CN104286718B

CN104286718B - 一种水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法

Info

Publication number: CN104286718B
Application number: CN201410511274.7A
Authority: CN
Inventors: 陈业明; 应玉桑; 华欲飞; 孔令知; 孔祥珍; 张彩猛
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: XIAMEN YUANZHIDAO BIOTECH Co.,Ltd.
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2034-11-26
Also published as: CN104286718A

Abstract

一种水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法，属于植物油脂和蛋白的提取加工技术领域。本发明以非转基因大豆为原料，首先对其进行浸泡脱皮预处理，经过湿磨和过滤得到豆浆，豆浆经过适当处理后，加入蛋白酶进行酶解，再通过离心分离得到大豆奶油和多肽溶液。本方法所需要的设备简单，操作简便，得到的大豆奶油营养价值高，无有机溶剂残留也无其他食品添加剂，同时还可以得到富含大豆多肽的产品。所得到的大豆奶油在日化产品（皮肤保湿和营养补充等），咖啡伴侣，奶茶，色拉酱，蛋黄酱，冰品等领域将具有巨大的潜在运用价值。

Description

一种水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法

技术领域

本发明涉及一种水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法，具体涉及一种从大豆中同步提取油脂和多肽，并得到不同水分含量的大豆奶油和多肽的方法，属于植物油脂和蛋白的提取加工技术领域。

背景技术

大豆加工主要可以分为两个领域：1）大豆油脂提取及其副产物脱脂豆粕的加工利用；2）大豆传统豆制品的生产。这两个领域都需要对大豆进行适当的预处理：前者需要对大豆进行压胚，挤压膨化，粉碎等干法预处理，而后者通常采用浸泡这样的湿法预处理。

大豆油脂提取是大豆加工的一个非常重要领域，主要采用有机溶剂萃取法和机械压榨法来提取大豆油。这两种方法既有优点，也存在缺陷。前者有极高的脂质提取率（>99%），但存在有毒有害溶剂残留和环境污染的问题；后者得到的油脂保留了许多大豆营养成分，但是脂质提取率不高，并且榨油后的蛋白质变性严重，难以开发利用。事实上，大豆油在其种子中，存在于被称为油体（oil body, oleosome, spherosome）的细胞器中。油体的核心由油组成（94%-98%），表面由一层磷脂和镶嵌于其中的膜蛋白组成，与细胞膜的半膜结构很类似，是一种稳定的天然乳化结构。正是基于大豆油体的这个结构，水酶法提取大豆油应运而生。

目前水酶法提取大豆油的唯一目标产品是游离油，而不是大豆油的稳定乳状体系。简单而言，水酶法提油主要包括四大过程：1）通过磨碎，压胚，挤压膨化等破坏大豆细胞结构；2）将预处理大豆分散于水相，加酶进行水解；3）通过离心等手段将释放出来的“油体（结构发生了一定程度的改变）”分离出来（从上到下的四部分：游离油，膏层，清液和沉淀），4）通过加热，酶解和冷冻-解冻等手段来使得膏层中的油游离出来。到目前为止，通过工艺改进最多可使约80%大豆油分布于游离油和膏层中，但膏层中含有绝大部分的油。许多对于膏层的破乳研究显示，膏层中的乳化结构非常稳定。由于大豆经过非常强烈的预处理（磨碎，压胚和挤压膨化），大豆油体在预处理的过程中已经发生了不同程度的破坏，这可能就是少量游离油出现的根本原因。

大豆经过浸泡后，质地变软，通过湿法磨浆和过滤可以得到豆浆和豆渣。研究显示这种方式几乎不会对油体产生破坏作用，所以用酶水解后，油体还具有非常强的稳定性。

本发明首次将大豆传统食品的预处理工艺（浸泡和湿法磨浆）和蛋白酶处理结合起来，得到了大豆油稳定乳状体系——大豆奶油（一种新型的大豆油制品，目前市场上还没有）。由于其很强的水相稳定性及耐热耐盐性，所以在日化产品（皮肤保湿和营养补充），咖啡伴侣，奶茶，色拉酱，蛋黄酱，冰品等领域将具有巨大的运用价值。

