乳清蛋白分离
乳清浓缩蛋白
在1970年代初推出后,超滤的乳清已发展到今天整个乳制品行业变得司空见惯。超滤膜的分子量截止在10 000 - 30 000 Da用于浓缩乳清蛋白,而乳糖和矿物质容易通过细胞膜进入超滤渗透。超滤器集中乳清浓缩蛋白(WPC) 15 - 20%的总固体量。讨论WPC包含大约34%的蛋白质,干重,其余由乳糖和矿物质。WPC 34总值也有类似的成分可以使用脱脂奶粉和食品中作为脱脂牛奶的替代品。
Diafiltration可以用来除去乳糖和矿物质,净化乳清蛋白蛋白干重90%。在这个过程中,水被添加到乳清滞留物在超滤清洗乳糖和矿物质。市场上有一系列的女警官,WPC 50等提高蛋白质含量,WPC 75,材料90。
材料具有一系列的功能性质:凝胶、水绑定、发泡、乳化。“质量”或浓缩蛋白的功能取决于乳清的加工历史,包括历史时间/温度、pH值、脂肪含量、泵剪切和乳清预处理。
乳清包含很多高价值的生物活性蛋白质和多肽,与健康和营养吸引一个日益复杂的市场。作为回应,乳制品处理器继续发展技术来恢复这些分数,与分离基于大小、密度、电荷或疏水性的不同组件(见表14.18)。技术包括盐析、选择性沉淀,加热在低pH值、亲和色谱法,阴离子交换色谱法,使用传统的树脂或阳离子交换色谱法离子交换膜尺寸排阻色谱法,酶法水解和疏水色谱法或组合膜过滤。不同的技术结合起来开发复杂的连续分离和纯化过程导致一个数组高价值的副产品。
乳清分离蛋白
乳清分离蛋白(WPI)含有蛋白质干重90%以上,准备使用离子交换。乳清蛋白净化的离子交换吸附利用乳清蛋白质的两性性质。乳清蛋白质净正或负电荷取决于介质的pH值。乳清蛋白的等电点pH值小于5.5和甜乳清pH值6.1。乳清蛋白因此净负电荷的pH值
浓度(克/升) |
比例 |
等电点 |
分子 |
|
乳清蛋白 |
的蛋白质 |
点 |
重量 |
|
(%) |
(pH) |
(Da x 103) |
||
P-Lactoglobulin |
3.0 |
50 |
5.3 - -5.5 |
18.3 |
a-Lactalbumin |
0.7 |
12 |
4.2 - -4.5 |
14 |
眎蛋白胨 |
1.4 |
23 |
- - - - - - |
4.1 - -40.8 |
牛血清白蛋白 |
0.3 |
5 |
5.1 |
69年 |
免疫球蛋白 |
0.6 |
10 |
5.5 - -8.3 |
15 - 1000 |
乳铁蛋白 |
0.05 |
0.8 |
9.0 |
81 - 84 |
乳过氧化物酶 |
0.03 |
0.5 |
9.6 |
89年 |
Glycomacropeptide * |
4.2 |
7 |
甜乳清和能吸附带正电的离子交换树脂。
离子交换过程在进行吗搅拌釜,一批列或连续分离器等模拟移动床或使用环状色谱法。通常乳清是筛选了通过阴离子交换树脂吸附乳清蛋白。乳糖和矿物质从树脂冲洗,然后用酸或蛋白质眠盐水的解决方案。变化这一过程可能采用阳离子交换树脂与乳清调整pH值低于4.5蛋白质携带一个正电荷,纯化乳清蛋白可以从树脂通过提高筛选了pH值高于5.5。例如,高速流过程被Doultani et al。(2004)使用琼脂糖珠大吸附乳清蛋白,筛选了与一个缓冲区WPI,或与缓冲区的组合分离a-lactalbumin,乳过氧化物酶和乳铁蛋白分数。
有一些困难与离子交换分离蛋白质有关。大量稀释清洗和再生剂的解决方案是必需的,尤其是对于批处理分离。蛋白质分数需要ultrafil-tered再生剂的分离蛋白质。高度浓缩的盐水,酸或碱用于更有效的蛋白质解吸会影响蛋白质功能和溶解度。乳清中污染物也可以犯规树脂,需要定期清洗周期(Morr 1989)。
a-lactalbumin分离和b-lactoglobulin a-lactalbumin母乳中的主要蛋白质,有一个大的市场生产的婴儿配方奶粉。P-lactoglobulin分数是一个高度功能性蛋白质溶于酸性饮料,适合在蛋白糖饼和热定形凝胶蛋白替代肉类产品生产。
