CN105432934A - 一种大豆分离蛋白的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大豆分离蛋白的制备方法，所述方法包括：a)逆流萃取提取工序：使用中性至碱性范围的水性介质对脱脂大豆粕进行逆流萃取，分离除去豆渣，得到豆乳；b)超滤工序：首先使用超滤膜对所述工序a)获得的豆乳进行浓缩，获得浓缩后豆乳，随后向所述浓缩后豆乳中加入渗滤用水并使用超滤膜对所述浓缩后豆乳进行渗滤，除去小分子蛋白、糖和盐，获得浓缩液，并弃去渗滤液；c)中和、闪蒸和干燥工序：将获得的浓缩液进行中和、闪蒸和干燥，得到大豆分离蛋白。本发明的方法可以提高大豆分离蛋白的回收率，降低生产过程的废水量或废水中的蛋白含量，可高效率地制得起泡性好、风味良好、粘度高的大豆分离蛋白。

Description

一种大豆分离蛋白的制备方法

技术领域

本发明涉及一种大豆分离蛋白的制备方法，特别地，本发明涉及一种使用逆流萃取提取和超滤技术的大豆分离蛋白的制备方法。

背景技术

近年来，大豆分离蛋白因其营养价值较高，必需氨基酸在其中的含量相对于其他植物蛋白较为合理，并有良好的胶凝、乳化、起泡能力，已经广泛应用于食品工业中。传统的大豆分离蛋白的制备方法为碱提酸沉法，即，先在中性至弱碱性条件下对脱脂大豆粕进行水提取，然后弃去不溶于水的豆渣，将得到的脱脂豆乳调节至大豆蛋白的等电点附近形成沉淀物。然后，在酸性条件下对沉淀物进行分离，再将沉淀物溶解、中和后，进行杀菌、干燥制得。该方法所涉及到的酸沉淀工序会使得大豆分离蛋白呈现酸沉淀处理所特有的收敛味进而影响其风味品质，此外，酸沉淀工序所设定的pH是基于大豆中主要蛋白(即大豆球蛋白)的等电点(pI4.5)，故在该pH时无法对部分酸可溶性蛋白进行回收，而使酸可溶性蛋白随废水排放，这样既增加了废水的处理难度，又造成了蛋白的浪费。

US6313273B1公开了一种使用超滤方法制备大豆浓缩蛋白的方法，该方法先用果胶酶酶解豆乳以降低植酸和核酸，然后，利用不锈钢超滤膜渗滤的方式提高了蛋白的纯度，从而制备出具有优良风味的大豆浓缩蛋白。

专利申请200410085167.9(卡夫食品集团公司)则是在碱性条件下溶解大豆蛋白，再通过超滤手段改善了大豆蛋白的风味，并同时使用反渗透膜对废水进行回收。然而，由于该方法的碱提步骤用水量大，使得超滤和反渗透膜过滤处理量大，滤膜投入成本高。

专利申请200310107703.6(哈高科大豆食品有限责任公司)在常规的碱提条件下，利用板式超滤膜制备了大豆分离蛋白。虽然使用了板式超滤膜取代酸沉过程，但由于碱提步骤的用水量大，使得整个过程无法降低工艺废水量，且膜处理负担较重。

综上所述，虽然通过超滤手段可以达到提高大豆分离蛋白风味并提高大豆分离蛋白纯度的目的，然而，由于上述方法中缺乏对超滤之前的碱提步骤的改进，使得利用超滤代替酸沉仅能改善蛋白风味，却无法降低废水产生量，甚至会因为所引入的膜清洗过程或渗滤过程而增加废水量。在这种情况下，即使使用反渗透膜回收废水，其成本也大大提高，因而不具备经济可行性。

另外，专利申请03818603.9(不二制油株式会社)公开了一种新的大豆蛋白的生产方法，在酸性条件下逆流萃取去除糖、盐等成分，从而大大降低了大豆蛋白制备中的废水产生量。然而，该方法是在酸性条件下逆流萃取去除糖、盐等成分。

可见，至今尚未发现对中性或碱性条件下逆流萃取提取而不进行酸沉淀所获得的大豆分离蛋白的制备方法及所获得的大豆分离蛋白进行研究的报道。

因此，尚需深入研究既能改善大豆分离蛋白的风味、又能降低用水量和废水产生量、同时保证提取率的大豆分离蛋白的制备方法。

发明内容

为了达到既能改善大豆分离蛋白的风味、又能降低用水量和废水产生量、同时保证提取率的目的，本发明人经过潜心研究，着眼于改进传统的碱提步骤，结合逆流萃取提取技术和超滤技术，最终完成了本发明。

