高、低溫豆粕提取蛋白、短肽、核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖的方法
2023-06-09 05:57:21
專利名稱：高、低溫豆粕提取蛋白、短肽、核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖的方法
技術領域：
本發明屬於大豆深加工領域。
背景技術：
近代科學研究發現，大豆蛋白分子降解形成的短肽以及大豆中的大豆異黃酮、大豆皂甙、大豆低聚糖、大豆核酸等物質，對於人類具有顯著醫療與保健功能，所以這些物質又被稱為「大豆功能物質」，以區別於大豆中含有蛋白、脂肪等「營養物質」。但由於大豆功能物質的生產工藝複雜，技術難度高，一些生產企業一般均採用一、二個品種的簡單生產工藝，中國專利申請01113946.3號《一種以大豆粕、玉米胚為原料生產分離蛋白過程中提取核酸的方法》，00107606.X號《連續提取大豆分離蛋白、異黃酮、皂甙、低聚糖的工藝》，97105221.2號《一種植物分離蛋白的生產方法》，也只不過是生產四個以下的品種，上述方法均導致主產品功能物質提取後，在廢渣、廢水中仍留存有不同種類的其它功能物質，這些功能物質如不進行有效的提取，反而會增加廢渣、廢水中的有機汙染物的含量，不僅造成資源浪費，而且導致環保成本提高，市場競爭力不強。
發明內容
本發明不是上述發明的簡單組合，而是要彌補現有技術只能提取豆粕中少量品種、浪費資源及汙染環境的不足，採用了一種能連續提取蛋白、短肽、核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖多種成分的生產方法。其具體的生產方法如下1、提取大豆濃縮蛋白(a)將高溫或低溫脫脂豆粕投到超聲破壁浸提罐中；(b)採用大功率超聲波發生器將按一定比例的混合豆粕溶劑中的大豆細胞壁與核膜擊破，細胞壁與核膜破碎率大於95％，提高細胞與細胞核內的營養物質及功能物質溶出率。
(c)根據大豆蛋白溶出與等電沉析規律，選擇蛋白質溶解度最低，核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖溶解度最大的混合溶劑其濃度為55-80％的甲、乙醇，將浸提罐中料液配比成1∶7-10，PH值為7，在溫度30-50℃條件下充分攪拌6小時以上；(d)將浸提罐中的料液通過濾機過濾，得到固態蛋白成份的豆渣和含有核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖成份的透明上清液；(e)含有蛋白成份的豆渣，經脫溶機脫溶(溶劑回收)、烘乾(溫度控制在100至130℃)，保持水份7％以下；(f)烘乾的豆渣經粉碎機粉碎，顆粒度要求100-120目；(g)經篩選去除豆皮(纖維成份)，滅菌可得到蛋白含量70％以上的大豆濃縮蛋白。
2、提取大豆短肽(a)將提取的大豆濃縮蛋白固形物加水成PH值7.4-8.0水料比為10-15∶1，在常溫下攪拌15-30分鐘；(b)用7500轉/分以上的碟式分離機分離，得到含有蛋白的漿液和細纖維；(c)將漿液泵入裝有固定化酶的間歇或連續操作反應器中水解，得大豆蛋白水解液；(d)將水解液通過超濾膜過濾，得到超濾液和大豆蛋白與大豆肽(長鏈)混合物；(e)將混合物固形物返回反應器中繼續水解，再次通過超濾膜得到超濾液；(f)將超濾液通過離子交換樹脂柱脫鹽，經活性炭脫色、脫臭；(g)將精製的大豆短肽濃縮、滅菌、噴霧乾燥、得大豆短肽產品。