本发明不需要剧烈的大豆预处理和破乳工艺，从而使得能源消耗小，生产成本低，生产设备和工艺简单。其次，根据油体的结构和蛋白酶水解的机理，可以推测得到的大豆奶油可有效地保留了大豆油体的功能性成分（如植物甾醇，磷脂和维生素E等）。最后，该工艺可同时得到富含大豆多肽的产品。因此，本发明对于大豆加工利用意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种同步制取天然大豆奶油和多肽的方法，该方法得到的大豆奶油是一种新型的大豆油制品，可以用于多种用途。

本发明的技术方案：一种水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法，包括如下步骤：

（1）浸泡：在4-70℃的温度条件下，将大豆用水浸泡2-18h，使得浸泡大豆的质量是原始大豆的2-2.5倍；

（2）磨浆：将步骤（1）得到的浸泡后的大豆去皮，加水使得原始大豆︰水质量比为1︰5-9，进行湿法磨浆，得到豆浆Ⅰ和豆渣Ⅰ；对豆渣Ⅰ用水进行重复提取，加水量为1︰2-5，浸提2h后过滤，得到豆浆Ⅱ和豆渣Ⅱ；

（3）沸水浴处理：将豆浆Ⅱ和豆浆Ⅰ混合，所得混合液不加热，或者在90-100℃条件下沸水浴处理5-20min，得到豆浆Ⅲ；

（4）酶解：得到的豆浆Ⅲ注入酶解罐，调节温度至40-70℃，用2-6M氢氧化钠溶液调节pH值至6.0-9.0，恒温10-30min；待溶液的pH不再变化，加入蛋白酶进行酶解；加酶量为豆浆Ⅲ固形物的1%-4%，搅拌速度20-200rpm，酶解时间为0.5-4h，酶解温度40-70℃，酶解过程中不断加入1-4M的氢氧化钠溶液进行调节，控制pH为6.0-9.0；得到酶解液；将所得酶解液用1-4M盐酸溶液调节pH至2.5-5.0，并在酶解温度下维持≤15min，在离心力<5000g下离心10-60min，得到蛋白水解液与膏状上浮物；收集的上浮物为大豆奶油，蛋白水解液为富含大豆多肽的溶液；

（5）脱水：步骤（4）所得大豆奶油经过脱水处理得到水分含量为5%-70%的大豆奶油产品；所得富含大豆多肽的溶液经过脱水处理得到富含大豆多肽的产品。

步骤（1）浸泡条件为：在60-70℃的温度条件下，将大豆用水浸泡2-3h，用此预处理大豆得到清淡风味的大豆奶油。

步骤（4）所述蛋白酶为中性蛋白酶，木瓜蛋白酶，菠萝蛋白酶，碱性蛋白酶中的一种。

步骤（4）所得大豆奶油中富集了豆浆脂质的98%以上；该大豆奶油的水分含量为70%，含有22%-23%的脂质和7%-8%的蛋白质。

步骤（4）所述酶解液pH调节至2.5-5.0，在离心力<5000g下离心得到大豆奶油和多肽溶液；离心所得大豆奶油不调pH，或者将pH调至6.0-7.5。

步骤（5）所述脱水采用通过真空浓缩器、浓缩锅、薄膜蒸发器或离心机设备进行不同程度的浓缩；或者通过添加糖类成分（麦芽糖浆，麦芽糊精和β-环糊精），使得糖类成分在混合物干重中的百分比为30%-70%（脂质在混合物干重中的百分比为20%-50%），进行喷雾干燥；添加糖类的各成分的质量百分比为：麦芽糖浆的干物质60%-80%，麦芽糊精5%-25%，β-环糊精5%-15%。

本发明中大豆预处理采用的是加水浸泡，而不是水酶法制油通常采用的磨碎，压胚和挤压膨化等。这样不但可以降低预处理的能量消耗，而且可以减少设备投资。最为重要的是，浸泡后的湿磨可以尽量保证大豆油体的结构完整性，对于蛋白酶水解后的油体的稳定性非常有利，而且可以使得大豆油体的功能性小分子尽量保存在水解后的油体中。而磨碎，压胚和挤压膨化等可能不同程度地破坏大豆油体，从而导致酶解后少部分的油体发生破乳产生游离油。

