CN112753842A - 一种高得率的淀粉和蛋白的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高得率的淀粉和蛋白的提取方法。该方法包括在豆浆的提取步骤中进行射流空化处理的步骤。该方法不仅能有效的将蛋白和淀粉分离，还可以使两种产品的得率得到提升。

Description

一种高得率的淀粉和蛋白的提取方法
技术领域
本发明涉及食品原料加工技术领域，尤其涉及一种高得率的淀粉和蛋白的提取方法。
背景技术
豌豆淀粉是一种相对比较便宜的淀粉来源，与此同时，豌豆中还富含蛋白质，且豌豆蛋白质具有较高的溶解度、良好的吸水性和乳化性能，在食品工业中的用途十分广泛。因此，从豌豆中同时提取蛋白质和淀粉，既具有重要的开发价值，又具有可观的经济价值，开发以豌豆为原料的综合利用及深加工产品具有广阔的前景。
国内外在豌豆的加工利用方面普遍存在只注重豌豆淀粉的制备与利用，而忽视了豌豆蛋白的回收与利用的问题，因为若直接从豌豆淀粉生产的废水中回收蛋白质，不仅回收率低，而且蛋白品质较差，仅可以用于饲料，这样使得豌豆蛋白资源大量浪费。
因此，关于在淀粉及蛋白的综合利用上，探索联合提取淀粉和蛋白的工艺方式就显得尤为重要。一些大中型企业主要利用碱液法同时提取淀粉和蛋白，但仍然存在着许多问题，采用这种方式生产淀粉和蛋白，生产的速度有所提高，但得到的淀粉及蛋白的提取率低，主要表现在豌豆破碎程度不高，导致淀粉提取不充分。若采用超滤反渗透技术则生产费用昂贵，无法实现工业化生产，因此，如何高效低廉综合利用豌豆淀粉与蛋白是豌豆加工中亟需解决的问题。
发明内容
本发明采用空化技术进行联合提取淀粉和蛋白的工艺，提高蛋白与淀粉的得率。辅助以酸沉热处理，则会引起豌豆蛋白质分子中亚基的解离，伴随分子结构的展开和分子内部的疏水基团的暴露，而展开的分子会发生聚集现象，使得蛋白沉淀增多，从而影响最终蛋白质的得率。
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种易于工业化生产、工艺简单、能够同时提取淀粉和蛋白质、分离时间短和生产成本低的淀粉和蛋白质的联合提取工艺。提供一种同时提取淀粉和蛋白且得率高的方法，该方法不仅能有效的将蛋白和淀粉分离，还可以使两种产品的得率得到提升。
本发明在于提供一种高得率的淀粉和蛋白的提取方法，包括在豆浆的提取步骤中进行射流空化处理的步骤。
在本发明的一些实施方式中，所述射流空化处理的压力为0.5-4.0MPa，处理时间为10-30min。优选地，所述射流空化处理的压力1.9-2.1MPa，处理时间为18-22min。
在本发明的一些实施方式中，所述淀粉为豌豆淀粉，所述豆浆由豌豆制得。
在本发明的一些实施方式中，所述豆浆的提取步骤中，调节所述豆浆的pH至7.0-8.0，提取温度为35～55℃，优选为48-52℃；优选地，用浓度为1-5mol/L的NaOH溶液调节pH。
在本发明的一些实施方式中，所述豆浆由浸泡去皮的豆子磨浆制成；
优选地，所述浸泡去皮步骤中，将所述豆子浸泡12-24h；
优选地，所述磨浆步骤，使用胶体磨进行磨浆；
优选地，所述磨浆步骤中，所述豆子和水的质量比为1:6～1:10，优选为1:8。
在本发明的一些实施方式中，还包括将经过所述空化处理后的浆液进行分离的步骤；
优选地，所述分离为过滤，经过过滤得到纤维物和滤液；
进一步优选地，所述过滤为用120目筛过滤。
在本发明的一些实施方式中，还包括将所述滤液进行分离的步骤；
优选地，所述分离为离心，经过离心得到的上清液为蛋白质溶液，得到的下层沉淀为淀粉；
进一步优选地，所述离心的转速为2000-3000r/min，离心时间为1～5min。
在本发明的一些实施方式中，还包括所述淀粉的提取步骤；
优选地，所述淀粉的提纯步骤包括水洗至中性、干燥、粉碎和过筛；
进一步优选地，所述干燥为50～70℃下热风干燥。
在本发明的一些实施方式中，还包括所述蛋白质溶液的后处理步骤；
优选地，所述蛋白质溶液的后处理步骤依次包括酸沉、离心、离心得到的沉淀水洗、二次离心、和二次离心得到的沉淀的中和；
进一步优选地，所述酸沉为将所述蛋白质溶液的pH调节至4.0-5.0，在60-75℃反应10-30min，进一步优选为将所述蛋白质溶液的pH调节至4.4-4.6，在70℃反应20min；
进一步优选地，所述离心和二次离心的转速为3000-4000r/min，离心时间为1～5min；