本发明者发现，与传统的大豆分离蛋白的制备工序相比，本发明不需要进行酸沉处理，在保证大豆分离蛋白风味优良的同时，还可以节省制备中的用水量。具体而言，使用逆流萃取提取的方法，在保持蛋白提取率的条件下，降低了提取工序产生的废水量。而利用超滤工艺制备的大豆分离蛋白，与传统的通过等电点进行酸沉淀获得的大豆分离蛋白相比，起泡性好，是可应用于烘焙行业中的优良添加剂。由于本发明的方法产生的废水中，蛋白含量相比传统方法有所降低，不仅减少了对环境的污染，同时也能降低废水处理的难度，提高了蛋白制造厂的经济效益。

具体而言，本发明涉及如下发明：

(1)一种大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述方法具有如下工序：

a)逆流萃取提取工序：使用中性至碱性范围的水性介质对脱脂大豆粕进行逆流萃取，分离除去豆渣，得到豆乳；

b)超滤工序：首先使用超滤膜对所述工序a)获得的豆乳进行浓缩，获得浓缩后豆乳；随后向所述浓缩后豆乳中加入渗滤用水并使用超滤膜对所述浓缩后豆乳进行渗滤，除去小分子蛋白、糖和盐，获得浓缩液，并弃去渗滤液；

c)中和、闪蒸和干燥工序：将获得的浓缩液进行中和、闪蒸和干燥，得到大豆分离蛋白。

(2)上述段落1所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中的所述脱脂大豆粕使用低变性脱脂大豆粕。

(3)上述段落1或2所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中的所述脱脂大豆粕使用氮溶解指数为50以上的脱脂大豆粕。

(4)上述段落1至3中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中的所述脱脂大豆粕使用氮溶解指数为80以上的脱脂大豆粕。

(5)上述段落1至4中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中，所述逆流萃取采用分段式逆流萃取或连续式逆流萃取。

(6)上述段落5所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述分段式逆流萃取为两段式逆流萃取。

(7)上述段落1至6中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中，使用所述脱脂大豆粕重量14倍以下的所述水性介质进行逆流萃取。

(8)上述段落7所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中，使用所述脱脂大豆粕重量10倍以下的水性介质进行逆流萃取。

(9)上述段落1至8中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)在30-70℃进行。

(10)上述段落1至9中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)在40-65℃进行。

(11)上述段落1至10中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)在45-65℃进行。

(12)上述段落1至11中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中，所述水性介质的pH为7.0-9.0。

(13)上述段落12所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中，所述水性介质的所述pH为7.5-9.0。

(14)上述段落1至13中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中的所述水性介质为Ca²⁺、Mg²⁺含量总计低于150ppm的软化水性介质。

(15)上述段落14所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中的所述水性介质为Ca²⁺、Mg²⁺含量总计低于100ppm的软化水性介质。

(16)上述段落1至15中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中的所述水性介质选自碱金属的氢氧化物水溶液、碳酸盐或碳酸氢盐的水溶液中的一种或多种。

(17)上述段落16所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中的所述水性介质为选自NaOH水溶液、KOH水溶液、NaHCO₃水溶液、KHCO₃水溶液、Na₂CO₃水溶液、K₂CO₃水溶液或上述水溶液的混合溶液。

(18)上述段落1至17中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)获得的豆乳的固形物含量为5wt％以上。

(19)上述段落18所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)获得的豆乳的固形物含量为8wt％以上。

(20)上述段落18所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)获得的豆乳的固形物含量为9wt％以上。

(21)上述段落1至20中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，在进行所述工序b)之前，将工序a)所获得的豆乳的pH调节至5.0-6.8。

(22)上述段落21所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，在进行所述工序b)之前，将工序a)所获得的豆乳的pH调节至5.5-6.8。

(23)上述段落1至22中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，在进行所述工序b)之前，在工序a)所获得的豆乳中加入Ca²⁺和Mg²⁺的络合剂。

(24)上述段落1至23中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中采用的超滤膜为板式膜或管式膜。

(25)上述段落1至24中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中采用的超滤膜选自有机超滤膜、陶瓷膜或不锈钢膜。

(26)上述段落25所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述有机超滤膜为聚砜有机超滤膜或聚醚砜有机超滤膜。

(27)上述段落25所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述陶瓷膜为Al₂O₃陶瓷膜或TiO₂陶瓷膜。

(28)上述段落25至27中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中，所述超滤膜的孔径在5-500nm的范围内。

(29)上述段落28所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中，所述超滤膜的孔径在10-200nm的范围内。

(30)上述段落1至29中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中，所述超滤在30-70℃下进行。

(31)上述段落30所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中，所述超滤40-65℃下进行。

(32)上述段落31所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中，所述浓缩后豆乳中的固形物含量不低于17wt％，蛋白纯度不低于70wt％。

(33)上述段落32所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中，所述浓缩后豆乳中的固形物含量不低于20wt％，蛋白纯度不低于72wt％。

(34)上述段落31至33中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中的渗滤阶段通过一次性加入渗滤用水、或多次加入渗滤用水、或连续加入渗滤用水进行，所述渗滤用水的加入量不高于浓缩后豆乳重量的1倍。

