CN107198016A - 一种大豆分离蛋白的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及食品及食品加工领域，尤其涉及一种大豆分离蛋白的提取方法。本发明方法包括脱脂大豆粕第一次提取、分离、第二次提取、分离、酸沉、中和、杀菌、干燥等步骤。通过本发明方法能够有效的控制大豆分离蛋白生产过程中的微生物生长繁殖，改善产品口感，降低蛋白水解程度，减少蛋白流失，在提高生产得率的同时降低了生产成本。

Description

一种大豆分离蛋白的提取方法
技术领域
本发明涉及食品及食品加工领域，尤其涉及一种大豆分离蛋白的提取方法。
背景技术
大豆分离蛋白(SPI)是以低温脱溶大豆粕为原料生产的一种全价蛋白类食品添加剂。大豆分离蛋白中蛋白质含量在90％以上，并含有近20种氨基酸，其中包括多种人体必需氨基酸。大豆分离蛋白营养丰富，且不含胆固醇，是植物蛋白中为数不多的可替代动物蛋白的品种。
大豆分离蛋白由于具有分散性、乳化性、水合性、吸油性、凝胶性、发泡性、结膜性等多种功能特性而被广泛应用于食品生产各领域。例如，大豆分离蛋白可应用于肉制品、饮料、营养食品、发酵食品生产，对提高食品品质、强化营养、降低血清胆固醇、防止心脏和脑血管疾病具有独特的作用。
目前，大豆分离蛋白的生产一般采用碱溶酸沉工艺，其中的提取工序通常分两次进行，第一次提取采用碱溶法，向提取罐内加入适量碱液和水溶解豆粕，调节料液PH至碱性，在40-55℃条件下提取60min以上，离心分离后得到固相豆渣和液相豆乳；然后再用适量的碱水对固相豆渣进行第二次提取，提取仍在40-55℃条件下进行，最后将两次提取得到的豆乳混合均匀后进入酸沉工序加酸沉降处理。
然而，上述大豆分离蛋白的常规提取工艺存在一些明显的缺点：
1、中间产品菌落总数高：从投料开始，蛋白提取过程需要经历约60-90min的第一次提取时间和约10-20min的第二次提取时间，提取时料液的PH为7-8，温度40-55℃，水分90％以上，而且料液中含有大量的碳水化合物和蛋白质，是天然的微生物培养基，因此，从投料到得到中间产品豆乳的过程中微生物大量生长繁殖，最高可以达到108数量级以上，通常在105-108数量级之间。料液中微生物的大量生长繁殖会对生产产生许多不利影响，一方面微生物生长繁殖产生的代谢产物中的不良风味物质会大大降低蛋白产品的口感，另一方面，微生物代谢产生大量蛋白酶，蛋白酶会水解蛋白导致蛋白在酸沉工序中无法正常沉淀，造成大量蛋白流失。
2、蛋白损失率高：提取后每吨大豆粕原料可产生含水量约为83.0％的豆渣2.6吨以上，豆渣中粗蛋白含量为20％以上，总体蛋白损失率达9.0％以上，造成蛋白资源的大量浪费，导致产品收率低，生产成本高。
针对上述大豆分离蛋白生产工艺中的微生物控制问题，目前业界绝大部分企业仅从食品安全角度出发，认为通过后续的高温瞬时杀菌工序能够有效杀死微生物，因此基本不考虑提取、酸沉、中和工序中的微生物控制问题；另有一些企业则是通过提高原辅料标准、杀菌剂处理、添加防腐剂等方法来应对此问题，但提高原辅料标准可控性及操作性很差，使用杀菌剂会引发食品安全问题，添加防腐剂不仅抑制微生物的效果差，而且成本很高。
综上可以看出，有关现有大豆分离蛋白生产工艺中微生物大量生长繁殖给生产带来不利影响的问题，目前还未引起行业的普遍重视，即使个别企业采取了一些应对措施，但效果都不甚理想，有些措施本身还会引发新的问题。我们在长期的生产实践中，充分认识到了此问题对大豆分离蛋白的生产所造成的严重不良影响，我们认为解决此问题绝不是仅仅依靠高温瞬时杀菌就能够完成的，而是应该强调对整个提取工艺流程进行系统控制，本发明通过对大豆分离蛋白提取工艺条件的改进进而建立了一套新的大豆分离蛋白提取方法，本发明方法能够有效的控制生产过程中的微生物生长繁殖，改善产品口感，降低蛋白水解程度，减少蛋白流失，在提高生产得率的同时降低了生产成本。
发明内容
解决的技术问题
