CN103340276A

CN103340276A - 一种改善回收植物蛋白色泽与风味的方法

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Publication number: CN103340276A
Application number: CN2013102964632A
Authority: CN
Inventors: 华欲飞; 师伟伟; 孔祥珍; 张彩猛; 陈业明
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2033-07-16
Also published as: CN103340276B

Abstract

一种改善回收植物蛋白色泽与风味的方法，属于农产品加工和工业分离领域。本发明以豆类淀粉加工过程中产生的蛋白质废水为原料，通过沉淀，部分脱水，脱除生色成分，脱除结合脂质及结合异味成分，以及干燥处理，得到色泽与风味明显改善的粉末状蛋白产品。本发明有效的回收了豆类淀粉加工废水中的蛋白质，减少了资源的浪费；有效的改善了回收蛋白质的色泽与风味，为制备高品质蛋白产品奠定基础；所用试剂和方法相对简单，操作安全，经济，实用性强，溶剂可回收利用；该产品可以作为高品质植物蛋白的原料。

Description

一种改善回收植物蛋白色泽与风味的方法

技术领域

本发明公开了一种改善回收植物蛋白色泽与风味的方法，属于农产品加工和工业分离领域。

背景技术

蛋白质是由各种氨基酸组成的具有空间结构的高分子聚合物，它是人体组成及代谢的物质基础，也是人类饮食结构的重要成份。随着经济的发展，人们生活水平日渐提高，对肉、蛋、奶这些富含蛋白的产品需要提高，造成供远小于求。而植物蛋白富含营养，氨基酸组成较平衡，价格便宜，可以作为动物蛋白的一种替代，具有很好的应用前景。

在植物蛋白中，大豆所含蛋白质含量高、质量好，其营养价值接近于动物性蛋白质，是最好的植物蛋白。对大豆蛋白的研究最为深入，应用也最广。豆类（豌豆、蚕豆、赤豆、绿豆等）的主要成分是淀粉，蛋白质含量在20%左右。对于富含淀粉的豆类，近年来虽然在遗传、生理、品质等基础性研究方面的进展十分迅速，对豆类淀粉的化学、生物化学、营养学以及加工技术等方面也取得了明显的进步，但是在豆类蛋白质的开发利用方面却相对落后。主要是作为饲料转换为动物蛋白质。

豌豆、蚕豆、绿豆等豆类中直链淀粉含量高，制成的粉丝光泽好，久煮不断。酸浆法是粉丝生产最传统也最普遍的方法。酸浆法的基本原理是：酸浆中的乳酸乳球菌及代谢产物乳酸具有凝集淀粉颗粒的能力，利用乳酸乳球菌及代谢产物乳酸使得淀粉与蛋白、纤维素等物质发生相分离，通过离心就可以得到高纯度的淀粉，而蛋白、纤维素等组分则残留在淀粉加工废液中。富含蛋白质的豆类淀粉废水直接排放不仅造成严重的环境污染，也是资源的极大浪费。通过高效的、适合于大规模处理的方法回收豆类淀粉加工过程中产生的废液中蛋白质是目前豆类粉丝行业所急需的技术。

目前，从豆类淀粉废水中回收的蛋白质只能作为饲料成分应用，不良的色泽与风味严重限制了豆类蛋白在食品中的应用。酚类化合物是导致不良色泽的主要成分，它是植物体内合成的次级代谢产物，是多羟基酚类化合物的总称，包括简单酚，酚酸，香豆素，类黄酮，木质素，缩合单宁，植物抗毒素等。在食物中，酚类物质除了影响食物的色泽，同时可引起食物的涩味、苦味等不良风味，同时也是一种抗营养因子。酚类物质含量可以作为对蛋白色泽与风味改善程度的衡量指标。酚类物质在酸性溶剂中溶解度较高，采用酸性溶剂处理，能最大程度地去除蛋白中的生色成分。