进一步优选地，所述水洗为加入1-3倍重量比的水；
进一步优选地，所述中和为加水，调节pH至6.5-7.5。
在本发明的一些实施方式中，所述蛋白质溶液的后处理步骤还包括杀菌和干燥。
在本发明的一些实施方式中，所述杀菌为110-150℃；
在本发明的一些实施方式中，所述干燥为喷雾干燥；
优选地，所述喷雾干燥的进口温度为150-200℃，出口温度为50-100℃。
在本发明中为调节pH而使用的酸、碱均为食品级试剂。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所述的同时提取淀粉和蛋白的方法，其淀粉和蛋白的得率高；该方法较传统酸浆发酵法提取的淀粉和蛋白，得率提高5％左右。
2、本发明所述的同时提取淀粉和蛋白的方法，其生产的植物蛋白质量远高于传统干法生产的植物蛋白，并且本发明所述方法生产的植物蛋白的纯度较高，可达到85％以上。
3、本发明所述的同时提取淀粉和蛋白的方法，采用空化处理及酸沉加温，使得豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的得率提升10％左右。
4、本发明所述的同时提取淀粉和蛋白的方法，其耗水量较低，目前传统干法淀粉生产方式每吨耗水量10～20吨，传统酸浆发酵法每吨耗水量50～60吨，本发明所述的方法，在一定程度上节约用水量，淀粉生产每吨耗水量20～25吨。
5、本发明所述的同时提取淀粉和蛋白的方法，其产生的污水量极少或基本不产生污水，充分解决了淀粉行业水污染的问题。
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。
以下实施例中，所述工艺水可以为普通水，也可以为公司自己通过一系类步骤处理过适用于工业生产的水。所述豌豆蛋白凝乳加入工艺水的倍数为重量比。
实施例1
将豌豆进行浸泡24h，浸泡至充分吸水膨胀，去皮，备用；再将得到豌豆按照豌豆与水的质量比为1:8磨浆，磨浆后得到豌豆浆液。豌豆浆液调节pH值在7.0，然后，保持提取过程温度45℃，射流空化处理化压力为4.0MPa，处理20min，得到提取后的豌豆浆液；用120目筛过滤，除去纤维物，过滤后浆液为蛋白质和淀粉混合物，然后，将过滤后浆液在2000r/min离心5min，分离得到的上层清液为蛋白质溶液，下层沉淀为豌豆淀粉；
淀粉提纯，用工艺水将所述豌豆淀粉洗涤至中性，然后于50～70℃下热风干燥，再粉碎、过100目筛，即得豌豆淀粉；
蛋白酸沉，将所述豌豆蛋白质液的pH调至4.5，75℃下进行酸沉30min，再进行离心转速为4000r/min，离心时间设置为3min，分离后得到上层清液为豆清液，下层沉淀为豌豆蛋白凝乳；再将豌豆蛋白凝乳，加入1:2倍的工艺水，搅拌均匀，4000r/min离心3min，分离后得到上层清液为豆清液，下层沉淀为豌豆蛋白凝乳；将豌豆蛋白凝乳加水调节pH至7.0，杀菌、干燥得到豌豆蛋白粉。
实施例2
将豌豆进行浸泡24h，浸泡至充分吸水膨胀，去皮，备用；再将得到豌豆按照豌豆与水的质量比为1:10磨浆，磨浆后得到豌豆浆液。豌豆浆液调节pH值在7.0，然后，保持提取过程温度45℃，射流空化处理化压力为2.0MPa，处理20min，得到提取后的豌豆浆液；用120目筛过滤，除去纤维物，过滤后浆液为蛋白质和淀粉混合物，然后，将过滤后浆液在2000r/min离心5min，分离得到的上层清液为蛋白质溶液，下层沉淀为豌豆淀粉；
淀粉提纯，用工艺水将所述豌豆淀粉洗涤至中性，然后于50～70℃下热风干燥，再粉碎、过100目筛，即得豌豆淀粉；
蛋白酸沉，将所述豌豆蛋白质液的pH调至4.5，60℃下进行酸沉30min，再进行离心转速为4000r/min，离心时间设置为3min，分离后得到上层清液为豆清液，下层沉淀为豌豆蛋白凝乳；再将豌豆蛋白凝乳，加入1:2倍的工艺水，搅拌均匀，4000r/min离心3min，分离后得到上层清液为豆清液，下层沉淀为豌豆蛋白凝乳；将豌豆蛋白凝乳加水调节pH至7.0，杀菌、干燥得到豌豆蛋白粉。
对比例1
将豌豆进行浸泡24h，浸泡至充分吸水膨胀，去皮，备用；再将得到豌豆按照豌豆与水的质量比为1:8磨浆，磨浆后得到豌豆浆液。豌豆浆液调节pH值在7.0；然后，保持温度45℃20min；用120目筛过滤，除去纤维物，过滤后浆液为蛋白质和淀粉混合物，然后，将过滤后浆液在2000r/min离心5min，分离得到的上层清液为蛋白质溶液，下层沉淀为豌豆淀粉；