3、提取大豆核酸(a)將提取大豆濃縮蛋白工藝中得到的含有核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖透明上清液，經蒸餾濃縮收回溶劑；(b)濃縮料液用無離子水調整固形物1-2％，用HCI調PH值2-3.5；(c)加適當比例的助濾劑過濾，得到含有核酸的助濾劑沉析凝乳和含有異黃酮、皂甙、低聚糖成份的透明上清液；(d)將含有核酸的助濾劑沉析凝乳用高純度95％以上的甲、乙醇溶解核酸，沉澱助濾劑；(e)經過濾機過濾得到透明液，真空濃縮收回溶劑並濃縮至固形物含量7％-9％，經滅菌、乾燥，得含量60％以上的大豆核酸。
4、提取大豆異黃酮(a)將提取大豆核酸工藝中得到的含有異黃酮、皂甙、低聚糖透明液，通過電滲析除鹽，除鹽後的料液電導率不得超過50us/cm2；(b)除鹽後的料液通過大孔吸附樹脂，被樹脂吸附的物質中含有大豆異黃酮、大豆皂甙，流出的料液即是大豆低聚糖；(c)大孔吸附樹脂吸附飽合後，用60-95％甲、乙醇溶離洗脫；(d)洗脫液經濃縮收回溶劑；(e)選擇能夠分離異黃酮、皂甙的溶劑溶解、攪拌濃縮液；(f)經10000轉/分的高速分離機分離得出含有固態異黃酮和含有皂甙的上清液；(g)固態異黃酮用無離子水調整固形物，濃縮至固形物10％左右，經滅菌、噴霧乾燥可得含量80％以上的大豆異黃酮，其中染料木甙(木素)含量高達80％以上。
5、提取大豆皂甙(a)提取異黃酮工藝中高速分離機分離的上清液真空濃縮；(b)選擇能夠析出皂甙的溶劑，如丙酮、乙醚(純度95％以上)以1∶5以上比例充分攪拌，經高速分離機分離，得皂甙固態物質；(c)固態物質加一定量的無離子水濃縮，收回溶劑，固形物含量9％-11％，經滅菌、噴霧乾燥，可得含量60％以上的大豆皂甙。
6、提取大豆低聚糖(a)經大孔吸附樹脂流出的含有低聚糖的料液，經反滲透濃縮至固形物含量9％-11％；(b)此料液用活性炭、白土進一步脫色；(c)脫色後的料液，經過超濾膜濃縮至固形物含量40％以上，經滅菌直接罐裝成液態的大豆低聚糖；(d)脫色的料液與糊精以1∶3比例混合後，固形物調整至噴霧乾燥標準，經滅菌噴霧可得含量20-60％的大豆低聚糖。
本發明具有下述特點1、本發明不是現有技術的簡單組合，而是油脂工業向高技術含量及高附加值方向發展的創新。過去，高溫豆粕只能用作飼料，每噸的售價不過2000元，而本發明以高溫豆粕為原料，採用本工藝可取得與低溫豆粕同樣的應用效果，可連續提取濃縮蛋白、短肽、核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖，經濟效益顯著，加工之後的每噸加工產值6萬元，利稅3.5萬元。2、高溫豆粕或低溫豆粕混合料液，採用高強度、大功率超聲波發生器，使大豆細胞壁與核膜破碎率大於95％，由於核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖無不存在於大豆細胞內，所以超聲破壁與破膜對於核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖的溶出，提高上述功能物質的得出率具有重要作用。3、根據現有專利查新只能提取四種以下的大豆功能物質，其餘功能物質仍殘存於加工的度渣、廢水中。本發明在一條生產線上連續提取濃縮蛋白、短肽、核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖六種產品，使目前已發現的大豆功能物質基本提淨，生產成本顯著降低，廢棄物得到綜合利用，有利於環境保護。4、現有技術製取的產品之間互為廢棄物。例如生產濃縮蛋白為主產品，而核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖為廢棄物而排放；生產異黃酮、皂甙、低聚糖時，核酸作為廢棄物排放；生產核酸時，異黃酮、皂甙、低聚糖又作為廢棄物排放。這樣的生產方式均造成資源浪費，其成本高，嚴重地汙染了環境。