(35)上述段落34所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述渗滤用水的加入量不高于浓缩后豆乳重量的0.8倍。

(36)上述段落34或35所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述渗滤用水为软化水。

(37)上述段落31至36中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)完成后获得的所述浓缩液中，蛋白纯度高于90wt％，固形物浓度优选不低于12wt％；所弃去的渗滤液中，固形物含量不低于1.6wt％，蛋白干基含量不高于20wt％。

(38)上述段落1至37中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，在所述工序c)中，所述中和是在工序b)获得的所述浓缩液中直接加入碱液调节至中性；经过闪蒸、干燥获得含水量不高于5wt％的大豆分离蛋白。

附图说明

图1是两段式逆流萃取的示意图；

图2是连续式逆流萃取的概念模拟图。

具体实施方式

本发明的大豆分离蛋白的制备方法包括：

a)逆流萃取提取工序：使用中性至碱性范围的水性介质对脱脂大豆粕进行逆流萃取，分离除去豆渣，得到豆乳；

b)超滤工序：首先使用超滤膜对所述工序a)获得的豆乳进行浓缩，获得浓缩后豆乳；随后加入渗滤用水并使用超滤膜对浓缩后豆乳进行渗滤，除去小分子蛋白、糖和盐，获得浓缩液，并弃去渗滤液；

c)中和、闪蒸和干燥工序：将获得的浓缩液进行中和、闪蒸和干燥，得到大豆分离蛋白。

其中，所述工序a)逆流萃取提取工序是指通过使脱脂大豆粕与水性介质的浓度差在保持恒定状态的条件下进行萃取的工序，即，用固形物浓度最高的提取液(豆乳)萃取蛋白浓度最高的新加入的脱脂大豆粕，而使用新加入的水性介质(固形物浓度最低的提取液)萃取蛋白浓度最低的豆渣。

概括而言，所述逆流萃取提取工艺主要通过使脱脂大豆粕与水性介质按照相对于彼此逆浓度梯度浸取搅拌并进行固液分离的方法，这样不仅可以用更少的水性介质浸取，而且得到的液体固形物含量高，因此，可提高蛋白回收率。

逆流萃取可采用分段式逆流萃取或模拟连续式逆流萃取，分段式萃取次数为2次(即两段式逆流萃取)或以上，优选2-3次的多段式逆流萃取。通过该逆流萃取提取工序获得的豆乳中，固形物含量控制在5wt％以上、优选8wt％以上、更优选9wt％以上。

作为所述脱脂大豆粕，优选使用以己烷等溶剂低温脱脂得到的低变性脱脂大豆粕，更优选使用氮溶解指数(NSI)50以上、特别优选NSI80以上的脱脂大豆粕。

在工序a)中，优选使用可以溶出大豆蛋白但不增加二价无机离子浓度的水性介质，优选pH7.0-9.0、更优选pH7.5-9.0的水性介质。优选Ca²⁺、Mg²⁺含量总计低于150ppm、更优选低于100ppm的软化水性介质。所述水性介质选自碱金属的氢氧化物水溶液、碳酸盐或碳酸氢盐的水溶液中的一种或多种；更优选地，所述水性介质选自NaOH水溶液、KOH水溶液、NaHCO₃水溶液、KHCO₃水溶液、Na₂CO₃水溶液、K₂CO₃水溶液或上述水溶液的混合溶液。另外，对调节上述pH使用的碱并没有特殊限制，可选用碱金属氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐，这些碱可以单独使用或两种以上混合使用。

在工序a)中，逆流萃取提取温度选择30-70℃、优选40-65℃、更优选45-65℃。这主要是由于相比传统提取过程，本发明方法的提取过程耗时更长，当提取温度过低时，料液中微生物的增殖容易导致料液变酸，同时蛋白提取率低；而提取温度过高时，导致大豆蛋白产生热变性。

另外，传统的大豆分离蛋白的提取法使用的提取水性介质的重量一般是豆粕重量的14倍左右，而在本发明中，优选使用脱脂大豆粕重量的14倍以下、更优选10倍以下的水性介质进行逆流萃取。

结合本发明的附图，分别对两段式逆流萃取和模拟连续式逆流萃取的方案进行说明。

图1是两段式逆流萃取的说明图。如图1所示，将豆粕平均分为两份，称为豆粕1和豆粕2。首先，豆粕1与水性介质1接触，经过浸取搅拌后分离，获得豆渣1和豆乳1，将豆粕2加入豆乳1，经过浸取搅拌后分离，获得豆渣2和豆乳2，然后将豆渣1和豆渣2混合，加入水性介质2，经过浸取搅拌后分离，获得豆渣3和豆乳3，将豆乳2和豆乳3混合即得到需要的混合豆乳，所述混合豆乳即所述工序a)获得的豆乳。

