CN109566848B - 一种生产大豆分离蛋白的喷雾干燥工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于大豆肽制品技术领域，具体涉及一种生产大豆分离蛋白的喷雾干燥工艺。本发明喷雾干燥工艺将提取的大豆分离蛋白用pH值为4.0～6.0的去离子水清洗，然后中和溶解；加入多元醇，进行超声处理；超声处理后，调整料液蛋白浓度为14～15％w/v，调整料液pH值为6.0～7.0；在大豆分离蛋白喷雾干燥前，在干燥塔内喷涂吐温；然后将料液进行喷雾干燥，设置进风温度为150℃‑190℃，出风温度为65℃‑75℃，料液流速为80～100mL/min，经旋风分离后，收集样品即得。本发明工艺简单、实用性强、生产成本低，易于产业化；提高了大豆分离蛋白的溶解性、分散度，降低了粘度。
Description
技术领域
本发明属于大豆肽制品技术领域，具体涉及一种生产大豆分离蛋白的喷雾干燥工艺。
背景技术
大豆分离蛋白如今被越来越多地应用于食品体系中，如烘焙食品，饮料等，但其生产工艺条件的不同和原料自身经过的加工工艺的不同会对产品的功能特性产生影响。要想得到大豆分离蛋白粉，干燥是必经环节，常采用的是经喷雾干燥塔进行喷雾干燥。虽然喷雾干燥塔的热效率比较低，一般为30％～40％，但喷雾干燥所需的时间短(一般为15-30s)，几乎能实现瞬间脱水，特别适用于干燥大豆蛋白等热敏性物料。溶解性被认为是制约大豆分离蛋白功能特性的重要因素，具有高的溶解性是获得好的功能特性，如起泡性、乳化性、凝胶性的前提。
在生产过程中，喷雾干燥的效果直接决定最终产品的质量和功能特性。因此，探究大豆分离蛋白喷雾干燥的工艺条件，对于提高大豆分离蛋白的质量具有重要的意义。
发明内容
针对背景技术中涉及的问题，本发明提供一种生产大豆分离蛋白的喷雾干燥工艺。本发明喷雾干燥工艺相对传统喷雾干燥工艺，不仅提高了大豆分离蛋白的溶解性，而且本发明喷雾干燥效率也有所提高。
本发明采用以下技术方案：
本发明第一个方面，提供一种生产大豆分离蛋白的喷雾干燥工艺，包括以下步骤：
(1)采用碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白；
(2)将步骤(1)酸沉离心后的蛋白凝乳用pH值为4.0～6.0的去离子水清洗，然后中和溶解；
(3)向步骤(2)溶解液中加入多元醇，进行超声处理，超声条件为：超声频率为10～20KHz，超声时间1～3min；
(4)超声处理后，调整料液蛋白浓度为14～15％w/v，调整料液pH值为6.0～7.0；
(5)在大豆分离蛋白喷雾干燥前，在干燥塔内喷涂吐温；
(6)喷涂吐温后，将步骤(4)处理后的料液进行喷雾干燥，设置进风温度为150℃～190℃，出风温度为65℃～75℃，料液流速为80～100mL/min，经旋风分离后，收集样品即得。
本发明第二个方面，提供以上喷雾干燥工艺制得的大豆分离蛋白。
本发明第三个方面，提供以上所述大豆分离蛋白作为添加剂在制备营养食品、运动员食品及保健品中的应用。
为了提高大豆分离蛋白喷雾干燥处理后的品质，本发明首先对酸沉离心后的蛋白凝乳进行水洗，去除大豆蛋白中的盐离子和其它杂质，中和溶解后加入多元醇作为保护剂，进行超声处理，采用超声波处理一方面可使蛋白中含有的杂糖等物质进行降解，降解为可溶性的小分子；另一方面，通过超声波的作用，可使大豆蛋白分子间的化学键断裂，变为分子量较小的多肽分子，这是本发明的关键技术之一。本发明另一关键技术为：在进行大豆分离蛋白喷雾干燥前，在干燥塔内先喷涂吐温。现有技术中为提高大豆分离蛋白的溶解性，在喷雾干燥前在大豆蛋白料液中添加表面活性剂或多糖等物质。由于干燥塔内壁温度非常高，样品粘附在干燥塔内壁完全变性，溶解性极差，本发明意外发现，在干燥塔内壁喷涂吐温，可有效缓解这一现象，并经旋风分离收集的样品溶解度也明显提高。在此基础上，本发明可将蛋白料液浓度提高至14～15％w/v，既可保证分离蛋白的溶解性，同时又减少了耗能。
