乳中功能性蛋白质分离技术研究进展

2022-07-19 11:20张丽博梁雨馨窦庆哲
乳业科学与技术 2022年3期
关键词:酪蛋白乳清产率

张丽博,张 乐,梁雨馨,窦庆哲,李 春,2,*

(1.东北农业大学食品学院,乳品科学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150030;2.东北农业大学黑龙江省绿色食品科学研究院,黑龙江 哈尔滨 150028)

乳中含有丰富的功能性蛋白质,如具有调节婴儿睡眠质量、促进肠道消化作用的α-乳白蛋白(α-lactalbumin,α-La)[1],具有降血压、抗氧化作用的β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-Lg)[2],可促进铁吸收的乳铁蛋白(lactoferrin,LF)[3],与细胞增殖分化密切相关的乳过氧化物酶(lactoperoxidase,LP),能分解为功能性蛋白多肽的β-酪蛋白(β-casein,β-CN)[4],以及可抑制癌细胞增殖的乳脂肪球膜蛋白(milk fat globule membrane protein,MFGMP)[5]等。目前功能性乳蛋白在食品、医药、化工等领域广泛应用,需求量极大。然而,由于分离技术瓶颈,大大限制了其工业化生产和实际应用。本文综述6 种功能性乳蛋白分离技术及具体的工艺参数,分析不同实验条件下的蛋白质纯度和产率,并对其加工规模和应用前景进行评价,旨在对未来乳中功能性蛋白中试和产业化分离提供一定的理论参考。

1 α-La和β-Lg的分离技术

1.1 超临界CO2(supercritical carbon CO2,scCO2)分馏技术

1.1.1 scCO2分馏技术概述

由于α-La和β-Lg的等电点差异,分别为4.20~4.50和5.35~5.49,因此在酸性介质中,α-La比β-Lg更易沉淀析出。scCO2分馏技术具有气体的扩散率和液体的密度,这一特性增加了其水溶性。scCO2的溶解度取决于热力学平衡,而热力学平衡受体系温度和压力的调节,scCO2水溶液中的CO2浓度会影响介质的pH值,scCO2在水溶液中可以使α-La馏分析出并富集。因此,当达到CO2水溶液在大气压力下达到饱和、溶液pH值降低到4.00的实验条件时,会出现α-La沉淀析出而β-Lg仍存在于溶液中的现象。此时会形成2 种明显的相:富含α-La而低β-Lg含量的沉淀相(固相)和富含β-Lg而低α-La含量的可溶相(液相)[6]。

1.1.2 scCO2分馏技术的应用

Lima等[6]利用scCO2分馏技术和连续流反应器,从分离乳清蛋白(whey protein isolate,WPI)中分离α-La和β-Lg。实验过程为:WPI中α-La、β-Lg的初始质量比为1∶7.7,反应温度20~60 ℃及8、16、24 MPa的等压条件下进行。结果表明:8 MPa/55 ℃的组合是获得α-La的最佳条件,此时α-La含量较高(α-La/β-Lg=3.84),析出相产率为20.9%;同时,在8 MPa/55 ℃条件下也产生了β-Lg高选择性馏分(α-La/β-Lg=0.12)。因此当工艺条件为8 MPa/55 ℃时,可以得到α-La和β-Lg的最佳产率。

Lima等[7]调整工艺条件为16 MPa和60 ℃,以50 g/L的WPI溶液进行实验,得到更高产率的α-La和β-Lg。先将常规乳清进行超滤、离子交换层析及喷雾干燥等步骤,得到蛋白质含量大于90%的WPI浓缩液。离心分离后,将WPI分为固相和液相,将两相置于间歇反应器和连续反应器中,通过scCO2进行分馏和沉淀后得到α-La和β-Lg,α-La的产率为47.5%,β-Lg的产率为11.2%,纯度显著提高。

