CN102796608A - 水酶法水解液中同时回收大豆油脂和蛋白的方法 - Google Patents
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Abstract
水酶法水解液中同时回收大豆油脂和蛋白的方法属于植物油脂和蛋白提取技术；该方法包括以下步骤：（1）大豆粉碎后采用挤压膨化预处理得到膨化物料，将膨化物料与水混合得到混合液，向混合液中加入碱性蛋白酶进行酶解，酶解后离心分离得到游离油、乳状液、水解液与残渣；（2）将步骤（1）得到的水解液进行低温冷却处理，向冷却的水解液中加入氯化钙，连续搅拌进行冷盐反应，反应后进行离心分离得到大豆油脂和大豆蛋白溶液，将大豆蛋白溶液进行超滤处理，截留物经喷雾干燥得大豆蛋白粉；本方法所需的工艺设备简单、成本低，油脂和蛋白回收率高且品质好。
Description
技术领域
本发明属于植物油脂和蛋白的提取加工技术，主要涉及水酶法水解液中同时回收大豆油脂和蛋白的方法。
背景技术
水酶法提取大豆油脂过程形成的水解液中存在着大量的水解蛋白和乳化油脂，因此对水解液中油脂和蛋白的回收是十分关键的步骤，直接影响到整个工艺的经济价值。
大多数学者把对水解液的研究重点放在回收蛋白质上。刘志强（2004）纤维素酶和果胶酶作用于菜籽，对得到的水解液用超滤法分离菜籽蛋白，菜籽蛋白得率为82.3%。冷玉娴（2007）对水酶法提取葵花籽油形成的水解液采用水提醇沉法回收葵花籽蛋白，蛋白回收率与绿原酸除去率均达80％以上，蛋白的乳化能力和乳化稳定性较好。江利华（2010）采用水酶法从花生中同时提取油与水解蛋白进行了中试扩大实验，使用碟片式离心机将含油水解液二次碟片式分离，经喷雾干燥后得到花生水解蛋白粉，蛋白回收率为78.11%。除此以外，国外学者在研究中大多也是考虑水解液中蛋白的回收率，而从水解液中同时回收大豆油脂和大豆蛋白的研究未见报道。现有的从水解液中回收蛋白的方法存在能耗大，回收率低等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种水酶法水解液中同时回收大豆油脂和蛋白的方法，达到提高大豆油脂和蛋白回收率及品质的目的。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
水酶法水解液中同时回收大豆油脂和蛋白的方法，该方法包括以下步骤：（1）大豆粉碎后采用挤压膨化预处理得到膨化物料，将膨化物料与水混合得到混合液，向混合液中加入碱性蛋白酶进行酶解，酶解后离心分离得到游离油、乳状液、水解液与残渣；（2）将步骤（1）得到的水解液进行低温冷却处理，向冷却的水解液中加入氯化钙，连续搅拌进行冷盐反应，冷盐反应条件为氯化钙添加量为水解液体积的1-5%，搅拌速率40-80r/min，反应温度-10—-2℃，反应时间10-50min，反应后离心分离得到大豆油脂和大豆蛋白溶液，将大豆蛋白溶液在压力0.2MPa、pH9.0、温度50℃条件下进行超滤处理，截留物经喷雾干燥得大豆蛋白粉。
所述的冷盐反应优选参数为：氯化钙添加量为水解液体积的3.01%，搅拌速率59.2r/min，反应温度-6.06℃，反应时间32.2min。
本方法采用冷盐反应结合超滤回收水解液中大豆油脂和大豆蛋白，盐作用于磷脂，破坏其亲水性或亲油性，使其丧失乳化能力，从而使油脂与蛋白分离，再利用超滤脱除蛋白溶液中的抗营养因子及小分子杂质，达到同时回收大豆油脂和大豆蛋白的目的，具有所需的工艺设备简单、成本低，油脂和蛋白回收率高且品质好的特点。
附图说明
图1 是本发明总工艺路线图；
图2 氯化钙添加量与反应pH值交互对油脂回收率的响应面；
图3 氯化钙添加量与反应时间交互对油脂回收率的响应面；
图4 反应pH值与反应温度交互对油脂回收率的响应面；
图5 反应pH值与反应时间交互对油脂回收率的响应面；
图6 反应温度与反应时间交互对油脂回收率的响应面；
图7 氯化钙添加量与反应pH值交互对蛋白回收率的响应面；
图8 反应pH值与反应时间交互对蛋白回收率的响应面；
图9 反应温度与反应时间交互对蛋白回收率的响应面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例进行详细描述，