本发明各步骤紧密结合，形成了一个有机的整体，每个参数不可分割来看。本发明工艺改善了大豆分离蛋白的溶解性、分散性能，降低粘度，提高了大豆分离蛋白的品质。制备得到的大豆分离蛋白可作为添加剂用于营养食品、运动员食品及保健品中。
在本工艺条件下，可将料液蛋白浓度选择在14～15％w/v，与工业常规选择11％～13％w/v相比，提高了喷雾干燥效率，减少了耗能。
本发明大豆分离蛋白喷雾干燥工艺简单、实用性强、生产成本低，易于产业化。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
本发明第一个方面，提供一种生产大豆分离蛋白的喷雾干燥工艺，包括以下步骤：
(1)采用碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白；
(2)将步骤(1)酸沉离心后的蛋白凝乳用pH值为4.0～6.0的去离子水清洗，然后中和溶解；用酸性去离子水清洗蛋白凝乳，可去除蛋白凝乳中盐类杂质，pH值为4.0～6.0的去离子清洗作用最佳；
(3)向步骤(2)溶解液中加入多元醇，进行超声处理，超声条件为：超声频率为10～20KHz，超声时间1～3min；在超声破碎中加入多元醇，可防止超声破碎过程多大豆蛋白活性的过度伤害；在本发明超声条件下，可使杂糖类等杂质水解成可溶性的小分子，并可改善大豆分离蛋白的可溶性；
(4)超声处理后，调整料液蛋白浓度为14～15％w/v，调整料液pH值为6.0～7.0；本发明可使料液蛋白浓度为14～15％w/v，在保证大豆分离蛋白一定溶解性的前提下，增大了大豆蛋白喷雾干燥的效率；料液pH值为6.0～7.0条件下，有利于提高大豆喷雾干燥后大豆分离蛋白的可溶性；
(5)在大豆分离蛋白喷雾干燥前，在干燥塔内喷涂吐温；本发明发现，在喷雾干燥前，在干燥塔内喷涂吐温，可提高大豆分离蛋白的可溶性；
(6)喷涂吐温后，将步骤(4)处理后的料液进行喷雾干燥，设置进风温度为150℃～190℃，出风温度为65℃～75℃，料液流速为80～100mL/min，经旋风分离后，收集样品即得。
进一步地，步骤(1)碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白的方法包括：将低温豆粕进行粉碎，过50～70目筛后所得蛋白粉按料水比1～5:20w/v分散于去离子水中，调节pH值至8.0～8.5于室温下搅拌浸提1.5～2.0h，5000～7000r/min离心30～45min，重复上述步骤进行第二次碱提，离心后，将上清液pH值调至4.0～4.5，5000～7000r/min离心30～45min；用去离子水分散离心后凝乳，回调pH至7.0～8.0，充分溶解，经100～150目滤布过滤后即得大豆分离蛋白料液。本发明采用低温豆粕，有利于蛋白的溶出，并保证产品的色泽。
进一步地，步骤(2)中和溶解具体为：将溶液pH值调至7.5～8.0。在该pH值条件下，蛋白溶解充分。
进一步地，步骤(3)所述多元醇为丙三醇、甘露醇、木糖醇中任一种；优选的，所述多元醇为甘露醇；所述多元醇的添加量为0.5～2.5wt％。上述多元醇对大豆蛋白的保护效果最佳。
进一步地，步骤(3)超声处理时料液温度为4～10℃。在超声过程中，采用低温处理更有利于保护大豆蛋白的活性，防止超声过程中局部温度过高，对蛋白的损害。
进一步地，步骤(5)喷涂吐温为吐温80或吐温20；优选的，为吐温20。与其它溶剂相比，采用吐温效果最佳。