上述研究先后进行了2 次从WPI中分离α-La和β-Lg的实验,通过改进分离技术及工艺参数,使得2 种蛋白质分离率和纯度显著提高。

1.2 选择性热聚集分离技术

1.2.1 选择性热聚集分离技术概述

选择性热聚集分离是一种通过调节溶液pH值和温度使α-La聚集体分解并诱导其重新折叠至天然状态,以及使β-Lg在一个可控过程中定向聚集的方法。除了上述条件外,一些其他的影响因素,包括蛋白质浓度、离子强度、盐的类型和浓度、螯合剂、其他蛋白质(如酪蛋白)的存在及其浓度等都会影响热聚集分离过程,所以可以通过控制工艺参数,使得可溶性天然形态的α-La和β-Lg产率最高。

1.2.2 选择性热聚集分离技术的应用

Tolkach等[8]通过选用蛋白质、乳糖和钙含量不同的溶液,确定分离α-La和β-Lg的最优工艺条件,当溶液中蛋白质含量5 g/L、乳糖含量0.5 g/L、钙含量0.55 g/L,溶液pH值为7.5,在97 ℃热处理30 s时,可以得到最好的分离效果,即β-Lg产率为99.6%,天然α-La的损失量最小,最终产率为24.4%。

Haller等[9]利用β-CN的热变性动力学,采用热处理方法对WPI溶液中的β-Lg进行选择性聚集,然后将其在中试离心机中从α-La富集浓缩物中分离,对于粒径小于20 μm的颗粒团,pH值为4.6时絮凝效果最佳,pH值为4.5时净电荷为0,pH值为4.4时澄清度最高,即在pH值为4.4时溶液发生了最强絮凝,有利于20 μm以下团聚体碎块的分离;α-La和β-Lg均以可溶性的天然形式得到,其组分纯度均大于99%,产率也在99%以上。

Haller等[10]在酸性条件下通过选择性热沉淀分离出α-La,然后再通过高通量连续离心分离法得到高纯度的α-La和β-Lg。具体操作为:将WPI粉在去离子水中溶解,得到最终蛋白质量浓度为150 g/L的WPI溶液,然后在4 ℃条件下轻轻搅拌12 h,确保蛋白质完全溶解;在进一步加工前,将WPI溶液温度调至20 ℃,pH值调至3.4,通过500 L罐体加热夹套间接加热,可实现α-La的选择性聚集;由于沉淀物中仍含有可溶性β-Lg缓冲盐的残留物,因此实验过程中进行了两步回流洗涤,最终得到2 个高纯蛋白组分,上清液中β-Lg纯度为99.7%,洗涤后的α-La沉淀组分中不含β-Lg,纯度为99.4%。

1.3 高静水压(high hydrostatic pressure,HHP)分馏技术

1.3.1 HHP分馏技术概述

HHP分馏技术应用于分离α-La和β-Lg,其分离原理为:β-Lg在一定压力范围内(200~600 MPa)变化时会发生不同程度的沉淀聚集;酪蛋白在一定压力作用下更易使β-Lg发生聚集;酸化的可湿性粉剂可诱导4 个β-Lg二聚体结合形成β-Lg八聚体,而α-La仍以单体形式存在。基于以上,在pH值为4.6的酸化乳清溶液中,高压处理可诱导β-Lg聚集,同时保持β-Lg仍稳定存在于富含α-La的溶液中,再将溶液离心分离,可以得到富含α-La的上清液和β-Lg沉淀物[11]。

1.3.2 HHP分馏技术的应用

Marciniak等[11]将含有α-La、β-Lg和酪蛋白的蛋白模型溶液用HHP技术加压处理,使不溶的β-Lg与酪蛋白形成聚合物,溶液酸化至pH 4.6后沉淀,但α-La仍可溶;在600 MPa处理300 s的条件下,α-La和β-Lg可以得到最高的纯度及产率,即α-La纯度为86%、产率为77%,β-Lg纯度为92%、产率为68%。

