CN101372501A - 一种大豆分离蛋白的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大豆分离蛋白的制备方法，包括以下步骤：(1)真空干燥醇法大豆浓缩蛋白粉的制备；(2)溶液配制及热处理；(3)酸沉调中性；(4)瞬时加热灭菌及喷雾干燥。用本发明方法制备的大豆分离蛋白既具有普通分离蛋白的高溶解性、高蛋白含量的优点，又具有豆腥味低，色泽浅，抗营养物质活性低，排放污水易于处理等普通大豆分离蛋白不具备的优点，是生产饮料型大豆分离蛋白的理想制备方法。

Description

一种大豆分离蛋白的制备方法
技术领域
本发明涉及大豆分离蛋白的制备方法，特别是从醇法大豆浓缩蛋白进一步分离提取蛋白的一种大豆分离蛋白的制备方法。
背景技术
传统的大豆分离蛋白是利用大豆蛋白溶解性随溶液的pH值变化规律采用碱溶酸沉法从脱脂豆片中提取的。生产过程中通常要采用1：10-15的固液比进行多次提取才能保证高的提取率，因此生产1吨分离蛋白通常要产生20-30吨废水，并且这种废水很难用平常的方法处理。这主要是因为在碱溶过程中，脱脂豆片的乳清蛋白和可溶性多糖成分也被溶出，但是不能随蛋白被酸沉，导致废水中有机污染物含量非常高。废水问题成为发展大豆分离蛋白工业的主要制约因素，所以目前世界大豆产业都倾向于生产无废水污染的醇法大豆浓缩蛋白产品来替代分离蛋白运用于肉制品加工业。
醇法大豆蛋白与传统大豆分离蛋白相比虽然具有无污染排放、色泽较浅、风味清淡等优点，但也存在功能性差的缺点。通过商业化改性技术，可将醇法大豆浓缩蛋白转化为的功能性大豆浓缩蛋白，但其溶解性仍不太理想，氮溶解指数(NSI)仅为60-70％，蛋白质干基含量也仅为68％左右，所以大豆浓缩蛋白在对溶解度要求较高的饮料领域难以完全替代大豆分离蛋白。
发明内容
本发明的目的是采用水热处理低温真空干燥所得的醇法大豆浓缩蛋白，使其溶解性比以往的改性处理有更大幅度的提高，进而提供一种从醇法大豆浓缩蛋白中提取大豆分离蛋白新的生产方法，该方法既有效地解决了大豆分离蛋白的污水处理问题，所得蛋白在具有普通分离蛋白的高溶解性、高蛋白含量的同时又具有醇法浓缩蛋白的豆腥味低、色泽浅的优点。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种大豆分离蛋白的制备方法包括以下步骤：
(1)真空干燥醇法大豆浓缩蛋白粉的制备：
将商业大豆脱脂坯片过筛筛去碎屑，置于浸出器筛网上，用乙醇溶液进行多阶段逆流萃取，将所得萃余物大豆浓缩蛋白，在真空干燥容器内干燥，出料后粉碎、包装即得真空干燥醇法大豆浓缩蛋白粉；
(2)溶液配制及热处理：
将所得大豆浓缩蛋白粉分散于水中，用氢氧化钠调节溶液的pH值至碱性；加热至60-141℃，并在此温度下保持1s-30min后冷却到室温；
(3)酸沉调中性：
加入盐酸调节步骤(2)所得的溶液至pH为酸性，静置，离心分离出酸沉蛋白，洗涤酸沉蛋白后，将酸沉蛋白分散于水中，用氢氧化钠调节酸沉蛋白分散液pH值至7.0；
(4)瞬时加热灭菌及喷雾干燥：
快速加热步骤(3)所得酸沉蛋白分散液至60-141℃，并在此温度下保持1s-30min后冷却到室温即完成灭菌，对灭菌后的酸沉蛋白进行喷雾干燥、所得产品密封保存。
步骤(1)所述过筛是过20目筛；乙醇浓度为65％-75％；逆流萃取次数为4-8次；所述真空干燥容器内干燥温度为40-80℃，干燥1-2h；出料后粉碎成100-200目。
步骤(2)所述大豆浓缩蛋白粉以1：10-20固液比分散于水溶液；用2mol/L氢氧化钠；调节pH值至8.0-10.0。
步骤(3)所述盐酸浓度为2mol/L；调节pH为3.0-5.0；静置时间为5-15min；离心转速为4000-6000rpm/min；去离子水洗涤次数为2次；氢氧化钠浓度为2mol/L。
于步骤(4)所述喷雾干燥条件为：进风温度：180-200℃，出风温度：80-90℃。