通过该流程，蛋白含量较高的豆粕2与蛋白含量高的豆乳1接触，同时，蛋白含量较低的豆渣1和豆渣2与新加入的水性介质接触，从而得到较高的蛋白提取率。上述流程中，优选使用低于14倍的豆粕1重量的水性介质1和低于10倍的豆粕2重量的水性介质2进行提取。需要控制总用水量(即水性介质1与水性介质2之和)应为豆粕总重量的14倍以下。在浸取搅拌分离阶段，分离使用的装置也没有特殊限制，可以使用任何分离装置，如卧式离心机、碟片离心机、液压机等。

图2是连续式逆流萃取的概念模拟图。如图2所示，将豆粕平均分为4份，分别称为豆粕1、豆粕2、豆粕3和豆粕4。首先，让豆粕1与水性介质1接触，经过浸取搅拌后分离，获得豆渣1和豆乳1，豆渣1与水性介质2接触，经过浸取搅拌后分离获得豆渣2和豆乳2，豆乳1与豆粕2接触，经过浸取搅拌后分离获得豆渣3和豆乳3，将豆乳2和豆渣3接触，经过浸取搅拌分离后获得豆渣4和豆乳4，豆渣4与水性介质3接触，经过浸取搅拌分离后获得豆渣5和豆乳5，豆乳4与豆粕3接触，经过浸取搅拌分离后获得豆渣6和豆乳6，将豆渣6与豆乳5接触，经过浸取搅拌分离后获得豆渣7和豆乳7，豆渣7再与水性介质4接触，经过浸取分离后获得豆渣8和豆乳8，豆乳7和豆粕4接触，获得豆渣9和豆乳9，然后豆乳8与豆渣9再接触，直至所获得的的豆乳中固形物浓度和蛋白含量基本不变，上述情况即为连续式逆流萃取的概念模拟。

遵循图2所述的概念，随着萃取的重复进行，豆乳3的固形物浓度高于豆乳6，而豆乳6的固形物浓度高于豆乳9，随后会逐渐逼近一定值，本发明人的试验结果表明，进行三次循环后后的豆乳9的浓度已经与豆乳6接近，因此，该浓度可作为实际连续式逆流萃取的固形物浓度值。此外，水性介质的总重量优选为豆粕总重量的14倍以下、更优选10倍以下。在实际中，对逆流萃取装置的使用没有特殊限制，可使用一些市售的逆流萃取装置，如可使用模拟移动式逆流萃取装置或螺旋式连续式逆流萃取装置。在浸取搅拌分离阶段，对分离使用的装置也没有特殊限制，可以使用任何分离装置，如卧式离心机、碟片离心机、液压机等。

在进行工序b)的超滤工序前，可先调节工序a)所得豆乳的pH以降低其pH；也可不调节而直接进行超滤工序。在进行pH调节时，优选将pH调节至5.0-6.8、更优选至5.5-6.8。对调节pH所使用的酸没有特殊限制，可使用盐酸、磷酸、硫酸等无机酸；或柠檬酸、苹果酸、乳酸等有机酸，这些酸可以单独使用或两种以上混合使用。此外，优选在豆乳中加入Ca²⁺和Mg²⁺的络合剂，以降低对超滤膜的污染，并改善纯化程度。对Ca²⁺和Mg²⁺的络合剂的种类没有特殊限制，可使用EDTA二钠、柠檬酸等。

所述工序b)中的超滤工序采用浓缩-渗滤的超滤工序，所述浓缩-渗滤的超滤工序，是指采用超滤膜，先将工序a)获得的豆乳浓缩到一定的程度，然后通过分段或连续加入渗滤用水，将小分子蛋白、糖和盐洗脱而提高质蛋白纯度的工序。

工序b)的超滤工序中使用的超滤膜应为能够抗蛋白污染并适用于高粘度料液处理的膜，可根据所需要处理的豆乳的体积和浓度使用各种超滤膜，对此并没有特殊限制，膜组件类型优选板式膜、管式膜。对膜材料没有特殊的限制，可使用聚砜有机超滤膜、聚醚砜有机超滤膜等有机超滤膜，Al₂O₃陶瓷膜、TiO₂陶瓷膜等无机陶瓷膜或不锈钢膜，优选陶瓷膜和不锈钢膜。超滤膜的膜孔大小优选5-500nm、更优选10-200nm。

工序b)的超滤工序中需要控制好料液的温度。若温度过高，会导致蛋白变性；若温度过低，则使膜通量低，在经济上不利。料液温度优选30-70℃、更优选40-65℃。

如上所述，工序b)的超滤工序为浓缩-渗滤的超滤工序，分为浓缩处理阶段和渗滤处理阶段。

在浓缩处理阶段，不加入渗滤用水，使用超滤膜对工序a)所得豆乳进行超滤浓缩，以提高豆乳中固形物的浓度和蛋白纯度，得到浓缩后豆乳；在渗滤处理阶段，通过在所述浓缩后豆乳中加入渗滤用水进行渗滤，进一步去除小分子蛋白、糖和盐，得到浓缩液，并弃去渗滤液。

