CN112790271A - 微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法，属于淀粉加工领域。包括豌豆的碾压、加酶、水浴浸泡、微米化处理、水浴浸提、筛分、分离、液化、酸沉主有机膜过滤。优点是环保、节能、高效，节能降耗，全过程产生的水可循环利用，减少污水排放量，降低环境污染。分离蛋白含量和豌豆淀粉收率创新高，本发明的分离蛋白收率高达86％以上，且所制得蛋白全为分离蛋白，全过程产生的水可循环利用，减少污水排放量，降低环境污染，更高效环保节能。
Description
技术领域
本发明属于淀粉加工技术领域，尤其涉及豌豆分离蛋白的提取，进一步涉及通过本方法可得到的豌豆淀粉及豌豆纤维产品。
背景技术
消费升级使得人们对蛋白质的需求逐步从功能性转移到健康和安全性，进而植物蛋白由于几乎不含饱和脂肪酸和胆固醇符合这一发展趋势；其中豌豆蛋白因其相比大豆蛋白非转基因、不是过敏原以及不含异黄酮等性状优势渐渐在欧美国家成为植物蛋白的新贵。
豌豆是一种优质的营养成分，其中主要成分是淀粉52～55％、蛋白质23～25％、粗纤维8～10％，还含有多种矿物质元素和维生素，豌豆蛋白作为豌豆主要成分之一，富含赖氨酸、氨基酸，组成比较平衡，是一种优质全价蛋白源，大部份蛋白都可溶于水。
豌豆蛋白中蛋白质含量≥80％为分离蛋白，价值高，提取豌豆分离蛋白的主要挑战围绕蛋白分离的纯度和收率，并包括涉及以下的方面：例如提取、分馏和分离前后的处理。国内提取工艺在以豌豆为原料生产粉丝时，虽然会从废水中回收蛋白质，但回收的效率低，质量差，主要是用作饲料。而采用豌豆瓣浸泡工艺，浸泡时间长，冬季需要18h-24h，夏季需要16h-18h，为了防止细菌繁殖，豆瓣酸臭，需要换清水，且不能循环使用，排水量大，处理污染费用高，并带有一部分可溶性蛋白。采取物理法提取工艺，先通过干法将蛋白和淀粉分离后，再采用湿法(碱法)提取的豌豆蛋白的工艺，分离蛋白收率低，只有65％左右，剩下的只能作为饲料蛋白，而豌豆饲料蛋白的价格远低于豌豆分离蛋白，淀粉收率也只有为80％。从以上可以了解到，从豌豆中提取的全是高蛋白含量分离蛋白是比较困难的，提取豌豆分离蛋白工艺提取率低，分离效果差，废水多。
发明内容
本发明提供一种微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法，以解决目前从豌豆中提取分离蛋白比较困难、提取率低、分离效果差、废水多的问题。
本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：
1)豌豆的碾压：将除杂后去皮的豌豆通过对辊研磨辊进行碾压，碾压成豌豆颗粒粉；
2)加酶、水浴浸泡：将豌豆颗粒粉配制成质量分数w/w为20～28％的料液，加入相对于豌豆颗粒粉干基的质量分数为0.1～0.2‰纤维素酶，保持浸泡温度30～40℃，浸泡搅拌；
3)微米化处理：取料液进入调好磨片间隙的胶体磨进行破壁，料液通过胶体磨的剪切、研磨及高频振动4～10min，料液颗粒大小从毫米级降到微米级，从而料液中的淀粉和蛋白进行有效的分离；
4)水浴浸提：料液继续浸泡，保持浸泡温度30～40℃，浸提搅拌，得浸提浆液；
