一種反膠束萃取大豆蛋白的後萃方法

2023-12-03 13:16:21

專利名稱：一種反膠束萃取大豆蛋白的後萃方法
技術領域：
本發明涉及一種大豆蛋白的萃取方法，特別是涉及一種反膠束萃取製備大豆蛋白的後萃方法。
背景技術：
大豆是我國主要的油料作物之一，在世界農業生產和貿易中佔有重要地位。大豆中含有豐富的優質蛋白質，且必需的胺基酸含量高，與肉類蛋白可以相比，而且還含有人體必需的多種維生素和礦物質，不含膽固醇。大豆分離蛋白含蛋白質90%以上.是一種優良的食品原料，因其良好的功能性質而廣泛應用於肉製品和乳製品中。國內大豆分離蛋白的產量比較低，質量較美國同類產品相差較大，無法滿足市場需求，仍然依賴於進口，而且產品製備過程中常常造成極大的蛋白質資源浪費和嚴重的環境汙染，為此許多學者正致力於該領域的研究。在我國動物性蛋白資源有限的狀況下，難以滿足人們對蛋白質的需求。因此開展對大豆蛋白的研究與應用，為人們提供新的蛋白資源具有極其重要的意義。目前，大豆蛋白是從脫脂豆柏中除去可溶性非蛋白成分後製得的蛋白。但是浸出的豆柏脫溶過程是在比較高的溫度下進行，從而使其蛋白質發生了熱變性，因而油料柏一般只能做飼料，甚至用作肥料，造成極大的蛋白質資源浪費；採用低溫脫溶，即採用閃蒸脫溶或者真空低溫脫溶工藝，則工藝複雜，能耗大，對設備的要求高，生產成本高，影響了蛋白質在食品工業上的應用。國內外許多研究者為提高大豆蛋白的質量，對生產大豆蛋白的技術進行了創新， 在提高大豆分離蛋白質量方面最具潛力的，當屬於反膠束生物分離技術。研究證實反膠束法製備大豆分離蛋白的風味較清淡，不含油脂，高活性蛋白質得率較高，因此該工藝的優越性非常明顯。反膠束溶液作為新的溶劑系統萃取生物分離技術，已廣泛用於蛋白質的萃取中，例如，李詳村、賀高紅在水處理技術，2005，31(1) :7-12.中的反膠束萃取蛋白技術的新進展[J]。反膠束是將表面活性劑溶解在非極性有機溶劑中，並使其濃度超過臨界濃度， 碳氫鏈向外，親水基向內組成，形成的球狀極性核內具有一定數量的水，稱為「水池」，可通過含有適量鹽的緩衝液來調節大小,此「水池」能夠溶解可溶性極性物質,例如親水性蛋白質。當反股束溶液與蛋白質水溶液或含蛋白質的固相接觸後，蛋白質可加溶於反股束溶液的過程，稱為前萃。將含有蛋白質的反膠束溶液轉移至第二水相的過程，通過調節PH值與離子強度等，使蛋白質轉入水相、離心分離，從而分離出蛋白質，稱為後萃。自20世紀70年代採用反膠束技術萃取蛋白質以來，其後萃工藝在工業化的應用上一直是個難題。因為後萃過程中蛋白質必須克服很高的傳質界面阻力，所以後萃過程發展一直比較緩慢而且想提高後萃率也比較困難。許多研究者也在這方面進行了探索，認為通過調節離子強度、水相和PH值來提高後萃率，但是由於在動力學與熱力學上，後萃並非完全意義上的可逆過程，所以這些方法不一定都利於後萃取蛋白質
發明內容
為了解決反膠束製備大豆蛋白的過程中後萃率低的問題，本發明提供了一種反膠束萃取大豆蛋白的後萃方法，該方法工藝簡單，蛋白質變性程度小，蛋白提取率高，節約水資源，並能降低工業生產中的能耗。本發明的技術方案如下
一種反膠束萃取大豆蛋白的後萃方法，包括以下步驟
(1)大豆全脂粉的製備
取全脂大豆粉碎，過80 120目篩；
(2)丁二酸二異辛酯磺酸鈉反膠束溶液的配製
稱取表面活性劑丁二酸二異辛酯磺酸鈉，加入正己烷，超聲使其完全溶解後，加入
O.01 O. 06 mL / mL的鹽離子的緩衝液，後再超聲使混勻；接著離心一定時間，若透明則為反膠束溶液，反之則配製不成功；
其中，丁二酸二異辛酯磺酸鈉濃度為O. 04 O. 10 g/mL,鹽離子濃度為O. 03 O. 2 mol/L，調節pH值為6. O 10. O,使反膠束體系中的水與表面活性劑的摩爾比Wtl為10 30 ；
優選的，超聲波溶解控制溫度在20 40°C，離心速度為3000r/min，離心時間為10 30 min ；
優選的，配製反膠束體系時，所用的鹽離子緩衝液是K+，Na+、Li+、Ba2+或Zn2+中的任一
種；
(3)反膠束前萃取蛋白
