CN101912030B

CN101912030B - 利用十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液提取大豆蛋白的方法

Info

Publication number: CN101912030B
Application number: CN2010102920522A
Authority: CN
Inventors: 陈复生; 程小丽; 杨宏顺; 刘慧�; 姜崇斌; 侯红江; 姚永志; 布冠好; 时冬梅; 宫保文; 张鹏龙; 武秋颖; 刘海远
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2010-09-26
Filing date: 2010-09-26
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2030-09-26
Also published as: CN101912030A

Abstract

一种利用十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液提取大豆蛋白的方法，其特征在于：将全脂大豆粉或豆粕粉加入到十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）反胶束溶液中，通过萃取，固液分离得到大豆蛋白溶液。本发明的主要优点在于：使用十二烷基三甲基氯化铵反胶束，反胶束体系形成时间短，配制比较简便、快速；使用超声辅助DTAC/正庚烷-正己醇反胶束体系萃取大豆蛋白，配置比较简便、快速；萃取率有了显著的提高并缩短了萃取时间；在萃取过程中，蛋白被反胶束内水环境包围，环境接近于细胞内的环境，条件温和，蛋白不易变性，可保持其生物活性；产品大豆蛋白中残留的表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵较其他表面活性剂较易分离因此产品纯度高；无酸碱废水排放，无污染。

Description

利用十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液提取大豆蛋白的方法

技术领域

本发明属于反胶束技术及其应用领域，具体涉及到一种利用十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液提取大豆蛋白的方法。

背景技术

大豆蛋白质无论从营养组成、资源丰富还是加工技术方面来看，都是人最为熟悉、安全和经济的植物蛋白质资源，是为数不多的可取代动物蛋白的营养佳品之一。其中大豆分离蛋白是一种蛋白含量较高的精制大豆蛋白产品，除了营养价值较高外，它还具有许多重要的功能性质。这些功能性质对于大豆蛋白在食品中的应用具有重要的价值。可作为加工功能性食品添加用的中间原料，广泛应用于肉制品、乳制品、冷食冷饮、焙烤食品及保健食品等行业。

目前，国内外大豆分离蛋白(SPI)的生产主要采用碱溶酸沉法，即先用稀碱液提取豆粕中的蛋白，通过离心分离后保留上清液并调pH值至蛋白等电点使蛋白沉淀，再离心分离保留沉淀，最后经干燥制得SPI。这种方法的缺点是要消耗大量的酸碱，产生的废水对环境污染大，产品得率低。反胶束萃取法是将表面活性剂溶解到有机溶剂中形成反胶束，使蛋白加溶到反胶束的水池中，最后用离子强度较大的溶液将蛋白反萃取出来，并干燥制得SPI。反胶束萃取技术有很多突出优点：条件温和、不会引起蛋白的变性且产品纯度高, 蛋白功能性损失少,工艺简单，无污染。目前使用反胶束萃取植物蛋白的工艺已有一些公开的专利技术，但都有不足。如利用反胶束萃取技术同时分离大豆蛋白和油脂的方法（CN 101343309 A），萃取的过程使用的是机械搅拌，其缺点是：(1)耗时长，萃取整个过程大概需要消耗4h；(2)萃取率较低，在50%-60%左右。反胶束提取菜籽蛋白的方法（CN 101619099 A）选用的是丁二酸二异辛酯磺酸钠（AOT）/异辛烷反胶束体系。AOT/异辛烷反胶束体系虽然具有一定的优势，但由于存在AOT的安全性不高和与产品结合不易分离的缺点，因此对萃取技术的优化和对其它反胶束体系应用于植物蛋白的研究是很有必要的。

发明内容

本发明的目的正是针对目前配制反胶束体系耗时长、复杂，萃取率低以及表面活性剂与产品结合不易分离的缺点，而提供的一种利用十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液提取大豆蛋白的方法，该反胶束体系配制快速、简便、天然安全，可满足食品工业的需要，并在萃取的过程辅助以超声波，克服了现有工艺萃取时间过长的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的来实现的：利用十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液提取大豆蛋白的方法，是将全脂大豆粉或豆粕粉加入到十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液中，通过萃取，固液分离得到大豆蛋白溶液,其具体步骤如下：

（1）配置十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液；

（2）将全脂大豆粉或豆粕粉加入到十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液中，通过超声辅助萃取，固液分离得到前萃液；

（3）在前萃液中加入缓冲溶液，使蛋白质从反胶束转移到水相中从而分离出蛋白质，实现蛋白的反萃取，通过离心分离得到大豆蛋白的水溶液；

（4）将分离得到的蛋白水溶液进行纯化，然后真空冷冻干燥得到大豆蛋白产品。

在本发明中，所述反胶束溶液是由十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）/正庚烷-正己醇/缓冲液组成的，其中：DTAC添加量为40g/L～100 g/L，缓冲液添加量为0.01 L/L～0.10 L/L，控制反胶束体系水与表面活性剂的摩尔比W₀20～40，调节pH 6.0～8.0。缓冲液是KCl-磷酸盐缓冲液或NaCl-磷酸盐缓冲液。

