CN101940247B

CN101940247B - 一种去除大豆分离蛋白中残留砷、铅、铜的工艺方法

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Publication number: CN101940247B
Application number: CN2010102370912A
Authority: CN
Inventors: 张东杰; 王颖; 张丽华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: CN101940247A

Abstract

本发明公开了一种去除大豆分离蛋白中残留砷、铅、铜的工艺方法，是用1％(w/v)壳聚糖溶液作为吸附剂，对以低温低变性豆粕为原料经碱提、酸沉后获得的蛋白沉淀物加水调节成浓度为10～15％(w/w)的大豆分离蛋白液进行均质；均质后的大豆分离蛋白液在温度为20～30℃，pH值为6.0～6.5的条件下去除砷，在pH值为6.5～7.0的条件下再进行两次吸附去除铅、铜。本发明方法对以低温低变性豆粕为原料并经碱提、酸沉、均质后获得的大豆分离蛋白吸附处理后，产品经原子荧光光度计分析其砷含量≤0.008mg/kg，砷的吸附率≥99％；原子吸收分光光度计分析铅含量≤0.006mg/kg，铅的吸附率≥99％；原子吸收分光光度计分析铜含量≤3mg/kg，铜吸附率≥75％，提高了大豆分离蛋白食用安全性。

Description

一种去除大豆分离蛋白中残留砷、铅、铜的工艺方法

一、技术领域

本发明涉及的是大豆分离蛋白的深加工工艺，具体涉及的是一种去除大豆分离蛋白中残留砷、铅、铜的工艺方法。

二、背景技术

目前国内外大豆分离蛋白生产工艺以碱提酸沉法为主，因在大豆分离蛋白生产工艺中需使用盐酸、氢氧化钠、焦亚硫酸钠等添加剂，使得大豆分离蛋白生产过程中均可引进砷、铅、铜，加之原料的含有铅、铜一并逐级在大豆分离蛋白生产工艺过程中富集，使得大豆分离蛋白在食用中存在着安全隐患。

砷为非人体必需元素，砷的毒性与它的化学性质和价态有关，毒性以三价砷体现；铅对生物体产生的毒性具有长期性和持久性；过量的铜紊乱人体新陈代谢。CAC规定食品中残留砷的限量≤0.1mg/kg，大豆蛋白标准(GB/T 203715-06)中残留无机砷的限量≤0.5mg/kg，食品中污染物限量标准(GB2762-2005)无机砷≤0.2mg/kg，相关企业标准为≤0.4～0.5mg/kg。CAC规定食品中残留铅的限量≤0.1mg/kg，大豆蛋白标准(GB/T 203715-06)中残留铅的限量≤1.0mg/kg，食品中污染物限量标准(GB/T 2762-2005)铅≤0.5mg/kg，相关企业标准则为≤0.9mg/kg。CAC规定食品中铜限量标准(GB/T15199-94)≤10mg/kg，相关企业标准为≤9.0mg/kg。

砷的去除方法分为化学法和物理化学法，包括铁氧体共沉淀法、铝盐和镁盐中和法、中和氧化法、石灰磷酸盐中和法、电凝聚法、离子浮选法、离子交换法和吸附法；铅、铜的去除方法有交换法、液膜法、生物吸附法、电解法等。

目前对采用壳聚糖溶液作吸附剂去除大豆分离蛋白工艺中残留砷、铅、铜的工艺方法未见报道。

三、发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种去除大豆分离蛋白中残留砷、铅、铜的工艺方法，降低大豆分离蛋白产品中的砷、铅、铜含量，并为上述方法提供一种去除大豆分离蛋白工艺中残留砷、铅、铜的吸附剂。