取上述反膠束溶液，加入O. 02-0. 08g/ml的大豆全脂粉，在溫度為30-55 °C下提取 20-120min後，以2500_3800r/min離心5_15min，除去大豆渣，所得濾液即為反膠束的前萃液；
(4)超臨界後卒蛋白
把前萃液置於超臨界萃取儀中，調節萃取參數萃取壓力為8-15MPa,萃取溫度為 40-50°C，二氧化碳流量為30-40L/h，萃取時間為l_2h ;超臨界萃取儀的分離釜中直接分流出油脂與有機溶劑，在萃取釜中收集蛋白與表面活性劑濃縮液；
優選的，萃取參數為萃取壓力12MPa，萃取溫度45°C，二氧化碳流量35L/h，萃取時間
Ih ；
(5)精製蛋白
每IOOg的蛋白與表面活性劑的濃縮液，加入300-600mL的pH值為5. 5磷酸緩衝液，沉澱30-60min, 5000r/min下離心30min,收集沉澱，即為大豆蛋白。本發明採用反膠束後萃取大豆蛋白，根據大豆蛋白特性選擇合適的萃取條件和反膠束溶液，結合微波與超臨界萃取技術對大豆蛋白進行前萃與後萃，明顯提高了蛋白質的提取率，是大豆蛋白資源的高效開發利用的新途徑。由於大豆蛋白被表面活性劑與水分子保護，不與有機溶劑接觸，因此不會失活與變性。採用獨特的後萃工藝，蛋白變性程度減少， 不僅蛋白後萃率高，產品純度高，而且降低了生產成本。總之，本發明工藝簡單，節約資源， 生產成本低，操作條件溫和，蛋白質提取率高。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做一步的描述。實施例I
(1)大豆全脂粉的製備
將全脂大豆在高速粉碎機上進行粉碎，粉碎後過80目篩，所得即為試驗所需全脂大豆粉，測定其蛋白質的含量為37. 53% ；
(2)反膠束溶液配製
稱取20g表面活性劑丁二酸二異辛酯磺酸鈉，置於IOOOmL的三角錐形瓶中，加入500mL 的正己烷，超聲波使表面活性劑完全溶解，待溶液透明後加入KCl的緩衝液，使反膠束溶液的W。為10，K.濃度為O. 03mol/L,調節pH值為10 ；
(3)反膠束溶液前萃取大豆蛋白
取上述反膠束溶液300mL，加入6g全脂大豆粉於錐形瓶中，置於多功能微波萃取儀中， 功率為20W，以55°C提取40min，攪拌速度為200r/min，以2500 r/min離心15min，所得上清液即為蛋白如萃液，計算測出大 蛋白的如萃提取率為80. 16%;
(4)超臨界後卒取大 蛋白
取200mL反膠束前萃液,置於超臨界萃取儀中，調節萃取參數,萃取壓力為15MPa,萃取溫度為40°C，二氧化碳流量為40L/h，萃取時間為I. 5h，分離釜中直接分流出油脂與有機溶劑，在萃取釜中收集蛋白與表面活性劑濃縮液；
(5)精製蛋白
取IOOg的蛋白與表面活性劑濃縮液，加入300mL的pH值為5. 5磷酸緩衝液，沉澱 30min, 5000r/min下離心30min,離心，收集沉澱，即為大豆蛋白，計算測出蛋白質的後萃取率為72. 5%ο實施例2
(I)大豆全脂粉的製備
將全脂大豆在高速粉碎機上進行粉碎，粉碎後過120目篩，所得即為試驗所需全脂大豆粉，測定其蛋白質的含量為37. 53% ；
(2)反膠束溶液配製
稱取50g丁二酸二異辛酯磺酸鈉表面活性劑，置於IOOOmL的三角錐形瓶中，加入500mL 的正己烷，超聲波使表面活性劑完全溶解，待溶液透明後加入KCl的緩衝液，使反膠束溶液的W。為15，K.濃度為O. 15mol/L,調節pH值為9 ;
(3)反膠束溶液前萃取大豆蛋白
取上述反膠束溶液300mL，加入Ilg全脂大豆粉於錐形瓶中，置於多功能微波萃取儀中，功率為20W,以30°C提取120min,攪拌速度為300r/min,以3000 r/min離心IOmin,所得上清液即為蛋白溶液；計算測出大豆蛋白的提取率為86. 12% ；
(4)超臨界後卒取大 蛋白
取200mL反膠束前萃液,置於超臨界萃取儀中，調節萃取參數,萃取壓力為8MPa,萃取溫度為50°C，二氧化碳流量為30L/h，萃取時間為2h後，分離釜中直接分流出油脂與有機溶劑，在萃取釜中收集蛋白濃縮液；
(5)精製蛋白
取IOOg的蛋白濃縮液，加入450mL的pH值為5. 5磷酸緩衝液，沉澱45分鐘，5000r/