水酶法水解液中同时回收大豆油脂和蛋白的方法，该方法包括以下步骤：（1）大豆粉碎后采用挤压膨化预处理得到膨化物料，将膨化物料与水混合得到混合液，向混合液中加入碱性蛋白酶进行酶解，酶解后离心分离得到游离油、乳状液、水解液与残渣；（2）将步骤（1）得到的水解液进行低温冷却处理，向冷却的水解液中加入氯化钙，连续搅拌进行冷盐反应，冷盐反应条件为氯化钙添加量为水解液体积的1-5%，搅拌速率40-80r/min，反应温度-10—-2℃，反应时间10-50min，反应后离心分离得到大豆油脂和大豆蛋白溶液，将大豆蛋白溶液在压力0.2MPa、pH9.0、温度50℃条件下进行超滤处理，截留物经喷雾干燥得大豆蛋白粉。
所述的冷盐反应优选参数为：氯化钙添加量为水解液体积的3.01%，搅拌速率59.2r/min，反应温度-6.06℃，反应时间32.2min。
实施例： 水酶法水解液冷盐反应的最优参数筛选试验
1 材料与方法
1.1材料、试剂
| 大豆 | 黑龙江农业科学院培植的垦农42，其中蛋白含量为41.6%，油脂含量为21.3%，含水率为10.6%，灰分4.3%。 |
| protex-6L碱性内切蛋白酶 | 丹麦novo公司 |
1.2主要仪器设备
| pHS-25型酸度计 | 上海伟业仪器厂 |
| 电子分析天平 | 梅勒特-托利多仪器(上海)有限公司 |
| 离心机 | 北京医用离心机厂 |
| 精密电动搅拌机 | 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司 |
| 电热恒温水浴锅 | 余姚市东方电工仪器厂 |
| 消化仪 | 上海纤检仪器有限公司 |
| 行星式球磨机 | 南京南大天尊电子有限公司 |
| 索氏抽提器 | 天津玻璃仪器厂 |
| 超滤装置 | 北京市永光明医疗仪器厂 |
1.3实验方法
1.3.1大豆的成分测定
粗蛋白的测定：GB6432—94标准方法进行
粗脂肪的测定：GB5512—85中索氏抽提法进行测定
水分的测定：GB304—87进行测定
灰分测定：GB5009.4-85
1.3.2工艺流程
大豆→粉碎→水分调节→挤压膨化→粉碎→调节pH值和温度→酶解→灭酶→离心→水解液→低温冷却→加氯化钙→冷盐反应→离心→大豆油脂
↓
大豆蛋白溶液→超滤→截留物→喷雾干燥→大豆蛋白粉
2结果与讨论
2.1实验因素水平编码表
在单因素研究的基础上，选取氯化钙添加量、反应pH值、反应温度和反应时间4个因素为自变量，以油脂回收率和蛋白回收率为响应值，根据中心组合设计原理，设计响应面分析实验，其因素水平编码表见表表2-1。
表2-1 因素水平编码表
2.2 响应面实验安排及实验结果
本实验应用响应面优化法进行过程优化。以A、B、C、D为自变量，以油脂回收率R1和蛋白回收率R2为响应值，响应面实验方案及结果见表2-3。实验号1-24为析因实验，25-36为12个中心试验，用以估计实验误差。
表2-2 试验安排及结果
| 实验号 | 氯化钙添加量A（%） | 搅拌速率B（r/min） | 反应温度C（℃） | 反应时间D（h） | 油脂回收率R1（%） | 蛋白回收率R2（%） |
| 1 | -1 | -1 | -1 | -1 | 90.04 | 90.78 |
| 2 | 1 | -1 | -1 | -1 | 84.28 | 92.46 |
| 3 | -1 | 1 | -1 | -1 | 88.78 | 92.1 |
| 4 | 1 | 1 | -1 | -1 | 85.64 | 91.04 |
| 5 | -1 | -1 | 1 | -1 | 85.22 | 89.43 |
| 6 | 1 | -1 | 1 | -1 | 79.21 | 90.81 |
| 7 | -1 | 1 | 1 | -1 | 91.02 | 90.56 |
| 8 | 1 | 1 | 1 | -1 | 88.52 | 91.68 |
| 9 | -1 | -1 | -1 | 1 | 91.51 | 91.44 |
| 10 | 1 | -1 | -1 | 1 | 90.54 | 92.96 |
| 11 | -1 | 1 | -1 | 1 | 82.91 | 91.44 |
| 12 | 1 | 1 | -1 | 1 | 84.26 | 90.36 |
| 13 | -1 | -1 | 1 | 1 | 88.4 | 91.06 |
| 14 | 1 | -1 | 1 | 1 | 87.36 | 92.86 |
| 15 | -1 | 1 | 1 | 1 | 88.26 | 91.34 |
| 16 | 1 | 1 | 1 | 1 | 90.63 | 91.68 |
| 17 | -2 | 0 | 0 | 0 | 90.16 | 88.33 |
| 18 | 2 | 0 | 0 | 0 | 88.68 | 90.34 |
| 19 | 0 | -2 | 0 | 0 | 85.06 | 90.26 |