淀粉提纯，用工艺水将所述豌豆淀粉洗涤至中性，然后于50～70℃下热风干燥，再粉碎、过100目筛，即得豌豆淀粉；
蛋白酸沉，将所述豌豆蛋白质液的pH调至4.5，25℃下进行酸沉30min，再进行离心转速为4000r/min，离心时间设置为3min，分离后得到上层清液为豆清液，下层沉淀为豌豆蛋白凝乳；再将豌豆蛋白凝乳，加入1:2倍的工艺水，搅拌均匀，4000r/min离心3min，分离后得到上层清液为豆清液，下层沉淀为豌豆蛋白凝乳；将豌豆蛋白凝乳加水调节pH至7.0，杀菌、干燥得到豌豆蛋白粉。
对比例2
将豌豆进行浸泡24h，浸泡至充分吸水膨胀，去皮，备用；再将得到豌豆按照豌豆与水的质量比为1:10磨浆，磨浆后得到豌豆浆液。豌豆浆液调节pH值在7.0，然后，保持提取过程温度45℃，射流空化处理化压力为4.0MPa，处理20min，得到提取后的豌豆浆液；用120目筛过滤，除去纤维物，过滤后浆液为蛋白质和淀粉混合物，然后，将过滤后浆液在2000r/min离心5min，分离得到的上层清液为蛋白质溶液，下层沉淀为豌豆淀粉；
淀粉提纯，用工艺水将所述豌豆淀粉洗涤至中性，然后于50～70℃下热风干燥，再粉碎、过100目筛，即得豌豆淀粉；
蛋白酸沉，将所述豌豆蛋白质液的pH调至4.5，25℃下进行酸沉30min，再进行离心转速为4000r/min，离心时间设置为3min，分离后得到上层清液为豆清液，下层沉淀为豌豆蛋白凝乳；再将豌豆蛋白凝乳，加入1:2倍的工艺水，搅拌均匀，4000r/min离心3min，分离后得到上层清液为豆清液，下层沉淀为豌豆蛋白凝乳；将豌豆蛋白凝乳加水调节pH至7.0，杀菌、干燥得到豌豆蛋白粉。
对比例3
将豌豆进行浸泡24h，浸泡至充分吸水膨胀，去皮，备用；再将得到豌豆按照豌豆与水的质量比为1:8磨浆，磨浆后得到豌豆浆液。豌豆浆液调节pH值在7.0；然后，保持温度45℃20min；用120目筛过滤，除去纤维物，过滤后浆液为蛋白质和淀粉混合物，然后，将过滤后浆液在2000r/min离心5min，分离得到的上层清液为蛋白质溶液，下层沉淀为豌豆淀粉；
淀粉提纯，用工艺水将所述豌豆淀粉洗涤至中性，然后于50～70℃下热风干燥，再粉碎、过100目筛，即得豌豆淀粉；
蛋白酸沉，将所述豌豆蛋白质液的pH调至4.5，75℃下进行酸沉30min，再进行离心转速为4000r/min，离心时间设置为3min，分离后得到上层清液为豆清液，下层沉淀为豌豆蛋白凝乳；再将豌豆蛋白凝乳，加入1:2倍的工艺水，搅拌均匀，4000r/min离心3min，分离后得到上层清液为豆清液，下层沉淀为豌豆蛋白凝乳；将豌豆蛋白凝乳加水调节pH至7.0，杀菌、干燥得到豌豆蛋白粉。
测试例1
按照《GB/T 5009.5-2010食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法测定原料豌豆中蛋白的含量和制备得到的豌豆蛋白的蛋白质含量，蛋白含量按照下述公式进行计算：
Figure BDA0002868217230000061
式中：V1：滴定吸收液时消耗标准HCL溶液的体积(mL)。
V2：滴定空白时消耗标准HCL溶液的体积(mL)
C：标准HCL溶液摩尔浓度(mol/L)。
K：蛋白质系数(6.25)。
M：试样质量(g)。
W：水分(％)。
0.014：氮的毫克当量数。
豌豆蛋白得率按照下面公式计算：
蛋白得率＝(提取得到的豌豆蛋白粉中蛋白的纯度×提取得到的豌豆蛋白粉质量)/(原料豌豆中蛋白的含量×原料豌豆的质量)×100％，即
Figure BDA0002868217230000062
测试例2
国标里的是对于低浓度的淀粉有检测方法，高浓度没有。所以企业有的是显微镜观察是否有异物，也少。还有通常都是看白度值，越白纯度越高。
按照GB/T 22427.6-2008中的淀粉白度测定提取得到的豌豆淀粉的白度值，用白度仪对样品进行测定，读取白度值。结果显示，没有显著差异。因此得到的粗淀粉的重量(分离得到的豌豆淀粉量)可以表示淀粉的含量。
按照GB/T 5009.9-2008中的酶水解法测定原料豌豆中淀粉的含量，计算原料豌豆中淀粉总量，淀粉得率得率按照下面公式计算：
淀粉得率＝分离得到的豌豆淀粉量/(原料豌豆中淀粉的含量×原料豌豆的质量)×100％。
以上测试结果见表1所示：
表1不同提取方法的影响
Figure BDA0002868217230000071
