CN102599326B - 一种反胶束萃取大豆蛋白的后萃方法 - Google Patents

一种反胶束萃取大豆蛋白的后萃方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大豆蛋白的萃取方法，特别是涉及一种反胶束萃取制备大豆蛋白的后萃方法，包括如下步骤：大豆粉碎，过80～120目筛、反胶束溶液的配制、反胶束前萃蛋白、在萃取压力为8-15MPa，萃取温度为40-50℃，二氧化碳流量为30-40L/h，萃取时间为1-2h下超临界后萃蛋白、蛋白的精制，本发明工艺简单，节约资源，生产成本低，操作条件温和，蛋白质提取率高。

Description

一种反胶束萃取大豆蛋白的后萃方法
技术领域
本发明涉及一种大豆蛋白的萃取方法，特别是涉及一种反胶束萃取制备大豆蛋白的后萃方法。
背景技术
大豆是我国主要的油料作物之一，在世界农业生产和贸易中占有重要地位。大豆中含有丰富的优质蛋白质，且必需的氨基酸含量高，与肉类蛋白可以相比，而且还含有人体必需的多种维生素和矿物质，不含胆固醇。大豆分离蛋白含蛋白质90％ 以上．是一种优良的食品原料，因其良好的功能性质而广泛应用于肉制品和乳制品中。国内大豆分离蛋白的产量比较低，质量较美国同类产品相差较大，无法满足市场需求，仍然依赖于进口，而且产品制备过程中常常造成极大的蛋白质资源浪费和严重的环境污染，为此许多学者正致力于该领域的研究。在我国动物性蛋白资源有限的状况下，难以满足人们对蛋白质的需求。因此开展对大豆蛋白的研究与应用，为人们提供新的蛋白资源具有极其重要的意义。
目前，大豆蛋白是从脱脂豆粕中除去可溶性非蛋白成分后制得的蛋白。但是浸出的豆粕脱溶过程是在比较高的温度下进行，从而使其蛋白质发生了热变性，因而油料粕一般只能做饲料，甚至用作肥料，造成极大的蛋白质资源浪费；采用低温脱溶，即采用闪蒸脱溶或者真空低温脱溶工艺，则工艺复杂，能耗大，对设备的要求高，生产成本高，影响了蛋白质在食品工业上的应用。
国内外许多研究者为提高大豆蛋白的质量，对生产大豆蛋白的技术进行了创新，在提高大豆分离蛋白质量方面最具潜力的，当属于反胶束生物分离技术。研究证实反胶束法制备大豆分离蛋白的风味较清淡，不含油脂，高活性蛋白质得率较高，因此该工艺的优越性非常明显。反胶束溶液作为新的溶剂系统萃取生物分离技术，已广泛用于蛋白质的萃取中，例如，李详村、贺高红在水处理技术, 2005, 31(1):7-12.中的反胶束萃取蛋白技术的新进展[J]。反胶束是将表面活性剂溶解在非极性有机溶剂中，并使其浓度超过临界浓度，碳氢链向外，亲水基向内组成，形成的球状极性核内具有一定数量的水，称为“水池”，可通过含有适量盐的缓冲液来调节大小，此“水池”能够溶解可溶性极性物质，例如：亲水性蛋白质。当反胶束溶液与蛋白质水溶液或含蛋白质的固相接触后，蛋白质可加溶于反胶束溶液的过程，称为前萃。将含有蛋白质的反胶束溶液转移至第二水相的过程，通过调节pH值与离子强度等，使蛋白质转入水相、离心分离，从而分离出蛋白质，称为后萃。
自20世纪70年代采用反胶束技术萃取蛋白质以来，其后萃工艺在工业化的应用上一直是个难题。因为后萃过程中蛋白质必须克服很高的传质界面阻力，所以后萃过程发展一直比较缓慢而且想提高后萃率也比较困难。许多研究者也在这方面进行了探索，认为通过调节离子强度、水相和pH值来提高后萃率，但是由于在动力学与热力学上，后萃并非完全意义上的可逆过程，所以这些方法不一定都利于后萃取蛋白质。
发明内容
为了解决反胶束制备大豆蛋白的过程中后萃率低的问题，本发明提供了一种反胶束萃取大豆蛋白的后萃方法，该方法工艺简单，蛋白质变性程度小，蛋白提取率高，节约水资源，并能降低工业生产中的能耗。
本发明的技术方案如下：
一种反胶束萃取大豆蛋白的后萃方法，包括以下步骤：
（1）大豆全脂粉的制备
     取全脂大豆粉碎，过80～120目筛；
（2）丁二酸二异辛酯磺酸钠反胶束溶液的配制
称取表面活性剂丁二酸二异辛酯磺酸钠，加入正己烷，超声使其完全溶解后，加入0.01～0.06 mL / mL的盐离子的缓冲液，后再超声使混匀；接着离心一定时间，若透明则为反胶束溶液，反之则配制不成功；
其中，丁二酸二异辛酯磺酸钠浓度为0.04～0.10 g/mL, 盐离子浓度为0.03～0.2 mol/L，调节pH值为6.0～10.0，使反胶束体系中的水与表面活性剂的摩尔比W0为10～30；
优选的，超声波溶解控制温度在20～40℃，离心速度为3000r/min，离心时间为10～30 min；
优选的，配制反胶束体系时，所用的盐离子缓冲液是K+，Na+、Li+、Ba2+或Zn2+ 中的任一种；
（3）反胶束前萃取蛋白
取上述反胶束溶液，加入0.02-0.08g/ml的大豆全脂粉，在温度为30-55℃下提取20-120min后，以2500-3800r/min离心5-15min，除去大豆渣，所得滤液即为反胶束的前萃液；
（4）超临界后萃蛋白
把前萃液置于超临界萃取仪中，调节萃取参数：萃取压力为8-15MPa，萃取温度为40-50℃，二氧化碳流量为30-40L/h，萃取时间为1-2h；超临界萃取仪的分离釜中直接分流出油脂与有机溶剂，在萃取釜中收集蛋白与表面活性剂浓缩液；