浓缩处理阶段完成后，所获得的浓缩后豆乳中的固形物含量不低于17wt％、更优选不低于20wt％；蛋白纯度优选不低于70wt％、更优选不低于72wt％。

当所述浓缩后豆乳达到上述要求后，可一次性加入渗滤用水、或多次加入渗滤用水、或连续加入渗滤用水，对所述浓缩后豆乳进行渗滤处理，渗滤用水的加入量优选不高于所述浓缩后豆乳重量的1倍，更优选不高于所述浓缩后豆乳重量的0.8倍。所述的渗滤用水优选为软化水。

渗滤处理阶段完成后，所得浓缩液中，蛋白纯度高于90wt％，固形物浓度优选不低于12wt％，所弃去的渗滤液中，固形物含量不低于1.6wt％，蛋白干基含量不高于20wt％。这样的选择是由于当渗滤液中固形物含量过低时分离效果差。

当采用上述工序b)获得浓缩液后，视pH任选地增加中和工序，将pH调节至中性，然后直接供给闪蒸(杀菌)、干燥工序(工序c)，得到含水量不高于5wt％的大豆分离蛋白。对闪蒸、干燥工序所使用的装置没有特殊限制，可以是蒸汽喷射方式的连续式杀菌装置和喷雾干燥塔或冷冻干燥、减压干燥。此外，在闪蒸、干燥前，可以根据产品应用条件，预先添加一些乳化成分、营养成分和风味物质等配料成分。

由于本发明的大豆分离蛋白是通过膜分离处理，且未经等电点沉淀处理，故蛋白的变性少，且大豆分离蛋白中的蛋白种类不同，起泡性比较好，可以应用于一些烘焙产品中，具有粘度高且没有大豆分离蛋白特有的豆腥味、收敛味，而具有风味好的特征，因而可以应用于一些蛋白饮料中，从而避免常规添加大豆分离蛋白带来的蛋白沉淀和风味问题。

以下，通过实施例更具体地说明本发明，但本发明的保护范围不限定于这些实施例。

实施例

实施例1-1：两段式逆流萃取

本实施例采用两段式逆流萃取的方法进行萃取，具体操作如下：向7kg的30℃温水中，缓慢加入蛋白含量为56wt％的低变性脱脂大豆粕(禹王生态食业有限公司)0.93kg，使用搅拌机(IKARW20)在转数为800转/分钟的条件下搅拌30min，同时加入NaOH溶液，将pH调节为9.0，使用离心分离机(BeckmanJ26s)除去豆渣，获得水分含量91wt％、每单位固体成分的粗蛋白为66wt％的豆乳①6.7kg。再向豆乳①中加入0.62kg蛋白含量为56wt％的低变性脱脂大豆粕，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下进行搅拌30min后，使用离心分离机除去豆渣，获得水分含量86wt％的豆乳②5.9kg。将上述两次离心获得的豆渣共约2.65kg混合起来，并加入3.9kg的30℃温水，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下搅拌30min后，使用离心分离机除去豆渣，获得4.1kg水分含量为95wt％的豆乳③，将豆乳②与豆乳③混合，得到10kg豆乳，随后用于超滤工序的浓缩-渗透处理。

实施例1-2：连续式逆流萃取

按照连续式逆流萃取的模拟方法进行，当相邻两次萃取得到的固形物相差不大时，则后次萃取得到的结果视为连续式逆流萃取的结果。具体操作如下：向350g30℃的温水中加入50g蛋白干基含量为56wt％的低变性大豆粕(禹王生态食业有限公司)，使用搅拌机(IKARW20)在转数为800转/分钟的条件下搅拌30min，同时加入NaOH溶液将pH调节为9.0，使用离心分离机除去豆渣，获得水分含量90.8wt％、每单位固体成分的粗蛋白为68wt％的豆乳①320g和80g豆渣①，往豆渣①中加入350g30℃的温水，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下搅拌30min后，使用离心分离机除去豆渣，获得水分含量为99wt％、每单位固体成分的粗蛋白为58wt％的豆乳②362g和68g豆渣②。往豆乳①中加入50g蛋白干基含量为56wt％的低变性大豆粕，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下搅拌30min后，使用离心分离机(长沙平凡TDJ5-WS)除去豆渣，获得水分含量81wt％、每单位固体成分的粗蛋白为68wt％的豆乳③195g和175g豆渣③。将豆渣③和豆乳②混合后，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下拌30min后，使用离心分离机除去豆渣，获得水分含量95wt％、每单位固体成分的粗蛋白为66wt％的豆乳④435g和102g豆渣④。往豆渣④中加入350g30℃的温水，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下搅拌30min后，使用离心分离机除去豆渣，获得水分含量为99.2wt％、每单位固体成分的粗蛋白为59wt％的豆乳⑤360g和92g豆渣⑤。往豆乳④中加入50g蛋白干基含量为56wt％的低变性大豆粕，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下进行搅拌30min后，使用离心分离机除去豆渣，获得水分含量87.5wt％、每单位固体成分的粗蛋白为65wt％的豆乳⑥305g和180g豆渣⑥。将豆乳⑤和豆渣⑥混合后，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下搅拌30min后，使用离心分离机除去豆渣，获得水分含量96.5wt％、每单位固体成分的粗蛋白为68wt％的豆乳⑦456g和84g豆渣⑦，往豆渣⑦中加入350g30℃的温水，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下进行搅拌30min后，使用离心分离机除去豆渣，获得水分含量为99.5wt％、每单位固体成分的粗蛋白为60wt％的豆乳⑧354g和80g豆渣⑧。往豆乳⑦中加入50g蛋白干基含量为56wt％的低变性大豆粕，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下进行搅拌30min后，使用离心分离机除去豆渣，获得水分含量87.7wt％、每单位固体成分的粗蛋白为63wt％的豆乳⑨310g和196g豆渣⑨。可以看到豆乳⑥和豆乳⑨的固形物含量和蛋白含量已经很接近，可以接近认为豆乳⑨的结果为模拟连续式逆流萃取的结果。

