一种从过期变质牛奶中提取牛奶蛋白的方法

技术领域

本发明涉及生物蛋白提取和纯化技术领域，具体涉及一种从过期变质牛奶中提取牛奶蛋白的方法。

背景技术

牛奶是人们日常生活中不可或缺的营养物质，具有丰富的营养价值，每100g牛乳中平均含有蛋白质3.0g、脂肪3.2g、碳水化合物3.4g、维生素C1mg、维生素E 0.21mg、钙104mg、磷73mg。正是这些丰富的营养成分，使牛奶成为了天然的培养基，极易滋生细菌而变质失去食用价值。据统计全球因过期和变质而造成的奶制品损失每年约有128万吨，造成了奶制品资源的大量浪费。利用废弃牛奶提取牛奶蛋白再生利用是解决奶制品资源浪费的主要途径，具有重要的经济价值和现实意义。

申请号为201910118089.4等中国专利文献中已经报道了利用正常牛奶提取牛奶蛋白的技术，但利用过期和变质牛奶为原料提取牛奶蛋白的技术还未见报道。这也从另一个角度说明了废弃牛奶提取牛奶蛋白的难度和困难性。与正常牛奶不同，过期和变质牛奶因为细菌滋生和微生物分解而发生变质，并伴有酸臭味、霉变、甚至出现奶酪结块的现象，不能利用已报道的技术进行牛奶蛋白的提纯工作。同时细菌的分解使得牛奶蛋白的分子量降低，形成小分子蛋白，提取难度增大。此外，细菌的代谢产物和细菌本体都给提纯工作带来了挑战。

为了解决牛奶资源的浪费问题，本发明针对过期和变质牛奶蛋白的特性和提取纯化的技术难点，开发出“蛋白活化”和“自组装络合盐析”技术，以实现废弃牛奶中牛奶蛋白的提取。该技术具有高效、可操作性强和无污染的特点，为实现奶制品废弃物的循环再生利用和资源节约提供了新的方法和技术路径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从过期变质牛奶中提取牛奶蛋白的方法，以解决废弃牛奶不能利用而造成的资源浪费现象。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种从过期变质牛奶中提取牛奶蛋白的方法，步骤包括：

(1)前处理：将过期或变质牛奶与酸解液混合并搅拌，经酸解处理进行灭菌、除臭以及解离蛋白，再对酸解后的牛奶进行粗滤，去除发霉的菌落、霉斑、菌斑和杂质，得到待提纯牛奶母液；

(2)脱脂提纯：对待提纯牛奶母液进行精滤，去除菌丝、变性蛋白和固体胶状物，取滤液至于容器中，加入烧碱溶液至溶液呈弱碱性，再加入活化剂进行蛋白活化，然后滴加稀酸溶液使解离蛋白发生自组装络合盐析，得到再生牛奶蛋白，利用脱脂剂对再生牛奶蛋白进行脱脂，再经水洗、过滤即得脱脂牛奶蛋白；

(3)后处理：对脱脂牛奶蛋白进行干燥处理，即完成提取。

进一步改进在于，所述过期或变质牛奶选自废弃奶制品中的过期牛奶、变质牛奶、过期奶粉、过期乳酪或过期酸奶，优选过期牛奶。

进一步改进在于，所述酸解液选用质量百分浓度为1-10％的盐酸、硫酸或醋酸中一种，优选盐酸，且所述过期或变质牛奶与酸解液按照2:1-5:1的质量比混合。

进一步改进在于，所述过期或变质牛奶与酸解液的混合方式为边搅拌边混合，且在25-60℃下恒温搅拌20-60min。

进一步改进在于，所述烧碱溶液的质量百分浓度为1-18％，所述弱碱性指的是pH为7-9。

进一步改进在于，所述稀酸溶液的质量百分浓度为0.5-2％，且所得再生牛奶蛋白的盐浓度为1.2-2mol/L。

进一步改进在于，所述活化剂为尿素或盐酸胍，优选尿素，且活化剂加入量为溶液总质量的0.02-0.5％，蛋白活化的温度为25-35℃，活化时间为10-30min。

进一步改进在于，所述脱脂剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、乙醚或石油醚中一种，优选十二烷基硫酸钠，且脱脂剂加入量为溶液总质量的0.1-0.3％，脱脂的条件为在30-50℃、300-500RPM下搅拌10-60min。

进一步改进在于，所述干燥处理采用冷冻干燥或雾化干燥，优选冷冻干燥。

进一步改进在于，所述冷冻干燥的具体操作为在-18～-10℃下将脱脂牛奶蛋白冷冻结块，然后放入冷冻干燥机中干燥24-96h。

本发明通过前处理、酸解、活化过程，使过期或变质牛奶恢复活性，便于后续工艺的牛奶蛋白的再生，并通过脱脂提纯、水洗、干燥等工序得到了从过期变质牛奶中提取的再生牛奶蛋白。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过“蛋白活化”和“自组装络合盐析”联合工艺，成功实现了从废弃的过期或变质牛奶中提取牛奶蛋白的技术，解决了过期和变质牛奶的浪费问题，实现了资源的合理有效的循坏再生和利用；

