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从荞麦中连续提取荞麦淀粉、荞麦蛋白、黄酮、膳食纤维的方法 Download PDF

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Abstract

水磨法连续生产荞麦淀粉、荞麦蛋白、黄酮、膳食纤维的方法，涉及一种从荞麦中提取荞麦淀粉、荞麦蛋白、黄酮和膳食纤维的连续生产工艺。荞麦加水浸泡后，经磨浆、水平筛分离得荞麦浆和皮渣，从荞麦浆中分别连续分离制得荞麦淀粉(1)、荞麦淀粉(2)、荞麦蛋白(1)、荞麦蛋白(2)和荞麦蛋白(3)；从皮渣中分离制得荞麦蛋白(4)、黄酮和膳食纤维。本发明从一种资源中得到八种高附加值产品，为农副产品深加工找到一条综合开发利用的新途径，由于原料来自于包括外皮的荞麦，使整个荞麦得到了充分利用，整个生产过程无固体废物排放。由于采用连续法生产，设备投入小，生产效率高，运行成本低。生产车间无尘，环保，流失少，收得率高。

Description

从荞麦中连续提取荞麦淀粉、荞麦蛋白、黄酮、膳食纤维的方法
技术领域
本发明涉及一种农副产品深加工的工艺过程，特别涉及一种从甜荞麦和苦荞麦中提取二种荞麦淀粉、四种荞麦蛋白、黄酮和膳食纤维的连续生产工艺。
背景技术
荞麦分为甜荞麦和苦荞麦二大类。甜荞麦主要分布在我国东北、内蒙、山西、陕西、宁夏等地，苦荞麦主要分布在我国西南山区，产量居世界第二。荞麦富含淀粉、蛋白质、黄酮和膳食纤维，能有效降低胆固醇、抑制体脂蓄积、降低血糖和尿糖，对高血压、心血管疾病、糖尿病等有一定预防和辅助治疗，被誉为“长寿食品”。如申请号为02153289.3的专利申请文件公开的技术是：用干磨法从去除麸皮的荞麦心粉中提取一种混合荞麦蛋白和淀粉，它是一种非连续生产的工艺，而且心粉用碱液提取，影响了荞麦淀粉质量。另外，蛋白膏加入常规清水进行漂洗，由于PH值不在等电点范围内，蛋白极易溶于水，被水漂洗掉；喷雾前配成的固体含量为8～15％，浓度过低，喷不成粉，蛋白收得率低。混合荞麦蛋白和淀粉其用途范围小，有的还要进一步进行分离，而分离技术难度大，投入设备成本高，不利于工业化大批量生产。
另一申请号为02153288.5的专利申请文件公开的技术是：用干磨法从荞麦麸皮中提取混合荞麦蛋白、黄酮和膳食纤维，同样存在蛋白膏用常规水洗涤，由于PH值不在等电点范围内，蛋白极易溶于水，被水漂洗掉；喷雾前配成的固体含量为8～15％悬浮液，浓度过低，喷不成粉；提取的混合蛋白还需根据需要进一步分离等缺陷。
上述两项专利申请公开的都是一种间断式加工工艺，其设备投入大、生产过程粉尘量大，不但影响生产环境，而且流失严重，利用率低。
发明内容
本发明目的在于充分利用荞麦，用水磨法连续生产高附加值的两种荞麦淀粉、四种荞麦蛋白单体、黄酮、膳食纤维的工艺。
本发明工艺步骤如下：
a、荞麦加水浸泡后，经磨浆、水平筛分离得荞麦浆和皮渣；
b、荞麦浆经旋流分离器分离得淀粉浆和蛋白液；
c、淀粉浆用离心机分离得湿淀粉(1)和清液(1)；湿淀粉(1)经干燥得荞麦淀粉(1)；清液(1)经酸沉淀得沉淀(1)和清液(2)；沉淀(1)经洗涤、干燥得荞麦蛋白(1)；
d、蛋白液经离心机分离得湿淀粉(2)和清液(3)；湿淀粉(2)经真空干燥、粉碎得荞麦淀粉(2)；清液(3)经酸沉淀得沉淀(2)和清液(4)；沉淀(2)经洗涤、干燥得荞麦蛋白(2)；
e、将清液(2)和清液(4)合并，真空浓缩，经干燥得荞麦蛋白(3)；
f、皮渣加适量水，调节pH至碱性，加碱性蛋白酶水解，离心，得清液(5)和沉淀(3)；清液(5)经真空浓缩、干燥得荞麦蛋白(4)。
g、沉淀(3)用一定浓度乙醇提取，离心分离，得清液(6)和沉淀(4)；清液(6)经回收乙醇、冷却、超声波处理，静置析出结晶，干燥粉碎，得黄酮；沉淀(4)经水洗、脱水、烘干、粉碎得膳食纤维。