上述发明目的所采用的技术方案是：一种去除大豆分离蛋白中残留砷、铅、铜的工艺方法，其工艺过程包括碱提、酸沉、均质、后处理，该方法是用1％(w/v)壳聚糖溶液作为吸附剂，对以低温低变性豆粕为原料经碱提、酸沉后获得的蛋白沉淀物加水调节成浓度为10～15％(w/w)的大豆分离蛋白液进行均质；均质后的大豆分离蛋白液在温度为20～30℃的条件下进行吸附，去除大豆分离蛋白中的砷、铅、铜；去除砷的吸附是在大豆分离蛋白液的pH值为6.0～6.5的条件下，按每升蛋白液添加8～12mg吸附剂的添加量加入吸附剂，吸附5～20min，离心后获得的蛋白液在pH值为6.5～7.0的条件下再进行两次吸附去除铅、铜，第一次吸附按每升蛋白液添加40～60mg/L吸附剂的添加量加入吸附剂，第二次吸附按每升蛋白液添加90～120mg吸附剂的添加量加入吸附剂，吸附时间30～50min，吸附后经离心分离、后处理获得的去除铅、铜后的大豆分离蛋白中砷含量≤0.008mg/kg，铅含量≤0.006mg/kg，铜含量≤3mg/kg。

所述的吸附剂是将10g脱酰度95％的壳聚糖溶解于1000mL 1％(v/v)乙酸溶液配制成1％(w/v)壳聚糖溶液。

具体工艺过程如下：

a、碱提，将低温低变性豆粕在40～50℃温度下加入浓度为20％(w/w)氢氧化钠溶液进行两次碱提，调节pH值为7.0～7.5时，进行离心分离；第一次碱提∶料液重量比为1∶8～12，碱提30～50min；第二次碱提∶料液重量比为1∶5～6，碱提10min，离心分离后合并两次蛋白提取液备用；

b、酸沉，将a的蛋白提取液用浓度为0.01mol/L的盐酸，调节pH值为4.4～4.6时，中和、离心分离、排渣，取蛋白沉淀物备用；

c、均质，将b的蛋白沉淀物加去离子水调节溶液为10～15％(w/w)的蛋白液进行超高压均质；

d、吸附，将c中均质后的蛋白液在温度20～30℃的条件下，用浓度为20％(w/w)的氢氧化钠调节pH值为6.0～6.5按每升蛋白液加入8～12mg/L的吸附剂进行吸附，吸附时间为5～20min，然后将一次吸附后的蛋白液在3500～4500rpm下离心分离10～20min；离心分离后获得的蛋白液于温度20～30℃，保持pH值为6.5～7.0的条件下，按每升蛋白液加入40～60mg/L吸附剂进行吸附，吸附时间为10～20min，然后按每升蛋白液加入90～120mg/L吸附剂再次进行吸附，吸附时间为30～50min，吸附分离获得的大豆分离蛋白液在4500～6000rpm下离心分离10～20min，排渣后送入后处理；

e、后处理，将d离心分离获得的大豆分离蛋白添加去离子水调和后用浓度20％(w/w)氢氧化钠中和，再经UHT杀菌、闪蒸罐闪蒸，干燥后制得的大豆分离蛋白产品送分析检测砷、铅、铜含量；砷的检测方法参照GB5009.11食品中砷的测定；铅的检测方法参照GB5009.12食品中铅的测定；铜的检测方法参照GB5009.13食品中铜的测定。

其中的碱提、酸沉、调液均质和后处理均为大豆分离蛋白加工的常用工艺。

本方法以低温低变性豆粕即低温脱脂豆粕为原料，在大豆分离蛋白中采用壳聚糖溶液做为吸附剂对大豆分离蛋白中砷、铅、铜进行吸附。壳聚糖是一种天然螯合剂，是甲壳素脱乙酰化的产物，不溶于水易溶于稀酸，具有复杂的双螺旋结构，螺距为0.515nm，其分子中拥有极性基团羟基(-OH)和氨基(-NH₂)，形成各种分子内和分子间氢键，从而形成具有类似网状结构的壳聚糖大分子二级结构，是典型的Lewis碱性基团化合物。壳聚糖与砷之间的静电吸附，pH值主要影响壳聚糖活性基团的所带电荷的状态，酸性条件下壳聚糖活性基团(pI＝6.3)的游离氨基接受质子生成的正电子活性中心-NH₃ ⁺，与溶液中的负质子砷离子静点吸附，生成表面配合物。