所述萃取在超声波作用下进行，超声波频率20-50KHz，功率120-240KW，萃取温度30-50℃，时间15-25min。

全脂大豆粉添加到反胶束溶液中的比例为10-50g∕L；豆粕粉添加到反胶束溶液中的比例为20-80g∕L。

所述固液分离使用的是离心分离的方法，所述离心分离的转速为4000-5000 r/min，离心时间为10-15min。

在步骤（3）的前萃液中加入的缓冲溶液是KCl-磷酸盐缓冲液或NaCl-磷酸盐缓冲液，加入的缓冲溶液量与反胶束溶液等体积，其中缓冲液中的KCl或NaCl浓度为0.5 mol/L～1.5 mol/L，pH5.0～7.0。

所述反萃取在超声波作用下进行，超声波的频率为20-50KHz，功率为150-240KW，温度条件：20-40℃，时间：20-35min。

步骤（3）中的离心分离时转速为5000-8000 r/min，离心时间为8-15min。步骤（4）中的纯化过程是使用透析袋进行透析12-48h进行纯化，然后真空冷冻干燥得到大豆蛋白产品。

本发明与现有技术相比所具备的优点在于：

（1）DTAC/正庚烷-正己醇反胶束体系形成时间短，配制比较简便、快速。从公开号CN 101343309 A的对比文件中可看出，AOT/异辛烷反胶束体系形成时间长、要经摇床振摇、静置12小时，或离心机上以3000r/min分离20分钟才能形成，配置过程繁琐。

（2）DTAC/正庚烷-正己醇反胶束体系萃取大豆蛋白的萃取率高，较现有技术提高了近10个百分点，并缩短了萃取了时间。

（3）在萃取过程中，蛋白被反胶束内水环境包围，蛋白不易变性，因而保持其生物活性，产品纯度高。

（4）在萃取过程中，辅助以超声波，提高了大分子蛋白的萃取率。

（5）产品大豆蛋白中表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵残留率较低。这是因为表面活性剂DTAC的亲水性较AOT强，所以在透析去除产品蛋白中的残留表面活性剂时，DTAC较易与蛋白分离，而溶于水中。

附图说明

附图为本发明反胶束萃取大豆蛋白的工艺流程。

具体实施方式

本发明以下结合实施例（附图）作进一步描述，本并不是限制本发明：

本发明的方案是使用十二烷基三甲基氯化铵反胶束体系萃取大豆蛋白。

首先配制十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液：反胶束体系是表面活性剂在非极性有机溶剂中，浓度超过临界浓度时形成的具有热力学稳定的聚集体体系。所用反胶束体系是十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）/正庚烷-正己醇/KCl-磷酸盐反胶束体系。称取一定量的DTAC，按照浓度要求加入相应体积的正庚烷-正己醇混合溶液。磁力搅拌使DTAC完全溶解，待溶液透明后，加入适量的KCl-磷酸盐缓冲溶液，轻轻摇匀，溶液若透明则为反胶束，反之则不是。

DTAC添加量为40g/L～100 g/L，KCl-磷酸盐缓冲溶液添加量为0.01 L/L～0.10 L/L（控制反胶束体系水与表面活性剂的摩尔比W₀ 20～40），调节pH6.0～8.0。

分离步骤参照图1所示，关键步骤工艺参数如下：

反胶束萃取步骤：全脂豆粉加入量为10 g/L～50 g/L，豆粕粉加入量为20 g/L～80 g/L萃取温度30 ℃～50 ℃，萃取时间10min～30min，超声功率120W-240W。离心分离的转速为4000-5000r/min，离心时间10-15min。

反萃取步骤：加入等体积的缓冲溶液KCl-磷酸盐缓冲溶液或NaCl-磷酸盐缓冲溶液，缓冲液中的KCl或NaCl浓度为0.5 mol/L～1.5 mol/L，pH5.0～7.0，温度20 ℃～40 ℃，时间20-35min，超声功率150W-240W离心分离的转速为5000-8000 r/min，离心时间为8-15min。

实施例1

将100 g经过预处理的全脂大豆粉加入到4 L 、DTAC浓度为70 g/L 的反胶束溶液中，控制条件，反胶束溶液中的缓冲液为KCl -磷酸盐缓冲液，控制条件W₀40，KCl浓度0.05 mol/L，调节pH 7.0，萃取温度45℃，以180w的功率超声20min，然后以4500r/min的速度离心12分钟，去除残渣，所得上清液即为前萃液，蛋白的萃取率为95.83%。加入等体积1.0 mol/L KCl-磷酸盐缓冲液，调节pH值6.0，在超声波清洗器中以180W的功率超声30min后离心10 min，下层溶液即为蛋白水溶液。蛋白后萃率98.64%，总体上，蛋白萃取率为94.53%