本发明采用水磨法连续生产二种荞麦淀粉、四种荞麦蛋白、黄酮和膳食纤维的工艺，是从一种资源中得到八种高附加值产品，为农副产品深加工找到一条综合开发利用的新途径，由于原料来自于包括外皮的荞麦，使整个荞麦得到了充分利用，整个生产过程无固体废物排放。由于采用连续法生产，设备投入小，生产效率高，运行成本低。由于采用湿法加工，生产车间无尘，环保，流失少，收得率高。荞麦淀粉不仅可以单独食用，还可以作为食品的稳定剂、增稠剂、增粘剂，对食品品质的改善和营养价值的提高有显著影响。荞麦蛋白主要有清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白四种，各种荞麦蛋白分别具有降低血清胆固醇、抑制体内脂肪蓄积、改善便秘、抗衰老、抑制大肠癌发生、抑制胆结石等功能，具有不同的用途。黄酮具有软化血管，改善血管通透性、扩张血管、降低血压、抗氧化和抗动脉粥样硬化等方面作用。膳食纤维具有吸水膨胀、吸附功能，因而可以持水、持油、降血脂、血压、血糖，改善便秘。
步骤a中，荞麦与水的重量比为1∶1.5～1∶3.5，浸泡2～10小时；浸泡后荞麦用金钢砂磨磨浆，磨浆时适量加水，加水总重量为荞麦重量的4～8倍；荞麦浆与渣的分离是通过4～8台水平不锈钢筛过筛，筛网的目数为80～150目。
步骤b中，去渣荞麦浆经8～15个旋流分离器分成淀粉浆和蛋白液。
步骤c中，淀粉浆中淀粉(1)与清液(1)的分离是在卧式螺旋离心机中进行，离心机转鼓直径∶长度≥1∶4.0；湿淀粉(1)的干燥方式为气流干燥；制取荞麦蛋白(1)时，酸沉淀的PH范围为3.0～5.5，所用的酸为盐酸或硫酸或醋酸，酸的浓度为10～15％，干燥方式为喷雾干燥，进口热风温度为140℃～190℃，出口温度为65℃～95℃。
步骤d中，蛋白液中的湿淀粉和清液(3)的分离是在卧式螺旋离心机中进行，离心机转鼓直径∶长度≥1∶4.2，湿淀粉(2)的干燥方式为真空干燥。制取荞麦蛋白(2)时的酸液pH范围为3.5～5.5，所用酸为盐酸或硫酸或醋酸，酸的浓度为10～15％，洗涤时，用pH范围为3.0～5.5的水；所述干燥为喷雾干燥，将喷雾前固体含量为25～55％的悬浮液进行喷雾，进口热风温度为140℃～190℃，出口温度为65℃～95℃。
步骤e中，清液(2)和清液(4)合并，用降膜式真空浓缩机浓缩至含固量25～55％；干燥为喷雾干燥，进口热风温度为140℃～190℃，出口温度为65℃～95℃。
步骤f中，皮渣加水4～8倍，pH值为8.5～11.0，温度30℃～50℃，加碱性蛋白酶30～50单位/g，酶解20～60分钟；清液(5)用降膜式浓缩机浓缩至含固量25～55％，干燥为喷雾干燥，进口热风温度为140℃～190℃，出口温度为65℃～95℃；调pH值用碱浓度为10～20％的氨水或氢氧化钠液，碱性蛋白酶为2709或Alcalase。
步骤g中，沉淀(3)提取工序中所用乙醇浓度为40～60％(v/v)，沉淀(3)与乙醇的料液比为1∶2～1∶4，温度50℃～70℃，在微波场中萃取15～30分钟，回收乙醇，浓缩至含固量30～60％，在20～100KHz、20～140W的超声波中处理1～10min，温度0℃±2℃，静置3～8小时，得黄酮晶体。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
实施方式
例一：
1、浸泡：称取甜荞麦米25吨，加水40吨，浸泡8小时。
2、磨浆：将浸泡过的荞麦米通过金钢砂磨磨浆，磨浆时适量加水，加水总量约为160吨。
3、过筛：将荞麦浆通过80～150目8台水平不锈钢筛过筛，将荞麦浆中的皮渣分离出，得荞麦浆160吨、皮渣25吨。
4、分离：将荞麦浆经十二个旋流分离器分离得淀粉浆87吨、蛋白液73吨。
