乳清蛋白组分分离

1、Company LOGO基于乙烯基于乙烯-乙烯醇共聚物分离乙烯醇共聚物分离膜对乳清资源化利用研究膜对乳清资源化利用研究乳清简介乳清简介乳清是干酪生产或干酪素生产时的乳清是干酪生产或干酪素生产时的液态副产品，用液态副产品，用10公斤的鲜牛乳可公斤的鲜牛乳可以生产约以生产约1公斤的干酪，余下的则是公斤的干酪，余下的则是乳清。新鲜乳清的干物质大约为乳清。新鲜乳清的干物质大约为7，但包含有鲜乳中近一半的营养成分。但包含有鲜乳中近一半的营养成分。乳清主要成分乳清主要成分脂肪脂肪灰分灰分蛋白质蛋白质乳糖乳糖0.14%0.75%0.82%4.37%无机盐等无机盐等0.14%0.75%0.82%4.37%2

2、由于每种乳清蛋白组分均有其自身的功能特性，而对乳清蛋白单组份进行分离可以最大限度的发挥单组分的营养及生物功能特性，因此分离乳清蛋白组分的研究已经成为乳清资源回收领域的新热点。 乳清蛋白的功能特性在很大程度上依赖于其自身的结构特性，而蛋白的结构特性往往容易受到pH、温度、压力和溶剂等外界作用的影响，因此分离蛋白过程中对蛋白结构的破坏会影响蛋白产品的功能特性，而采用有效的分离手段可以减少在制备过程中产品的变性，从而较少产生对产品功能特性的影响5乳清活性组分分离乳清活性组分分离沉淀法沉淀法胶质气体泡沫法胶质气体泡沫法色谱法色谱法膜分离法膜分离法目前应用于生产和研究的传统膜材料功能单一，对于含有不同分

3、子目前应用于生产和研究的传统膜材料功能单一，对于含有不同分子量的多组分物质的分离，往往需要采用不同孔径的多种过滤手段经量的多组分物质的分离，往往需要采用不同孔径的多种过滤手段经多次分离才能将所需成分从混合物料中分离出来，多次分离才能将所需成分从混合物料中分离出来，迫切需要制备新迫切需要制备新型的智能型分离膜。型的智能型分离膜。 本实验选用乙烯-乙烯醇共聚物（EVAL）膜为基膜，利用紫外接枝改性法将甲基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙酯（DMAEMA）接枝至基膜表面，制备具有环境响应性的EVAL智能开关膜。EVAL改性膜制备改性膜制备EVAL膜的改性膜的改性n 采用预覆法先将引发剂二苯甲酮（BP）固定

4、在基膜表面，再利用紫外接枝改性法将智能单体DMAEMA接枝到EVAL膜表面。 紫外光接枝图EVAL智能膜的改性原理智能膜的改性原理紫外光引发接枝聚合是通过紫外光照射，在紫外引发剂二苯甲酮的紫外光引发接枝聚合是通过紫外光照射，在紫外引发剂二苯甲酮的存在下，基膜产生自由基，而存在下，基膜产生自由基，而DMAEMA单体中含有双键，其化学单体中含有双键，其化学性质活泼，在紫外照射下双键打开，单体接枝到性质活泼，在紫外照射下双键打开，单体接枝到EVAL基膜表面。基膜表面。2510 乳清蛋白组分中乳清蛋白组分中-乳白蛋白乳白蛋白(-LA)、 -乳乳球蛋白球蛋白(-LG )和乳糖组成的小分子体系，由和乳糖组

5、成的小分子体系，由于该体系中组分分子量较小，因此可利用具于该体系中组分分子量较小，因此可利用具有可在超滤与纳滤之间的相互转化特性有可在超滤与纳滤之间的相互转化特性EVAL智能开关膜来进行分离。智能开关膜来进行分离。乳清蛋白活性成分乳清蛋白活性成分EVAL智能膜分离方案设计智能膜分离方案设计11 研究研究EVAL智能开关膜的开关性调控方法，探索智能开关膜的开关性调控方法，探索EVAL智能开关膜智能智能开关膜智能阀的控制规律，分别从基膜制备及接枝条件两个方面对智能开关性能进行阀的控制规律，分别从基膜制备及接枝条件两个方面对智能开关性能进行调控，考察开关膜性能的变化情况；考察膜孔关闭条件下智能膜的纳

6、滤性调控，考察开关膜性能的变化情况；考察膜孔关闭条件下智能膜的纳滤性能，实现智能膜在超滤与纳滤之间的转化。能，实现智能膜在超滤与纳滤之间的转化。基膜孔径的调控基膜孔径的调控接枝率的控制接枝率的控制聚合物浓度聚合物浓度接枝时间接枝时间 智能膜开关性能调控智能膜开关性能调控 超滤与纳滤之间的转化超滤与纳滤之间的转化EVAL智能膜的开关性能调控智能膜的开关性能调控12聚合物浓度越高，基膜结构越紧密，孔径越小，相同接枝率下接枝链对膜孔聚合物浓度越高，基膜结构越紧密，孔径越小，相同接枝率下接枝链对膜孔的填堵作用越明显，造成智能膜通量下降越大；当聚合物浓度达到某一条件，的填堵作用越明显，造成智能膜通量下降

7、越大；当聚合物浓度达到某一条件，接枝链在膜孔内可以完全紧缩和伸展，从而调节膜孔的打开和闭合，该条件接枝链在膜孔内可以完全紧缩和伸展，从而调节膜孔的打开和闭合，该条件下下EVAL智能开关膜开关程度最大。智能开关膜开关程度最大。基膜结构的调控模型基膜结构的调控模型13当膜孔一定的条件下，随着接枝时间的延长，接枝率的不断增加，对膜孔的当膜孔一定的条件下，随着接枝时间的延长，接枝率的不断增加，对膜孔的填堵程度不断增加。在某一适宜的接枝率条件下，膜孔开关性明显，接枝链填堵程度不断增加。在某一适宜的接枝率条件下，膜孔开关性明显，接枝链可随环境可随环境pH的变化完成膜孔的打开与关闭。的变化完成膜孔的打开与关

8、闭。接枝率调控模型接枝率调控模型 综合利用智能膜表面致密性及电荷性，实现膜在超滤膜与纳滤综合利用智能膜表面致密性及电荷性，实现膜在超滤膜与纳滤膜之间的转化。膜之间的转化。 在环境在环境pH高于临界高于临界pH的情况下，膜表面不带电荷性，膜孔呈打的情况下，膜表面不带电荷性，膜孔呈打开的状态，智能膜以超滤膜的状态存在；而当开的状态，智能膜以超滤膜的状态存在；而当pH低于临界低于临界pH的的情况下，膜表面带有正电荷，膜孔呈封闭状态，智能膜以纳滤膜情况下，膜表面带有正电荷，膜孔呈封闭状态，智能膜以纳滤膜形式存在。形式存在。EVAL智能开关膜超滤与纳滤转化特性智能开关膜超滤与纳滤转化特性52乳清蛋白活性成分EVAL智能膜分离方案设计16BSA吸附机理吸附机理常规单分子层吸附模型常规单分子层吸附模型BSA分子在吸附过程中垂直于膜表面分子在吸附过程中垂直于膜表面基于基于PDMAEMA接枝链的单接枝链的单分子层吸附三维模型分子层吸附三维模型17基于吸附选择特性的基于吸附选择特性的EVAL智能开关膜对牛血清蛋白的分离研究智能开关膜对牛血清蛋白的分离研究pH 7.4pH 2.518未来