5min下離心30min,收集沉澱，即為大豆蛋白，計算測出蛋白質的後萃取率為89. 2%。實施例3
(1)大豆全脂粉的製備
將全脂大豆在高速粉碎機上進行粉碎，粉碎後過100目篩，所得即為試驗所需大豆蛋白粉，測定其蛋白質的含量為37. 53% ；
(2)反膠束溶液配製
稱取40g丁二酸二異辛酯磺酸鈉表面活性劑，置於IOOOmL的三角錐形瓶中，加入500mL 的正己烷，超聲波使表面活性劑完全溶解，待溶液透明後加入KCl的緩衝液，使反膠束溶液的W。為30，K+濃度為O. 05mol/L,調節pH值為7 ;
(3)反膠束溶液前萃取大豆蛋白
取上述反膠束溶液300mL，加入9g全脂大豆粉於錐形瓶中，置於多功能微波萃取儀中， 功率為15W，以40°C提取60min，攪拌速度為250r/min，以3800 r/min離心5min，所得上清液為即為蛋白溶液，大豆蛋白的提取率為90. 07% ；
(4)超臨界後卒取大 蛋白
取200mL反膠束前萃液,置於超臨界萃取儀中，調節萃取參數,萃取壓力為12MPa,萃取溫度為45°C，二氧化碳流量為35L/h，萃取時間為Ih後，分離釜中直接分流出油脂與有機溶劑，在萃取釜中收集蛋白濃縮液；
(5)精製蛋白
取IOOg的蛋白與表面活性劑濃縮液，加入600mL的pH值為5. 5磷酸緩衝液，沉澱60 分鐘，5000r/min下離心30min,收集沉澱，即為大豆蛋白，計算測出蛋白質的後萃取率為 96. 5%ο
權利要求
1.一種反膠束萃取大豆蛋白的後萃方法，包括以下步驟(1)大豆全脂粉的製備取全脂大豆粉碎，過80 120目篩；(2)丁二酸二異辛酯磺酸鈉反膠束溶液的配製稱取表面活性劑丁二酸二異辛酯磺酸鈉，加入正己烷，超聲溶解完全後，加入O. 01 O.06 mL / mL的鹽離子的緩衝液，超聲混勻；所述反膠束溶液，丁二酸二異辛酯磺酸鈉濃度為O. 04 O. 10 g/mL,鹽離子濃度為O.03 O. 2 mo I/L，pH值為6. O 10. 0，水與表面活性劑的摩爾比W。為10 30 ;(3)反膠束前萃取蛋白取上述反膠束溶液，按O. 02-0. 08g/ml的比例加入大豆全脂粉，在溫度為30_55°C下提取20-120min後，以2500_3800r/min離心5_15min，除去大豆渣，所得濾液為反膠束的前萃液；(4)超臨界後卒蛋白把前萃液置於超臨界萃取儀中，調節萃取參數萃取壓力8-15MPa，萃取溫度40-50°C， 二氧化碳流量30-40L/h，萃取時間l-2h ;超臨界萃取儀的分離釜中直接分流出油脂與有機溶劑在萃取釜中收集蛋白與表面活性劑濃縮液；(5)精製蛋白每IOOg蛋白與表面活性劑的濃縮液，加入300-600mL的pH值為5. 5磷酸緩衝液，沉澱 30-60min, 5000r/min離心30min,收集沉澱，即為大豆蛋白。
2.根據權利要求I所述的後萃方法，其特徵在於，步驟(2)中，超聲溶解溫度為20 40。。。
3.根據權利要求I所述的後萃方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述的鹽離子緩衝液是 K+，Na+、Li+、Ba2+ 或 Zn2+ 中的任一種。
4.根據權利要求I所述的後萃方法，其特徵在於，步驟(4)中，所述的萃取參數為萃取壓力12MPa，萃取溫度45°C，二氧化碳流量35L/h，萃取時間lh。
全文摘要
本發明涉及一種大豆蛋白的萃取方法，特別是涉及一種反膠束萃取製備大豆蛋白的後萃方法，包括如下步驟大豆粉碎，過80～120目篩、反膠束溶液的配製、反膠束前萃蛋白、在萃取壓力為8-15MPa，萃取溫度為40-50℃，二氧化碳流量為30-40L/h，萃取時間為1-2h下超臨界後萃蛋白、蛋白的精製，本發明工藝簡單，節約資源，生產成本低，操作條件溫和，蛋白質提取率高。
文檔編號A23J1/14GK102599326SQ20121007885
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者孫秀平, 趙曉燕, 陳軍, 陳相豔, 陳鋒亮 申請人:山東省農業科學院農產品研究所