5、本發明是根據大豆中不同功能物質的生物特性、理化特性、分子量大小來確定的提取工藝步驟，各工藝程序不可隨意改動，該方法不是單一產品提取技術的簡單組合，而是不同功能物質提取後，有助於單一品種功能物質純度的提高。捨棄任何一個工藝環節或改變本發明的工藝程序，都無法在一條生產線上得到上述六種產品。該生產方法即解決了目前已發現的大豆功能物質在一條生產線上連續提取和生產，又改變了人們一直認為高溫粕只能作飼料的傳統觀念，最終對原料大豆做到「榨乾吃淨」基本無廢物生成，降低了有機汙染物的含量，除提高資源的利用率外，還降低了環保成本。本發明與現有的大豆功能物質少品種的加工方式相比，其經濟效益大幅度提高。
圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式1、提取大豆濃縮蛋白(a)將高溫或低溫豆粕用輸送機榆入超聲破壁浸提罐中，甲、乙醇溶劑濃度為55％-80％，料液配比成1∶7，PH值為中性，在溫度30-50℃條件下充分攪拌6小時以上；(b)採用大功率超聲波發生器，其功率15-30KW，頻率20-25KHZ，聲強2-5W/cm2，作用於混合料液，將大豆細胞壁與核膜擊碎，破碎率大於95％；
(c)將充分攪拌的混合料液通過100-200目過濾機過濾，輸送料液的泵的功率為10KW，工作壓力為0.4-0.6MPA；(d)過濾得到的含有蛋白成份的豆渣經自動磨擦脫溶機脫溶烘乾，豆渣中溶劑無殘留，水份7％以下，脫溶功率100KW，轉速1450轉/分；(e)烘乾的豆渣經磨輥式粉碎機粉碎，顆粒度不得低於100-120目；(f)經篩選機去除豆皮纖維，滅菌可得到蛋白含量70％以上的大豆濃縮蛋白，豆皮纖維送至膨化車間加工成膨化食品。
2、提取大豆短肽(a)將大豆濃縮產品投入到浸提罐中，在PH值7.4-8.0，料液比為110-15，溫度30℃情況下充分攪拌30分鐘；(b)將充分攪拌好的漿液用7500轉/分的碟式分離機分離，得到含有蛋白的漿液和細纖維，細纖維送至膨化車間加工成膨化食品，分離機流量控制在每小時3-5噸；(c)將含有蛋白的漿液在反應器中與粉狀含量90％以上的大豆分離蛋白調至濃度為8％的蛋白漿液；(d)採用色埋法和交聯法將蛋白酶I、II固定，製成直徑1-5mm的顆粒，成為固定化酶，將其裝入間歇或連續操作反應器中，大豆蛋白漿液以1-5倍床體積/小時流進反應器，反應溫度50-60℃，PH值控制在7.5-10.0，流出液為大豆蛋白的水解液；(e)將大豆蛋白水解液通過超濾膜(截留MW2000以上)過濾，膜下物為MW小於2000的大豆短肽超濾液，膜上物為大豆蛋白、大豆肽(MW大於2000的混合固形物。
(f)將混合固形物返回大豆蛋白漿液中重新調漿，繼續水解；(g)將大豆短肽超濾液通過大孔強酸性陽離子柱脫鹽，脫鹽後料液電解率不得大於20us/cm2。
(h)脫鹽後的料液濃縮至固形物9-11％，經活性炭脫色，炭液比為0.5-1∶10，PH值3.0-7.0，溫度40-80℃；(i)脫色後的料液經瞬間高溫滅菌(135℃ 5S)噴霧乾燥得出精製大豆短肽。
3、提取大豆核酸(a)將提取大豆濃縮蛋白工藝中得到的含有核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖透明上清液，經蒸餾濃縮至固形物含量20-40％，蒸餾溫度保持在100℃以上；(b)濃縮料液用無離子水調整固形物1-2％，用HCI調PH值2-3.5，攪拌機攪拌時間為10-15分鐘；(c)助濾劑添加比例是料液的3-5％過濾得到的含有異黃酮、皂甙、低聚糖成份的透明液送至除鹽工段；(d)將含有核酸的助濾劑沉析凝乳用高純度95％以上的甲、乙醇溶解核酸，經過過濾機得到透明的核酸溶液，過濾機工作壓力0.4MPA以下；(e)核酸溶液真空濃縮，收回溶劑並濃縮至固形物含量8％，經滅菌、乾