对比例1-3：传统的碱提萃取工艺

对比例用于与上述两种逆流萃取的结果进行比较。具体操作如下：向7kg30℃的温水中，缓慢加入蛋白含量为56wt％的低变性脱脂大豆粕1kg(禹王生态食业有限公司)，使用搅拌机(IKARW20)在转数为800转/分钟的条件下搅拌30min，同时加入NaOH溶液，将pH调节为9.0，使用离心分离机(BeckmanJ26s)除去豆渣，获得水分含量90.3wt％、每单位固体成分的粗蛋白为68wt％的豆乳①5.9kg和2.1kg豆渣①，往豆渣①再加入7kg30℃的温水，使用搅拌机在转数为800转/分钟的条件下进行搅拌30min后，使用离心分离机除去豆渣，获得水分含量98.8wt％的豆乳②7.1kg和2kg豆渣②。将豆乳①和豆乳②混合即为传统提取的豆乳液，得到总共13kg豆乳液用于下一步超滤工序的浓缩和渗滤。

表1：不同萃取方法的结果比较

	实施例1-1	实施例1-2	对照例1-3
				豆粕:用水量	1:7	1:7	1:14
最终豆乳量(kg/kg豆粕)	6.45	6.2	13
				最终豆乳固形物含量(wt％)	10.30	12.30	5.05
最终豆乳蛋白含量(wt％)	65.4	63.0	64.1
				蛋白萃取量(kg)/kg豆粕	0.43	0.48	0.42

从上表可以看出逆流萃取不仅可以显著降低用水量，同时也不损失蛋白的萃取率。

实施例2-1：超滤工序

对实施例1-1获得的固形物含量为10.30wt％、每单位固体成分的粗蛋白为65.4wt％的豆乳进行超滤处理。

将10kg实施例1-1获得的豆乳加入膜分离设备料液桶中，选用100nm不锈钢金属膜(膜表面涂层为TiO₂)，膜面积为0.066m²，将豆乳升温至50℃，使用HCl溶液将pH值调节至6.0，压力调节为0.4MPa，此时通量为60LMH(L/m²h)，将豆乳循环浓缩，直至得到渗透液6kg(即，获得浓缩后豆乳4kg，处于料液桶中)，此时，浓缩倍数约为2.5倍，通量为30LMH。

往料液桶中加入4kg温度为50℃的软化水，通量调至45LMH，料液循环渗滤直至得到渗透液4kg，通量下降至28LMH。再往料液桶中加入2kg温度为50℃的软化水，通量调至34LMH，料液渗滤直至得到渗透液2kg，结束超滤工序，获得固形物浓度为17wt％、每单位固体成分的粗蛋白为90.8wt％的浓缩液4kg，加入NaOH调节至pH为7.2，并稀释至13wt％左右。喷雾干燥获得蛋白粉，进行粘度、起泡性和风味的测试。

实施例2-2：超滤工序

对实施例1-2获得的固形物含量为12.30wt％、每单位固体成分的粗蛋白为63.0wt％的豆乳进行超滤处理。

将300g实施例1-2获得的豆乳加入平板超滤膜分离设备中，选用截留分子量为10万道尔顿的聚砜有机膜，膜面积为0.0034m²，将豆乳升温至40℃，使用HCl溶液将pH值调节至6.0，压力调节为0.4MPa，此时通量为20LMH(L/m²h)，将豆乳循环浓缩，直至得到渗透液200g(即，获得浓缩后豆乳100g)，此时，浓缩倍数约为3倍，通量为5LMH。