豆类含有活性较高的脂肪氧合酶，与此同时，豆类脂肪中的多不饱和脂肪酸含量较高。两者相互作用将产生大量的脂质氧化产物。这些氧化产物可引起斯特雷尔型降解，进而产生异味。评价食品脂质的过氧化通常用TBA值；过氧化脂质与蛋白质反应产生的荧光物质亦是评价食品蛋白质氧化损伤程度的指标。一般是先将生物组织中的荧光物质用氯仿-甲醇混合溶剂萃取出来，再用荧光分光光度计测定氯仿-甲醇萃取液中的脂溶性物质荧光强度。对于来自豆类淀粉废水的蛋白质，其中的氧化脂质无法通过普通的非极性溶剂浸出法去除，根据发明人的实验研究，发现混合溶剂浸出法（正己烷-乙醇共沸物或氯仿-甲醇混合物），或者溶剂混合物浸出法（饱和正丁醇水溶液，饱和异丙醇水溶液，碱性乙醇溶液）的效果较好。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善回收植物蛋白色泽与风味的方法，富含蛋白质的豆类淀粉废水直接排放不仅造成严重的环境污染，也是资源的极大浪费。通过高效的、适合于大规模处理的方法回收豆类淀粉加工过程中产生的废液中蛋白质是目前豆类粉丝行业所急需的技术。

本发明的技术方案：一种改善回收植物蛋白色泽与风味的方法，以豆类淀粉加工过程中产生的蛋白质废水为原料，通过沉淀，部分脱水，脱除生色成分，脱除结合脂质及结合异味成分，以及干燥处理，得到色泽与风味明显改善的粉状蛋白物料。步骤为：

（1）从豆类淀粉加工废水中沉淀出蛋白质，包括酸沉法或聚电解质复凝聚法；

酸沉法：调节废水的pH，取一定量的豆类淀粉加工废水，调节至pH 4.5-5.0，使蛋白质沉淀出来，然后在3000 r/min离心20min，弃上清，得到蛋白质沉淀；

或加聚电解质复凝聚法：取一定量的豆类淀粉加工废水，按加工废水中固形物含量质量计的10% 加聚电解质，使蛋白质沉淀下来，然后3000r/min离心20min，弃上清，得到蛋白质沉淀；所加聚电解质为壳聚糖；

（2）脱除蛋白质沉淀中的部分水分

加入亲水溶剂：用95%的乙醇、正丙醇或甲醇之一种按固液比1:15加入步骤（1）提取出的蛋白质中常温下搅拌1h，过滤，脱除部分水分；

（3）脱除蛋白质沉淀中的生色成分

加入酸性混合溶剂含HCl的正己烷-95%乙醇：取一定量的步骤（2）所得部分脱水蛋白质按固液比1:5加入正己烷:95%乙醇体积比为9:1的正己烷-95%乙醇混合溶剂，混合溶剂内含质量浓度1%的HCl，45℃下提取1h，过滤；

或加入酸性溶剂混合物：取一定量的步骤（2）所得部分脱水蛋白质按固液比1:20加入80%乙醇，该乙醇溶剂内含质量浓度1%的酸，50℃下提取2.5h，过滤；所述酸性溶剂混合物为乙醇-盐酸，乙醇-柠檬酸，乙醇-醋酸中的一种；

（4）脱除蛋白质沉淀中的结合脂质及结合异味成分

加混合溶剂：正己烷-乙醇，或氯仿-甲醇，取一定量的步骤（3）所得脱色后蛋白质粉按固液比1:20加正己烷:95%乙醇体积比9:1的正己烷-95%乙醇混合溶剂，或按固液比1:20加氯仿:甲醇体积比9:1的氯仿-甲醇混合溶剂，常温下提取1h，过滤；

或加溶剂混合物：乙醇-氢氧化钠，乙醇-氨水，乙醇-氢氧化钙之一种，取一定量步骤（3）所得脱色后蛋白质粉按固液比1:20加内含质量浓度4%的氢氧化钠、氨水或氢氧化钙之一种的95%乙醇溶液，常温下提取1h，4000r/min离心20min，沉淀用等体积95%乙醇溶解，中和至pH7.0，过滤；

（5）样品干燥：采用气流干燥、真空干燥、或滚筒干燥之一的方法对步骤（4）所得样品进行干燥，得到色泽与风味明显改善的粉状蛋白产品。

所获得粉状蛋白产品的水分含量不高于20%，生色成分含量不大于10μg/100g，结合脂质含量不高于1.3%，异味成分大幅度减少、挥发性成分总峰面积减少70%以上，过氧化值POV不高于2.0mmol/kg，TBA值不高于0.3mg/kg。