优选的，萃取参数为: 萃取压力12MPa，萃取温度45℃，二氧化碳流量35L/h，萃取时间1h；
（5）精制蛋白
每100g的蛋白与表面活性剂的浓缩液，加入300-600mL的pH值为5.5磷酸缓冲液，沉淀30-60min，5000r/min下离心30min，收集沉淀，即为大豆蛋白。
本发明采用反胶束后萃取大豆蛋白，根据大豆蛋白特性选择合适的萃取条件和反胶束溶液，结合微波与超临界萃取技术对大豆蛋白进行前萃与后萃，明显提高了蛋白质的提取率，是大豆蛋白资源的高效开发利用的新途径。由于大豆蛋白被表面活性剂与水分子保护，不与有机溶剂接触，因此不会失活与变性。采用独特的后萃工艺，蛋白变性程度减少，不仅蛋白后萃率高，产品纯度高，而且降低了生产成本。总之，本发明工艺简单，节约资源，生产成本低，操作条件温和，蛋白质提取率高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做一步的描述。
实施例1
（1）大豆全脂粉的制备
将全脂大豆在高速粉碎机上进行粉碎，粉碎后过80目筛，所得即为试验所需全脂大豆粉，测定其蛋白质的含量为37.53%；
(2) 反胶束溶液配制
称取20g表面活性剂丁二酸二异辛酯磺酸钠，置于1000mL的三角锥形瓶中，加入500mL的正己烷，超声波使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后加入KCl的缓冲液，使反胶束溶液的W0为10，K+浓度为0.03mol/L，调节pH值为10；
（3）反胶束溶液前萃取大豆蛋白
取上述反胶束溶液300mL，加入6g全脂大豆粉于锥形瓶中，置于多功能微波萃取仪中，功率为20W，以55℃提取40min，搅拌速度为200r/min，以2500 r/min离心15min，所得上清液即为蛋白前萃液，计算测出大豆蛋白的前萃提取率为80.16%；
（4）超临界后萃取大豆蛋白
取200mL反胶束前萃液，置于超临界萃取仪中，调节萃取参数，萃取压力为15MPa，萃取温度为40℃，二氧化碳流量为40L/h，萃取时间为1.5h，分离釜中直接分流出油脂与有机溶剂，在萃取釜中收集蛋白与表面活性剂浓缩液；
（5）精制蛋白
取100g的蛋白与表面活性剂浓缩液，加入300mL的pH值为5.5磷酸缓冲液，沉淀30min，5000r/min下离心30min，离心，收集沉淀，即为大豆蛋白，计算测出蛋白质的后萃取率为72.5%。
实施例2
（1）大豆全脂粉的制备
将全脂大豆在高速粉碎机上进行粉碎，粉碎后过120目筛，所得即为试验所需全脂大豆粉，测定其蛋白质的含量为37.53%；
 (2) 反胶束溶液配制
称取50g丁二酸二异辛酯磺酸钠表面活性剂，置于1000mL的三角锥形瓶中，加入500mL的正己烷，超声波使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后加入KCl的缓冲液，使反胶束溶液的W0为15，K+浓度为0.15mol/L，调节pH值为9；
（3）反胶束溶液前萃取大豆蛋白
取上述反胶束溶液300mL，加入11g全脂大豆粉于锥形瓶中，置于多功能微波萃取仪中，功率为20W，以30℃提取120min，搅拌速度为300r/min，以3000 r/min离心10min，所得上清液即为蛋白溶液；计算测出大豆蛋白的提取率为86.12%；
（4）超临界后萃取大豆蛋白
取200mL反胶束前萃液，置于超临界萃取仪中，调节萃取参数，萃取压力为8MPa，萃取温度为50℃，二氧化碳流量为30L/h，萃取时间为2h后 ，分离釜中直接分流出油脂与有机溶剂，在萃取釜中收集蛋白浓缩液；
（5）精制蛋白
取100g的蛋白浓缩液，加入450mL的pH值为5.5磷酸缓冲液，沉淀45分钟， 5000r/min下离心30min，收集沉淀，即为大豆蛋白，计算测出蛋白质的后萃取率为89.2%。
实施例3
（1）大豆全脂粉的制备
将全脂大豆在高速粉碎机上进行粉碎，粉碎后过100目筛，所得即为试验所需大豆蛋白粉，测定其蛋白质的含量为37.53%；
(2) 反胶束溶液配制
称取40g丁二酸二异辛酯磺酸钠表面活性剂，置于1000mL的三角锥形瓶中，加入500mL的正己烷，超声波使表面活性剂完全溶解，待溶液透明后加入KCl的缓冲液，使反胶束溶液的W0为30，K+浓度为0.05mol/L，调节pH值为7；
（3）反胶束溶液前萃取大豆蛋白
取上述反胶束溶液300mL，加入9g全脂大豆粉于锥形瓶中，置于多功能微波萃取仪中，功率为15W，以40℃提取60min，搅拌速度为250r/min，以3800 r/min离心5min，所得上清液为即为蛋白溶液，大豆蛋白的提取率为90.07%；
（4）超临界后萃取大豆蛋白
取200mL反胶束前萃液，置于超临界萃取仪中，调节萃取参数，萃取压力为12MPa，萃取温度为45℃，二氧化碳流量为35L/h，萃取时间为1h后，分离釜中直接分流出油脂与有机溶剂，在萃取釜中收集蛋白浓缩液；
（5）精制蛋白
取100g的蛋白与表面活性剂浓缩液，加入600mL的pH值为5.5磷酸缓冲液，沉淀60分钟，5000r/min下离心30min，收集沉淀，即为大豆蛋白，计算测出蛋白质的后萃取率为96.5%。 