本发明需要解决的问题是：现有大豆分离蛋白生产工艺中微生物大量生长繁殖会给生产带来诸多不利影响，例如降低蛋白产品的口感、造成大量蛋白流失等。然而，目前此问题还未引起行业的普遍重视，即使个别企业采取了一些措施，如提高原辅料标准、杀菌剂处理、添加防腐剂等来应对此问题，但效果都不甚理想，有些措施本身还会引发新的问题。
技术方案
本发明旨在提供一种简便易行的，能够对生产工艺中微生物增殖进行有效控制的，显著降低蛋白损失率的大豆分离蛋白提取方法。
首先，本发明采用第一次提取低温工艺，能够有效控制微生物的生长繁殖，我们发现，在大豆分离蛋白生产过程中，物料中微生物生长繁殖最适合的温度是25-40℃之间，通过避开此最适温度可以有效降低中间产品中的菌落总数。
其次，本发明采用第二次提取高温工艺，一方面能够有效实现对微生物的杀菌，使第二次提取分离后得到的液相豆乳里面微生物数量减少98％以上；另一方面，高温高PH条件下能够更好的促进大豆纤维成分的溶解，更有效的破坏纤维的组织结构，使豆粕中一些被纤维包裹的或是与大分子结合的糖蛋白能够溶解出来，不仅大大降低了每吨豆粕产生豆渣的量，而且在一定程度上降低了豆渣中粗蛋白的含量，减少了蛋白损失。
综上，本发明提供了一种大豆分离蛋白的提取方法，包括以下步骤：
(1)第一次提取：将脱脂大豆粕和8-12倍量的水混合后置于提取罐中，向该提取罐中加入浓度为30％的氢氧化钠溶液，调节混合料液pH值至7.0-8.0，在水温10-25℃的条件下，搅拌浸提60-90min，浸提完成后，对提取液进行离心分离，得到固相豆渣组分1和液相豆乳组分1；
(2)第二次提取：用蒸汽、水和30％的氢氧化钠溶液预先配制PH11-13的淡碱水，保持淡碱水温度为70-85℃；向上述固相豆渣组分1中加入脱脂大豆粕4-8倍量的上述淡碱水进行水溶，调节混合料液PH值至8.0-9.0，进行第二次搅拌浸提10-20min，第二次浸提完成后，对提取液进行离心分离，得到固相豆渣组分2和液相豆乳组分2；
(3)酸沉：将上述液相豆乳组分1和液相豆乳组分2混合均匀后移入酸沉罐，将该豆乳混合液的温度保持在30-45℃，加盐酸调节pH至4.0-6.0，进行沉降，酸沉完成后，对酸沉液进行离心分离，得到大豆分离蛋白粗品；
(4)上述大豆分离蛋白粗品经本领域中常规的中和、杀菌、干燥工艺制得大豆分离蛋白成品。
进一步地，上述大豆分离蛋白的提取方法步骤(4)中还包括本领域中常规的酶解工艺过程。
进一步地，上述大豆分离蛋白的提取方法步骤(4)之后还包括表面处理工艺过程，所述表面处理工艺过程是指向干燥后的大豆分离蛋白成品表面喷涂0.1-1.0‰的食用表面活性剂。
优选的，上述食用表面活性剂为改性大豆磷脂。
作为一种优选，本发明大豆分离蛋白的提取方法，包括以下步骤：
(1)第一次提取：将脱脂大豆粕和10倍量的水混合后置于提取罐中，向该提取罐中加入浓度为30％的氢氧化钠溶液，调节混合料液pH值至8.0，在水温25℃的条件下，搅拌浸提60min，浸提完成后，对提取液进行离心分离，得到固相豆渣组分1和液相豆乳组分1；
(2)第二次提取：用蒸汽、水和30％的氢氧化钠溶液预先配制PH11-13的淡碱水，保持淡碱水温度为85℃；向上述固相豆渣组分1中加入脱脂大豆粕6倍量的上述淡碱水进行水溶，调节混合料液PH值至9.0，进行第二次搅拌浸提20min，第二次浸提完成后，对提取液进行离心分离，得到固相豆渣组分2和液相豆乳组分2；
(3)酸沉：将上述液相豆乳组分1和液相豆乳组分2混合均匀后移入酸沉罐，将该豆乳混合液的温度保持在40℃，加盐酸调节pH至5.0，进行沉降，酸沉完成后，对酸沉液进行离心分离，得到大豆分离蛋白粗品；
(4)上述大豆分离蛋白粗品经本领域中常规的中和、杀菌、干燥工艺制得大豆分离蛋白成品。
进一步地，上述大豆分离蛋白的提取方法步骤(4)中还包括本领域中常规的酶解工艺过程。
进一步地，上述大豆分离蛋白的提取方法步骤(4)之后还包括表面处理工艺过程，所述表面处理工艺过程是指向干燥后的大豆分离蛋白成品表面喷涂0.1-1.0‰的食用表面活性剂。