通过脱皮和豆渣重复水洗提高大豆油体的提取率，目前可达到90%左右。利用不同蛋白酶（碱性蛋白酶，中性蛋白酶，木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶等）水解豆浆体系，可以得到不同感官品质的大豆奶油。酶解后，通过调酸（pH2.5-5.0）和离心(<5000g)，可以使豆浆中的油体几乎全部回收成为大豆奶油。离心所得大豆奶油不调pH，或者将pH调至6.0-7.5。

最初的大豆奶油的固形物含量约为30%，油脂及多肽分别为22%-23%及7%-8%。通过真空浓缩器，浓缩锅，薄膜蒸发器，离心机等设备进行不同程度的浓缩可以得到不同水分含量的大豆奶油。或者根据粉末油脂的脂质含量（20%-50%）要求，往大豆奶油中添加麦芽糖浆，麦芽糊精和β-环糊精等成分，进行喷雾干燥得到粉末油脂。

本发明的有益效果：本发明生产所需工艺和设备简单，成本较低，摆脱了水酶法制油的定向思维，即制备游离油，转而通过改善工艺制备稳定的大豆油乳化体系。本发明制备的大豆奶油有效地保留了大豆油体的功能性成分（如植物甾醇，磷脂和维生素E等），还同时制备得到了富含大豆多肽的产品。

附图说明

图1 实施案例工艺流程图。

图2酶解（碱性蛋白酶）时间对油脂回收率的影响。

图3酶解（碱性蛋白酶）时加酶量对油脂回收率的影响。

图4酶解（碱性蛋白酶）后离心力对油脂回收率的影响。

图5氯化钠对大豆奶油分散液稳定性的影响。

图6温度对大豆奶油分散液稳定性的影响。

图7 pH对于大豆奶油分散液稳定性的影响。

图8大豆奶油扫描电子显微镜照片。

图9大豆奶油蛋白成分的Tricine-SDS-PAGE。

图10 蛋白水解液中的多肽分子量分布。

具体实施方式

实施例1

200g大豆浸泡18h，去皮，加水至总重2000g，用搅拌机在常温下打浆，搅拌速度为15000rpm，打浆时间7min，浆液过滤去渣，得到豆浆Ⅰ和豆渣Ⅰ，豆渣Ⅰ按其质量的1:3加水搅拌混合，浸提2h后过滤，得到豆浆Ⅱ和豆渣Ⅱ，将上述得到的豆浆Ⅰ和豆浆液Ⅱ混合，沸水浴中10 min，为豆浆Ⅲ；

豆浆Ⅲ注入酶解罐，调节温度至50℃，用6M氢氧化钠溶液调节pH值至8.0，恒温15 min。待溶液的pH不再变化，加入碱性蛋白酶进行酶解，酶解条件：加酶量2%（蛋白酶为豆浆Ⅲ固形物的2%），搅拌速度100 rpm，酶解时间2.5 h，pH 8.0，酶解温度50℃，酶解过程中不断加入2M氢氧化钠溶液进行调节，控制pH为8.0；酶解结束后，用2M盐酸溶液调节酶解液的pH至4.5，并在酶解温度下维持15 min，在3000g的离心力下离心20 min，得到蛋白水解液与膏状上浮物。收集的上浮物为大豆奶油，蛋白水解液为富含大豆多肽的溶液。将大豆奶油调到中性pH，进行不同程度的浓缩得到不同水分含量的大豆奶油产品。