Marciniak等[12]基于HHP技术,分别研究5、10、15 min,600 MPa下的单循环HHP和5 min、600 MPa下的多循环HHP(1~3 个循环),在初始pH值(pH 6.66)和酸化至pH值为4.6时对干酪乳清中α-La和β-Lg分离的影响。与对照组乳清相比,酸化乳清在所有增压条件下都引起了β-Lg的急剧聚集,在5 min、600 MPa下的多循环HHP,酸化乳清pH 4.6时,α-La的纯度为75%、产率为95%,β-Lg纯度为98%、产率为88%。

HHP是一个多循环连续处理技术,运行和维护成本相对较高,但同时兼具环保、高效的特点,因此对于分离某些高附加值的产品来说仍具有开发潜力,需要进一步研究。

2 LF和LP分离技术

2.1 膜色谱技术

2.1.1 膜色谱技术概述

膜色谱是一种成熟的蛋白质纯化技术,它是基于膜过滤和液相色谱为一体的分离技术。与传统树脂色谱相比,膜色谱技术的优势主要在于扩散时间短,因为分子与膜中活性位点之间的相互作用发生在对流的通孔中,而不是发生在吸附剂颗粒孔内的静止液体中。因此,当膜色谱技术应用于分离高流速物质和扩散率小的生物大分子中时,可以有效减少生物分子的降解和变性。

2.1.2 膜色谱技术的应用

用膜色谱分离乳清蛋白已经在许多研究中报道过。从甜干酪乳清中,通过轴向流结构的阳离子交换膜色谱法分离出LP和LF,经0.1、0.2、1.0 mol/L NaCl 3 步洗脱,得到纯度约为95%的LF;然后将阳离子膜面积从15 cm2增加到4 m2,LF的产率超过90%,然而,当流速从3 mL/min增加到15 mL/min时,LF的膜结合能力从0.6 mg/cm2下降到0.3 mg/cm2[13]。

Chiu等[13]使用表面积分别为100、790 cm2的阳离子交换膜色谱设备,从乳清中提取LF和LP,该净化工艺由上清液、洗涤、分步洗脱和洗涤等步骤组成,共12 个循环,增加表面积和重复循环对LP和LF的产率没有影响,最终得到LF和LP产率分别为50.0%和73.0%。

Voswinkel等[14]使用离子交换径向流装置改进了流体分布状态。首先,在pH 7.0条件下,β-Lg和牛血清白蛋白与阴离子交换剂结合;然后,将第1步得到的渗透液引入pH 4.8的阳离子交换器中,使LF、LP和免疫球蛋白结合,而β-Lg被过滤除去;接着采用径向流装置和50 倍膜面积对该工艺的可扩展性进行研究。在实验室条件下,LF纯度为97%、产率为66%;在中试条件下,LF的纯度和产率分别下降至89%和39%。

2.2 多模态色谱技术

2.2.1 多模态色谱技术概述

与离子交换层析不同,即使是在低/中等离子强度条件下,染料亲和层析也允许蛋白质吸附。高效色谱载体必须具有结合能力强、稳定性高及被非特异性蛋白吸附的可能性低等物理特性;还需有功能性基团,与不同配体(如三嗪染料)形成交联及固定化等结构特性。因此,这些特性使壳聚糖成为多模态色谱法分离蛋白质的理想载体材料[15]。

2.2.2 多模态色谱技术的应用

Daniela等[15]研究一种新型多模态壳聚糖色谱矩阵的应用,可直接从干酪乳清中获得LF和WPI,无需任何预处理;采用中心复合实验设计优化序列,这一序列包括使用氨基磺酸修饰的壳聚糖微球捕获LF,然后使用缩水甘油酯三甲基铵修饰的壳聚糖微球捕获大量剩余蛋白。结果表明,LF的纯度为70%、产率为68%,WPI在乳清中的回收量为2.71 mg/mL。