往料液桶中加入100g温度为40℃的软化水，通量调至12LMH，料液循环渗滤直至得到渗透液100g，通量下降至3LMH。再往料液桶中加入100g温度为50℃的软化水，通量调至10LMH，料液渗滤直至得到渗透液130g，结束超滤工序，获得固形物浓度为18.2wt％、每单位固体成分的粗蛋白为90.2wt％的浓缩液130g，加入NaOH调节至pH为7.2，并稀释至13wt％左右。喷雾干燥获得蛋白粉，进行粘度、起泡性和风味的测试。

实施例2-3：超滤工序

使用对比例1-3获得的固形物含量为5.05wt％、每单位固体成分的粗蛋白为64.1wt％的豆乳进行超滤处理。

将10kg实施例1-3获得的豆乳加入膜分离设备料液桶中，选用100nmAl₂O₃陶瓷膜，膜面积为0.066m²，将豆乳升温至45℃，使用HCl溶液将pH值调节至6.5，压力调节为0.4MPa，此时通量为100LMH(L/m²h)，将豆乳循环浓缩，直至得到渗透液9.6kg(即，获得浓缩后豆乳0.4kg，处于料液桶中)，此时，浓缩倍数约为25倍，通量为50LMH。

往料液桶中加入2.4kg温度为45℃的软化水，通量调至67LMH，料液循环渗透直至得到渗透液2.4kg，通量下降至45LMH。再往料液桶中加入2.4kg温度为45℃的软化水，通量调至60LMH，料液渗透至得到渗透液2.4kg，结束超滤工序，获得固形物浓度为15wt％、每单位固体成分的粗蛋白为92wt％的浓缩液2.4kg，加入NaOH调节至pH为7.2，并稀释至13wt％左右，喷雾干燥获得蛋白粉，进行粘度、起泡性和风味的测试。

对比例2-4：传统酸沉工序

使用对比例1-3获得的1kg固形物含量为5.05wt％、每单位固体成分的粗蛋白为64.1wt％的豆乳进行酸沉分离处理。

往豆乳中加入HCl溶液调节pH为4.5，搅拌15分钟后进行离心分离，获得(a)固形物含量为50wt％、每单位固体成分的粗蛋白为91wt％的蛋白凝乳0.06kg，(b)固形物含量为2wt％、每单位固体成分的粗蛋白为20wt％的豆清废水0.94kg。

表2超滤工序与传统酸沉工序的对比

从上表看，使用超滤工序，可以提高蛋白回收率，如果采用两段式逆流萃取，还可降低废水的产生量；若能采用模拟连续式逆流萃取，则效果更佳。

实施例3：大豆分离蛋白的粘度和起泡性

将实施例2-1、2-2和2-3获得的大豆分离蛋白与传统碱提酸沉工艺制备的市售大豆分离蛋白(禹王大豆分离蛋白，饮料型)进行粘度和起泡性的评估。

其中，粘度评价方法如下：向两个250mL烧杯中分别加入60℃纯净水100mL，然后分别加入5g实施例制备的大豆分离蛋白和传统碱提酸沉工艺制备的市售的大豆分离蛋白，搅拌溶解至无粘块以及大的颗粒，然后用旋转粘度计(brookfieldLV-2)测量蛋白液的粘度值(25℃)。

起泡性的评价方法如下：分别将5g实施例制备的大豆分离蛋白和传统碱提酸沉工艺制备的市售的大豆分离蛋白溶解在100mL纯净水中，然后在5000转/分钟的组织分散机(IKAT25)中均质1.5分钟，记录均质停止时、根据量杯刻度记录10分钟和30分钟后的泡沫体积，并考察摇晃10s后对起泡性的影响。按照下式计算起泡性：起泡性＝均质停止时泡沫体积(mL)/100mL。

表3：大豆分离蛋白的粘度和起泡性对比

从表3可以看出，根据本发明方法制备的大豆分离蛋白粘度远远高于传统碱提酸沉法获得的大豆分离蛋白的粘度。并且，所述大豆分离蛋白在均质停止后30分钟后仍能维持不低于40％的起泡性。在同等条件下，本发明的大豆分离蛋白的起泡性远远高于传统碱提酸沉法获得的大豆分离蛋白的起泡性。

实施例4：大豆分离蛋白的风味评价

对实施例2-1、2-2和2-3获得的大豆分离蛋白与传统碱提酸沉工艺制备的市售大豆分离蛋白(禹王大豆分离蛋白，饮料型)进行风味评价。风味评价是在粉末状大豆分离蛋白中加水制备5wt％溶液，由10名专业的评定人员采用5分制评价法对大豆分离蛋白的豆腥味、收敛感、总体风味进行评价。

其中，豆腥味评分方法为：5分：无豆腥味；4分：无明显豆腥味；3：略有豆腥味；2分：有豆腥味；1分：很明显豆腥味；

收敛感评分方法为：5分：无收敛感；4分：无明显收敛感；3：略有收敛感；2分：有收敛感；1分：明显有收敛感；

总体风味评分方法为：5分：好；4分：较好；3分：一般；2分：略差；1分：差。

表4：大豆分离蛋白的风味评价

	豆腥味	收敛感	总体风味
				实施例2-1大豆分离蛋白	4.7	3.8	4.8
实施例2-2大豆分离蛋白	4.5	3.6	4.6
				实施例2-3大豆分离蛋白	4.8	3.5	4.5
市售大豆分离蛋白	2.6	3.5	3