Claims (4)

1.一种反胶束萃取大豆蛋白的后萃方法，包括以下步骤：
（1）大豆全脂粉的制备
       取全脂大豆粉碎，过80～120目筛；
（2）丁二酸二异辛酯磺酸钠反胶束溶液的配制
称取表面活性剂丁二酸二异辛酯磺酸钠，加入正己烷，超声溶解完全后，加入0.01～0.06 mL / mL的盐离子的缓冲液，超声混匀；
所述反胶束溶液，丁二酸二异辛酯磺酸钠浓度为0.04～0.10 g/mL, 盐离子浓度为0.03～0.2 mol/L ，pH值为6.0～10.0，水与表面活性剂的摩尔比W0为10～30；
（3）反胶束前萃取蛋白
取上述反胶束溶液，按 0.02-0.08g/ml的比例加入大豆全脂粉，在温度为30-55℃下提取20-120min后，以2500-3800r/min离心5-15min，除去大豆渣，所得滤液为反胶束的前萃液；
（4）超临界后萃蛋白
把前萃液置于超临界萃取仪中，调节萃取参数：萃取压力8-15MPa，萃取温度40-50℃，二氧化碳流量30-40L/h，萃取时间1-2h；超临界萃取仪的分离釜中直接分流出油脂与有机溶剂在萃取釜中收集蛋白与表面活性剂浓缩液；
 （5）精制蛋白
每100g蛋白与表面活性剂的浓缩液，加入300-600mL的pH值为5.5磷酸缓冲液，沉淀30-60min，5000r/min离心30min，收集沉淀，即为大豆蛋白。
2.根据权利要求1所述的后萃方法，其特征在于，步骤（2）中，超声溶解温度为20～40℃。
3.根据权利要求1所述的后萃方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的盐离子缓冲液是K+，Na+、Li+、Ba2+或Zn2+ 中的任一种。
4.根据权利要求1所述的后萃方法，其特征在于，步骤（4）中，所述的萃取参数为：萃取压力12MPa，萃取温度45℃，二氧化碳流量35L/h，萃取时间1h。
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