5)筛分、分离：取浸提浆液用压力曲筛去筛分，得纤维和浆状物，将纤维水洗，干燥，得豌豆纤维，浆状物用5000r/min离心，分离上层蛋白质浆液和下层淀粉浆液，淀粉浆液水洗，干燥，得豌豆淀粉；
6)液化：将所述蛋白质浆液调节pH值至5.5～6.0，加入相对于豌豆颗粒粉干基质量分数为0.1～0.2‰的中温α-淀粉酶，放入液化温度50～70℃水浴，液化搅拌；
7)酸沉：液化后的蛋白质液调节pH值至3.5～4.2进行酸沉处理，然后进行离心过滤和水洗处理，得中性蛋白浆和液化液；
8)有机膜过滤：将所述液化液用膜孔径为纳米级的有机膜进行过滤，截留的溶于水中的低分子量清蛋白的蛋白液，截留的蛋白液与酸沉后离心过滤的中性蛋白浆共同去喷雾干燥；经有机膜过滤的液化液返回到步骤2)中，与水以质量比为1:5～8比例的用于豌豆颗粒粉的配料中。
本发明所述步骤1)中豌豆颗粒粉的颗粒为0.3mm～0.5mm。
本发明所述步骤2)中浸泡搅拌30～40min。
本发明所述步骤3)中胶体磨的磨片间隙是0.2-1mm。
本发明所述步骤4)中浸提搅拌30～40min。
本发明所述步骤5)中离心4～6min。
本发明所述步骤6)中液化搅拌30～40min。
本发明所述步骤8)中清蛋白的分子量是200-3000。
本发明的有益效果：
本发明环保、节能、高效，豌豆采用低温碾压的工艺，而非剧烈快速粉碎模式，优化纤维素酶在豌豆粉预处理浸泡中的应用，浸泡时间为1-1.5小时，缩短传统的“酸浆法”工艺的15-18小时，节能降耗，全过程产生的水可循环利用，减少污水排放量，降低环境污染。
分离蛋白含量和豌豆淀粉收率创新高：通过采用中温α-淀粉酶(符合GBT24401-2009要求)，协同使用物理破壁法，物料从毫米级降到微米级，利用蛋白酸沉的化学特性，使分离蛋白的含量可高达86～91％，淀粉收率提升到95％以上。而国内分离蛋白的含量一般在80％左右，淀粉收率80％。
提取豌豆蛋白全为分离蛋白且收率高：针对少部分溶于水中的低分子量(200-1000)清蛋白，采取有机膜过滤方式，回收这部分蛋白，使本发明的分离蛋白收率高达86％以上，且所制得蛋白全为分离蛋白。国内分离蛋白收率达60％左右，分为分离蛋白和浓缩蛋白(蛋白含量≤55％)，浓缩蛋白价格远低于分离蛋白。本发明没有浓缩蛋白这一产品，全过程产生的水可循环利用，减少污水排放量，降低环境污染，更高效环保节能。
具体实施方式
实施例1
1)豌豆的碾压：将除杂后去皮的豌豆通过对辊研磨辊进行碾压，碾压成颗粒为0.3mm的豌豆颗粒粉；
2)加酶、水浴浸泡：将豌豆颗粒粉配制成质量分数w/w为20％的料液，加入相对于豌豆颗粒粉干基的质量分数为0.1‰纤维素酶，保持浸泡温度30℃，浸泡搅拌30min；
3)微米化处理：取料液进入调好磨片间隙0.2mm的胶体磨进行破壁，料液通过胶体磨的剪切、研磨及高频振动4min，料液颗粒大小从毫米级降到微米级，从而料液中的淀粉和蛋白进行有效的分离；
4)水浴浸提：料液继续浸泡，保持浸泡温度30℃，浸提搅拌30min，得浸提浆液；
5)筛分、分离：取浸提浆液用压力曲筛去筛分，得纤维和浆状物，将纤维水洗，干燥，得豌豆纤维，浆状物用5000r/min离心4min，分离上层蛋白质浆液和下层淀粉浆液，淀粉浆液水洗，干燥，得豌豆淀粉；
6)液化：将所述蛋白质浆液调节pH值至5.5，加入相对于豌豆颗粒粉干基质量分数为0.1‰的中温α-淀粉酶，放入液化温度50℃水浴，液化搅拌30min；