步骤（1）中的豆类淀粉加工废水包括但不限于酸浆法豌豆淀粉、绿豆淀粉以及蚕豆淀粉加工过程中产生的废水；步骤（1）所述方法形成的蛋白质沉淀还可采用沉降、或过滤方法液相分离而得；

形成的蛋白质沉淀的固形物含量为10%—40%；固形物中干基蛋白质含量为30%—70%。

步骤（2）所述脱除沉淀中部分水分过程中不涉及水分的汽化；

步骤（2）所述脱除沉淀中部分水分的方法采用亲水性溶剂携带法；

根据步骤（2）所述脱除沉淀中部分水分的方法，所采用亲水性溶剂为含有一到四个碳原子的饱和烷基醇类；

根据步骤（2）所述脱除沉淀中部分水分的方法，经过部分脱水处理后的蛋白质沉淀，液相中水的含量为40%—70%。

步骤（3）所述脱除结合生色成分采用酸性混合溶剂浸出法，或者采用酸性溶剂混合物法；

步骤（3）所述脱除结合生色成分所采用的酸性混合溶剂包括但不限于酸性己烷-乙醇共沸物；

步骤（3）所述脱除结合生色成分所采用的酸性溶剂混合物包括但不限于酸性乙醇溶液；

步骤（3）所述脱除结合生色成分所采用的酸性剂包括但不限于盐酸、磷酸、柠檬酸、醋酸。

1、工业流程见附图1。

2、分析方法

（1）水分含量：GB/T 5497-1985

（2）脂肪含量：氯仿甲醇法精确称取样品m克，以1:10比例溶解于氯仿甲醇（2:1，V/V）溶液中提取 30min，抽滤，重复提取三次。合并滤液，滤液中加0.2倍体积的0.76%的NaCl溶液以去除非脂杂质，静置分层，收集下层氯仿相，上层用氯仿-甲醇溶液重复萃取两次。合并下相，用下相总体积1/4的甲醇-水(1:1，V/V)混合剂洗下层有机相两次。收集下层氯仿相45℃减压旋转蒸发，得到脂质，用50℃真空干燥称重计算脂质含量。

（3）油脂过氧化值：采用GB/T 5538-2005法测定

（4）TBA值测定：取1g冷冻干燥后的酸浆沉淀加3滴BHA然后再加3mL 1%TBA溶液混匀后，沸水浴中反应30 min，冰水中冷却5min，移取5mL样液加入等体积的三氯甲烷，4500 r /min离心10 min，取上清液于532 nm下测定吸光值。TBARS 值以每kg脂质氧化样品溶液中丙二醛的mg数表示。

TBARS( mg /kg) = ( A532 /Ws) × 9.48

式中：A532为溶液的吸光值；Ws为样品的体积；9.48为常量，与硫代巴比妥酸反应物的稀释倍数和摩尔消光系数有关。

（5）多酚含量：采用Folin-Ciocalteu法

标准曲线的制作：取20.23mg没食子酸用蒸馏水定容至100mL，配制成浓度为202.3μg/mL，分别吸取1，2，3，4，5，6，7，8mL定容至100mL配制成质量浓度分别为2.023，4.046，6.069，8.092，10.115，12.138，14.161，16.184μg /mL的标准溶液。

Folin-Ciocalteu法反应体系如下：在5mL玻璃管中一次加入不同浓度标准溶液1mL，Folin-Ciocalteu显色剂1mL，10%Na₂CO₃ 2mL，常温下反应1.5 h，用分光光度计在765nm处以OD为纵坐标，没食子酸浓度为横坐标，建立标准曲线。

多酚含量的测定：取样品1 g，用70%丙酮按1:10固液比在30℃下提取3 h，4000r/min离心10min，提取液稀释5倍后测定。取1mL丙酮提取液，加入Folin-Ciocalteu显色剂1mL，10%Na₂CO₃2mL，常温下反应1.5 h，用分光光度计在765nm测定吸光度，根据没食子酸标准曲线算出多酚含量。