实施例2

200 g大豆在60-70℃条件下浸泡2-3h，去皮，下面的过程与实施例1相同。

实施例3

具体工艺过程与实施例1相同，免去与豆渣Ⅰ水洗液（豆浆Ⅱ）的混合，只对豆浆Ⅰ进行水解。

实施例4

具体工艺过程与实施例1相同，分别利用中性蛋白酶，菠萝蛋白酶或木瓜蛋白酶代替碱性蛋白酶，在它们各自的最佳水解条件下进行水解。

实施例5

具体工艺过程与实施例1相同，豆浆在酶解之前不需要加热处理。

实施例6

具体工艺过程与实施例1相同，不同点在于：将离心所得大豆奶油调至中性pH，添加不同量的麦芽糖浆，麦芽糊精和β-环糊精，使得脂质，多肽，麦芽糖浆干物质，麦芽糊精和β-环糊精在混合物干物质中的百分比为35%，15%，35%，7.5%和7.5%，再加水使得混合物干物质含量为25%，进行喷雾干燥得到粉末油脂。

应用实施例碱性蛋白酶的酶解条件工艺参数的确定实验

该实施例中使用原料如下：

大豆：南农Q270（其中水分9%，脂肪20.54%，蛋白质32.5%），南京农业大学的大豆改良中心。

Alcalase碱性内切蛋白酶，novo诺维信公司。

氢氧化铵（氨水）、95%乙醇、无水乙醚、和石油醚（30℃～60℃）、硫酸、盐酸、氢氧化钠等均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

设备仪器如下：

MJ-60BE01B 搅拌机（美的电器有限公司）；KDN-08型消化炉（上海嘉定粮油仪器有限公司）；海能K9840自动凯氏定氮仪（济南海能仪器有限公司）；himacCR-21G 型冷冻离心机（Hitachi公司）：90型磁力搅拌器（上海沪西分析仪器有限公司）；实验室pH计（梅特勒-托利多仪器有限公司）；HH-601超级恒温水浴锅（金坛市精达仪器制造厂）；PIB11电磁炉（奔腾电器有限公司）。

测试方法

脂肪含量测定：依据GB/T5009.46-2003；蛋白质含量测定：依据GB5009.5-2010；水分含量测定：依据GB/T14489.1-2008。

主要参数：脂质回收率（%）=（豆浆脂质浓度-离心后清液中的脂质浓度）/豆浆脂质浓度*100%

1、酶解时间的确定：

豆浆Ⅲ为酶解原料，酶解pH和温度为8.0和50℃，蛋白酶用量为豆浆Ⅲ固形物的2%，酶解0，1，1.5，2，2.5，3.5及4.5 h后分别取样，离心（3000g，20min）。通过分析可得最适酶解时间为2.5 h（图2）。

2、加酶量的确定：

豆浆Ⅲ为酶解原料，酶解pH及温度为8.0及50℃，酶解时间2.5h，加酶量为豆浆Ⅲ固形物的0.5，1，1.5，2及2.5%，离心（3000g，20min）。通过分析可得最佳加酶量为2%（图3）。

、酶解后离心条件的确定：

豆浆Ⅲ为酶解原料，酶解pH和温度为8.0和50℃，蛋白酶用量为豆浆Ⅲ固形物的2%，酶解时间2.5h，在离心时间为20min的前提下，分别选取离心力500，1000，2000，3000，4000及8000g。通过分析可得最佳离心力为3000g（图4）。

4、氯化钠对于大豆奶油水相分散液稳定性的影响：

将大豆奶油分散于去离子水中（固形物含量为2%），分装于7只试管中，分别加入氯化钠使其浓度为0，5，10，25，100，250，500 mM，静置24 h后，发现分散液依然比较稳定（图5）。

5、温度对于大豆奶油水相分散液稳定性的影响：

将大豆奶油分散于去离子水中（固形物含量为2%），分装于9只试管中，分别在室温，30，40，50，60，70，80，90，100℃条件下加热30min，静置24h后，发现分散液依然比较稳定（图6）。

6、pH对于大豆奶油水相分散液稳定性的影响

将大豆奶油分散于去离子水中（固形物含量为2%），分装于11只试管中，分别将pH调节至9.0，7.0，6.0，5.5，5.0，4.5，3.5，2.5，1.5，0.93，0.5，静置24h后，发现分散液在酸性条件下不稳定，尤其是在pH2.5-5.0这个范围内（图7）。