Nicolás等[16]开发了一种新型、低成本的染料壳聚糖多模态基质,通过吸附、洗脱等步骤从乳清中分离纯化出LP和LF,且具有较小的交叉污染。实验首先以橙色荧光染料为固定化配体合成壳聚糖微球,直接从乳清中吸附LP和LF,然后通过微分洗脱从染料壳聚糖多模态基质中分离LP和LF。在接触时间2 h内,LP和LF几乎被完全吸附(>90%)。最后,利用响应面法确定了LP和LF的最佳洗脱条件,即先用1 mol/L NaCl在pH 9.0条件下洗脱LP,然后用2 mol/L NaCl、体积分数50%聚丙二醇在pH 9.0条件下洗脱LF。经过3 个连续净化循环后,可以得到2 种分离产物(LP和LF),LP的产率为70%,LF的产率为60%,且纯度较高,交叉污染小。

María等[17]采用交联壳聚糖微球与固定化黄色荧光染料作配体,从甜乳清中分离LF,最大吸附量为51.14~58.28 mg/g基质,微球吸附了甜乳清中约95%的LF,并洗脱出其中80%的LF,最终纯度大于90%、产率达77%。

上述研究利用天然聚合物壳聚糖分离乳清蛋白,可以得到高纯度的LP和LF。此外,多模态矩阵还具有无需对乳清进行预处理、具有良好的机械阻力、在吸附、洗涤和洗脱步骤后得到的蛋白质更容易回收等特点。

2.3 模拟移动床(simulated moving bed,SMB)技术

2.3.1 SMB技术概述

传统的柱层析是分离蛋白质的主要技术,与其他分离方法相比,柱层析价格高昂,而SMB技术是一种使柱式工艺更高效、更经济的方法。SMB是通过在柱上切换阀门或柱在旋转器上移动,实现模拟固相和液相之间的逆流操作。逆流操作的优点有:可以使液体流的吸附作用更加高效;生产效率更高;原料使用效率、生产效率和产品浓度增加;缓冲溶液消耗和工厂面积规模减少。

2.3.2 SMB技术的应用

SMB技术是一种连续色谱技术。Jonatan等[18]采用20 柱SMB工艺从浓缩乳清蛋白中分离LP和LF,以单柱突破实验的色谱循环为基础,采用一种简化的方法设计SMB流程。将SMB过程数据与突破性实验的理论放大数据进行比较,结果表明,生产率提高48%,缓冲液用量减少,且目标蛋白浓度提高6.5 倍,LP和LF在洗脱液中的回收率分别为88%和105%。

SMB技术在蛋白质分离纯化方面的应用目前还相对较少,而Mueller等[19]将SMB技术用于分离葡萄糖和果糖,也取得了比较显著的分离效果。

3 β-CN分离技术

3.1 膜分离技术——低温微滤技术

3.1.1 低温微滤技术概述

对于酪蛋白组分的分离主要包括选择性沉淀和低温膜过滤[20]。使用微滤膜分离β-CN的原理和特点主要有以下几方面:微滤分离过程不会改变胶束酪蛋白浓缩物中β-CN的数量;与α-酪蛋白(α-casein,α-CN)和κ-酪蛋白(κ-casein,κ-CN)不同的是,β-CN从酪蛋白胶束中的解离受到温度的影响;β-CN在低温(<5 ℃)牛乳中,从酪蛋白胶束分离到血清相的过程是可逆的。因此使用微滤聚合膜,可以在低温下从脱脂牛乳中分离出β-CN。

3.1.2 低温微滤技术的应用

在发酵蛋白丰富的乳制品,如新鲜干酪和“希腊风味”酸乳的生产过程中,通常采用离心分离或膜过滤的方法来增加干物质含量。而相关研究[21]表明,通过微滤技术也可以改变胶束酪蛋白浓缩液中β-CN的含量。

