CN103145860A

CN103145860A - 豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺

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Publication number: CN103145860A
Application number: CN2013101147507A
Authority: CN
Inventors: 周兴伍; 曹杨; 杨俊生; 朱勇; 丁文平; 周子钞
Original assignee: HENAN HUANGGUO GRAIN Co Ltd
Current assignee: HENAN HUANGGUO GRAIN Co Ltd
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: CN103145860B

Abstract

本发明提供一种豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺，该工艺包括以下步骤：取除杂后的豌豆浸泡去皮后磨浆，研磨过程中豌豆质量与加水量的质量比为1:9；取磨后豌豆浆液，在NaOH溶液浓度为0.075mol/L，料液比为1:18，温度为30℃，搅拌时间为18小时的条件下进行浸提反应；取浸提浆液过目筛分离纤维素和浆状物，然后进行离心处理，分离得上层蛋白质液和下层淀粉浆；下层淀粉浆经洗涤、干燥、粉碎、过目筛得豌豆淀粉，上层蛋白质液经酸沉、离心、水洗和干燥得豌豆蛋白质。本发明提取工艺通过联合提取豌豆淀粉和蛋白质，大大提高了豌豆淀粉和蛋白质的综合得率，具有工艺简单、生产效率高、生产成本低和生产质量可靠的优点。

Description

豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺

技术领域

本发明属于淀粉加工技术领域，具体的说，涉及一种豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺。

背景技术

淀粉是仅次于纤维素的具有丰富来源的可再生性资源，是人类食物的重要来源，除食品工业外，淀粉在纺织、造纸、医药、石油、化工等领域都有着广泛的应用。目前，国内外对淀粉的研究多数集中于淀粉的改性，且对于原淀粉的研究多数集中在马铃薯、玉米、甘薯等，而对于豆类淀粉的研究少有报道。

豆类淀粉在食品工业上具有广泛的用途，是制作火腿肠、香肠的主要添加剂，也可用于雪糕、冰淇淋的制作。由于其直链淀粉含量高，具有热粘度高、凝胶透明度高、凝胶强度强等优良性能，是制作粉丝、粉皮等的良好原料。我国的粮食逐年增产，特别是占食用豆类总产量近一半的豌豆，因此豌豆淀粉的制造与利用正受到广泛的关注。

相对于利用玉米、小麦和马铃薯制取淀粉来说，豌豆淀粉是一种相对比较便宜的淀粉来源，与此同时，豌豆中还富含蛋白质，且豌豆蛋白质具有较高的溶解度、良好的吸水性和乳化性能，在食品工业中的用途十分广泛。因此，从豌豆中同时提取蛋白质和淀粉，既具有重要的开发价值，又具有可观的经济价值，开发以豌豆为原料的综合利用及深加工产品具有广阔的前景。

在国内外工业生产中，一般采用旋风分离和针磨等机械手段分离豌豆淀粉，但是，针磨和旋风分离法作为一种淀粉分离方法，其适宜性取决于蛋白质分离效率(PSE)，PSE受种子硬度和减少的蛋白质数量影响，这些减少的蛋白质不能通过针磨从淀粉颗粒分离出来。而相比于旋风分离和针磨等机械方法，湿磨法可获得纯度更高的豌豆淀粉。但是研究发现，尽管湿磨法是实验室淀粉分离的常用方法，但其分离效率并不能总达到75.0%，而且考虑到经济和环境问题，湿磨法在淀粉工业生产中受到限制。

国内一些厂家在以豌豆为原料生产粉丝时，虽然会从废水中回收蛋白质,但回收率低、质量差，主要是用作饲料。国外70年代发展起来的超滤反渗透技术用于处理生产豌豆淀粉的下脚液，能去除下脚液中分子量较小的糖类化合物及有害因子，制得含量为90.5%左右的蛋白粉，但是其生产费用昂贵，不符合国内生产现状。因此，可探求一条豌豆淀粉和豌豆蛋白质综合利用的途径，达到联产高效的目的。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种易于工业化生产、工艺简单、能够同时提取豌豆淀粉和蛋白质、分离时间短和生产成本低的豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺。

本发明的目的是通过下面的技术方案来实现的：一种豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤1、浸泡，将除杂后的豌豆浸泡至充分吸水膨胀，去皮待用；

步骤2、磨浆，将去皮后的豌豆磨浆，得豌豆浆液，研磨过程中豌豆与水的质量比为1:8～9；

步骤3、浸提，将研磨后的豌豆浆液在恒温加热搅拌器中进行浸提反应，加入浓度为0.06 ～0.08mol/L的 NaOH溶液，制得料液比为1:18～1:24的浆液，然后，保持浸提温度30～50℃，浸提搅拌16～20小时，得浸提浆液；其中，料液比即豌豆浆液质量与NaOH溶液体积之比；

