專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于多級(jí)逆流固液提取的大豆分離蛋白提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大豆分離蛋白的提取方法，特別是一種基于多級(jí)逆流固液提取的大豆分離蛋白提取方法。
背景技術(shù)：
大豆分離蛋白是以脫脂豆柏為原料制備而成的一種植物蛋白產(chǎn)品，總蛋白質(zhì)含量超過(guò)90%，良好的乳化性、保水性、吸油性和凝膠特性等使其廣泛用作食品添加劑和食品原料。大豆中的蛋白質(zhì)根據(jù)其離心過(guò)程中的 沉降系數(shù)可分為2S、7S、11S和15S四種組份，比例約為9. 4%、34%、42%、4. 6% [2’3]。7S組份中主要是7S球蛋白，由α (70. 6kDa)、α ! (80. 2kDa)、β (48. 4kDa)三種亞基組成的三聚體結(jié)構(gòu)糖蛋白，分子量約為180kDa，等電點(diǎn)5. 2-6. 2。IlS組份中主要是IIS球蛋白，是一種由6個(gè)亞基對(duì)組成的多聚亞基蛋白，分子量范圍320-380kDa，每個(gè)亞基對(duì)由一個(gè)酸性亞基和一個(gè)堿性亞基通過(guò)二硫鍵連接而成，等電點(diǎn)為4. 6。7S和IlS組份的含量是影響SPI功能特性的關(guān)鍵因素。豆柏中2S組份具有較高的溶解速率，7S和IlS組份的溶解速率低于2S組份，15S較難于直接溶于水溶液，在大豆分離蛋白提取過(guò)程中15S主要以不溶的形式存在于豆渣中。傳統(tǒng)的大豆分離蛋白制備方法主要是采用二級(jí)錯(cuò)流提取的方式將脫脂豆柏中的蛋白質(zhì)溶出獲得蛋白提取液，再經(jīng)過(guò)酸沉淀的方式將提取液中的蛋白質(zhì)沉淀出，經(jīng)過(guò)噴霧干燥獲得大豆分離蛋白粉。在二級(jí)錯(cuò)流提取過(guò)程中，新鮮豆柏與清水混合，經(jīng)過(guò)固液分離后向豆柏中再次加入清水，固液分離后合并兩次獲得的提取液，酸沉淀后將沉淀物洗滌和噴霧干燥后獲得蛋白粉。這種傳統(tǒng)的大豆分離蛋白提取過(guò)程存在的主要問(wèn)題包括(I)用水量高，每制備I噸大豆分離蛋白，在提取階段需要使用超過(guò)29噸的清水，并導(dǎo)致相應(yīng)的加熱清水所需的大量的能量消耗。(2)產(chǎn)生大量的乳清廢水，由于提取階段用水量較高，導(dǎo)致蛋白提取液經(jīng)酸沉處理后形成大量的乳清廢水，乳清廢水產(chǎn)生量越大，后續(xù)水處理費(fèi)用越高。(3)蛋白質(zhì)收率低，酸沉淀過(guò)程中蛋白質(zhì)尤其是7S和IlS組份中的蛋白質(zhì)收率與總蛋白濃度相關(guān)，提取階段用水量越高導(dǎo)致總蛋白濃度越低，沉淀過(guò)程中蛋白質(zhì)沉淀率越低，降低了沉淀過(guò)程中的蛋白質(zhì)收率。(4)平均分子量低導(dǎo)致大豆分離蛋白的功能特性不高，大豆分離蛋白的功能特性與平均分子量密切相關(guān)，過(guò)高的用水量易導(dǎo)致多亞基蛋白質(zhì)解離，降低了大豆分離蛋白的平均分子量，影響了大豆分離蛋白的功能特性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)大豆分離蛋白提取工藝中存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種基于多級(jí)逆流固液提取的大豆分離蛋白制備方法，通過(guò)改變提取過(guò)程的工藝降低豆柏蛋白質(zhì)溶出過(guò)程中的用水量，以降低高濃度乳清廢水排放量，提高酸沉淀階段的蛋白質(zhì)回收率，并減少多亞基蛋白質(zhì)降解，提高大豆分離蛋白功能特性。豆柏中2S、7S和IlS組份的溶出速率依次降低，為了使得盡可能多的7S和IlS組份蛋白溶出，在蛋白提取過(guò)程中，將已經(jīng)溶出的蛋白尤其是溶出的2S組份蛋白及時(shí)移出，可以加大固相和液相之間的蛋白質(zhì)濃度梯度，提高7S和IlS組份蛋白的溶出速率。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用多級(jí)逆流固液萃取的方式實(shí)現(xiàn)豆柏中蛋白質(zhì)的提取。多級(jí)逆流固液提取裝置由提取罐、流體輸送裝置、切換閥和固液分離裝置組成。在提取過(guò)程中，豆柏與提取液相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。采用附圖I所示的工藝流程，圖I中Stl為新鮮的豆柏；Si、S2和S3分別為提取I次、2次和3次后的豆柏；W為清水屯為提取兩次后的豆柏與清水混合后的提取液，E2為提取I次后的豆柏與E1混合后的提取液；E3新鮮豆柏與E2混合后的提取液。提取罐的位置不變，通過(guò)中間的切換閥調(diào)整提取罐的相對(duì)順序?；诙嗉?jí)逆流固液提取的大豆分離蛋白制備技術(shù)流程如下(I)豆柏從左向右依次經(jīng)過(guò)提取罐1-1、1-2和1-3，豆柏中殘余的蛋白質(zhì)含量逐漸降低；(2)流動(dòng)相從右向左依次將豆柏中的蛋白質(zhì)溶解出，溶液中蛋白質(zhì)濃度逐漸增加。