优选的，上述食用表面活性剂为改性大豆磷脂。
此外，本发明还提供了一种大豆分离蛋白，该大豆分离蛋白是由上述蛋白提取方法提取得到的。
有益效果
本发明提供了一种大豆分离蛋白的提取方法，通过本发明方法能够有效的控制大豆分离蛋白生产过程中的微生物生长繁殖，改善产品口感，降低蛋白水解程度，减少蛋白流失，在提高生产得率的同时降低了生产成本。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围；在本发明说明书和权利要求书中，除非文中另外明确指出，单数形式“一个”、“一”和“这个”包括复数形式。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
下文结合具体实施例对本发明方法的具体实施及效果进行详细说明。
实施例1
一种大豆分离蛋白
制备方法如下：
(1)第一次提取：将脱脂大豆粕和10倍量的水混合后置于提取罐中，向该提取罐中加入浓度为30％的氢氧化钠溶液，调节混合料液pH值至8.0，在水温25℃的条件下，搅拌浸提60min，浸提完成后，对提取液进行离心分离，得到固相豆渣组分1和液相豆乳组分1；
(2)第二次提取：用蒸汽、水和30％的氢氧化钠溶液预先配制PH11-13的淡碱水，保持淡碱水温度为85℃；向上述固相豆渣组分1中加入脱脂大豆粕6倍量的上述淡碱水进行水溶，调节混合料液PH值至9.0，进行第二次搅拌浸提20min，第二次浸提完成后，对提取液进行离心分离，得到固相豆渣组分2和液相豆乳组分2；
(3)酸沉：将上述液相豆乳组分1和液相豆乳组分2混合均匀后移入酸沉罐，将该豆乳混合液的温度保持在40℃，加盐酸调节pH至5.0，进行沉降，酸沉完成后，对酸沉液进行离心分离，得到大豆分离蛋白粗品；
(4)上述大豆分离蛋白粗品经本领域中常规的中和、杀菌、干燥工艺制得大豆分离蛋白成品。
工艺参数实验验证
1、微生物数量
a.测定在不同温度条件下进行第一次提取，所得到液相豆乳组分1中的微生物数量，其他提取条件完全一致：均为加入10倍量水，将混合料液pH值调至8.0，搅拌浸提60min。结果见表1所示：
表1不同温度下第一次提取产品中微生物数量
温度(℃) 菌落总数(cfu/g)
15 103-106
25 104-107
35 105-108
45 105-108
从表1中可以看出，当在不同温度条件下进行第一次提取时，提取温度越低，所得液相豆乳组分1中的微生物数量越少，但当提取温度过低时，又会影响提取的完全程度和提取效率，综合考虑，我们认为在10-25℃条件下提取，既可实现减少微生物数量的目的，又不致使提取不完全或提取效率过低。
b.测定在不同温度条件下进行第二次提取，所得到液相豆乳组分2中的微生物数量，其他提取条件完全一致：均为第一次提取加入10倍量水，将混合料液pH值调至8.0，温度25℃，搅拌浸提60min；第二次提取加入6倍量水，将混合料液pH值调至9.0，搅拌浸提20min。结果见表2所示：
表2不同温度下第二次提取产品中微生物数量
温度(℃) 菌落总数(cfu/g)
75 102-104
80 101-104
85 101-103
45 105-108
从表2中可以看出，当在不同温度条件下进行第二次提取时，提取温度越高，所得液相豆乳组分2中的微生物数量越少，尤其是与45℃条件相比，当提取温度达到80℃以上时，所得液相豆乳组分2中的微生物数量减少了至少1万倍以上，经综合考虑，我们认为在70-85℃条件下提取，既可实现减少微生物数量的目的，又不致温度过高影响蛋白产品的品质。
2、豆渣蛋白含量
a.测定在不同温度条件下进行第二次提取，每吨大豆粕原料所得到的豆渣量以及所得豆渣中的粗蛋白含量，其他提取条件完全一致：均为第一次提取加入10倍量水，将混合料液pH值调至8.0，温度25℃，搅拌浸提60min；第二次提取加入6倍量水，将混合料液pH值调至9.0，搅拌浸提20min。结果见表3所示：
表3不同温度下第二次提取所得豆渣量及豆渣粗蛋白含量