Hekken等[22]利用巴氏杀菌脱脂牛乳,使用低温(4 ℃)微滤膜(0.1 μm、0.2 μm、100 kDa截留),在0.8 mL/min的流速下进行过滤。获得的渗透产物用微滤膜(100 kDa截留)进行过滤,以增加保留液的固体(β-CN)含量,β-CN纯度达到52%~75%。该技术操作简便、分离效率高,但产量较低,适合大规模分离纯化β-CN。

Mahony等[23]提出的工艺中,β-CN与其他牛乳血清蛋白的分离效率比Hekken等[22]高。在低温过滤前先将牛乳放置于低温贮藏室12~48 h,使其冷却至1~2 ℃后再经离心分离,可使β-CN从酪蛋白胶束中分离到脱脂牛乳的血清相;然后将380 L脱脂牛乳进行低温过滤(1~2 ℃、0.5 μm)后再在6 ℃条件下对其进行超滤和渗滤(10 kDa截留)操作,可进一步纯化β-CN;最后在25 ℃条件下,使用微滤膜(0.5 μm)对β-CN作进一步浓缩处理,β-CN的纯度达到90%以上、产率为10%~20%。

Johannes等[21]研究在β-CN含量降低的情况下,利用温热微滤技术,中试批量生产β-CN浓缩物和胶束酪蛋白浓缩物,其中β-CN的分离在低温(≤5 ℃)下用膜过滤完成。以脱脂牛乳为原料,采用温热微滤技术,用陶瓷膜(孔径约1 μm)在50 ℃条件下获得胶束状酪蛋白浓缩物。浓缩液在2~3 ℃条件下贮藏40 h,诱导β-CN从酪蛋白胶束中分离出来。用微滤膜(0.3 μm,有机膜)在低于5 ℃条件下从冷藏浓缩物中分离β-CN。β-CN渗透液加热至50 ℃,然后在50 ℃条件下用超滤膜(10 kDa截留,有机膜)过滤,β-CN胶束发生聚集,β-CN的纯度为92.64%、产率高达18.07%。

3.2 选择性沉淀分离技术

3.2.1 选择性沉淀分离技术概述

选择性沉淀法是利用β-CN的钙敏感性,在碱性溶液中加入CaCl2,将β-CN组分从原料酪蛋白胶束中分离出来。研究表明,溶液pH>7时β-CN更容易沉淀,进而可以在不使用高速离心的条件下分离出β-CN,分离出的β-CN再通过过滤和脱矿等步骤进一步纯化[24]。

3.2.2 选择性沉淀分离技术的应用

Katharina等[24]研究在中试规模提高酪蛋白组分的得率和纯度,并确定影响β-CN分离的主要工艺参数,如冷提取时间和分离速率等。将80 L胶束酪蛋白粉(蛋白质含量3.2%)置于搅拌机内,在30 ℃条件下搅拌15 min。首先在连续分离器中,从αs-CN和β-CN中通过选择性沉淀分离出κ-CN。将含有αs-CN和β-CN的上清液冷却至5 ℃以下,并去除矿物质。将溶液pH值调整为4.6,放置2 h,使β-CN处于血清分离阶段,再经连续喷嘴分离器分离。分离后,在富含β-CN的上清液中发现有少量αs-CN,再将上清液加热至35 ℃,溶液pH值调整为4.6,保持15 min,可得到浓缩β-CN馏分。结果表明,根据β-CN组分中酪蛋白总含量计算得到纯度,β-CN的纯度和产率分别为68.7%~89.6%和10%~32%。

Thomas等[25]以脱脂牛乳为原料生产3 种胶束酪蛋白浓缩物,通过选择性沉淀得到3 个酪蛋白组分,并使用温度控制卧螺离心机将含有酪蛋白沉淀物的固相从液相中分离出来,在连续分离过程中产生3 个酪蛋白馏分,通过设定不同的运行参数,如离心加速度、进料速率、螺旋输送机与碗的差速、堰径等,使获得的固体馏分总固体含量、β-CN纯度和产率最大。分离β-CN基本上不受应用离心力变化的影响,而当堰径为56 mm、进料速率为9.0 kg/h、螺旋输送机与碗的差速为30 min-1、进料温度和卧槽温度均增至30 ℃时,得到β-CN的固体含量、纯度和产率最大,分别为40.9%、92.1%和27.5%。