(3)清水與被洗滌兩次的豆柏(S2)充分混合，固液分離后獲得豆渣S3和一次提取液E1 ;提取罐1-3通過(guò)閥門(mén)切換成為2-1 ；(4)提取液E1與豆柏S1在提取罐1-2充分混合，固液分離后獲得豆柏S2和提取液E2 ;提取罐1-3通過(guò)閥門(mén)切換成為2-3 ；(5)提取液E2與新鮮豆柏Stl在提取罐1-1充分混合，固液分離后獲得豆柏S1和提取液E3 ;提取罐1-1通過(guò)閥門(mén)切換成為2-2 ；(6)豆柏經(jīng)三次提取后(S3)作為豆渣不再使用；(7)提取液E3直接進(jìn)行酸沉淀處理；(8)提取液E3經(jīng)過(guò)酸沉淀后依次經(jīng)離心、洗滌和噴霧干燥后獲得SPI粉。(9)在蛋白提取過(guò)程中清水從右向左移動(dòng)，豆柏相對(duì)于提取液從左向右移動(dòng)，在整體上豆柏與提取液相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。(10)上述操作過(guò)程中的步驟(3)、(4)和(5)同時(shí)進(jìn)行。(11)在提取過(guò)程中，三個(gè)提取罐內(nèi)懸浮液的溫度從左至右依次降低，三個(gè)提取罐內(nèi)懸浮液的PH值從左至右依次降低。(12)在提取過(guò)程中，新鮮豆柏和加入清水的比例恒定。由于采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)I、節(jié)約用水量，與多級(jí)錯(cuò)流工藝相比，在相同條件下制備每噸大豆分離蛋白的用水量可節(jié)約25-35%，高濃度有機(jī)廢水的排放量減少20-30%。2)增加總蛋白質(zhì)收率，由于提高了蛋白提取液的濃度，酸沉淀過(guò)程中蛋白質(zhì)總蛋白質(zhì)收率可提高6-8%。3、提高大豆分離蛋白的平均分子量，降低提取過(guò)程和酸沉淀過(guò)程中多亞基蛋白質(zhì)的解離，提高大豆分離蛋白的平均分子量，改善大豆分離蛋白功能特性。


圖I為基于多級(jí)逆流固液提取大豆分離蛋白的工藝流程。
權(quán)利要求
1.ー種基于多級(jí)逆流固液提取的大豆分離蛋白制備方法，其特征在于提取裝置由兩個(gè)或多個(gè)提取罐以及相應(yīng)的流體輸送裝置、切換閥和固液分離裝置組成。提取罐之間設(shè)置流體輸送裝置、切換閥和固液分離裝置，在蛋白提取過(guò)程中水溶液與豆柏的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，在水溶液的運(yùn)行方向蛋白質(zhì)濃度逐級(jí)升高，在相對(duì)于水溶液運(yùn)動(dòng)的相反方向豆柏中殘余蛋白質(zhì)的含量逐漸降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，提取罐之間固液分離裝置可以是離心裝置或過(guò)濾裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，不同提取罐內(nèi)溶液的pH值存在差異，按水溶液通過(guò)的順序依次遞增或依次遞減。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，不同提取罐內(nèi)溶液的溫度存在差異，按水溶液通過(guò)的順序依次遞增或依次遞減。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，水溶液依次經(jīng)過(guò)每個(gè)提取罐，經(jīng)過(guò)每個(gè)提取罐的先后順序根據(jù)罐之間的切換閥調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，在大豆分離蛋白提取過(guò)程中，豆柏被洗滌的次數(shù)與提取罐的數(shù)量一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，水溶液通過(guò)全部的提取罐之后為蛋白提取液。
全文摘要
一種基于多級(jí)逆流固液提取的大豆分離蛋白提取方法，其特點(diǎn)為提取裝置由兩個(gè)或多個(gè)提取罐以及相應(yīng)的流體輸送裝置、切換閥和固液分離裝置組成。提取罐之間設(shè)置流體輸送裝置、切換閥和固液分離裝置。在蛋白提取過(guò)程中水溶液與豆粕的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，在水溶液的運(yùn)行方向蛋白質(zhì)濃度逐級(jí)升高，在相對(duì)于水溶液運(yùn)動(dòng)的相反方向豆粕中殘余蛋白質(zhì)的含量逐漸降低。不同提取罐之間存在溫度和pH差異。與傳統(tǒng)的多級(jí)錯(cuò)流提取方法相比，利用本發(fā)明所述的多級(jí)逆流固液提取法從豆粕中提取大豆分離蛋白具有節(jié)省用水、減少高濃度有機(jī)廢水排放等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A23J3/16GK102613385SQ20111003412
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者孔英俊, 張貴鋒, 蘇志國(guó), 馬光輝, 高建萍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所