5、提取荞麦淀粉(1)：将87吨淀粉浆连续通过卧式螺旋离心机，得湿淀粉和清液(1)。卧式螺旋离心机转鼓的直径∶长度≥1∶4.0。湿淀粉经气流干燥得荞麦淀粉(1)13.5吨。
6、提取荞麦淀粉(2)：将73吨蛋白液连续通过卧式螺旋离心机，得湿淀粉和清液(3)，卧式螺旋离心机转鼓的直径∶长度≥1∶4.2。湿淀粉经真空干燥得荞麦淀粉(2)2.9吨。真空干燥时真空度为650mmHg，温度60℃，时间4.5小时。
7、从清液(1)中提取荞麦蛋白(1)：在搅拌下向清液(1)慢慢加入浓度为10～15％盐酸或硫酸或醋酸溶液，调节pH值至4.5，静置1小时，用离心机分离，得沉淀和清液(2)。
沉淀用pH值为4.5的水洗涤两次，用无盐水或自来水配成含固体30％的悬浮液，均质，经压力式喷雾干燥机喷雾干燥，得蛋白含量大于75％的荞麦蛋白(1)130kg，喷雾干燥时热风进口温度165℃，出口温度为65℃。
8、从清液(2)中提取荞麦蛋白(2)：搅拌下向慢慢加入10％盐酸或硫酸或醋酸溶液，调节pH值至5.0，静置1小时，用离心机分离，得清液(4)和沉淀；沉淀用pH值为5.0的水洗条2次，用自来水或无盐水配成含固体40％的悬浮液，均质，经压力式喷雾干燥机喷雾干燥，得蛋白含量大于75％的荞麦蛋白(2)203kg。喷雾干燥时进口热风进口温度145℃，出口温度70℃。
9、提取荞麦蛋白(3)：将清液(2)和清液(4)合并，用降膜式三效浓缩机浓缩，一效温度90℃，二效温度65℃，三效温度45℃，浓缩至含固体量55％，均质，经压力式喷雾干燥机喷雾干燥，得蛋白含量大于70％的荞麦蛋白(3)746kg，喷雾干燥时进口热风温度140℃，出口温度65℃。
10、从皮渣中提取荞麦蛋白(4)：皮渣加水6倍，搅匀，用10％氢氧化钠溶液或氨水调pH值至10.5，升温至38℃～40℃，加碱性蛋白酶2709或碱性蛋白酶Alcalase 35单位/g，酶解30分钟，升温至80℃灭酶15分钟，离心得清液和沉淀，清液用降膜式三效浓缩机浓缩至固体含量25％，压力式喷雾干燥机喷雾干燥得蛋白含量大于65％的荞麦蛋白(4)256kg。喷雾干燥时进口热风温度140℃，出口温度65℃。
11、提取黄酮：将10中得到的沉淀加95％乙醇至含醇量60％，调节料液比为1∶4，在微波场中(工业微波炉中)50℃～60℃萃取20分钟，离心分离，得清液和沉淀。清液减压回收乙醇，继续浓缩至含固量35％，冷至室温，20KHz、60W的超声波中处理8min，在移入0℃±2℃冷室中静置4小时待结晶析出完全后，离心分离，用少量60％乙醇喷淋洗涤沉淀后，55℃～60℃真空干燥，得黄酮12.5kg。
12、膳食纤维的提取：将11中沉淀用清水洗至无醇味，离心脱水，在90℃左右烘房中烘干，粉碎，过150目筛，得膳食纤维3.6吨。
通过以上工艺，可从25吨甜荞麦米中获得荞麦淀粉(1)13.5吨，荞麦淀粉(2)2.9吨，蛋白含量大于75％的荞麦蛋白(1)130kg，蛋白含量大于75％的荞麦蛋白(2)203kg，蛋白含量大于70％的荞麦蛋白(3)746kg，蛋白含量大于65％的荞麦蛋白(4)256kg，黄酮12.5kg，膳食纤维3.6吨。
例二：
称取苦荞麦米25吨，依照相同工艺，进行加工，可从25吨苦荞麦米中获得荞麦淀粉(1)12.5吨，荞麦淀粉(2)2.6吨，蛋白含量大于75％的荞麦蛋白(1)128kg，蛋白含量大于75％的荞麦蛋白(2)202kg，蛋白含量大于70％的荞麦蛋白(3)745kg，蛋白含量大于65％的荞麦蛋白(4)258kg，黄酮72kg，膳食纤维3.5吨。

Claims (10)

1、一种从荞麦中连续提取荞麦淀粉、荞麦蛋白、黄酮、膳食纤维的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