本发明的原理是利用低温真空干燥工艺来脱除酒精浸出湿粕中的水分，这样获得的大豆浓缩蛋白只受到醇变性作用而基本没有受到热变性的影响。以此为起始原料在碱性条件下水热处理，可以获得比目前商业化大豆浓缩蛋白为起始原料更好的溶解度效果。热处理所得的完全热变性、可溶性的大豆蛋白可以具有比低变性蛋白更高的溶解性，并且一样可以被碱溶、酸沉。新型分离蛋白同传统分离蛋白一样，经过超高温短时热处理(UHT)并不会使大豆蛋白的溶解度大幅度下降。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、新型大豆分离蛋白的工艺流程比传统型的大豆分离蛋白生产工艺相比，增加了醇法大豆浓缩蛋白的制备步骤和热处理增溶步骤。尽管增加了几个步骤，但是由于新工艺中的大豆乳清和多糖在浓缩蛋白制备阶段就已经被含水酒精洗去，因此后续的碱溶、酸沉操作步骤所产生的废水中有机污染物含量比传统型大豆蛋白的废水大大降低。
2、醇变性和热变性是两种性质截然不同的变性行为，虽然单纯醇变性和热变性一样会使大豆蛋白丧失大部分溶解性，但是醇变性所造成的溶解性丧失只要在碱性溶液中以蛋白低浓度和低离子强度下加热，就可以恢复大部分的溶解性，其机理是碱性条件下加热可以使变性大豆蛋白聚集体中的组成亚基解离重组，形成可溶性蛋白聚合物。本发明制备的大豆浓缩蛋白采用单一低温真空干燥手段脱溶，其产品由差示量热扫描仪(DSC)检测的热变性程度为50％，优于目前商业化大豆浓缩蛋白的100％热变性，以它为起始原料进行水热处理就可以使蛋白的溶解性提高到80％，这使得进一步提取可溶性蛋白制备新型大豆分离蛋白成为可能。
综上所述，采用水热处理手段从真空干燥醇法大豆浓缩蛋白中继续提取可溶性蛋白，为大豆分离蛋白的制备开辟了一种新方法。新方法得到的大豆分离蛋白不仅在质量上明显优于传统方法，而且解决了传统大豆分离蛋白的生产废水严重污染环境的问题。
具体实施例
实施例1：
将大豆脱脂坯片过20目检验筛，筛上物移入容器，用65％的乙醇以1：5固液比浸泡，逆流4级萃取，滤去滤液。将萃余物置于真空干燥箱内以真空度0.1bar以上40℃连续干燥2小时后取出，将干燥后的大豆浓缩蛋白用粉碎机打碎，过200目筛后装袋保存即得真空干燥醇法大豆浓缩蛋白粉。
将所得大豆浓缩蛋白粉以1：10固液比分散于水溶液，用2mol/L氢氧化钠调节pH值至8.0。将溶液加热至60℃，并在此温度下保持1min时间后冷却到室温。
将所得溶液用2mol/L盐酸调pH4.5，静置5分钟后，用离心机4000rpm/min分离出酸沉蛋白，用同体积的去离子水洗涤酸沉蛋白2次，酸沉蛋白在水中形成酸沉蛋白分散液，再用2mol/L氢氧化钠调pH值至7.0。
采用高温瞬时杀菌(UHT)装置，30s快速加热所得酸沉蛋白分散液至100℃沸腾，继续保持沸腾15s后，加入冰块迅速冷却到室温。将灭菌后的蛋白喷雾干燥后即为本发明所指的新型大豆分离蛋白产品。喷雾干燥条件为：进风温度：180℃，出风温度：80℃。
实施例2：
将大豆脱脂坯片过20目检验筛，筛上物移入容器，用75％的乙醇以1：4固液比浸泡，逆流萃取8级萃取，滤去滤液。将萃余物置于真空干燥箱内以真空度0.1bar以上55℃连续干燥1小时后取出，将干燥后的大豆浓缩蛋白用粉碎机打碎，过100目筛后装袋保存即得真空干燥醇法大豆浓缩蛋白粉。
将所得大豆浓缩蛋白粉以1：15固液比分散于水溶液，用2mol/L氢氧化钠调节pH值至9.0。将溶液加热至90℃，并在此温度下保持1s时间后冷却到室温。
将所得溶液用2mol/L盐酸调pH为3.0，静置10分钟后，用离心机5000rpm/min分离出酸沉蛋白，用同体积的去离子水洗涤酸沉蛋白2次，酸沉蛋白在水中形成酸沉蛋白分散液，再用2mol/L氢氧化钠调pH值至7.0。
采用电炉快速加热所得酸沉蛋白分散液至60℃，继续保持30min后，加入冰块迅速冷却到室温。将灭菌后的蛋白喷雾干燥后即为本发明所指的新型大豆分离蛋白产品。喷雾干燥条件为：进风温度：190℃，出风温度：90℃。
实施例3：
将大豆脱脂坯片过20目检验筛，筛上物移入容器，用70％的乙醇以1：3固液比浸泡，逆流萃取6级萃取，滤去滤液。将萃余物置于真空干燥箱内以真空度0.1bar以上80℃连续干燥1小时后取出，将干燥后的大豆浓缩蛋白用粉碎机打碎，过200目筛后装袋保存即得真空干燥醇法大豆浓缩蛋白粉。
将所得大豆浓缩蛋白粉以1：20固液比分散于水溶液，用2mol/L氢氧化钠调节pH值至10.0。压力反应釜将溶液快速加热至141℃，并在此温度下保持30min时间后冷却到室温。