实施例2

将35g经过预处理的全脂大豆粉加入到1L 、DTAC浓度为80g/L的反胶束溶液中，反胶束溶液中的缓冲液为KCl-磷酸盐缓冲液，控制条件W₀38，KCl浓度0.05 mol/L，调节Ph7.0，萃取温度40℃，以210w的功率超声15min。然后以5000r/min的速度离心10分钟，去除残渣，所得上清液即为前萃液，蛋白的萃取率为93.72%。

加入等体积1.0 mol/L KCl-磷酸盐缓冲液，调节pH值6.0，在超声波清洗器中以200W的功率超声25min后离心10 min，下层溶液即为蛋白水溶液。蛋白后萃率98.03%，总体上，蛋白萃取率为91.87%。

实施例3

将100 g经过预处理的豆粕粉入到4 L 70 g/L 的DTAC反胶束溶液中，控制条件，反胶束溶液中的缓冲液为KCl-磷酸盐缓冲液，控制条件W₀40，KCl浓度0.05 mol/L，调节pH 7.0，萃取温度45℃，以180w的功率超声20min。然后以4500r/min的速度离心12分钟，去除残渣，所得上清液即为前萃液，蛋白的萃取率为97.24%。

加入等体积1.0 mol/L KCl-磷酸盐缓冲液，调节pH值6.0，在超声波清洗器中以180W的功率超声30min后离心10 min，下层溶液即为蛋白水溶液。蛋白后萃率98.80%，总体上，蛋白萃取率为96.07%。同样条件下比萃取全脂大豆粉中的大豆蛋白萃取率略有增高。

实施例4

将50g经过预处理的豆粕粉加入到1L， DTAC浓度为80g/L的反胶束溶液中，反胶束溶液中的缓冲液为KCl-磷酸盐缓冲液，控制条件W₀42，KCl浓度0.03 mol/L，调节pH7.0，萃取温度40℃，以240w的功率超声20min。然后以5000r/min的速度离心10分钟，去除残渣，所得上清液即为前萃液，蛋白的萃取率为95.24%。

加入等体积0.5 mol/L KCl-磷酸盐缓冲液，调节pH值6.0，在超声波清洗器中以200W的功率超声25min后离心10 min，下层溶液即为蛋白水溶液。蛋白后萃率98.17%，总体上，蛋白萃取率为93.53%。

Claims

1.一种利用十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液提取大豆蛋白的方法，其特征在于：将全脂大豆粉或豆粕粉加入到十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液中，通过萃取，固液分离得到大豆蛋白溶液,其具体步骤如下：

（1）配置十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液，所述反胶束溶液是由十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）/正庚烷-正己醇/缓冲液组成的，其中：DTAC添加量为40g/L～100 g/L，正庚烷与正己醇的体积比为3:1～5:1，缓冲液添加量为0.01 L/L～0.10 L/L，控制反胶束体系水与表面活性剂的摩尔比W₀20～40，调节pH 6.0～8.0，所述缓冲液是KCl-磷酸盐缓冲液或NaCl-磷酸盐缓冲液；

（2）将全脂大豆粉或豆粕粉加入到十二烷基三甲基氯化铵反胶束溶液中，通过超声辅助萃取，固液分离得到前萃液，超声波频率20-50KHz，功率120-240KW，萃取温度30-50℃，时间15-25min；全脂大豆粉添加到反胶束溶液中的比例为10-50g∕L；豆粕粉添加到反胶束溶液中的比例为20-80g∕L；

（3）在前萃液中加入KCl-磷酸盐缓冲液或NaCl-磷酸盐缓冲液，加入的缓冲溶液量与反胶束溶液等体积，其中缓冲液中的KCl或NaCl浓度为0.5 mol/L～1.5 mol/L，pH5.0～7.0，使蛋白质从反胶束转移到水相中从而分离出蛋白质，实现蛋白的反萃取，通过离心分离得到大豆蛋白的水溶液，反萃取在超声波作用下进行，超声波的频率为20-50KHz，功率为150-240KW，温度条件：20-40℃，时间：20-35min；

2、根据权利要求1所述的反胶束溶液提取大豆蛋白的方法，其特征在于：步骤（2）中固液分离使用的是离心分离的方法，所述离心分离的转速为4000-5000 r/min，离心时间为10-15min。

3、根据权利要求1所述的反胶束溶液提取大豆蛋白的方法，其特征在于：步骤（3）中的离心分离时转速为5000-8000 r/min，离心时间为8-15min。

4、根据权利要求1所述的反胶束溶液提取大豆蛋白的方法，其特征在于：步骤（4）中的纯化过程是使用透析袋进行透析12-48h进行纯化，然后真空冷冻干燥得到大豆蛋白产品。