燥，得出含量60％以上的大豆核酸，濃縮溫度在70-80℃；4、提取大豆異黃酮(a)將提取大豆核酸工藝中得到的含有異黃酮、皂甙、低聚糖透明液，通過電滲析除鹽，電滲析工作壓力保持在0.2-0.4MPA，流量控制在2.5-3T/小時，除鹽後的料液電導率不得超過50us/cm2；(b)除鹽後的料液通過大孔吸附樹脂(非極性大孔吸附樹脂，如HP-20，D330)，被樹脂吸附的物質中含有大豆異黃酮、大豆皂甙，流出的料液即是大豆低聚糖，吸附流速為2.5-3T/小時，樹脂交換體積比為50∶1；(c)大孔吸附樹脂吸附飽含後，用60-95％甲、乙醇梯度溶離洗脫；(d)洗脫液經蒸餾濃縮收回溶劑並濃縮至固形物含量20％以上，蒸餾溫度100℃以下，工作壓力在0.1-0.4MPA；(e)選擇能夠分離異黃酮、皂甙的溶劑(水相)充分溶解攪拌，水料比為10-50∶1；(f)經10000轉/分的高速分離機分離得出含有固態異黃酮和含有皂甙的上清液，同樣方法反覆分離三次，第一次分離機收回的上清液，送至提取皂甙工段；(g)固態異黃酮用無離子水調整固形物，濃縮至固形物10％，濃縮時間保持在1小時以上，溫度100℃，經滅菌、噴霧乾燥可得含量80％以上的大豆異黃酮，其中染料木甙(木素)含量高達80％以上。
5、提取大豆皂甙(a)提取異黃酮工藝中高速分離機分離的上清液，真空濃縮至固形物含量20％以上；(b)選擇能夠析出皂甙的溶劑，如丙酮、乙醚(純度95％以上)以1∶5以上比例充分攪拌，經高速分離機(10000轉/分)分離得出皂甙固態物質，分離機進料流速應控制在500kg/小時以下；(c)收回固態物質加一定量的無離子水(1∶5)濃縮收回溶劑，濃度達到固形物含量10％，經滅菌、噴霧乾燥，可得含量60％以上的大豆皂甙。
6、提取大豆低聚糖(a)通過大孔吸附樹脂流出的含有低聚糖的料液，經反滲透濃縮至固形物含量9％-11％，反滲透濾膜孔徑為50nm，工作壓力為1.5MPA以下；(b)此料液用活性炭、白土脫色，活性炭添加量為1-2％，白土添加量為1-1.5％；(c)脫色後的料液與糊精以1∶3比例混拌，經過濾機過濾、滅菌、嘖霧乾燥，可得出含量20-60％大豆低聚糖。
權利要求
1.一種高、低溫豆粕提取蛋白、短肽、核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖的方法，其特徵在於它能連續提取蛋白、短肽、核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖六種成分，其具體的生產方法如下所述(1)提取大豆濃縮蛋白(a)將高溫或低溫脫脂豆粕投到超聲破壁浸提罐中；(b)採用大功率超聲波發生器將按一定比例的混合豆粕溶劑中的大豆細胞壁與核膜擊破，細胞壁與核膜破碎率大於95％，提高細胞與細胞核內的營養物質及功能物質溶出率。(c)根據大豆蛋白溶出與等電沉析規律，選擇蛋白質溶解度最低，核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖溶解度最大的混合溶劑其濃度為55-80％的甲、乙醇，將浸提罐中料液配比成1∶7-10，PH值為7，在溫度30-50℃條件下充分攪拌6小時以上；(d)將浸提罐中的料液通過濾機過濾，得到固態蛋白成份的豆渣和含有核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖成份的透明上清液；(e)含有蛋白成份的豆渣，經脫溶機脫溶(溶劑回收)、烘乾(溫度控制在100至130℃)，保持水份7％以下；(f)烘乾的豆渣經粉碎機粉碎，顆粒度要求100-120目；(g)經篩選去除豆皮(纖維成份)，滅菌可得到蛋白含量70％以上的大豆濃縮蛋白。