a、荞麦加水浸泡后，经磨浆、水平筛分离得荞麦浆和皮渣；
b、荞麦浆经旋流分离器分离得淀粉浆和蛋白液；
c、淀粉浆用离心机分离得湿淀粉(1)和清液(1)；湿淀粉(1)经干燥得荞麦淀粉(1)；清液(1)经酸沉淀得沉淀(1)和清液(2)；沉淀(1)经洗涤、干燥得荞麦蛋白(1)；
d、蛋白液经离心机分离得湿淀粉(2)和清液(3)；湿淀粉(2)经真空干燥、粉碎得荞麦淀粉(2)；清液(3)经酸沉淀得沉淀(2)和清液(4)；沉淀(2)经洗涤、干燥得荞麦蛋白(2)；
e、将清液(2)和清液(4)合并，真空浓缩，经干燥得荞麦蛋白(3)；
f、皮渣加适量水，调节pH至碱性，加碱性蛋白酶水解，离心，得清液(5)和沉淀(3)；清液(5)经真空浓缩、干燥得荞麦蛋白(4)；
g、沉淀(3)用一定浓度乙醇提取，离心分离，得清液(6)和沉淀(4)；清液(6)经回收乙醇、冷却、超声波处理，静置析出结晶，干燥粉碎，得黄酮；沉淀(4)经水洗、脱水、烘干、粉碎得膳食纤维。
2、根据权利要求1中所述方法，其特征在于步骤a中荞麦与水的重量比为1∶1.5～1∶3.5，浸泡2～10小时。
3、根据权利要求1中所述方法，其特征在于步骤a中浸泡后荞麦用金钢砂磨磨浆，磨浆时适量加水，加水总重量为荞麦重量的4～8倍；荞麦浆与渣的分离是通过4～8台水平不锈钢筛过筛，筛网的目数为80～150目。
4、根据权利要求1中所述方法，其特征在于步骤b中去渣荞麦浆经8～15个旋流分离器分成淀粉浆和蛋白液。
5、根据权利要求1中所述方法，其特征在于步骤c中淀粉浆中湿淀粉(1)与清液(1)的分离是在卧式螺旋离心机中进行，离心机转鼓直径∶长度≥1∶4.0；湿淀粉(1)的干燥方式为气流干燥；酸沉淀时，酸的pH范围为3.0～5.5，所用的酸为盐酸或硫酸或醋酸，酸的浓度为10～15％；沉淀(1)洗涤时，用pH范围为3.0～5.5的水；所述干燥为喷雾干燥，将喷雾前固体含量为25～55％的悬浮液进行喷雾，进口热风温度为140℃～190℃，出口温度为65℃～95℃。
6、根据权利要求1中所述方法，其特征在于步骤d中蛋白液中的湿淀粉(2)和清液(3)的分离是在卧式螺旋离心机中进行，离心机转鼓直径∶长度≥1∶4.2，湿淀粉(2)的干燥方式为真空干燥。
7、根据权利要求1中所述方法，其特征在于步骤d中制取荞麦蛋白(2)时的酸液pH范围为3.5～5.5，所用酸为盐酸或硫酸或醋酸，酸的浓度为10～15％，洗涤时，用pH范围为3.0～5.5的水；所述干燥为喷雾干燥，将喷雾前固体含量为25～55％的悬浮液进行喷雾，进口热风温度为140℃～190℃，出口温度为65℃～95℃。
8、根据权利要求1中所述方法，其特征在于步骤e中清液(2)和清液(4)合并，用降膜式真空浓缩机浓缩至含固量25～55％；干燥为喷雾干燥，进口热风温度为140℃～190℃，出口温度为65℃～95℃。
9、根据权利要求1中所述方法，其特征在于步骤f中皮渣加水4～8倍，pH值为8.5～11.0，温度30℃～50℃，加碱性蛋白酶30～50单位/g，酶解20～60分钟；清液(5)用降膜式浓缩机浓缩至含固量25～55％，干燥为喷雾干燥，进口热风温度为140℃～190℃，出口温度为65℃～95℃；调pH值用碱浓度为10～20％的氨水或氢氧化钠液，碱性蛋白酶为2709或Alcalase。
10、根据权利要求1中所述方法，其特征在于步骤g中沉淀(3)提取工序中所用乙醇浓度为40～60％(v/v)，沉淀(3)与乙醇的料液比为1∶2～1∶4，温度50℃～70℃，在微波场中萃取15～30分钟，回收乙醇，浓缩至含固量30～60％，在20～100KHz、20～140W的超声波中处理1～10min，温度0℃±2℃，静置3～8小时，得黄酮晶体。
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