| 20 | 0 | 2 | 0 | 0 | 84.39 | 89.88 |
| 21 | 0 | 0 | -2 | 0 | 89.33 | 93.85 |
| 22 | 0 | 0 | 2 | 0 | 91.34 | 92.91 |
| 23 | 0 | 0 | 0 | -2 | 84.36 | 92.56 |
| 24 | 0 | 0 | 0 | 2 | 85.28 | 93.95 |
| 25 | 0 | 0 | 0 | 0 | 90.04 | 95.55 |
| 26 | 0 | 0 | 0 | 0 | 88.31 | 96.96 |
| 27 | 0 | 0 | 0 | 0 | 89.96 | 95.76 |
| 28 | 0 | 0 | 0 | 0 | 90.85 | 96.95 |
| 29 | 0 | 0 | 0 | 0 | 89.73 | 95.53 |
| 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 90.68 | 95.98 |
| 31 | 0 | 0 | 0 | 0 | 91.75 | 95.58 |
| 32 | 0 | 0 | 0 | 0 | 91.83 | 95.53 |
| 33 | 0 | 0 | 0 | 0 | 90.34 | 95.76 |
| 34 | 0 | 0 | 0 | 0 | 90.47 | 96.55 |
| 35 | 0 | 0 | 0 | 0 | 90.69 | 96.87 |
| 36 | 0 | 0 | 0 | 0 | 91.76 | 96.88 |
2.3响应面实验结果分析
油脂回收率R1通过统计分析软件Design-Expert进行数据分析，建立二次响应面回归模型如下：
R1=90.53-0.78A+0.088B+0.20C+0.54D+0.74AB+0.084AC+1.19AD+2.06BC-1.69BD+0.64CD-0.29A2-1.46B2-0.056C2-1.44D2
油脂回收率R1的回归分析与方差分析结果见表2-3，交互相显著的响应面分析见图2-图6。
表2-3 油脂回收率的回归与方差分析结果
| 变量 | 自由度 | 平方和 | 均方 | F值 | Pr>F |
| A | 1 | 14.51 | 14.51 | 17.98 | 0.0004 |
| B | 1 | 0.19 | 0.19 | 0.23 | 0.6349 |
| C | 1 | 0.91 | 0.91 | 1.13 | 0.2996 |
| D | 1 | 7.04 | 7.04 | 8.73 | 0.0076 |
| AB | 1 | 8.79 | 8.79 | 10.90 | 0.0034 |
| AC | 1 | 0.11 | 0.11 | 0.14 | 0.7129 |
| AD | 1 | 22.85 | 22.85 | 28.32 | ＜0.0001 |
| BC | 1 | 68.15 | 68.15 | 84.47 | ＜0.0001 |
| BD | 1 | 45.43 | 45.43 | 56.31 | ＜0.0001 |
| CD | 1 | 6.50 | 6.50 | 8.06 | 0.0098 |
| A2 | 1 | 2.60 | 2.60 | 3.22 | 0.0871 |
| B2 | 1 | 68.09 | 68.09 | 84.41 | ＜0.0001 |
| C2 | 1 | 0.10 | 0.10 | 0.13 | 0.7267 |
| D2 | 1 | 65.90 | 65.90 | 81.68 | ＜0.0001 |
| 回归 | 14 | 311.17 | 22.23 | 27.55 | ＜0.0001 |
| 剩余 | 21 | 16.94 | 0.81 | ||
| 失拟 | 10 | 5.93 | 0.59 | 0.59 | 0.7914 |
| 误差 | 11 | 11.01 | 1.00 | ||
| 总和 | 35 | 328.11 |
由表2-3可知，方程因变量与自变量之间的线性关系明显，该模型回归显著（p<0.0001），失拟项不显著（p>0.05），并且该模型R2= 94.84%，R2 Adj= 91.39%，说明该模型与实验拟合良好，自变量与响应值之间线性关系显著，可以用于该反应的理论推测。由F检验可以得到因子贡献率为：A>D>C>B，即氯化钙添加量>反应时间>反应温度>搅拌速率。