步骤4、过滤，取浸提浆液，用100～120目筛过滤，得纤维素和浆状物，然后，将浆状物进行离心处理，分离得上层蛋白质液和下层淀粉浆；

步骤5、制粉，用去离子水将所述淀粉浆洗涤至中性，然后置于30～40℃下热风干燥，再粉碎、过目筛，即得豌豆淀粉；将所述蛋白质液的pH调至3.0～5.0进行酸沉处理，然后进行离心处理和水洗处理，得中性蛋白浆，再将所述中性蛋白浆进行真空冷冻干燥，即得豌豆蛋白质。

基于上述，步骤3中，所述NaOH的浓度为0.06mol/L，浆液的料液比采用1:18，所述浸提温度为30℃，所述浸提搅拌时间持续16小时，得浸提浆液。

基于上述，步骤3中，所述NaOH的浓度为0.08mol/L，浆液的料液比采用1:24，所述浸提温度为50℃，所述浸提搅拌时间持续20小时，得浸提浆液。

基于上述，步骤3中，所述NaOH的浓度为0.075mol/L，浆液的料液比采用1:18，所述浸提温度为30℃，所述浸提搅拌时间持续18小时，得浸提浆液。

基于上述，步骤3中，所述NaOH的浓度为0.065mol/L，浆液的料液比采用1:19，所述浸提温度为40℃，所述浸提搅拌时间持续17小时，得浸提浆液。

基于上述，步骤3中，所述NaOH的浓度为0.078mol/L，浆液的料液比采用1:20，所述浸提温度为45℃，所述浸提搅拌时间持续20小时，得浸提浆液。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明提取工艺采用碱溶酸沉法，联合提取豌豆淀粉和蛋白质，大大提高豌豆淀粉和蛋白质的综合得率，提高豌豆淀粉生产效率，同时避免豌豆蛋白质的浪费，其具有工艺简单、生产效率高、生产成本低、生产质量可靠等优点。

说明书附图

图1是NaOH碱液浓度与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系；

图2是浸提温度与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系；

图3是浸提搅拌时间与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系；

图4是料液比与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系。

具体实施方式

下面给出具体实施方式对本发明做进一步的详细描述：

实施例1

一种豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤3、浸提，将研磨后的豌豆浆液在恒温加热搅拌器中进行浸提反应，加入浓度为0.075mol/L的 NaOH溶液，制得料液比为1:18的浆液，然后，保持浸提温度30℃，浸提搅拌18小时，得浸提浆液；其中，料液比即豌豆浆液质量与NaOH溶液体积之比；

采用本领域常用的淀粉含量测定和蛋白质含量测定方法，结合豌豆淀粉和蛋白质的综合得率计算方法，得到的豌豆淀粉得率为78.0%，纯度为86.4%(干基)；豌豆蛋白质得率为61.9%，纯度为79.4%(干基)，综合得率为71.8%。

实施例2

本实施例与实施例1的区别主要在于：步骤3中，所述NaOH的浓度为0.08mol/L，浆液的料液比采用1:24，所述浸提温度为50℃，所述浸提搅拌时间持续20小时，得浸提浆液。

采用本领域常用的淀粉含量测定和蛋白质含量测定方法，结合豌豆淀粉和蛋白质的综合得率计算方法，得到的豌豆淀粉得率为75.0%，纯度为85.4%(干基)；豌豆蛋白质得率为58.9%，纯度为78.4%(干基)，综合得率为68.5%。

实施例3

本实施例与实施例1的区别主要在于：步骤3中，所述NaOH的浓度为0.06mol/L，浆液的料液比采用1:18，所述浸提温度为30℃，所述浸提搅拌时间持续16小时，得浸提浆液。

采用本领域常用的淀粉含量测定和蛋白质含量测定方法，结合豌豆淀粉和蛋白质的综合得率计算方法，得到的豌豆淀粉得率为75.7%，纯度为86.2%(干基)；豌豆蛋白质得率为59.6%，纯度为78.9%(干基)，综合得率为69.2%。

实施例4

本实施例与实施例1的区别主要在于：步骤3中，所述NaOH的浓度为0.065mol/L，浆液的料液比采用1:19，所述浸提温度为40℃，所述浸提搅拌时间持续17小时，得浸提浆液。