7)酸沉：液化后的蛋白质液调节pH值至3.5进行酸沉处理，然后进行离心过滤和水洗处理，得中性蛋白浆和液化液；
8)有机膜过滤：将所述液化液用膜孔径为纳米级的有机膜进行过滤，截留的溶于水中的低分子量200-3000清蛋白的蛋白液，截留的蛋白液与酸沉后离心过滤的中性蛋白浆共同去喷雾干燥；经有机膜过滤的液化液返回到步骤2)中，与水以质量比为1:5比例的用于豌豆颗粒粉的配料中。
实施例2
1)豌豆的碾压：将除杂后去皮的豌豆通过对辊研磨辊进行碾压，碾压成颗粒为0.4mm的豌豆颗粒粉；
2)加酶、水浴浸泡：将豌豆颗粒粉配制成质量分数w/w为22％的料液，加入相对于豌豆颗粒粉干基的质量分数为0.15‰纤维素酶，保持浸泡温度35℃，浸泡搅拌35min；
3)微米化处理：取料液进入调好磨片间隙0.4mm的胶体磨进行破壁，料液通过胶体磨的剪切、研磨及高频振动6min，料液颗粒大小从毫米级降到微米级，从而料液中的淀粉和蛋白进行有效的分离；
4)水浴浸提：料液继续浸泡，保持浸泡温度35℃，浸提搅拌35min，得浸提浆液；
5)筛分、分离：取浸提浆液用压力曲筛去筛分，得纤维和浆状物，将纤维水洗，干燥，得豌豆纤维，浆状物用5000r/min离心5min，分离上层蛋白质浆液和下层淀粉浆液，淀粉浆液水洗，干燥，得豌豆淀粉；
6)液化：将所述蛋白质浆液调节pH值至5.6，加入相对于豌豆颗粒粉干基质量分数为0.15‰的中温α-淀粉酶，放入液化温度55℃水浴，液化搅拌35min；
7)酸沉：液化后的蛋白质液调节pH值至3.8进行酸沉处理，然后进行离心过滤和水洗处理，得中性蛋白浆和液化液；
8)有机膜过滤：将所述液化液用膜孔径为纳米级的有机膜进行过滤，截留的溶于水中的低分子量200-3000清蛋白的蛋白液，截留的蛋白液与酸沉后离心过滤的中性蛋白浆共同去喷雾干燥；经有机膜过滤的液化液返回到步骤2)中，与水以质量比为1:6比例的用于豌豆颗粒粉的配料中。
实施例3
1)豌豆的碾压：将除杂后去皮的豌豆通过对辊研磨辊进行碾压，碾压成颗粒为0.5mm的豌豆颗粒粉；
2)加酶、水浴浸泡：将豌豆颗粒粉配制成质量分数w/w为24％的料液，加入相对于豌豆颗粒粉干基的质量分数为0.2‰纤维素酶，保持浸泡温度40℃，浸泡搅拌40min；
3)微米化处理：取料液进入调好磨片间隙0.6mm的胶体磨进行破壁，料液通过胶体磨的剪切、研磨及高频振动8min，料液颗粒大小从毫米级降到微米级，从而料液中的淀粉和蛋白进行有效的分离；
4)水浴浸提：料液继续浸泡，保持浸泡温度40℃，浸提搅拌40min，得浸提浆液；
5)筛分、分离：取浸提浆液用压力曲筛去筛分，得纤维和浆状物，将纤维水洗，干燥，得豌豆纤维，浆状物用5000r/min离心6min，分离上层蛋白质浆液和下层淀粉浆液，淀粉浆液水洗，干燥，得豌豆淀粉；
6)液化：将所述蛋白质浆液调节pH值至5.8，加入相对于豌豆颗粒粉干基质量分数为0.2‰的中温α-淀粉酶，放入液化温度60℃水浴，液化搅拌40min；
7)酸沉：液化后的蛋白质液调节pH值至4.0进行酸沉处理，然后进行离心过滤和水洗处理，得中性蛋白浆和液化液；
8)有机膜过滤：将所述液化液用膜孔径为纳米级的有机膜进行过滤，截留的溶于水中的低分子量200-3000清蛋白的蛋白液，截留的蛋白液与酸沉后离心过滤的中性蛋白浆共同去喷雾干燥；经有机膜过滤的液化液返回到步骤2)中，与水以质量比为1:7比例的用于豌豆颗粒粉的配料中。