壳聚糖吸附铅、铜是化学吸附过程，Pb²⁺具有s²电子组态，与壳聚糖呈电价络合形成的配位体是第一类形成体，与N、O形成稳定的络合物；Cu²⁺电子空间轨道排布为d⁹型，与壳聚糖形成的配位体是结合键区域是共价键型的边缘形成体。pH值主要是影响壳聚糖上活性位点的功能，较小pH值对壳聚糖的吸附铅、铜不利，在pH值较低的溶液中，H+与铅、铜竞争壳聚糖的-NH₂位置；此外pH值较低时，溶液电离作用降低-OH稳定存在，-NH₂变成-NH₃ ⁺，致使-NH₂的配位能力下降，导致铅、铜的吸附量较小。当6＜pH＜7时，-NH₂中的氢离子不断游离，铅、铜较易扩散进入壳聚糖胶粒，与氨基的螯合能力不断地增加，加上羟基氧的参与更增强了其螯合能力，壳聚糖对金属离子的吸附能力增大。

随着温度升高砷、铅、铜的残留量也随之增加，表明此吸附过程是一个放热过程，与一般的吸附过程类似。较高的温度下，颗粒表面部分壳聚糖分子发生了降解，有效的活性基团减少，吸附量变小，因此低温有利于吸附过程。

本发明具有的积极效果：

1、本发明方法对以低温低变性豆粕为原料并经碱提、酸沉、均质后获得的大豆分离蛋白吸附处理后，产品经原子荧光光度计分析其砷含量≤0.008mg/kg，砷的吸附率≥99％；原子吸收分光光度计分析铅含量≤0.006mg/kg，铅的吸附率≥99％；原子吸收分光光度计分析铜含量≤3mg/kg，铜吸附率≥75％，分别低于GB/T203715-06、GB/T 2762-2005、GB/T15199-94和相关企业标准规定的指标要求。

2、该方法用于监测检验大豆分离蛋白中的砷、铅、铜，可有效的提高大豆分离蛋白的食用安全性。

四、附图说明

图1是本发明的工艺流程。

五、具体实施方式

实施例1：

一、吸附剂：是10g脱酰度95％的壳聚糖溶解于1000mL 1％(v/v)乙酸溶液配制成1％(w/v)壳聚糖溶液。

二、工艺过程

(1)碱提，先将低温低变性豆粕用氢氧化钠进行两次碱提。第一次碱提∶将低温低变性豆粕按料液重量比1∶10的比例加入水，混合均匀后用浓度为20％(w/w)的氢氧化钠在温度为50℃，搅拌速率为60rpm的条件下，碱提30min，调节溶液的pH值为7.0时，用离心机3500～4500rpm进行离心分离，滤渣按料液重量比为1∶5的比例再加入水混合，然后加入浓度为20％(w/w)的氢氧化钠在温度为50℃，搅拌速率为60rpm的条件下，碱提10min，调节溶液的pH值为7.0时，将溶液离心分离，排渣后取蛋白提取液备用。

(2)酸沉，在上述蛋白提取液中加入浓度为0.01mol/L的盐酸，搅拌速率为60rpm下调节溶液的pH值为4.5时，用浓度20％(w/w)的氢氧化钠中和，离心分离、排渣后得蛋白备用。

(3)均质，在(2)的蛋白液中加入去离子水调节蛋白液浓度为12％(w/w)时，进行超高压均质。

(4)吸附，将(3)中调液均质的蛋白液在温度20℃的条件下，浓度为20％(w/w)的氢氧化钠调节溶液pH值为6.5时按每升蛋白液添加10mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附10min后，在离心机转速3500rpm下离心分离10min；获得的蛋白液在温度20℃的条件，用浓度为20％(w/w)的氢氧化钠调节pH值并保持为pH值为6.5时再按每升蛋白液添加50mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附10min后，再按每升蛋白液添加100mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附50min后，将吸附后获得的大豆分离蛋白液在离心机转速4500rpm离心分离20min后将获得的大豆分离蛋白送入后处理。

(5)后处理，经(4)处理后获得的大豆分离蛋白按15g蛋白添加100g去离子水调合后，再用20％(w/w)氢氧化钠将溶液的pH值调节至7.0，在140±5℃高温杀菌15s，送入进风温度为160℃、真空压力为16MPa，出风温度80℃的干燥机内高压喷雾干燥，干燥后获得的大豆分离蛋白产品检测产品中砷、铅、铜含量，低温低变性豆粕原料及吸附处理前、后的大豆分离蛋白中砷、铅、铜含量见表1。