从表1中可以看出，实施例1、2和对比例3相比，淀粉得率和蛋白得率都有显著的提高，表明了空化辅助处理工艺对淀粉和蛋白提取的共同作用。实施例2与对比例2相比，对比例1与对比例3相比，蛋白得率都有提高，表明了无论空化处理与否，高温酸沉工艺都有对蛋白提取的作用。而且空化处理后高温酸沉的蛋白得率提高幅度显著高于没有经过空化处理的情况，即空化处理后高温酸沉工艺的效果更加明显，表明了空化处理和高温酸沉的协同作用。
而且，生产过程中产生的废水少，降低了加工成本，减少了废水的排放，提取的蛋白纯度很高，可以作为食品原料。
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 (10)

1.一种高得率的淀粉和蛋白的提取方法，其特征在于，包括在豆浆的提取步骤中进行射流空化处理的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射流空化处理的压力为0.5-4.0MPa，处理时间为10-30min；优选地，所述射流空化处理的压力1.9-2.1MPa，处理时间为18-22min；
和/或，所述淀粉为豌豆淀粉，所述豆浆由豌豆制得；
和/或，所述豆浆的提取步骤中，调节所述豆浆的pH至7.0-8.0，提取温度为35～55℃，优选为48-52℃；优选地，用浓度为1-5mol/L的NaOH溶液调节pH。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述豆浆由浸泡去皮的豆子磨浆制成；
优选地，所述浸泡去皮步骤中，将所述豆子浸泡12-24h；
优选地，所述磨浆步骤，使用胶体磨进行磨浆；
优选地，所述磨浆步骤中，所述豆子和水的质量比为1:6～1:10，优选为1:8。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，还包括将经过所述空化处理后的浆液进行分离的步骤；
优选地，所述分离为过滤，经过过滤得到纤维物和滤液；
进一步优选地，所述过滤为用120目筛过滤。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，还包括将所述滤液进行分离的步骤；
优选地，所述分离为离心，经过离心得到的上清液为蛋白质溶液，得到的下层沉淀为淀粉；
进一步优选地，所述离心的转速为2000-3000r/min，离心时间为1～5min。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，还包括所述淀粉的提取步骤；
优选地，所述淀粉的提纯步骤包括水洗至中性、干燥、粉碎和过筛；
进一步优选地，所述干燥为50～70℃下热风干燥。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，还包括所述蛋白质溶液的后处理步骤；
优选地，所述蛋白质溶液的后处理步骤依次包括酸沉、离心、离心得到的沉淀水洗、二次离心、和二次离心得到的沉淀的中和；
进一步优选地，所述酸沉为将所述蛋白质溶液的pH调节至4.0-5.0，在60-75℃反应10-30min，进一步优选为将所述蛋白质溶液的pH调节至4.4-4.6，在70℃反应20min；
进一步优选地，所述离心和二次离心的转速为3000-4000r/min，离心时间为1～5min；
进一步优选地，所述水洗为加入1-3倍重量比的水；
进一步优选地，所述中和为加水，调节pH至6.5-7.5。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述蛋白质溶液的后处理步骤还包括杀菌和干燥。
9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述杀菌为110-150℃。
10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于，所述干燥为喷雾干燥；
优选地，所述喷雾干燥的进口温度为150-200℃，出口温度为50-100℃。
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CN114195905A (zh) * 2021-12-09 2022-03-18 杨永学 一种马铃薯淀粉离心加工设备
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