(2)该方法具有高效、可操作性强和无污染的特点，技术操作简单，工艺流程短，实现工业化操作性强。

附图说明

图1为本发明从过期或变质牛奶中提取牛奶蛋白的方法流程图；

图2为本发明从过期或变质牛奶中提取牛奶蛋白的外观形态图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

本发明以950ml的纸盒包装的过期变质的光明牛奶为原料，参照图1和图2，开展实施例，具体的技术操作步骤和试验效果如实施例1-3所示：

实施例1

一种从过期变质牛奶中提取牛奶蛋白的方法，步骤包括：

(1)前处理：取过期变质的光明牛奶950ml置于2000ml的烧杯中，按照质量比为5:1的比例加入质量百分浓度为1％的HCl溶液混合搅拌，在25℃下恒温搅拌20min，然后利用单层纱布进行粗滤，去除发霉的菌落、霉斑、菌斑和杂质，得到待提纯牛奶母液；

(2)脱脂提纯：将待提纯牛奶母液利用滤布进行精滤，去除菌丝、变性蛋白和固体不溶物，向精滤后的牛奶液中加入质量百分浓度为1％的烧碱溶液至pH为9，然后加入活化剂尿素，且加入量占溶液中的质量百分浓度是0.03％，并在25℃下活化10min，活化后利用质量百分浓度为1％的稀盐酸进行反滴定至体系盐浓度为2mol/L，使牛奶蛋白自组装络合后析出，再加入占溶液总质量0.1％的脱脂剂十二烷基苯磺酸钠，并于30℃、300RPM下搅拌60min，完成脱脂，再洗涤和过滤，重复2-3次即得脱脂牛奶蛋白；

(3)后处理：在-16℃下将脱脂牛奶蛋白冷冻结块，然后在冷冻干燥机中干燥24h，即得再生脱脂牛奶蛋白。

最后封装，并通过质量法计算得到该牛奶蛋白的提取率为1.9％。

实施例2

一种从过期变质牛奶中提取牛奶蛋白的方法，步骤包括：

(1)前处理：取过期变质的光明牛奶950ml置于2000ml的烧杯中，按照质量比为4:1的比例加入加入质量百分浓度为5％的硫酸混合搅拌，在40℃下恒温搅拌40min，然后利用单层纱布进行粗滤，去除发霉的菌落、霉斑、菌斑和杂质，得到待提纯牛奶母液；

(2)脱脂提纯：将待提纯牛奶母液利用滤布进行精滤，去除菌丝、变性蛋白和固体不溶物，向精滤后的牛奶液中加入质量百分浓度为5％的烧碱溶液至pH为7，然后加入活化剂尿素，且加入量占溶液中的质量百分浓度是0.5％，并在30℃下活化20min，活化后利用质量百分浓度为0.5％的稀盐酸进行反滴定至体系盐浓度为1.5mol/L，使牛奶蛋白自组装络合后析出，再加入占溶液中的质量百分浓度为0.2％的脱脂剂十二烷基硫酸钠，并于40℃、400RPM下搅拌40min，再洗涤和过滤，重复2-3次即得脱脂牛奶蛋白；

(3)后处理：在-10℃下将脱脂牛奶蛋白冷冻结块，然后在冷冻干燥机中干燥48h，即得再生脱脂牛奶蛋白。

最后封装，并通过质量法计算得到该牛奶蛋白的提取率为2.2％。

实施例3

一种从过期变质牛奶中提取牛奶蛋白的方法，步骤包括：

(1)前处理：取过期变质的光明牛奶950ml置于2000ml的烧杯中，按照质量比为2:1的比例加入质量百分浓度为10％的醋酸混合搅拌，在60℃下恒温搅拌60min，然后利用单层纱布进行粗滤，去除发霉的菌落、霉斑、菌斑和杂质，得到待提纯牛奶母液；

(2)脱脂提纯：将待提纯母液利用滤布进行精滤，去除菌丝、变性蛋白和固体不溶物，向精滤后的牛奶液中加入质量百分浓度为18％的烧碱溶液至pH为8，然后加入活化剂盐酸胍，且加入量占溶液中的质量百分浓度是0.02％，并在35℃下活化30min，活化后利用质量百分浓度为2％的稀盐酸进行反滴定至体系盐浓度为1.2mol/L，使牛奶蛋白自组装络合后析出，再加入占溶液中的质量百分浓度是0.3％的脱脂剂乙醚，并于50℃、500RPM下搅拌10min，再洗涤和过滤，重复2-3次即得脱脂牛奶蛋白；

(3)后处理：在-18℃下将脱脂牛奶蛋白冷冻结块，然后在冷冻干燥机中干燥96h，即得再生脱脂牛奶蛋白。

最后封装，并通过质量法计算得到该牛奶蛋白的提取率为1.6％。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。