专利名称：一种基于多级逆流固液提取的大豆分离蛋白提取方法
技术领域：
本发明涉及一种大豆分离蛋白的提取方法，特别是一种基于多级逆流固液提取的大豆分离蛋白提取方法。
背景技术：
大豆分离蛋白是以脱脂豆柏为原料制备而成的一种植物蛋白产品，总蛋白质含量超过90%，良好的乳化性、保水性、吸油性和凝胶特性等使其广泛用作食品添加剂和食品原料。大豆中的蛋白质根据其离心过程中的 沉降系数可分为2S、7S、11S和15S四种组份，比例约为9. 4%、34%、42%、4. 6% [2’3]。7S组份中主要是7S球蛋白，由α (70. 6kDa)、α ! (80. 2kDa)、β (48. 4kDa)三种亚基组成的三聚体结构糖蛋白，分子量约为180kDa，等电点5. 2-6. 2。IlS组份中主要是IIS球蛋白，是一种由6个亚基对组成的多聚亚基蛋白，分子量范围320-380kDa，每个亚基对由一个酸性亚基和一个碱性亚基通过二硫键连接而成，等电点为4. 6。7S和IlS组份的含量是影响SPI功能特性的关键因素。豆柏中2S组份具有较高的溶解速率，7S和IlS组份的溶解速率低于2S组份，15S较难于直接溶于水溶液，在大豆分离蛋白提取过程中15S主要以不溶的形式存在于豆渣中。传统的大豆分离蛋白制备方法主要是采用二级错流提取的方式将脱脂豆柏中的蛋白质溶出获得蛋白提取液，再经过酸沉淀的方式将提取液中的蛋白质沉淀出，经过喷雾干燥获得大豆分离蛋白粉。在二级错流提取过程中，新鲜豆柏与清水混合，经过固液分离后向豆柏中再次加入清水，固液分离后合并两次获得的提取液，酸沉淀后将沉淀物洗涤和喷雾干燥后获得蛋白粉。这种传统的大豆分离蛋白提取过程存在的主要问题包括(I)用水量高，每制备I吨大豆分离蛋白，在提取阶段需要使用超过29吨的清水，并导致相应的加热清水所需的大量的能量消耗。(2)产生大量的乳清废水，由于提取阶段用水量较高，导致蛋白提取液经酸沉处理后形成大量的乳清废水，乳清废水产生量越大，后续水处理费用越高。(3)蛋白质收率低，酸沉淀过程中蛋白质尤其是7S和IlS组份中的蛋白质收率与总蛋白浓度相关，提取阶段用水量越高导致总蛋白浓度越低，沉淀过程中蛋白质沉淀率越低，降低了沉淀过程中的蛋白质收率。(4)平均分子量低导致大豆分离蛋白的功能特性不高，大豆分离蛋白的功能特性与平均分子量密切相关，过高的用水量易导致多亚基蛋白质解离，降低了大豆分离蛋白的平均分子量，影响了大豆分离蛋白的功能特性。
发明内容
针对传统大豆分离蛋白提取工艺中存在的问题，本发明目的在于提供一种基于多级逆流固液提取的大豆分离蛋白制备方法，通过改变提取过程的工艺降低豆柏蛋白质溶出过程中的用水量，以降低高浓度乳清废水排放量，提高酸沉淀阶段的蛋白质回收率，并减少多亚基蛋白质降解，提高大豆分离蛋白功能特性。豆柏中2S、7S和IlS组份的溶出速率依次降低，为了使得尽可能多的7S和IlS组份蛋白溶出，在蛋白提取过程中，将已经溶出的蛋白尤其是溶出的2S组份蛋白及时移出，可以加大固相和液相之间的蛋白质浓度梯度，提高7S和IlS组份蛋白的溶出速率。本发明为了实现上述目的，采用多级逆流固液萃取的方式实现豆柏中蛋白质的提取。多级逆流固液提取装置由提取罐、流体输送装置、切换阀和固液分离装置组成。在提取过程中，豆柏与提取液相对运动方向相反。采用附图I所示的工艺流程，图I中Stl为新鲜的豆柏；Si、S2和S3分别为提取I次、2次和3次后的豆柏；W为清水屯为提取两次后的豆柏与清水混合后的提取液，E2为提取I次后的豆柏与E1混合后的提取液；E3新鲜豆柏与E2混合后的提取液。提取罐的位置不变，通过中间的切换阀调整提取罐的相对顺序。