进一步地，吐温浓度为0.5～1.5wt‰。在该浓度条件下，即可达到较为理想的效果，避免浓度过高，造成资源的浪费。
进一步地，步骤(6)喷雾干燥进风口温度为160℃，出风口温度为70℃，料液流速为90mL/min。在该喷雾条件下，效果最佳。
本发明第二个方面，提供以上喷雾干燥工艺制得的大豆分离蛋白。本发明制备得到的大豆分离蛋白产品溶解性高，分散度好，粘度低。
本发明第三个方面，提供以上所述大豆分离蛋白作为添加剂在制备营养食品、运动员食品及保健品中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1一种生产大豆分离蛋白的喷雾干燥工艺
所述喷雾干燥工艺，包括以下步骤：
(1)采用碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白：将低温豆粕进行粉碎，过50目筛后所得蛋白粉按料水比1:20w/v分散于去离子水中，调节pH值至8.0于室温下搅拌浸提1.5h，5000r/min离心30min，重复上述步骤进行第二次碱提，离心后，将上清液pH值调至4.0，5000r/min离心30min；用去离子水分散离心后凝乳，回调pH至7.0，充分溶解，经100目滤布过滤后即得大豆分离蛋白料液；
(2)将步骤(1)酸沉离心后的蛋白凝乳用pH值为4.0的去离子水清洗，然后溶液pH值调至7.5进行中和溶解；
(3)向步骤(2)溶解液中加入多元醇，所述多元醇为丙三醇，添加量为2.5wt％；超声处理，超声条件为：超声频率为10KHz，超声时间3min，保持料液温度为4℃；；
(4)超声处理后，调整料液蛋白浓度为14％w/v，调整料液pH值为7.0；
本实施例所述料液蛋白浓度为14％w/v，是指100mL水中溶解14料液蛋白；
(5)在大豆分离蛋白喷雾干燥前，在干燥塔内喷涂吐温80；吐温80浓度为0.5wt‰；
(6)喷涂吐温后，将步骤(4)处理后的料液进行喷雾干燥，设置进风温度为150℃，出风温度为75℃，料液流速为80mL/min，经旋风分离后，收集样品即得。
实施例2一种生产大豆分离蛋白的喷雾干燥工艺
所述喷雾干燥工艺，包括以下步骤：
(1)采用碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白：将低温豆粕进行粉碎，过70目筛后所得蛋白粉按料水比5:20w/v分散于去离子水中，调节pH值至8.5于室温下搅拌浸提2.0h，7000r/min离心45min，重复上述步骤进行第二次碱提，离心后，将上清液pH值调至4.5，7000r/min离心40min；用去离子水分散离心后凝乳，回调pH至8.0，充分溶解，经150目滤布过滤后即得大豆分离蛋白料液；
(2)将步骤(1)酸沉离心后的蛋白凝乳用pH值为6.0的去离子水清洗，然后溶液pH值调至8.0进行中和溶解；
(3)向步骤(2)溶解液中加入多元醇，所述多元醇为木糖醇，添加量为0.5wt％；超声处理，超声条件为：超声频率为20KHz，超声时间1min，保持料液温度为10℃；
(4)超声处理后，调整料液蛋白浓度为15％w/v，调整料液pH值为6.0；
(5)在大豆分离蛋白喷雾干燥前，在干燥塔内喷涂吐温20，吐温20浓度为1.5wt‰；
(6)喷涂吐温后，将步骤(4)处理后的料液进行喷雾干燥，设置进风温度为190℃，出风温度为65℃，料液流速为100mL/min，经旋风分离后，收集样品即得。
实施例3一种生产大豆分离蛋白的喷雾干燥工艺
所述喷雾干燥工艺，包括以下步骤：
