马铃薯淀粉废水中蛋白质回收方法的研究进展

食品科技FOODSCIENCEANDTECHNOLOGY2012年第37卷第2期食品开发·89·我国是世界第一大马铃薯生产国，国内马铃薯加工以淀粉类产品为主，马铃薯淀粉生产过程中产生大量的废水，主要分为3类：第一类是清洗马铃薯的废水，废水中主要含有泥沙、小马铃薯、芽、草、叶、根等；第二类是提取淀粉的废水，又称蛋白废水，主要含有的溶解有机化合物为蛋白质，还含有少量的不溶解物质，如淀粉微粒、纤维等，相当浑浊；第三类是清洗淀粉的水。其中第一类和第三类废水可以循环利用，需收稿日期：2011-08-09基金项目：陕西省科学技术厅农业攻关项目(2011K01-17)；陕西农产品加工技术研究院农产品深加工产业化项目(NYY-090101)。作者简介：黄峻榕(1971—)，女，副教授，博士，研究方向为淀粉资源的开发与利用。要处理的仅为提取淀粉产生的废水。平均每生产1t淀粉需要加工6.5t的马铃薯，排放20t的废水，其中需要处理的蛋白废水约5t。目前，全国生产淀粉的企业大小数千家，马铃薯淀粉总量达40多万t，年加工马铃薯近300万t，年排放废水800多万t，其中蛋白废水约200万t。蛋白废水中的固形物主要有蛋白质、糖、矿物质等(表1)[1]。回收马铃薯淀粉废水中的蛋白质不仅有利于保护环境，而且可实现资源的充分利用。黄峻榕1,2，高洁1，龚频1，李宏梁1(1.陕西科技大学生命科学与工程学院，西安710021；2.陕西农产品加工技术研究院，西安710021)摘要：介绍了马铃薯蛋白质的基本性质，马铃薯淀粉生产废水中蛋白质回收的意义。综述了目前马铃薯淀粉废水中蛋白质回收的物理和化学方法，分析了各种方法的优缺点，并对未来的研究方向进行了展望。关键词：马铃薯；废水；蛋白质；回收中图分类号：TS239文献标志码：A文章编号：1005-9989(2012)02-0089-04ProgressonproteinrecoveryfrompotatofruitjuiceHUANGJun-rong1,2,GAOJie1,GONGPin1,LIHong-liang1(1.CollegeofLifeScience&Engineering,ShaanxiUniversityofScience&Technology,Xi’an710021;2.ShaanxiResearchInstituteofAgriculturalProductsProcessingTechnology,Xi’an710021)Abstract:Thepropertyofpotatoproteinandthesignificanceofproteinrecoveryfrompotatofruitjuiceareintroduced.Physicalandchemicalmethodsforproteinrecoveryfrompotatofruitjuicearereviewed,andadvantagesanddisadvantagesofdifferentmethodsarecompared.Futureresearchdirectionsarediscussed.Keywords:potato;wastewater;protein;recovery马铃薯淀粉废水中蛋白质回收方法的研究进展食品科技FOODSCIENCEANDTECHNOLOGY2012年第37卷第2期食品开发·90·表1马铃薯淀粉生产废水成分[1]%成分水分蛋白质淀粉纤维素糖、酸、盐含量941.8＜0.502.51马铃薯蛋白质的性质Pouvreau等[2]和Barta等[3]通过十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析，将马铃薯蛋白质按相对分子质量的不同分为3种：马铃薯贮藏蛋白(patatin)占30%~40%，相对分子质量为39~45ku；蛋白酶抑制剂(proteaseinhibitors，PI)占50%，相对分子质量为4~25ku；其他蛋白约占10%~20%，相对分子质量为40ku以上。研究发现，马铃薯贮藏蛋白是马铃薯特有的一种糖蛋白，含有5%的中性糖和1%的氨基己糖[4]，该蛋白能预防心血管系统的脂肪沉积，保持动脉血管的弹性，防止动脉粥样硬化的过早发生，还可以防止肝脏中结缔组织的萎缩，保持呼吸道和消化道的润滑。蛋白酶抑制剂主要分为7类：抑制剂Ⅰ(PI-1)、抑制剂Ⅱ(PI-2)、半胱氨酸酶抑制剂(PCPI)、天冬氨酸酶抑制剂(PAPI)、Kunitz型酶抑制剂(PKPI)、羧肽酶抑制剂(PCI)和丝氨酸酶抑制剂(OSPI)等。蛋白酶抑制剂很久以来一直被认为是抗营养因子，可以抑制胰岛素和胰凝乳蛋白酶的活性(PCI除外)[2]。然而有研究发现：蛋白酶抑制剂应用于食品中具有良好的起泡性、泡沫稳定性和乳化性等，PCI可