采用本领域常用的淀粉含量测定和蛋白质含量测定方法，结合豌豆淀粉和蛋白质的综合得率计算方法，得到的豌豆淀粉得率为76.7%，纯度为86.3%(干基)；豌豆蛋白质得率为60.6%，纯度为79.0%(干基)，综合得率为70.2%。

实施例5

本实施例与实施例1的区别主要在于：步骤3中，所述NaOH的浓度为0.078mol/L，浆液的料液比采用1:20，所述浸提温度为45℃，所述浸提搅拌时间持续20小时，得浸提浆液。

采用本领域常用的淀粉含量测定和蛋白质含量测定方法，结合豌豆淀粉和蛋白质的综合得率计算方法，得到的豌豆淀粉得率为75.4%，纯度为85.8%(干基)；豌豆蛋白质得率为59.0%，纯度为78.9%(干基)，综合得率为68.8%。

试验和理论分析：采用上述方法联合提取豌豆淀粉和蛋白质时，采用豌豆淀粉和蛋白质的综合得率为检测的指标，其中，豌豆淀粉和蛋白质的综合得率计算如下：

淀粉得率(%)=×100%

蛋白质得率(%) =×100%

一般情况下，淀粉和蛋白质隶属度分别为0.6和0.4，故取

综合得率(%)= 豌豆淀粉得率(%)×0.6 + 豌豆蛋白质得率(%)×0.4

在采用上述方法联合提取豌豆淀粉和蛋白质时，豌豆淀粉和蛋白质的综合得率受碱液浓度、浸提温度、浸提搅拌时间和料液比的影响：

1、碱液浓度对豌豆淀粉和蛋白质综合得率的影响

在浸提温度为40℃、料液比1:18、浸提搅拌时间12小时条件下，然后，采用上述方法，分别用0.0125、0.025、0.05、0.075、0.10mol/L的NaOH溶液磨浆浸提，最后制得不同碱液浓度下的豌豆淀粉和蛋白质，并采用本领域常用的淀粉含量测定和蛋白质含量测定方法，结合豌豆淀粉和蛋白质的综合得率计算方法，从而得到如图1所示的碱液浓度与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系图；需要特别说明的是，变换设定值，并采用前述方法获取的碱液浓度与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系图与图1类似，不再一一赘述。

从图1中可以看出，随着NaOH碱液浓度的增大，豌豆淀粉和蛋白质综合得率先增大后减小，当碱液浓度为0.0125 mol/L时，豌豆淀粉和蛋白质得率较低，为36.4%；碱液浓度0.075 mol/L时，综合得率达到71.7%。但碱液浓度过大时，豌豆粉和水的糊状物过于粘滞，不利于淀粉与蛋白质的有效分离，甚至还可能造成糊化，从而破坏蛋白质的功能特性，同时还会影响蛋白质的营养价值和商用品质，因此可确定较佳碱液浓度范围为0.06 ～0.08mol/L。

2、浸提温度对豌豆淀粉和蛋白质综合得率的影响

在NaOH碱液浓度为0.05mol/L、料液比1:18、浸提搅拌时间12小时条件下，采用上述方法，分别在浸提温度为20、30、40、50、60℃条件下浸提浆液，最后制得不同浸提温度情况下的豌豆淀粉和蛋白质，并采用本领域常用的淀粉含量测定和蛋白质含量测定方法，结合豌豆淀粉和蛋白质的综合得率计算方法，从而得到如图2所示的浸提温度与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系图；需要特别说明的是，变换设定值，并采用前述方法获取的浸提温度与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系图与图2类似，不再一一赘述。

从图2中可以看出，随着浸提温度从20℃上升到50℃，豌豆淀粉和蛋白质综合得率从32.8%上升到71.6%，但继续升温至60℃时，得率有略微下降。而研究表明豌豆淀粉开始糊化的温度为55.8-61.4℃，糊化的淀粉使浆液的粘度增加，阻碍了提取时蛋白质的析出，导致和淀粉包裹在一起的蛋白质无法被提取出来，从而造成得率的降低。因此确定较佳浸提温度范围为30-50℃。

3、浸提搅拌时间对豌豆淀粉和蛋白质综合得率的影响

在NaOH溶液浓度为0.05mol/L、料液比1:18、浸提温度40℃条件下，采用上述方法，其中，浸提浆液的时候，浸提搅拌时间分别选取6、12、18、24、30小时，最后制得不同浸提搅拌时间下的豌豆淀粉和蛋白质，并采用本领域常用的淀粉含量测定和蛋白质含量测定方法，结合豌豆淀粉和蛋白质的综合得率计算方法，从而得到如图3所示的浸提搅拌温度与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系图；需要特别说明的是，变换设定值，并采用前述方法获取的浸提搅拌时间与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系图与图3类似，不再一一赘述。

