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摘 要

棉籽是棉花的种籽，里面富含高附加值物质如棉子糖。棉子糖是一种天然活性因子，能通过肠胃而不被消化吸收，具有改善消化、增强免疫力、抗衰老、抗癌等多种功能，在2010年3月9日，我国卫生部公布了包括棉子糖在内的7种物品为新资源食品，已日益受到关注。

甲醇-助剂-水处理棉粕，在不影响棉粕质量的同时，提高甲醇相中棉子糖的含量。用外压式中空纤维膜对脱色后的棉子糖溶液进行超滤实验，除去大分子蛋白等物质。棉子糖纯化过程中，主要经历脱色、超滤、结晶等步骤。通过单因素实验考查甲醇浓度、萃取温度、萃取时间等参数对棉子糖萃取率的影响，由正交实验得出双液相溶剂萃取的最佳条件：甲醇浓度95%，萃取温度为35℃，萃取时间为20min。在此条件下，棉籽糖收率为97.23%，棉籽糖纯度为90.21%。

关键词： 棉粕 萃取 棉子糖 超滤 纯化

Extraction of cottonseed sugar in cottonseed meal

ABSTRACT

Cottonseed is the seed of cotton, which is rich in many high value-added materials, such as raffinose. Raffinose, an natural active factor, could pass through the stomach without being absorbed and digested. It could improve digestion, enhance immunity, stay caducity and resist cancer. In the March 9 of 2010, Ministry of Health of China released seven foods as the new resources of food including raffinose.

Treatment cottonseed kerne with methanol-additives-water in order to enhance the content of raffinose without the change of quality of crude oil and cottonseed meal. The purification process for raffinose mainly includes bleaching, ultrafiltration, and crystallization steps.Investigation the influence of the parameters on the extraction efficiency such as methanol concentration, extraction tempreature and extraction time through single factor control experiments. The optimal conditions obtained through orthogonal tests are: methanol concentration(95%), extraction tempreature (35℃) and extraction time(20min). Cottonseed sugar yield was 97.23%, cotton seed purity of sugar is 90.21%.

KEYWORDS：Cottonseed；Extraction；Raffinose；Ultrafiltration； Purification

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 绪论 4

1.1引言 4

1.2 棉子糖 3

1.2.1 棉子糖的基本结构和理化特性 3

1.2.2 棉籽糖的提取 4

1.2.3 棉子糖的生理功能及应用 5

1.3 课题的目的和主要内容 6

1.3.1 课题目的 6

1.3.2 课题内容 7

1.4 工艺路线 7

第二章 棉子糖的提取、精制、分析及检测 8

2.1 实验原料和设备 8

2.1.1 原料 8

2.1.2 试剂 9

2.1.3 实验设备 9

2.2 实验方法及装置 10

2.2.1甲醇相中棉子糖的提取 10

2.2.2 棉子糖溶液超滤脱蛋白 11

2.2.3 醇类溶液处理棉籽糖超滤液 13

2.2.4 棉籽糖重结晶 14

2.2.5 棉籽糖纯度及收率计算公式 14

2.3 棉子糖的分析与检测 14

2.3.1棉子糖的分析方法 14

2.3.2 实验条件与试剂 15

第三章 实验结果与讨论 16

3.1 棉籽糖提取液的超滤实验 16

3.2 醇类溶液处理棉籽糖超滤液 16

3.2.1 不同醇类的影响 16

3.2.2溶剂量的影响 16

3.2.3 温度的影响 17

3.2.4 时间的影响 18

3.3 棉籽糖重结晶 19

3.3.1 棉籽糖重结晶溶剂的选择 19

3.3.2 棉籽糖重结晶固液比的确定 20

3.3.3 棉籽糖重结晶时间的确定 21

第四章 结论与展望 22

4.1 结论 22

4.2 展望 22

参考文献 24

致谢 27

第一章 绪论

1.1引言

棉花是锦葵科棉属植物，是一种重要的经济作物。我国是全球棉花产量最高的国家之一，棉籽年产量已超过了一千万吨。棉籽脱壳后棉仁中含油脂30%~33%，含蛋白质35%~38%，氨基酸组成合理，抗营养因子少，是优良的植物油脂资源，也是重要的植物蛋白资源^[1]。因此，传统的棉籽加工工艺主要就是从棉籽中提取棉籽油并得到棉粕。

近年转基因棉花的种植得到快速推广，多数转基因棉籽油在消费者不知情的情况下被用作食用调和油及配料，其食用安全性问题一直有所争议，而在石油能源相当紧缺的今天，转基因棉籽油用于生产生物柴油（脂肪酸脂）是一个很值得关注的发展方向。生物柴油部分替代石化柴油已成为一种趋势，棉籽油作为生产生物柴油的原料之一具有以下优势：首先，石化柴油的碳链长度分布在C₁₅~C₁₈，棉籽油中的脂肪酸碳链的99%集中在C₁₆和C₁₈，两者的碳链非常相近；其次，棉籽油与其他植物油相比价格较低^[2]。棉籽油（甘油三酯）和醇在碱、酸催化作用下发生酯交换生成脂肪酸酯和甘油。其中最常用的醇是甲醇，因其碳链短、极性强，能较快的与甘油三酯反应，而且价格较低。Rashid等^[3]以甲醇钠为催化剂，在催化剂质量分数0.75%，反应温度65℃，醇油摩尔比6:1，搅拌强度600r/min的条件下，反应90min脂肪酸甲醇最大产率为96.9%。生成的生物柴油性能如十六烷值、动力学粘度、酸值等都达到ASTMD6751和EN14214标准。Shu等^[4]用碳基固体酸做催化剂在260℃，醇油摩尔比18.2，催化剂用量0.2%的条件下，反应3h，棉油转化率为89.93%。该反应使用的催化剂廉价、环保，但反应温度较高，与碱催化相比转化率偏低。为了提高反应速率，减少反应时间，可以运用微波辅助。Azcan等^[5]用氢氧化钾做催化剂，333K时在微波辅助条件下，反应7min就达到传统反应30min的效果，这是因为微波具有升温速率快、加热均匀和无滞后效应等优点。

棉粕是棉籽榨油后的副产品，是一种品质优良、来源丰富的植物蛋白。棉籽蛋白在质量上类似豆类蛋白，但没有豆类蛋白所特有的豆腥味和胀气因子，营养价值也高于谷类蛋白。从氨基酸组成来看，除了蛋氨酸稍低外，其余必须氨基酸均达到联合国粮农组织和世界卫生组织的推荐标准^[6]。无腺体棉籽蛋白可直接用于主食和焙烤食品；棉籽蛋白经蛋白酶水解后，发泡性能得到明显改善，可用来生产棉籽蛋白发泡粉，作为食品添加剂；棉籽蛋白也能与牛奶等蛋白很好的结合，可以利用蛋白质的增效作用来生产蛋白饮料。

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