表1原料及产品中砷、铅、铜含量

由表4中数据计算可得，砷的吸附率99.98％，铅、铜吸附率分别达到99.94％、76.66％。

实施例2：

一、吸附剂，同实施例1。

二、工艺过程

(1)碱提，取低温低变性豆粕为原料进行两次碱提，一次碱提料液比为1∶8，温度45℃，搅拌速率60rpm，碱提50min，溶液pH值为7.5时，离心分离；第二二次碱提的料液比为1∶6，温度40℃，搅拌速率60rpm，碱提30min，溶液pH值为7.5时，离心分离后，两次提取液合并备用，其它同上。

(2)酸沉，在(1)的提取液中，搅拌速率40rpm，加入浓度为0.01mol/L的盐酸调节pH值为4.4时，离心分离，得蛋白沉淀物备用，其它同上。

(3)均质，在(2)的蛋白中加入去离子水调节蛋白液为10％(w/w)时进行超高压均质。

(4)吸附，将(3)中调液均质的蛋白液在温度30℃，用浓度为20％(w/w)氢氧化钠调节溶液为pH值为6.0，按每升蛋白液加入8mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附20min后，在离心机转速3500rpm下离心分离20min，获得的蛋白液温度30℃的条件下，用浓度为20％(w/w)氢氧化钠调节溶液pH值并保持溶液pH值为6.5时，按每升蛋白液加入40mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附20min，再按每升蛋白液加入120mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附40min后，将吸附后获得的大豆分离蛋白液在离心机转速5000rpm离心分离20min后将获得的大豆分离蛋白送入后处理。

(5)后处理，经(4)吸附处理后获得的大豆分离蛋白按15g蛋白添加100g去离子水调合后，再用浓度为20％(w/w)氢氧化钠将溶液的pH值调节至7.0，145℃高温杀菌15s，然后送入进风温度170℃、真空压力20MPa，出风温度90℃的干燥机内高压喷雾干燥，干燥后获得的大豆分离蛋白产品检测砷、铅、铜含量。低温低变性豆粕原料及吸附处理前、后的大豆分离蛋白中砷、铅、铜含量见表2。

表2原料及产品中砷、铅、铜含量

由表4中数据计算可得，砷的吸附率99.93％，铅、铜吸附率分别达到99.89％、75.88％。

实施例3

一、吸附剂，同实施例1。

二、工艺过程

(1)碱提，取原料低温低变性豆粕做二次碱提。第一次碱提的料液比为1∶12，碱提温度50℃，搅拌速率80rpm，碱提40min。溶液pH值为7.5时，离心分离；二次碱提料液比为1∶6，碱提温度50℃，搅拌速率80rpm，碱提10min，溶液pH值为7.5时，离心分离后，两次提取液合并备用。

(2)酸沉，在(1)的提取液中，搅拌速率40rpm下，加入浓度为0.01mol/L盐酸调节pH值为4.6时，离心分离，得蛋白沉淀物备用，其它同上。

(3)均质，在(2)的蛋白液中加入水调节蛋白液浓度为15％(w/w)时，进行超高压均质。

(4)吸附，将(3)中调液均质的蛋白液在温度25℃，用浓度20％(w/w)氢氧化钠调节溶液pH值为6.3，按每升蛋白液添加12mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附15min后，在离心机转速4500rpm下离心分离15min，获得的蛋白液温度25℃，用浓度为20％(w/w)的氢氧化钠调节溶液pH值，并保持溶液pH值为6.8，按每升蛋白液添加60mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附15min，再按每升蛋白液添加120mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附30min后，将吸附后获得的大豆分离蛋白液在离心机转速5000rpm离心分离15min后将获得的大豆分离蛋白液送入后处理。