（6）色泽分析：利用CIELAB系统评价蛋白粉的色泽。样品放入洁净干燥的比色皿内，以CIE色差值L*，a* 和 b*表示，其中L*代表亮度，a*和b*分别代表红/绿和黄/蓝，（+a=红，-a=绿；+b=黄，-b=蓝）。

（7）气味成分分析：采用GC-MS分析。分别取5g样品至于15mL顶空瓶中，将老化后的75μm CAR/PDMS萃取头插入样品顶空部分，于50℃吸附30min，将吸附后的萃取头取出后插入气相色谱进样口，于250℃解析5min，同时启动仪器，采集数据。

本发明的有益效果：由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，具有以下特点：

（1）有效的回收了豆类淀粉加工废水中的蛋白质，减少了资源的浪费。

（2）有效的改善了回收蛋白质的色泽与风味，为制备高品质蛋白产品奠定基础。

（3）所用试剂和方法相对简单，操作安全，经济，实用性强，溶剂可回收利用。

附图说明

图1本发明的工艺流程图

图2没食子酸标准曲线图。

具体实施方式

实施例1

取一定量豌豆淀粉加工废水，调节其pH至5.0，在3000r/min转速下离心20min，弃上清，得到蛋白质沉淀。测其固形物含量为31.2%，固形物中蛋白含量66.2%（干基）。取一定量上述沉淀出的蛋白按固液比1:15加入浓度为95%的乙醇，常温下搅拌1h，过滤，脱除部分水分。测所得蛋白粉水分含量为14.8%，相比于沉淀出的蛋白质水分大幅度减少，干物质中蛋白质含量和脂质含量分别为68.15%和8.97%。取一定量脱除部分水分后的蛋白按固液比1:5加入正己烷-95%乙醇（9:1）混合溶剂，内含质量浓度1%的HCl，45℃下提取1h，过滤。用Folin-Ciocalteu法测滤渣中残余多酚含量为9.81μg/100g。取一定量脱色后蛋白粉按固液比1:20加入95%乙醇溶液，内含质量浓度4%的氢氧化钠，常温下提取1h，4000r/min转速下离心20min。弃上清，沉淀用等体积95%乙醇悬浮，中和至pH7.0，过滤。滤饼常温下挥干溶剂。用氯仿甲醇法测滤渣中的残余结合脂质为0.8g/100g。测定4%加碱量的乙醇处理后的过氧化值（POV值）为1.5mmol/kg，TBA值为0.2mg/kg。用GC-MS分析处理后的蛋白粉，造成其异味的挥发性成分的醛、酮、酸大幅度减少，酸类挥发性成分几乎检测不出。对处理后样品进行真空干燥，测其水分含量为10.36g/100g。

实施例2

取一定量豌豆淀粉加工废水，按加工废水中固形物含量质量计的10%加入壳聚糖，在3000r/min转速下离心20min，弃上清，得到蛋白沉淀。测其固形物含量为12.8%，固形物中干基蛋白含量55.21%。取一定量上述沉淀出的蛋白按固液比1:15加入正丙醇，常温下搅拌1h，过滤，脱除部分水分。测所得蛋白粉水分含量为15.0%，，蛋白含量为59.35%，脂质含量为9.86%。取一定量脱除部分水分后的蛋白按固液比1:20加入浓度为80%的乙醇，内含质量浓度1%的HCl，50℃下提取2.5h，过滤。样品常温挥干溶剂。用Folin-Ciocalteu法测滤渣中残余多酚含量为6.92μg/100g。取一定量脱色后蛋白粉按固液比1:20加入95%乙醇溶液，内含质量浓度4%的氢氧化钠，常温下提取1h，4000r/min转速下离心20min。弃上清，沉淀用等体积95%乙醇悬浮，中和至pH7.0，过滤。滤饼常温下挥干溶剂。用氯仿甲醇法测滤渣中的残余结合脂质分别为0.78g/100g。测定4%加碱量的乙醇处理后蛋白粉的过氧化值（POV值）为1.45mmol/kg，TBA值为0.18mg/kg。对上述样品进行滚筒干燥，测其水分含量为13.15%。