除了加工规模对β-CN的分离结果有影响之外,一些环境因素,如温度、pH值和CaCl2浓度均对β-CN的纯度和产率有影响。因此,需要进一步研究环境因素对酪蛋白组分纯度和产率的影响。

4 MFGMP分离技术

4.1 微滤技术

4.1.1 微滤技术概述

与离心式分离不同,膜过滤是一个压力驱动的过程,通过筛选尺寸将胶体颗粒从悬浮液中分离出来。微滤聚合膜从血清蛋白中分离出MFGMP,是目前较为常用的一种分离方法,且对产品的污染较小。其中微滤聚合膜中的陶瓷膜使用较为广泛,因其具有对压力、pH值和清洁剂的耐受性更高等特性。使用微滤膜分离MFGMP,可在过滤过程中优化膜孔径等工艺参数,得到高纯度MFGMP材料。

4.1.2 微滤技术的应用

Hansen等[26]通过对原料全脂牛乳进行陶瓷膜微滤,从酪蛋白胶束和乳清蛋白中分离脂肪球,从而实现MFGMP的分离。鲜牛乳在微滤前加热到50 ℃,所用管状陶瓷膜的2 种不同孔隙大小为0.8、1.4 μm,并将跨膜压力分别设置为120、50 kPa。过滤后,滤液用圆盘式离心机在50 ℃条件下离心分离成奶油相和血清相。奶油相在4 ℃贮存12 h后,使用搅拌器搅拌,在此期间,大部分MFGMP碎片从脂肪球(黄油相)中分离出来,转移到脱脂乳相。黄油颗粒在60 ℃水浴熔化,排除所有固有水相(黄油血清),脂肪相在4 ℃结晶后收集。将脱脂乳和黄油血清组分混合并调整至pH 4.8(MFGMP的等电点)后,在4 ℃条件下分离80 min。在1.4 μm孔径(膜表面积1.05 m2)下,可以得到脂肪的最低渗透率(2.5%)和蛋白质的最高渗透率(97%),并且产生一个含有7%极性脂质和30% MFGMP的分离物,其中非MFGMP的污染仅占总蛋白含量的25%。此外,微滤前后的温和巴氏杀菌(72 ℃、15 s)对过滤效率、MFGMP成分和产率没有影响,MFGMP的纯度为75%、产率为24%。

Jukkola等[27]采用3 种透滤方式,即脱脂牛乳超滤渗透以及分别用盐水和水作为滤透介质的微滤渗透,通过微滤(孔径1.4 μm、过滤表面积0.005 m2)从原料乳中分离出乳脂球,并阐明它们对乳脂球稳定性和蛋白质渗透的影响。3 种过滤介质都会使蛋白浓度显著降低(约90%),但水和盐水产生的膜污染相对较小,过滤性能更好。此外,脱脂牛乳超滤渗透的渗透通量降低,由于改变了成分和降低了表观黏度,在所有渗透溶液中乳的胶体稳定性下降。

Wolfgang等[28]用酸和凝乳酶诱导的酪蛋白凝固可以从酪乳中除去所有的酪蛋白胶束,并通过微滤膜过滤掉所有的乳清蛋白,从而分离出MFGMP。在未加热或低温加热的酪乳中,酸化的酪乳(pH 4.5)离心后,MFGMP残留在上清液中,乳清中MFGMP的产率会随pH值的升高和温度的降低而增加,所以在25 ℃、pH 6.4和40 ℃、pH 7.5条件下,酪蛋白的去除率最高,MFGMP的产率最高。因此与酸化相比,使用凝乳酶凝乳法获得的MFGMP产率更高。