温度(℃) 吨豆粕产豆渣量(吨) 豆渣CP(干基，％)
75 2.52 19.8
80 2.47 19.1
85 2.44 18.8
45 2.65 22.0
从表3中可以看出，当在不同温度条件下进行第二次提取时，提取温度越高，每吨豆粕所产豆渣量越少，而所得豆渣中的粗蛋白含量也越低，说明在70-85℃条件下提取，能够获得比45℃条件时更高的蛋白提取率，蛋白流失明显减少，从而降低了生产成本。
以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种大豆分离蛋白的提取方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)第一次提取：将脱脂大豆粕和8-12倍量的水混合后置于提取罐中，向该提取罐中加入浓度为30％的氢氧化钠溶液，调节混合料液pH值至7.0-8.0，在水温10-25℃的条件下，搅拌浸提60-90min，浸提完成后，对提取液进行离心分离，得到固相豆渣组分1和液相豆乳组分1；
(2)第二次提取：用蒸汽、水和30％的氢氧化钠溶液预先配制PH11-13的淡碱水，保持淡碱水温度为70-85℃；向上述固相豆渣组分1中加入脱脂大豆粕4-8倍量的上述淡碱水进行水溶，调节混合料液PH值至8.0-9.0，进行第二次搅拌浸提10-20min，第二次浸提完成后，对提取液进行离心分离，得到固相豆渣组分2和液相豆乳组分2；
(3)酸沉：将上述液相豆乳组分1和液相豆乳组分2混合均匀后移入酸沉罐，将该豆乳混合液的温度保持在30-45℃，加盐酸调节pH至4.0-6.0，进行沉降，酸沉完成后，对酸沉液进行离心分离，得到大豆分离蛋白粗品；
(4)上述大豆分离蛋白粗品经本领域中常规的中和、杀菌、干燥工艺制得大豆分离蛋白成品。
2.如权利要求1所述的大豆分离蛋白的提取方法，其特征在于：步骤(4)中还包括本领域中常规的酶解工艺过程。
3.如权利要求1所述的大豆分离蛋白的提取方法，其特征在于：步骤(4)之后还包括表面处理工艺过程，所述表面处理工艺过程是指向干燥后的大豆分离蛋白成品表面喷涂0.1-1.0‰的食用表面活性剂。
4.如权利要求3所述的大豆分离蛋白的提取方法，所述食用表面活性剂为改性大豆磷脂。
5.如权利要求1所述的大豆分离蛋白的提取方法，包括以下步骤：
(1)第一次提取：将脱脂大豆粕和10倍量的水混合后置于提取罐中，向该提取罐中加入浓度为30％的氢氧化钠溶液，调节混合料液pH值至8.0，在水温25℃的条件下，搅拌浸提60min，浸提完成后，对提取液进行离心分离，得到固相豆渣组分1和液相豆乳组分1；
(2)第二次提取：用蒸汽、水和30％的氢氧化钠溶液预先配制PH11-13的淡碱水，保持淡碱水温度为85℃；向上述固相豆渣组分1中加入脱脂大豆粕6倍量的上述淡碱水进行水溶，调节混合料液PH值至9.0，进行第二次搅拌浸提20min，第二次浸提完成后，对提取液进行离心分离，得到固相豆渣组分2和液相豆乳组分2；
(3)酸沉：将上述液相豆乳组分1和液相豆乳组分2混合均匀后移入酸沉罐，将该豆乳混合液的温度保持在40℃，加盐酸调节pH至5.0，进行沉降，酸沉完成后，对酸沉液进行离心分离，得到大豆分离蛋白粗品；
(4)上述大豆分离蛋白粗品经本领域中常规的中和、杀菌、干燥工艺制得大豆分离蛋白成品。
6.如权利要求5所述的大豆分离蛋白的提取方法，其特征在于：步骤(4)中还包括本领域中常规的酶解工艺过程。
7.如权利要求5所述的大豆分离蛋白的提取方法，其特征在于：步骤(4)之后还包括表面处理工艺过程，所述表面处理工艺过程是指向干燥后的大豆分离蛋白成品表面喷涂0.1-1.0‰的食用表面活性剂。
8.如权利要求7所述的大豆分离蛋白的提取方法，所述食用表面活性剂为改性大豆磷脂。
9.一种大豆分离蛋白，其特征在于：所述大豆分离蛋白是由权利要求1-8中任一项所述的蛋白提取方法提取得到的。
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