蛋白回收率R2通过统计分析软件Design-Expert进行数据分析，建立二次响应面回归模型如下：
R2=96.16+0.41A-0.098B-0.21C+0.29D-0.44AB+0.22AC-0.034AD+0.24BC-0.34BD+0.29CD-1.73A2-1.54B2-0.72C2-0.75D2
蛋白回收率R2的回归分析与方差分析结果见表2-4，交互相显著的响应面分析见图7-图9。
表2-4蛋白回收率的回归与方差分析结果
| 变量 | 自由度 | 平方和 | 均方 | F值 | Pr>F |
| A | 1 | 3.94 | 3.94 | 14.87 | 0.0009 |
| B | 1 | 0.23 | 0.23 | 0.88 | 0.3598 |
| C | 1 | 1.06 | 1.06 | 4.00 | 0.0587 |
| D | 1 | 2.08 | 2.08 | 7.84 | 0.0107 |
| AB | 1 | 3.12 | 3.12 | 11.77 | 0.0025 |
| AC | 1 | 0.80 | 0.80 | 3.03 | 0.0966 |
| AD | 1 | 0.018 | 0.018 | 0.069 | 0.7956 |
| BC | 1 | 0.90 | 0.90 | 3.41 | 0.0790 |
| BD | 1 | 1.82 | 1.82 | 6.88 | 0.0159 |
| CD | 1 | 1.35 | 1.35 | 5.08 | 0.0350 |
| A2 | 1 | 95.59 | 95.59 | 361.04 | ＜0.0001 |
| B2 | 1 | 76.34 | 76.34 | 288.35 | ＜0.0001 |
| C2 | 1 | 16.45 | 16.45 | 62.15 | ＜0.0001 |
| D2 | 1 | 17.92 | 17.92 | 67.68 | ＜0.0001 |
| 回归 | 14 | 221.62 | 15.83 | 59.79 | ＜0.0001 |
| 剩余 | 21 | 5.56 | 0.26 | ||
| 失拟 | 10 | 1.27 | 0.13 | 0.32 | 0.9565 |
| 误差 | 11 | 4.29 | 0.39 | ||
| 总和 | 35 | 227.18 |
由表2-4可知，方程因变量与自变量之间的线性关系明显，该模型回归显著（p<0.0001），失拟项不显著（p>0.05），并且该模型R2= 97.55%，R2 Adj= 95.92%，说明该模型与实验拟合良好，自变量与响应值之间线性关系显著，可以用于该反应的理论推测。由F检验可以得到因子贡献率为：A>D>C>B，即氯化钙添加量>反应时间>反应温度>搅拌速率。
应用响应面寻优分析方法对回归模型进行分析，寻找最优响应结果氯化钙添加量为3.01%，搅拌速率为59.2r/min，反应温度为-6.06℃，反应时间为32.2min，响应值油脂回收率和蛋白回收率有最优值，分别为90.5874%和96.1984%左右。
2.4验证实验与对比试验
在响应面分析法求得的最佳条件下，即氯化钙添加量为3.01%，搅拌速率为59.2r/min，反应温度为-6.06℃，反应时间为32.2min，进行3次平行实验，3次平行实验油脂回收率的平均值和蛋白回收率的平均值分别为89.92%和96.88%。说明响应值的实验值与回归方程预测值吻合良好。
Claims (2)
1.水酶法水解液中同时回收大豆油脂和蛋白的方法，该方法包括以下步骤：（1）大豆粉碎后采用挤压膨化预处理得到膨化物料，将膨化物料与水混合得到混合液，向混合液中加入碱性蛋白酶进行酶解，酶解后离心分离得到游离油、乳状液、水解液与残渣；其特征在于：（2）将步骤（1）得到的水解液进行低温冷却处理，向冷却的水解液中加入氯化钙，连续搅拌进行冷盐反应，冷盐反应条件为氯化钙添加量为水解液体积的1-5%，搅拌速率40-80r/min，反应温度-10—-2℃，反应时间10-50min，反应后离心分离得到大豆油脂和大豆蛋白溶液，将大豆蛋白溶液在压力0.2MPa、pH9.0、温度50℃条件下进行超滤处理，截留物经喷雾干燥得大豆蛋白粉。
2.根据权利要求1所述的水酶法水解液中同时回收大豆油脂和大豆蛋白的方法，其特征在于所述的冷盐反应优选参数为：氯化钙添加量为水解液体积的3.01%，搅拌速率59.2r/min，反应温度-6.06℃，反应时间32.2min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121128 |