(1)采用碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白：将低温豆粕进行粉碎，过60目筛后所得蛋白粉按料水比3:20w/v分散于去离子水中，调节pH值至8.5于室温下搅拌浸提2.0h，6000r/min离心30min，重复上述步骤进行第二次碱提，离心后，将上清液pH值调至4.5，6000r/min离心30min；用去离子水分散离心后凝乳，回调pH至8.0，充分溶解，经120目滤布过滤后即得大豆分离蛋白料液；
(2)将步骤(1)酸沉离心后的蛋白凝乳用pH值为4.5的去离子水清洗，然后溶液pH值调至8.0进行中和溶解；
(3)向步骤(2)溶解液中加入多元醇，所述多元醇为甘露醇，添加量为1.0wt％；超声处理，超声条件为：超声频率为15KHz，超声时间1.5min，保持料液温度为4℃；
(4)超声处理后，调整料液蛋白浓度为14.8％w/v，调整料液pH值为7.0；
(5)在大豆分离蛋白喷雾干燥前，在干燥塔内喷涂吐温20，吐温20浓度为1.0wt‰。
(6)喷涂吐温后，将步骤(4)处理后的料液进行喷雾干燥，设置进风温度为180℃，出风温度为70℃，料液流速为100mL/min，经旋风分离后，收集样品即得。
试验例1大豆分离蛋白溶解性能
检测实施例1～3喷雾干燥工艺后制备得到的大豆分离蛋白的溶解性。对照组如下：
对照组1：与实施例3的区别在于，不包括步骤(3)和步骤(5)，将步骤(1)制备得到的大豆分离蛋白料液，调整料液蛋白浓度为14.8％w/v，调整料液pH值为7.0，进行喷雾干燥，其它步骤均与实施例3相同。
对照组2：与实施例3的区别在于，不包括步骤(5)，将步骤(4)处理后的料液进行喷雾干燥，设置进风温度为180℃，出风温度为70℃，料液流速为100mL/min，干燥后收集样品即得，其它步骤均与实施例3相同。
对照组3：与实施例3的区别在于，不包括步骤(3)，其它步骤均与实施例3相同。
对照组4：与实施例3的区别在于，将步骤(5)在干燥塔内喷涂吐温20调整为在步骤(4)蛋白料液内添加等量的吐温20，其它步骤均与实施例3相同。
对照组5：与实施例3的区别在于，喷涂硬脂酰乳酸钠，其它步骤均与实施例3相同。
氮溶指数常用来表示大豆分离蛋白溶解度及其所含功能性大豆蛋白含量，因此本试验用氮溶指数来评价各组大豆分离蛋白溶解性。
氮溶指数(NSI)的测定方法：
称取1g样品，溶解于50mL的去离子水中，室温下磁力搅拌溶解1h，离心(10 000×g，30min，20℃)，用Lowrry法测定上清液(可溶部分)的蛋白含量，采用Dumas法测定样品蛋白质含量。上清液的蛋白总含量与样品蛋白总含量的比值即为氮溶指数。
各组大豆分离蛋白氮溶指数具体如下表1所示。
表1各组大豆分离蛋白氮溶指数
由上述表1可知，本发明实施例1～3工艺条件下制备得到的大豆分离蛋白溶解性能均高于对照组1～5。与对照组1相比，本发明实施例3组NSI提高76.9％，说明本发明在蛋白料液中添加多元醇、超声破碎处理，并在干燥塔内喷涂吐温20可显著提高大豆分离蛋白的溶解性能；与对照组2～4相比，本发明实施例3组NSI分别提高34.5％、23.2％、28.7％，由此可知，在蛋白料液中添加多元醇并进行超声破碎处理、在干燥塔内喷涂吐温20均可提高大豆分离蛋白的溶解性，在干燥塔内喷涂吐温20效果好于在料液蛋白中添加吐温20，与添加多元醇并进行超声破碎处理相比，在干燥塔内喷涂吐温20，效果更稳明显。与对照组5相比，本发明实施例3组NSI提高15.5％，说明喷涂吐温20效果好于其它溶剂。
试验例2大豆分离蛋白分散性及粘度
检测实施例1～3喷雾干燥工艺后制备得到的大豆分离蛋白的分散性及粘度。对照组如试验例1。
60s分散度：提前准备去离子水30mL于100mL烧杯中，打开搅拌器，保持转速恒定在500r/min，称取0.5g SPI快速倒入烧杯，同时按下秒表，搅拌60s后，关闭搅拌器，迅速将悬浮液倒入60目滤网过滤，测定滤液中蛋白含量。分散度表示为滤液中蛋白质含量与总蛋白质含量的比值。滤液中蛋白质含量与总蛋白质含量均采用微量凯氏定氮法测定。