实施例4
1)豌豆的碾压：将除杂后去皮的豌豆通过对辊研磨辊进行碾压，碾压成颗粒为0.5mm的豌豆颗粒粉；
2)加酶、水浴浸泡：将豌豆颗粒粉配制成质量分数w/w为26％的料液，加入相对于豌豆颗粒粉干基的质量分数为0.2‰纤维素酶，保持浸泡温度40℃，浸泡搅拌40min；
3)微米化处理：取料液进入调好磨片间隙0.8mm的胶体磨进行破壁，料液通过胶体磨的剪切、研磨及高频振动10min，料液颗粒大小从毫米级降到微米级，从而料液中的淀粉和蛋白进行有效的分离；
4)水浴浸提：料液继续浸泡，保持浸泡温度40℃，浸提搅拌40min，得浸提浆液；
5)筛分、分离：取浸提浆液用压力曲筛去筛分，得纤维和浆状物，将纤维水洗，干燥，得豌豆纤维，浆状物用5000r/min离心5min，分离上层蛋白质浆液和下层淀粉浆液，淀粉浆液水洗，干燥，得豌豆淀粉；
6)液化：将所述蛋白质浆液调节pH值至6.0，加入相对于豌豆颗粒粉干基质量分数为0.2‰的中温α-淀粉酶，放入液化温度65℃水浴，液化搅拌40min；
7)酸沉：液化后的蛋白质液调节pH值至4.0进行酸沉处理，然后进行离心过滤和水洗处理，得中性蛋白浆和液化液；
8)有机膜过滤：将所述液化液用膜孔径为纳米级的有机膜进行过滤，截留的溶于水中的低分子量200-3000清蛋白的蛋白液，截留的蛋白液与酸沉后离心过滤的中性蛋白浆共同去喷雾干燥；经有机膜过滤的液化液返回到步骤2)中，与水以质量比为1:8比例的用于豌豆颗粒粉的配料中。
实施例5
1)豌豆的碾压：将除杂后去皮的豌豆通过对辊研磨辊进行碾压，碾压成颗粒为0.5mm的豌豆颗粒粉；
2)加酶、水浴浸泡：将豌豆颗粒粉配制成质量分数w/w为28％的料液，加入相对于豌豆颗粒粉干基的质量分数为0.2‰纤维素酶，保持浸泡温度40℃，浸泡搅拌40min；
3)微米化处理：取料液进入调好磨片间隙1mm的胶体磨进行破壁，料液通过胶体磨的剪切、研磨及高频振动10min，料液颗粒大小从毫米级降到微米级，从而料液中的淀粉和蛋白进行有效的分离；
4)水浴浸提：料液继续浸泡，保持浸泡温度40℃，浸提搅拌40min，得浸提浆液；
5)筛分、分离：取浸提浆液用压力曲筛去筛分，得纤维和浆状物，将纤维水洗，干燥，得豌豆纤维，浆状物用5000r/min离心4min，分离上层蛋白质浆液和下层淀粉浆液，淀粉浆液水洗，干燥，得豌豆淀粉；
6)液化：将所述蛋白质浆液调节pH值至6.0，加入相对于豌豆颗粒粉干基质量分数为0.2‰的中温α-淀粉酶，放入液化温度70℃水浴，液化搅拌40min；
7)酸沉：液化后的蛋白质液调节pH值至4.2进行酸沉处理，然后进行离心过滤和水洗处理，得中性蛋白浆和液化液；
8)有机膜过滤：将所述液化液用膜孔径为纳米级的有机膜进行过滤，截留的溶于水中的低分子量200-3000清蛋白的蛋白液，截留的蛋白液与酸沉后离心过滤的中性蛋白浆共同去喷雾干燥；经有机膜过滤的液化液返回到步骤2)中，与水以质量比为1:8比例的用于豌豆颗粒粉的配料中。
本发明的各成分收率和纯度：
通过本发明分离提取结果如下表1所示，采用本领域的蛋白质含量测定方法，结合豌豆中所含蛋白质质量、淀粉质量进行各项得率的计算。
表1豌豆分离蛋白、豌豆淀粉收率和纯度