基于多级逆流固液提取的大豆分离蛋白制备技术流程如下(I)豆柏从左向右依次经过提取罐1-1、1-2和1-3，豆柏中残余的蛋白质含量逐渐降低；(2)流动相从右向左依次将豆柏中的蛋白质溶解出，溶液中蛋白质浓度逐渐增加。(3)清水与被洗涤两次的豆柏(S2)充分混合，固液分离后获得豆渣S3和一次提取液E1 ;提取罐1-3通过阀门切换成为2-1 ；(4)提取液E1与豆柏S1在提取罐1-2充分混合，固液分离后获得豆柏S2和提取液E2 ;提取罐1-3通过阀门切换成为2-3 ；(5)提取液E2与新鲜豆柏Stl在提取罐1-1充分混合，固液分离后获得豆柏S1和提取液E3 ;提取罐1-1通过阀门切换成为2-2 ；(6)豆柏经三次提取后(S3)作为豆渣不再使用；(7)提取液E3直接进行酸沉淀处理；(8)提取液E3经过酸沉淀后依次经离心、洗涤和喷雾干燥后获得SPI粉。(9)在蛋白提取过程中清水从右向左移动，豆柏相对于提取液从左向右移动，在整体上豆柏与提取液相对运动方向相反。(10)上述操作过程中的步骤(3)、(4)和(5)同时进行。(11)在提取过程中，三个提取罐内悬浮液的温度从左至右依次降低，三个提取罐内悬浮液的PH值从左至右依次降低。(12)在提取过程中，新鲜豆柏和加入清水的比例恒定。由于采用上述的技术方案，本发明具有如下的优点I、节约用水量，与多级错流工艺相比，在相同条件下制备每吨大豆分离蛋白的用水量可节约25-35%，高浓度有机废水的排放量减少20-30%。2)增加总蛋白质收率，由于提高了蛋白提取液的浓度，酸沉淀过程中蛋白质总蛋白质收率可提高6-8%。3、提高大豆分离蛋白的平均分子量，降低提取过程和酸沉淀过程中多亚基蛋白质的解离，提高大豆分离蛋白的平均分子量，改善大豆分离蛋白功能特性。
图I为基于多级逆流固液提取大豆分离蛋白的工艺流程。
权利要求
1.ー种基于多级逆流固液提取的大豆分离蛋白制备方法，其特征在于提取装置由两个或多个提取罐以及相应的流体输送装置、切换阀和固液分离装置組成。提取罐之间设置流体输送装置、切换阀和固液分离装置，在蛋白提取过程中水溶液与豆柏的相对运动方向相反，在水溶液的运行方向蛋白质浓度逐级升高，在相对于水溶液运动的相反方向豆柏中残余蛋白质的含量逐渐降低。
2.根据权利要求I所述的方法，提取罐之间固液分离装置可以是离心装置或过滤装置。
3.根据权利要求I所述的方法，不同提取罐内溶液的pH值存在差异，按水溶液通过的顺序依次递增或依次递减。
4.根据权利要求I所述的方法，不同提取罐内溶液的温度存在差异，按水溶液通过的顺序依次递增或依次递减。
5.根据权利要求I所述的方法，水溶液依次经过每个提取罐，经过每个提取罐的先后顺序根据罐之间的切換阀调整。
6.根据权利要求I所述的方法，在大豆分离蛋白提取过程中，豆柏被洗涤的次数与提取罐的数量一致。
7.根据权利要求I所述的方法，水溶液通过全部的提取罐之后为蛋白提取液。
全文摘要
一种基于多级逆流固液提取的大豆分离蛋白提取方法，其特点为提取装置由两个或多个提取罐以及相应的流体输送装置、切换阀和固液分离装置组成。提取罐之间设置流体输送装置、切换阀和固液分离装置。在蛋白提取过程中水溶液与豆粕的相对运动方向相反，在水溶液的运行方向蛋白质浓度逐级升高，在相对于水溶液运动的相反方向豆粕中残余蛋白质的含量逐渐降低。不同提取罐之间存在温度和pH差异。与传统的多级错流提取方法相比，利用本发明所述的多级逆流固液提取法从豆粕中提取大豆分离蛋白具有节省用水、减少高浓度有机废水排放等优点。
文档编号A23J3/16GK102613385SQ20111003412
公开日2012年8月1日 申请日期2011年2月1日 优先权日2011年2月1日
发明者孔英俊, 张贵锋, 苏志国, 马光辉, 高建萍 申请人:中国科学院过程工程研究所