目前,利用微滤技术从未加工的原料乳中分离纯化MFGMP材料的研究相对较少。Jukola等[29]利用陶瓷膜(1.4 μm)对原料乳进行过滤,结果表明,从脂肪球中分离出纯度为88%的MFGMP,并且只损失了3%的脂肪。Jukola等[30]用同样的方法,利用巴氏杀菌乳通过连续3 次的稀释和浓缩等步骤,得到产率为93%的MFGMP。

4.2 超滤技术

4.2.1 超滤技术概述

用超滤膜分离纯化MFGMP有以下2 个特点:在工业生产中,超滤法分离具有能耗低、操作简单、成本低的优点;超滤法可以有效减少小MFGMP片段的损失。而在黄油和无水乳脂的生产过程中,会产生酪乳和黄油血清副产品,它们富含MFGMP组分,可作为大规模分离纯化MFGMP组分的理想原料。基于以上,黄油血清是富集MFGMP的最佳来源;超滤是一种有效的乳蛋白分离富集方法。

4.2.2 超滤技术的应用

Wang Meng等[31]通过无标记蛋白质组学方法,分析不同膜通量(30、50、100 kDa)的超滤膜对黄油血清中分离并富集MFGMP结果的影响。首先通过酸沉淀、加入钙盐和加热法去除黄油血清酪蛋白胶束和脂类成分,获得酸性黄油血清。分别在膜通量为30、50、100 kDa下从酸性黄油血清中分离MFGMP。超滤膜处理温度为30 ℃,膜入口压力为0.15 MPa,进料流量为0.2 m/s,整个过程pH值为7。最后将分离富集得到的MFGMP保留液冻干,-20 ℃保存。各组共鉴定出616 种MFGMP,其中可通过膜通量为30、50、100 kDa超滤膜的MFGMP分别为395、399、484 种,因100 kDa膜MFGMP的渗透性较低,而非MFGMP的渗透性较高,所以100 kDa膜的分离效率最高。

乳清酪乳是乳清奶油加工成黄油的副产品,含有丰富的MFGMP。Zheng Shan等[32]用乳清酪乳经膜过滤(去除乳清酪乳中的大部分乳糖和灰分)和超临界萃取(只提取非极性脂类)等步骤分离出MFGMP。乳酪乳清经超滤浓缩后,再经25 ℃条件下渗滤(10 kDa截留),将保留液喷雾干燥,得到的乳清酪乳粉采用二氧化碳超临界萃取(35 MPa、50 ℃),最终从乳清酪乳中提取出一种富含MFGMP的材料,MFGMP产率为73%。

功能性乳蛋白分离技术及工艺参数概述如表1所示。

表 1 功能性乳蛋白分离技术及工艺参数Table 1 Techniques and processing parameters for functional milk protein separation

5 结 语

本文对乳中功能性蛋白质,包括α-La、β-Lg、LF、LP、β-CN和MFGMP的分离技术及工艺流程进行概述,对不同蛋白质的分离方法,包括选择性沉淀法、色谱法、scCO2分馏技术、HHP分馏技术、SMB技术、膜过滤、膜色谱等分离技术和应用现状进行总结,表明分离不同乳蛋白可根据分离条件和要求选择不同的方法。其中,SMB技术在分离LF和LP时,因其具有分离效率高、产物纯度高、污染小等特点,可能将会逐渐被用于分离各种蛋白质组分。

目前,人们对于乳营养价值和应用价值的认识越来越全面,对乳制品的需求量也在不断增长,因此也推动了乳中功能性蛋白质的开发和应用,但因分离技术单一、工序复杂、分离效率低、生产规模小等原因,也限制了乳中功能性蛋白进一步的分离纯化及加工利用。因此继续完善大规模分离纯化乳蛋白的技术、提高乳蛋白分离效率、增加分离过程中产生的废料利用率等,均是未来研究和产业发展的方向。

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