7、大豆奶油的微观结构和多肽成分

如图8所示，扫描电子显微镜下，大豆奶油是由许多1-2μm的小球所形成。如图9所示，大豆奶油中的蛋白主要是以多肽形式存在。

8、蛋白水解液中的多肽分子量分布

如图10所示，约95%的多肽是≤5个氨基酸残基的寡肽。

通过三个单因素实验，可以看出，图2：以酶解时间为实验条件变量，随着时间延长，在2.5 h达到一个平衡点，且随着时间的继续延长，酶解时间对豆浆油脂在大豆奶油中的富集（脂质回收率）影响不大。图3：加酶量对油脂在大豆奶油中的富集有很大影响，在低浓度下效果不好，但是达到2%后，富集达到平衡点。图4：酶解后离心力的选择对生产过程中的能量消耗有很大影响，因此在尽量提高富集率的前提下选择相对较小的离心力对生产有利，因此选择3000g。在所选定的酶解条件下，即酶解时间2.5 h，酶的添加量为2%，在3000g下离心20 min能使油脂在大豆奶油中的富集率达到98%以上。图5-6：大豆奶油的水相分散液具有较好的耐盐耐热性。图7：大豆奶油的水相分散液在酸性条件下不稳定。图8-9：大豆多肽对于大豆奶油的稳定性具有一定的作用。图10：约95%的多肽是≤5个氨基酸残基的寡肽。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法，其特征在于包括如下步骤：

（3）不加热或水浴处理：将豆浆Ⅱ和豆浆Ⅰ混合，所得混合液不加热，或者在90-100℃条件下水浴处理5-20min，得到豆浆Ⅲ；

（4）酶解：得到的豆浆Ⅲ注入酶解罐，调节温度至40-70℃，用2-6M氢氧化钠溶液调节pH值至6.0-9.0，恒温10-30min；待溶液的pH不再变化，加入蛋白酶进行酶解；加酶量为豆浆Ⅲ固形物的1%-4%，搅拌速度20-200rpm，酶解时间为0.5-4h，酶解温度40-70℃，酶解过程中不断加入1-4M的氢氧化钠溶液进行调节，控制pH为6.0-9.0，得到酶解液；将所得酶解液用1-4M盐酸溶液调节pH至2.5-5.0，并在酶解温度下维持≤15min，在离心力<5000g下离心10-60min，得到蛋白水解液与膏状上浮物；收集的上浮物为大豆奶油，蛋白水解液为富含大豆多肽的溶液；

2.根据权利要求1所述水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法，其特征在于：步骤（1）浸泡条件为：在60-70℃的温度条件下，将大豆用水浸泡2-3h，用此预处理大豆得到清淡风味的大豆奶油。

3.根据权利要求1所述水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法，其特征在于：步骤（4）所述蛋白酶为中性蛋白酶，木瓜蛋白酶，菠萝蛋白酶，碱性蛋白酶中的一种。

4.根据权利要求1所述水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法，其特征在于：步骤（4）所得大豆奶油中富集了豆浆脂质的98%以上；该大豆奶油的水分含量为70%，含有22%-23%的脂质和7%-8%的蛋白质。

5.根据权利要求1所述水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法，其特征在于：步骤（4）所述酶解液pH调节至2.5-5.0，在离心力<5000g下离心得到大豆奶油和蛋白水解液，蛋白水解液为富含大豆多肽的溶液；离心所得大豆奶油不调pH，或者将pH调至6.0-7.5。

6.根据权利要求1所述水酶法同步制取天然大豆奶油和多肽的方法，其特征在于：步骤（5）中对大豆奶油的脱水处理为脱水采用通过真空浓缩器、浓缩锅、薄膜蒸发器或离心机设备进行不同程度的浓缩；或者通过添加糖类成分：麦芽糖浆、麦芽糊精和β-环糊精，使得糖类成分在混合物干重中的百分比为30%-70%，脂质在混合物干重中的百分比为20%-50%，进行喷雾干燥；添加糖类的各成分的质量百分比为：麦芽糖浆的干物质60%-80%，麦芽糊精5%-25%，β-环糊精5%-15%。