(2)提取大豆短肽(a)將提取的大豆濃縮蛋白固形物加水成PH值7.4-8.0水料比為10-15∶1，在常溫下攪拌15-30分鐘；(b)用7500轉/分以上的碟式分離機分離，得到含有蛋白漿液和細纖維；(c)將漿液泵入裝有固定化酶的間歇或連續操作反應器中水解，得大豆蛋白水解液；(d)將水解液通過超濾膜過濾，得到超濾液和大豆蛋白與大豆肽(長鏈)混合物；(e)將混合物固形物返回反應器中繼續水解，再次通過超濾膜得到超濾液；(f)將超濾液通過離子交換樹脂柱脫鹽，經活性炭脫色、脫臭；(g)將精製的大豆短肽濃縮、滅菌、噴霧乾燥、得大豆短肽產品。(3)提取大豆核酸(a)將提取大豆濃縮蛋白工藝中得到的含有核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖透明上清液，經蒸餾濃縮收回溶劑；(b)濃縮料液用無離子水調整固形物1-2％，用HCL調PH值2-3.5；(c)加適當比例的助濾劑過濾，得到含有核酸的助濾劑沉析凝乳和含有異黃酮、皂甙、低聚糖成份的透明上清液；(d)將含有核酸的助濾劑沉析凝乳用高純度95％以上的甲、乙醇溶解核酸，沉澱助濾劑；(e)經過濾機過濾得到透明液，真空濃縮收回溶劑並濃縮至固形物含量7％-9％，經滅菌、乾燥，得含量60％以上的大豆核酸。(4)提取大豆異黃酮(a)將提取大豆核酸工藝中得到的含有異黃酮、皂甙、低聚糖透明液，通過電滲析除鹽，除鹽後的料液電導率不得超過50us/cm2；(b)除鹽後的料液通過大孔吸附樹脂，被樹脂吸附的物質中含有大豆異黃酮、大豆皂甙，流出的料液即是大豆低聚糖；(c)大孔吸附樹脂吸附飽合後，用60-95％甲、乙醇溶離洗脫；(d)洗脫液經濃縮收回溶劑；(e)選擇能夠分離異黃酮、皂甙的溶劑溶解、攪拌濃縮液；(f)經10000轉/分的高速分離機分離得出含有固態異黃酮和含有皂甙的上清液；(g)固態異黃酮用無離子水調整固形物，濃縮至固形物10％左右，經滅菌、噴霧乾燥可得含量80％以上的大豆異黃酮，其中染料木甙(木素)含量高達80％以上。(5)提取大豆皂甙(a)提取異黃酮工藝中高速分離機分離的上清液真空濃縮；(b)選擇能夠析出皂甙的溶劑，如丙酮、乙醚(純度95％以上)以1∶5以上比例充分攪拌，經高速分離機分離，得皂甙固態物質；(c)固態物質加一定量的無離子水濃縮，收回溶劑，固形物含量9％-11％，經滅菌、噴霧乾燥，可得含量60％以上的大豆皂甙。(6)提取大豆低聚糖(a)經大孔吸附樹脂流出的含有低聚糖的料液，經反滲透濃縮至固形物含量9％-11％；(b)此料液用活性炭、白土進一步脫色；(c)脫色後的料液，經過超濾膜濃縮至固形物含量40％以上，經滅菌直接罐裝成液態的大豆低聚糖；(d)脫色的料液與糊精以1∶3比例混合後，固形物調整至噴霧乾燥標準，經滅菌噴霧可得含量20-60％的大豆低聚糖。
全文摘要
一種高、低溫豆粕提取蛋白、短肽、核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖的方法,它能連續製取。其方法是:將高溫或低溫脫脂豆粕投到超聲破壁浸提罐中經超聲破壁、溶解、攪拌、過濾、篩選、分離、濃縮、水解、電滲析、除鹽、滅菌、噴霧乾燥製得。其特點在於:該生產方法即解決了目前已發現的大豆功能物質在一條生產線上連續提取和生產,又改變了人們一直認為高溫粕只能作飼料的傳統觀念,最終對原料大豆做到「榨乾吃淨」基本無廢物生成,降低了有機汙染物的含量,除提高資源的利用率外,還降低了環保成本。本發明與現有的大豆功能物質少品種的加工方式相比,其經濟效益大幅度提高。
文檔編號C07K1/00GK1329103SQ0112801
公開日2002年1月2日 申請日期2001年8月7日 優先權日2001年8月7日
發明者姜浩奎, 李榮和, 梁岐, 王旭太, 徐國慶, 陳星 , 李繼富 申請人:姜浩奎, 李榮和