将所得溶液用2mol/L盐酸调pH5，静置15分钟后，用离心机6000rpm/min分离出酸沉蛋白，用同体积的去离子水洗涤酸沉蛋白2次，酸沉蛋白在水中形成酸沉蛋白分散液，再用2mol/L氢氧化钠调pH值至7.0。
采用高温瞬时杀菌(UHT)装置，1min内快速加热所得酸沉蛋白分散液至141℃，继续保持1s后，加入冰块迅速冷却到室温。将灭菌后的蛋白喷雾干燥后即为本发明所指的新型大豆分离蛋白产品。喷雾干燥条件为：进风温度：200℃，出风温度：85℃。
为了说明使用本发明方法制备的新型大豆分离蛋白较目前传统型大豆分离蛋白性能优异，特采用实施例1的产品，做一系列比较。
1.两种大豆分离蛋白产品质量比较
两种分离蛋白的质量比较如表1所示。由表中可见，新型大豆分离蛋白虽然为完全变性蛋白，但溶解度反而高于低变性的传统型分离蛋白。通常热变性有利于破坏大豆蛋白中的胰蛋白抑制剂等抗营养成分，有利于人体的吸收消化。新型大藕分离蛋白的蛋白含量和气味都明显优于传统型分离蛋白。
             表1 两种大豆分离蛋白的质量指标对比
Figure A200810199120D00061
2.两种大豆分离蛋白制备工艺污水排放情况比较
传统方法生产大豆分离蛋白中有机物含量较高，BOD5为5000-8000mg/L，COD为18000-20000mg/L。目前，该废水的处理方法主要采用多级生物处理，利用厌氧和好氧生物处理法降低废水中的COD和BOD5，处理工艺复杂，设备投资大，能耗高，且很难达标排放。大部分厂家未经处理就直接排放了，经过河流、沟渠等最终进入海洋。以新型工艺生产大大豆分离蛋白若在醇洗制备大豆浓缩蛋白阶段能将脱脂大豆坯片中的可溶性多糖和乳清洗去98％，就基本能达到普通污水处理厂COD＝500mg/L，BOD＝400mg/L的进水要求。

Claims (5)

1.一种大豆分离蛋白的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：
(1)真空干燥醇法大豆浓缩蛋白粉的制备：
将商业大豆脱脂坯片过筛筛去碎屑，置于浸出器筛网上，用乙醇溶液进行多阶段逆流萃取，将所得萃余物大豆浓缩蛋白，在真空干燥容器内干燥，出料后粉碎、包装即得真空干燥醇法大豆浓缩蛋白粉；
(2)溶液配制及热处理：
将所得大豆浓缩蛋白粉分散于水中，用氢氧化钠调节溶液的pH值至碱性；加热至60-141℃，并在此温度下保持1s-30min后冷却到室温；
(3)酸沉调中性：
加入盐酸调节步骤(2)所得的溶液至pH为酸性，静置，离心分离出酸沉蛋白，洗涤酸沉蛋白后，将酸沉蛋白分散于水中，用氢氧化钠调节酸沉蛋白分散液pH值至7.0；
(4)瞬时加热灭菌及喷雾干燥：
快速加热步骤(3)所得酸沉蛋白分散液至60-141℃，并在此温度下保持1s-30min后冷却到室温即完成灭菌，对灭菌后的酸沉蛋白进行喷雾干燥、所得产品密封保存。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)所述过筛是过20目筛；乙醇浓度为65％-75％；逆流萃取次数为4-8次；所述真空干燥容器内干燥温度为40-80℃，干燥1-2h；出料后粉碎成100-200目。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)所述大豆浓缩蛋白粉以1：10-20固液比分散于水溶液；用2mol/L氢氧化钠调节pH值至8.0-10.0。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)所述盐酸浓度为2mol/L调节pH为3.0-5.0；静置时间为5-15min；离心转速为4000-6000rpm/min；去离子水洗涤次数为2次；氢氧化钠浓度为2mol/L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(4)所述喷雾干燥条件为：进风温度：180-200℃，出风温度：80-90℃。
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