由图3可以看出，随着浸提搅拌时间的延长，豌豆淀粉和蛋白质的得率增加比较明显，但当浸提时间超过18小时后，淀粉和蛋白质的溶出率达到动态平衡，增加趋势减缓，而且时间的延长增加了劳动成本，故选取的浸提时间范围为16～20小时。

4、料液比对豌豆淀粉和蛋白质综合得率的影响

设定NaOH溶液浓度为0.05mol/L、浸提温度为40℃，浸提搅拌时间为18小时，采用上述方法，其中，进行磨浆浸提的时候，浆液的料液比分别取1:6、1:12、1:18、1:24、1:30，最后制得不同料液比下的豌豆淀粉和蛋白质，并采用本领域常用的淀粉含量测定和蛋白质含量测定方法，结合豌豆淀粉和蛋白质的综合得率计算方法，从而得到如图4所示的料液比与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系图；需要特别说明的是，变换设定值，并采用前述方法获取的料液比与豌豆淀粉和蛋白质综合得率之间的对应关系图与图4类似，不再一一赘述。

从图4中可以看出，随着料液比的增大，豌豆淀粉和蛋白质的得率呈增加趋势。因为在低料液比的环境下，物料变得粘稠，流动性差，难于搅拌，导致料液体系分散不均匀，不利于淀粉和蛋白质的充分溶解，所以此时的得率较低。但当料液比达到1:24后，得率增加趋势开始变缓，而随着料液比的增加，淀粉和蛋白质得率增加不明显，但会增加水和碱的用量，同时废水的排放量也会增加，故料液比选择1:18～1:24。

根据以上单因素实验结果，采用正交实验设计对浸提碱液浓度、浸提时间、浸提温度及料液比的影响进行评估，采用L₉(3⁴)正交表，考虑豌豆淀粉的糊化温度、产业化生产的成本和效率，所设因素和水平见表2.1。

表2.1 正交试验因素水平

最佳工艺条件的确定

以豌豆淀粉和蛋白质的综合得率为指标，正交试验结果见表1

表1 正交试验结果

用SPSS17.0分析豌豆淀粉和蛋白质综合得率结果如下：

表2 得率方差分析结果

Figure 2013101147507100002DEST_PATH_IMAGE003

从表2的方差分析结果可见，A、B、C、D四因素中A为高度显著，B和D为一般显著，C不显著，对应各个因素对豌豆淀粉和蛋白质综合得率的影响顺序为：NaOH浓度﹥浸提时间﹥料液比﹥浸提温度，也就是说，碱液浓度是首选的影响因素，对综合得率的影响最大，浸提温度对综合得率的影响最小，综合各个因素影响的显著度，同时兼顾节约生产成本和减少废水排放量，故而较佳碱液浓度范围为0.06 ～0.08mol/L、浸提时间范围为16～20小时、料液比选择1:18～1:24、浸提温度范围为30-50℃。

综上所述，得试验号1为最佳的工艺条件A₃﹥B₃﹥C₁﹥D₂，即磨浆浸提时碱液浓度为0.075 mol/L，浸提时间为18小时，浸提温度为30℃，料液比为1:18。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺，其特征在于：步骤3中，所述NaOH的浓度为0.06mol/L，浆液的料液比采用1:18，所述浸提温度为30℃，所述浸提搅拌时间持续16小时，得浸提浆液。

3.根据权利要求1所述的豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺，其特征在于：步骤3中，所述NaOH的浓度为0.08mol/L，浆液的料液比采用1:24，所述浸提温度为50℃，所述浸提搅拌时间持续20小时，得浸提浆液。

4.根据权利要求1所述的豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺，其特征在于：步骤3中，所述NaOH的浓度为0.075mol/L，浆液的料液比采用1:18，所述浸提温度为30℃，所述浸提搅拌时间持续18小时，得浸提浆液。

5.根据权利要求1所述的豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺，其特征在于：步骤3中，所述NaOH的浓度为0.065mol/L，浆液的料液比采用1:19，所述浸提温度为40℃，所述浸提搅拌时间持续17小时，得浸提浆液。

6.根据权利要求1所述的豌豆淀粉和蛋白质的联合提取工艺，其特征在于：步骤3中，所述NaOH的浓度为0.078mol/L，浆液的料液比采用1:20，所述浸提温度为45℃，所述浸提搅拌时间持续20小时，得浸提浆液。