按照上述规则进行评价后，取平均值，从表4可以明显看出，本发明制得的大豆分离蛋白无豆腥味，总体风味明显更好。

Claims (10)

1.一种大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述方法具有如下工序：

a)逆流萃取提取工序：使用中性至碱性范围的水性介质对脱脂大豆粕进行逆流萃取，分离除去豆渣，得到豆乳；

b)超滤工序：首先使用超滤膜对所述工序a)获得的豆乳进行浓缩，获得浓缩后豆乳；随后向所述浓缩后豆乳中加入渗滤用水并使用超滤膜对所述浓缩后豆乳进行渗滤，除去小分子蛋白、糖和盐，获得浓缩液，并弃去渗滤液；

c)中和、闪蒸和干燥工序：将获得的所述浓缩液进行中和、闪蒸和干燥，得到大豆分离蛋白。

2.如权利要求1所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中的所述脱脂大豆粕使用低变性脱脂大豆粕，优选使用氮溶解指数为50以上的脱脂大豆粕，最优选使用氮溶解指数为80以上的脱脂大豆粕。

3.如权利要求1或2所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中，所述逆流萃取采用分段式逆流萃取或连续式逆流萃取，优选为两段式逆流萃取。

4.如权利要求1至3中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)中，使用所述脱脂大豆粕重量14倍以下的所述水性介质进行所述逆流萃取，优选使用所述脱脂大豆粕重量10倍以下的水性介质进行所述逆流萃取；所述工序a)在30-70℃进行，优选在40-65℃进行，更优选在45-65℃进行；所述工序a)中，所述水性介质的pH为7.0-9.0，优选所述水性介质的pH为7.5-9.0；所述工序a)中的所述水性介质为Ca²⁺、Mg²⁺含量总计低于150ppm的软化水性介质；优选所述工序a)中的所述水性介质为Ca²⁺、Mg²⁺含量总计低于100ppm的软化水性介质；所述工序a)中的所述水性介质选自碱金属的氢氧化物水溶液、碳酸盐或碳酸氢盐的水溶液中的一种或多种，优选地，所述工序a)中的所述水性介质为选自NaOH水溶液、KOH水溶液、NaHCO₃水溶液、KHCO₃水溶液、Na₂CO₃水溶液、K₂CO₃水溶液或上述水溶液的混合溶液。

5.如权利要求1至4中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序a)获得的豆乳的固形物含量为5wt％以上，优选所述工序a)获得的豆乳的固形物含量为8wt％以上，更优选所述工序a)获得的豆乳的固形物含量为9wt％以上。

6.如权利要求1至5中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，在进行所述工序b)之前，将工序a)所获得的豆乳的pH调节至5.0-6.8，优选地，在进行所述工序b)之前，将工序a)所获得的豆乳的pH调节至5.5-6.8；在进行所述工序b)之前，在工序a)所获得的豆乳中加入Ca²⁺和Mg²⁺的络合剂。

7.如权利要求1至6中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中采用的超滤膜为板式膜或管式膜，所述超滤膜选自有机超滤膜、陶瓷膜或不锈钢膜，所述有机超滤膜优选为聚砜有机超滤膜或聚醚砜有机超滤膜，所述陶瓷膜优选为Al₂O₃陶瓷膜或TiO₂陶瓷膜；所述超滤膜的孔径在5-500nm的范围内，优选在10-200nm的范围内。

8.如权利要求1至7中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中，所述超滤在30-70℃下进行，优选在40-65℃下进行。

9.如权利要求1至8中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，所述工序b)中，所述浓缩后豆乳中的固形物含量不低于17wt％，蛋白纯度不低于70wt％；优选地，所述工序b)中，所述浓缩后豆乳中的固形物含量不低于20wt％，蛋白纯度不低于72wt％；所述工序b)中的渗滤阶段通过一次性加入渗滤用水、或多次加入渗滤用水、或连续加入渗滤用水进行，所述渗滤用水的加入量不高于浓缩后豆乳重量的1倍，优选所述渗滤用水的加入量不高于浓缩后豆乳重量的0.8倍；所述渗滤用水优选为软化水；所述工序b)完成后获得的所述浓缩液中，蛋白纯度高于90wt％，固形物浓度优选不低于12wt％；所弃去的渗滤液中，固形物含量不低于1.6wt％，蛋白干基含量不高于20wt％。

10.如权利要求1至9中任一项所述的大豆分离蛋白的制备方法，其中，在所述工序c)中，所述中和是在工序b)获得的所述浓缩液中直接加入碱液调节至中性；经过闪蒸、干燥获得含水量不高于5wt％的大豆分离蛋白。