(5)后处理，经(4)吸附处理后获得的大豆分离蛋白按15g蛋白添加100g去离子水调合后，再用浓度为20％(w/w)氢氧化钠将溶液的pH值调节至7.0，在145℃高温杀菌15s，然后送入进风温度170℃、真空压力16MPa，出风温度85℃的干燥机内高压喷雾干燥，干燥后获得的大豆分离蛋白产品检测砷、铅、铜含量，低温低变性豆粕原料及吸附处理前、后的大豆分离蛋白中砷、铅、铜含量见表3。

表3原料及产品中砷、铅、铜含量

由表4中数据计算可得，砷的吸附率99.99％，铅、铜吸附率分别达到99.97％、83.95％。

实施例4

(1)碱提，低温低变性豆粕一次碱提料液比为1∶10，碱提温度50℃，搅拌速率60rpm，碱提30min，溶液pH值为7.0时，离心分离；二次碱提料液比为1∶5，碱提温度50℃，搅拌速率60rpm，碱提10min，溶液pH值为7.0时，离心分离后，两次提取液合并备用，其它同上。

(2)酸沉，在(1)的提取液中，搅拌速率60rpm下，加入浓度为0.01mol/L的盐酸调节溶液pH值为4.5时，离心分离，得蛋白沉淀物备用，其它同上。

(3)均质，在(2)的蛋白中加入水调节蛋白液浓度为13％(w/w)时，进行超高压均质。

(4)吸附，将(3)中调液均质的蛋白液在温度25℃，用浓度为20％(w/w)的氢氧化钠调节溶液pH值为6.5时，按每升蛋白液添加11mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附10min后，在离心机转速4000rpm下离心分离15min，获得的蛋白液温度25℃，用浓度为20％(w/w)的氢氧化钠调节溶液pH值并保持pH值为7.0时，按每升蛋白液添加55mg吸附剂的量加入吸附剂，吸附20min；再按每升蛋白液添加110mg吸附剂的量加入吸附剂，45min后，将吸附后获得的大豆分离蛋白液在离心机转速5000rpm离心分离15min后将获得的大豆分离蛋白送入后处理。

(5)后处理，将经(4)吸附处理后获得的大豆分离蛋白按15g蛋白添加100g去离子水的比例调和后，再用浓度为20％(w/w)的氢氧化钠将溶液的pH值调节至7.0，在140℃高温杀菌15s，然后送入进风温度160℃、真空压力20MPa，出风温度85℃的干燥机内高压喷雾干燥，干燥后获得的大豆分离蛋白产品检测砷、铅、铜含量。低温低变性豆粕原料及吸附处理前、后的大豆分离蛋白中砷、铅、铜含量见表4。

表4原料及产品中砷、铅、铜含量

由表4中数据计算可得，砷的吸附率99.99％，铅、铜吸附率分别达到99.95％、83.73％。

Claims

1.一种去除大豆分离蛋白中残留砷、铅、铜的工艺方法，其工艺过程包括碱提、酸沉、均质、后处理，其特征在于：该方法是用1％(w/v)壳聚糖溶液作为吸附剂，对以低温低变性豆粕为原料经碱提、酸沉后获得的蛋白沉淀物加水调节成浓度为10～15％(w/w)的大豆分离蛋白液进行均质；均质后的大豆分离蛋白液在温度为20～30℃的条件下进行吸附，去除大豆分离蛋白中的砷、铅、铜；去除砷的吸附是在大豆分离蛋白液的pH值为6.0～6.5的条件下，按每升蛋白液添加8～12mg吸附剂的添加量加入吸附剂，吸附5～20min，离心后获得的蛋白液在pH值为6.5～7.0的条件下再进行两次吸附去除铅、铜，第一次吸附按每升蛋白液添加40～60mg吸附剂的添加量加入吸附剂，吸附时间为10～20min，第二次吸附按每升蛋白液添加90～120mg吸附剂的添加量加入吸附剂，吸附时间30～50min，吸附后经离心分离、后处理获得的去除铅、铜后的大豆分离蛋白中砷含量≤0.008mg/kg，铅含量≤0.006mg/kg，铜含量≤3mg/kg；所述的吸附剂是将10g脱酰度95％的壳聚糖溶解于1000mL 1％(v/v)乙酸溶液配制成1％(w/v)壳聚糖溶液。