有许多方法开发的分离——/ p-fractions乳清蛋白的一些商业上可行的,如由皮尔斯(1995)。这个过程包括加热membrane-concentrated乳清在pH > 55°C 4 - 4.5导致a-lactalbumin可逆聚合,然后通过离心分离。solu-bilised的一小部分可以由微量过滤去除phos-pholipids净化,而上层清液和P-fraction恢复。分离的另一种方法——/ p-fractions是基于使用酸化柠檬酸钠沉淀a-lactalbumin降水;这是分离的,与氯化钙re-solubilised然后透析给70%的纯a-lactalbumin分数;液体P-lactoglobulin透析给90%纯P-fraction (Alomirah &阿莱2004)。有很多文献中描述流程,例如:- / p-fraction分离基于尺寸排阻色谱法(加西亚罗哈斯et al . 2004);两级超滤与000年和100年000 Da膜系列(Beelin & Zydeny 2004);连续环状色谱法(Giovannini & Freitag 2002);从阳离子胶体气体aphrons洗涤剂(如表面活性剂稳定微气泡)
(Fuda et al . 2005);陶瓷羟基磷灰石层析和大小排阻层析进一步纯化和恢复乳铁蛋白和免疫球蛋白(Schlatterer et al . 2004年)。
具有生物活性的蛋白质
乳清包含一系列的生物活性蛋白质。在乳清乳过氧化物酶是一个杰出的酶,具有天然的抗菌作用。它是用来催化失活的微生物,然而是无害的哺乳动物细胞(Kussendrager & Hooijdonk 2000)。乳铁蛋白是一种铁扎蛋白质与健康相关的肠道健康、抗炎和抗肿瘤活性(2005年Naidu)。GMP是K-casein-derived蛋白质自然自由的苯丙氨酸。它有促进双歧杆菌等生理功能和免疫调节和细菌toxin-binding效果(Thoma & Kulozik 2004)。
离子交换色谱法通常用于从乳清乳铁蛋白、乳过氧化物酶的分离。这些蛋白质有isoelec-tric点以上pH值9所以是带正电的乳清的pH值,可以在阳离子交换树脂分离,然后用超滤纯化(Heeboll-Neilsen et al . 2004年)。
新型离子交换技术也正在开发恢复乳铁蛋白和乳过氧化物酶。能剧et al。(2005)描述反向胶束由阳离子清洁剂的使用单独的乳铁蛋白,基于蛋白质的溶解行为被pH值,盐和表面活性剂浓度。Fuda et al。(2004)描述了使用气aphrons从胶体阴离子洗涤剂,即作为surfactant-stabilised微气泡离子交换剂从乳清乳铁蛋白、乳过氧化物酶的分离。
膜吸附器也适合大量含有少量的分离所需的化合物,如乳清生长因子、乳铁蛋白、乳过氧化物酶(里杰斯特et al . 1996年)。离子交换膜微孔绑定所需的组件,但允许通过的其余部分通过膜乳清,所需的组件是使用稀释的盐水,然后从膜筛选了酸或碱,然后由超滤浓缩(Splitt et al . 1996年)。
统一的跨膜压力(UTP)过滤是开放范围为更好地控制膜分离乳清蛋白fractiona-tion。过去,在膜表面浓度极化限制膜的选择性。在这种模式下利用渗透保持统一的跨膜压差(Kulozik & Kersten 2004)。到目前为止应用局限于微滤分离本机——酪蛋白但有余地许多乳清蛋白质的分离。
GMP通常是使用离子交换色谱法分离,GMP带有负电荷在乳清酸性pH值,因此,GMP流经离子交换剂,另一个带正电荷的蛋白质绑定到它。然后从这最后GMP液体(Tek et al . 2005年)。另一种方法,可以减少的体积离子交换树脂和再生盐水必需的,包括分离的GMP 100 000 Da膜超滤,然后恢复GMP的阴离子交换色谱法(徐et al . 2000年)。
乳清蛋白玉米胚芽蛋白酶解物
牛奶和乳清蛋白被发现有不同的生理功能,由于大量的生物活性肽,加密在完整的蛋白质。乳清多肽含有3 -氨基酸残基的氨基酸序列定义函数。乳清多肽已经发现展览各种属性,如抗氧化、降压,抗菌,cytomodulatory,免疫调节,阿片类药物、血管紧张素转换酶抑制和矿物承载能力(Korhonan & Pihlanto 2003)。
生物活性肽通常由蛋白质酶水解,分批或连续固定酶膜反应器。水解是加上各种分离过程取决于目标肽。逐步超滤(diafiltration)可以用来分离肽根据大小,而离子交换/尺寸排阻色谱法用于基于尺寸和电荷分离(Korhonan & Pihlanto 2003)。新技术已报告由Groleau et al .(2004)描述由electro-nanofiltration肽分离,包括阴极插入纳滤的渗透室增加中性和基本肽的分离。
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