一、主要内容：

红薯淀粉的生产过程会产生大量的废水，废水中的红薯蛋白是一种降血脂、增强免疫力、延缓衰老和抗癌等高价值资源，若该废水直接排放，不仅造成水体富营养化还会造成资源浪费。泡沫分离作为一种以气泡为分离介质的技术，已成功实现了蛋白质的分离和回收。pH是影响泡沫分离效果的重要因素之一，因为pH能影响蛋白质的—COOH、—NH2基团的去质子化和质子化从而影响蛋白质分子表面的静电荷，而影响蛋白质分子的表面活性。

二、测试原理及方法：

采用德国 KRÜSS-DFA100型泡沫分析仪测定pH 3~8的范围内红薯淀粉生产废水的起泡性（泡沫高度）和泡沫稳定性（泡沫半衰期t1/2）。其主要原理为利用搅拌或鼓气的方式产生泡沫，根据样品的透光率，通过光学传感器来监测泡沫产生的泡沫和高度结构。

三、测定结果：

红薯经清洗、去皮、切块后按料液比1︰6（g/mL）加入破碎液（Na2SO3，0.01 mol/L），利用高速组织捣碎机充分破碎，三层纱布过滤去除大部分滤渣，静置1 h，以4 000 r×min-1离心20 min，上清液即红薯淀粉生产废水，测定pH 3~8的范围内红薯淀粉生产废水的起泡性（泡沫高度）和泡沫稳定性（泡沫半衰期t1/2），结果见图1。

图1. pH对红薯淀粉生产废水的起泡性

和泡沫稳定性的影响

如图1所示，在pH在3~8这范围内，红薯淀粉生产废水的起泡性和泡沫稳定性都是先增强后变弱，pH 4时达到最大值，泡沫高度为74.7±3.7 mm，半衰期为970.6±48.5 s。文献报道红薯蛋白的等电点大约在4，在等电点时蛋白质表面静电荷为零，蛋白质分子之间因为缺少静电排斥作用，会使蛋白质在气-液界面形成高黏性的蛋白膜，阻止气泡之间发生聚并，所以在pH为4时，泡沫稳定性最好。

较差的泡沫稳定性难以保证在泡沫分离过程中维持稳定的泡沫相，因此选择3~5作为合适的pH范围进行对泡沫分离红薯蛋白富集比和回收率的影响研究。在倾斜角α为30°、温度25 ℃、气体体积流量200 mL·min-1、装液量400 mL的条件下进行试验，结果如图2所示。

图2. pH对红薯淀粉生产废水的回收率

和富集比的影响

由图2可知，随着pH得升高，泡沫分离红薯蛋白的富集比先下降再升高，而回收率先升高后下降。在等电点附近时，红薯蛋白形成的气泡具有较高的稳定性以及较低的表面张力，气泡稳定且不易聚并，消泡液体积较大，因此获得的富集比低。随着pH远离等电点，气泡的稳定性下降，进而提高富集比，然而回收率随之降低。

四、结论

综合考虑富集比和回收率，选择pH 4为最适pH。

参考文献

[1]徐艳艳,舒婷,胡楠,等.疏水材质的斜臂泡沫分离塔回收红薯蛋白[J].食品工业,2019,40(12):16-20.