实施例3

取一定量豌豆淀粉加工废水，调节其pH至4.8，在3000 r/min转速下离心20min，弃上清，得到蛋白沉淀。测其固形物含量为28.15%，固形物中蛋白含量62.34%（干基）。取一定量上述沉淀出的蛋白按固液比1:15加入浓度为95%的乙醇，常温下搅拌1h，过滤，脱除部分水分。测所得蛋白粉水分含量为15.24%，相比于沉淀出的蛋白质水分大幅度减少，干物质中蛋白质含量和脂质含量分别为65.15%和6.98%。取一定量脱除部分水分后的蛋白按固液比1:20加入浓度为80%的乙醇，内含质量浓度1%的HCl，50℃下提取2.5h，过滤。用Folin-Ciocalteu法测滤渣中残余多酚含量为5.35μg/100g。取一定量脱色后蛋白粉按固液比1:20加正己烷-95%乙醇（9:1），常温下提取1h，过虑。弃滤液，滤饼常温下挥干溶剂。用氯仿甲醇法测滤渣中的残余结合脂质，含量为1.12g/100g。处理后蛋白粉的油脂过氧化值（POV值）为1.7mmol/kg，TBA值为0.22mg/kg。

对处理后样品进行真空干燥测其水分含量为14.24%。感官和色泽都较好。

实施例4

取一定量绿豆淀粉加工废水，调节其pH至4.5，在3000 r/min转速下离心20min，弃上清，得到蛋白沉淀。测其固形物含量为27.21%，固形物中蛋白含量61.21%（干基）。取一定量上述沉淀出的蛋白按固液比1:15加入甲醇，常温下搅拌1h，过滤，脱除部分水分。测所得蛋白粉水分含量为17.0%，蛋白含量为63.35%，脂质含量为8.75%。取一定量脱除部分水分后的蛋白按固液比1:20加入浓度为80%的乙醇，内含质量浓度1%的HCl，50℃下提取2.5h，过滤。样品常温挥干溶剂。用Folin-Ciocalteu法测滤渣中残余多酚含量为9.87μg/100g。取一定量脱色后蛋白粉按固液比1:20加入95%乙醇溶液，内含质量浓度4%的氨水，常温下提取1h，4000r/min转速下离心20min。弃上清，沉淀用等体积95%乙醇悬浮，中和至pH7.0，过滤。滤饼常温下挥干溶剂。用氯仿甲醇法测滤渣中的残余结合脂质为1.23g/100g。测定4%加碱量的乙醇处理后蛋白粉的油脂过氧化值（POV值）为1.61mmol/kg，TBA值为0.27mg/kg。对上述样品进行滚筒干燥，测其水分含量为13.98%，感官和色泽都很好。

Claims

1.一种改善回收植物蛋白色泽与风味的方法，其特征在于以豆类淀粉加工过程中产生的蛋白质废水为原料，通过沉淀，部分脱水，脱除生色成分，脱除结合脂质及结合异味成分，以及干燥处理，得到色泽与风味明显改善的粉状蛋白产品；步骤为：

（2）脱除蛋白质沉淀中的部分水分

（3）脱除蛋白质沉淀中的生色成分

（4）脱除蛋白质沉淀中的结合脂质及结合异味成分

2.根据权利要求1所述的改善回收植物蛋白色泽与风味的方法，其特征在于，所获得粉状蛋白产品的水分含量不高于20%，生色成分含量不大于10μg/100g，结合脂质含量不高于1.3%，异味成分大幅度减少、挥发性成分总峰面积减少70%以上，过氧化值POV不高于2.0mmol/kg，TBA值不高于0.3mg/kg。

3.根据权利要求1所述的改善回收植物蛋白色泽与风味的方法，其特征在于，步骤（1）中的豆类淀粉加工废水包括但不限于酸浆法豌豆淀粉、绿豆淀粉以及蚕豆淀粉加工过程中产生的废水；步骤（1）所述方法形成的蛋白质沉淀还可采用沉降、或过滤方法液相分离而得；

形成的蛋白质沉淀的固形物含量为10%—40%；固形物中干基蛋白质含量为30%-70%。