粘度测定：称取试样30.00g于500ml塑料烧杯中，倒入170ml蒸馏水，加10滴消泡剂(消泡剂∶水＝2∶1)，用玻璃棒搅拌30秒，将挂于烧杯壁上的试样全部溶于水中，用手持高速搅拌器低速档搅拌30秒后，在2分钟内，用数显粘度计测定其粘度，直接读取并记录。
各组试验结果如下表2所示。
表2各组大豆分离蛋白分散度及粘度
由上述表2可知，本发明实施例1～3各组大豆分离蛋白分散度均高于对照组，粘度均低于对照组。
由上述结果可知，本发明工艺可显著改善大豆分离蛋白的溶解性、分散性能，降低粘度，提高大豆分离蛋白品质。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种生产大豆分离蛋白的喷雾干燥工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白；
(2)将步骤(1)酸沉离心后的蛋白凝乳用pH值为4.0～6.0的去离子水清洗，然后中和溶解；
(3)向步骤(2)溶解液中加入多元醇，进行超声处理，超声条件为：超声频率为10～20KHz，超声时间1～3min；
(4)超声处理后，调整料液蛋白浓度为14～15％w/v，调整料液pH值为6.0～7.0；
(5)在大豆分离蛋白喷雾干燥前，在干燥塔内喷涂吐温；
(6)喷涂吐温后，将步骤(4)处理后的料液进行喷雾干燥，设置进风温度为150℃～190℃，出风温度为65℃～75℃，料液流速为80～100mL/min，经旋风分离后，收集样品即得。
2.根据权利要求1所述的喷雾干燥工艺，其特征在于，步骤(1)碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白的方法包括：将低温豆粕进行粉碎，过50～70目筛后所得蛋白粉按料水比1～5∶20w/v分散于去离子水中，调节pH值至8.0～8.5于室温下搅拌浸提1.5～2.0h，5000～7000r/min离心30～45min，重复上述步骤进行第二次碱提，离心后，将上清液pH值调至4.0～4.5，5000～7000r/min离心30～45min；用尽量少的去离子水分散离心后凝乳，回调pH至7.0～8.0，充分溶解，经100～150目滤布过滤后即得大豆分离蛋白料液。
3.根据权利要求1所述的喷雾干燥工艺，其特征在于，步骤(2)中和溶解具体为：将溶液pH值调至7.5～8.0。
4.根据权利要求1所述的喷雾干燥工艺，其特征在于，步骤(3)所述多元醇为丙三醇、甘露醇、木糖醇中任一种；所述多元醇的添加量为0.5～2.5wt％。
5.根据权利要求1所述的喷雾干燥工艺，其特征在于，步骤(3)所述多元醇为甘露醇。
6.根据权利要求1所述的喷雾干燥工艺，其特征在于，步骤(3)超声处理时料液温度为4～10℃。
7.根据权利要求1所述的喷雾干燥工艺，其特征在于，步骤(5)喷涂吐温为吐温80或吐温20。
8.根据权利要求1所述的喷雾干燥工艺，其特征在于，步骤(5)喷涂吐温为吐温20。
9.根据权利要求1所述的喷雾干燥工艺，其特征在于，吐温浓度为0.5～1.5wt‰。
10.根据权利要求1所述的喷雾干燥工艺，其特征在于，步骤(6)喷雾干燥进风口温度为160℃，出风口温度为70℃，料液流速为90mL/min。
11.权利要求1～10任一项所述喷雾干燥工艺制得的大豆分离蛋白。
12.权利要求11所述大豆分离蛋白作为添加剂在制备营养食品、运动员食品及保健品中的应用。
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