可见分离蛋白的含量可高达86～91％，淀粉收率提升到95％以上。
Claims (8)
1.一种微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)豌豆的碾压：将除杂后去皮的豌豆通过对辊研磨辊进行碾压，碾压成豌豆颗粒粉；
2)加酶、水浴浸泡：将豌豆颗粒粉配制成质量分数w/w为20～28％的料液，加入相对于豌豆颗粒粉干基的质量分数为0.1～0.2‰纤维素酶，保持浸泡温度30～40℃，浸泡搅拌；
3)微米化处理：取料液进入调好磨片间隙的胶体磨进行破壁，料液通过胶体磨的剪切、研磨及高频振动4～10min，料液颗粒大小从毫米级降到微米级，从而料液中的淀粉和蛋白进行有效的分离；
4)水浴浸提：料液继续浸泡，保持浸泡温度30～40℃，浸提搅拌，得浸提浆液；
5)筛分、分离：取浸提浆液用压力曲筛去筛分，得纤维和浆状物，将纤维水洗，干燥，得豌豆纤维，浆状物用5000r/min离心，分离上层蛋白质浆液和下层淀粉浆液，淀粉浆液水洗，干燥，得豌豆淀粉；
6)液化：将所述蛋白质浆液调节pH值至5.5～6.0，加入相对于豌豆颗粒粉干基质量分数为0.1～0.2‰的中温α-淀粉酶，放入液化温度50～70℃水浴，液化搅拌；
7)酸沉：液化后的蛋白质液调节pH值至3.5～4.2进行酸沉处理，然后进行离心过滤和水洗处理，得中性蛋白浆和液化液；
8)有机膜过滤：将所述液化液用膜孔径为纳米级的有机膜进行过滤，截留的溶于水中的低分子量清蛋白的蛋白液，截留的蛋白液与酸沉后离心过滤的中性蛋白浆共同去喷雾干燥；经有机膜过滤的液化液返回到步骤2)中，与水以质量比为1:5～8比例的用于豌豆颗粒粉的配料中。
2.根据权利要求1所述的一种微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法，其特征在于：所述步骤1)中豌豆颗粒粉的颗粒为0.3mm～0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法，其特征在于：所述步骤2)中浸泡搅拌30～40min。
4.根据权利要求1所述的一种微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法，其特征在于：所述步骤3)中胶体磨的磨片间隙是0.2-1mm。
5.根据权利要求1所述的一种微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法，其特征在于：所述步骤4)中浸提搅拌30～40min。
6.根据权利要求1所述的一种微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法，其特征在于：所述步骤5)中离心4～6min。
7.根据权利要求1所述的一种微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法，其特征在于：所述步骤6)中液化搅拌30～40min。
8.根据权利要求1所述的一种微米化法提取豌豆分离蛋白和豌豆淀粉的方法，其特征在于：所述步骤8)中清蛋白的分子量是200-3000。
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