专利名称：同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法
技术领域：
本发明属于植物油脂的提取加工技术，主要涉及一种从大豆中同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法，
背景技术：
目前大豆油脂制取工艺有两种，一种是溶剂浸出法和挤压膨化-浸出法，另一种是机械压榨法。出油率比较大的溶剂浸出法，粕残油率低(< 1%，干基)，溶剂会有一些残留，往往是氢汽油的成分，尽量控制在一定的安全层面上，但是很难说有的时候一个地方工艺上有问题的话会造成氢气油残留或者进出油残留的超标。六号抽取溶剂作为主要浸出用溶剂，其主要成分是正己烷和庚烷，此外还含有少量苯、甲苯等有害物质，对人体神经系统、脏器会有一定的伤害，使神经细胞内类脂平衡失调，导致各种人体机能紊乱。食用油中溶剂残留量过高，长期食用会导致人精神麻痹甚至瘫痪。另一种溶剂正己烷，对膜脂质有损伤作用，并且正己烷的急性吸入可引起或增强机体活性氧自由基的损伤反应，导致脂质过氧化损伤。压榨法是靠物理挤压出来的油，还有其它溶解性的东西也会出来，影响油的感官； 经过后期高温长时间处理，油、饼质量差，豆粕中的残油率高(5% 7%，干基)；豆粕中蛋白变性严重，只能用作肥料，而目前营养界经研究发现大豆活性肽具有很高的营养价值及广泛的功能活性(类吗啡样活性、激素和调节激素的作用，对生物体内的酶具有调节和抑制功能，改善和提高矿物质运输和吸收，抗菌和病毒，提高免疫力，抗氧化，清除自由基抗衰老以及抗高血压和高血脂等。)，所以此方法造成大量优质植物蛋白的浪费。新出台的国家标准规定，一二级浸出色拉油溶剂残留标准每公斤不得超过10毫克，三四级不应超过50毫克，这说明合格油品中仍然含有溶剂残留。所以酶法提取大豆油脂是未来的发展方向。水酶法是采用生物酶法水解大豆原料，提油条件温和，油料蛋白的性能几乎不发生变化，无论是水相中直接加工利用，还是回收分离蛋白再利用，效果都十分理想。但是水为溶剂提取植物油的方法应用于向大豆这样低含油量的油料，效果较差，油脂提取率低。而大豆中所含的蛋白不仅量多，而且质量优异，是植物蛋白中的精品，因此，解决低含油量大豆油料水酶法提取油脂的难题，意义重大。水酶法工艺中避免了高温处理、有机溶剂污染，得到的油澄清透明、色素含量低、 质量好。在上世纪50年代国外就有学者把生物技术(酶)应用于油脂以探求更科学、健康、 安全的提取方法。到上世纪90年代，水酶法提油技术再次引起国内外学者的关注，因为水酶法技术不仅可以克服常规制油工艺在经济、环境、安全等多方面的弊端，且在提取油的同时可以有效的回收油料中其他营养物质。水酶法提取的研究逐步成为当前国内外食品工业的热点，至今已对近二十种油料进行了实验，研究涉及的酶有近十种。实验表明，对多种油料的水酶法制油工艺均能提高得油率，提高油的品质及副产物质量。水酶法提取技术是利用油料同时得到油脂和蛋白最理想方法，但也是研究难度较大的工艺方法，特别对于低含油量的油料(最典型的是大豆)，采用水酶法从中提取油与蛋白产品时，存在得油率较低， 以及酶解后蛋白与油脂所形成的乳状液难以破乳分离等技术难题。乳状液的形成及其稳定性是乳状液领域重点研究的两个方面。在许多情况下，人们希望制备的乳状液能抗拒液滴聚结，保持稳定，但有时却希望乳状液不稳定，能够破乳而使油水分离。对于形成的稳定乳状液，要破坏它达到相分离的目的是非常困难的。常用的破乳方法有物理机械法、物理化学法和电力作用三类。物理机械法有离心分离、超声波处理、加热等；物理化学法主要是通过加入无机酸、盐或者高分子絮凝剂等改变乳状液界面膜的性质，达到破乳目的；电力作用是利用高压电势促进乳状液中带电液滴聚结。水酶法工艺的优势之一是避免使用有机溶剂和有毒化学试剂，为此对于水酶法提油工艺中形成的乳状液，采用物理机械方法破乳。目前浓缩蛋白的制取工艺有三种，一种是酸提法，此方法需大量酸和碱并排出大量含糖等营养物质的废水，从而造成后处理困难(浸出物中有一定的蛋白质损失)。第二种是醇提法，此法生产中一个突出的问题是乙醇的回收，即浸提液一般要经过两次以上的蒸发精馏，乙醇的回收率对经济效益影响很大。第三种是湿热浸提法，这种方法生产的浓缩大豆蛋白，由于加热处理过程中，有少量糖与蛋白质反应，生成一些呈色，呈味物质，产品色泽深，异味大，且由于蛋白质发生了不可逆的热变性，部分功能特性丧失，使其用途受到一定限制。目前为止，没有一种可以将大豆油脂和浓缩蛋白同步提取出来的工艺方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种从大豆中同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法。本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法，包括以下步骤将挤压膨化后的大豆产物与水混合得到混合液；向混合液中加入蛋白酶进行酶解，灭酶后离心分离得到水解液；(1)向水解液中加入乙醇进行冷浴，离心，沉淀为高纯度浓缩蛋白；所述加入的乙醇温度为-40-0°C，冷浴时间为0-40min， 乙醇添加量为水解液体积乙醇体积=0. 75-1. 75 1，乙醇浓度为50% -100% ； (2)将 (1)中离心后的上清液进行旋转蒸发，在乙醇蒸发后对剩余混合物进行超声处理和高速离心处理，将混合物中大豆油脂引出收集，得到大豆油脂；所述的旋转蒸发温度为30-80°C， 旋转蒸发时间为3-8min，旋转蒸发转速为80_130r/S ；所述的超声功率为200-700W，，超声时间为20-60s，超声温度为30-70°C，所述的高速离心转速为lOOOOr/min，高速离心时间为 15min。步骤(1)所述的同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法，优选的乙醇温度为_34°C，冷浴时间为16min，乙醇添加量为水解液体积乙醇体积=1.09 1，乙醇浓度为92%。步骤O)中所述的同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法优选的旋转蒸发温度63°C，旋转蒸发时间5. lmin，旋转转速112r/s，超声功率为562W，超声时间为58s，超声温度为64°C。本发明方法是在冷浴基础上，向水酶法提取大豆油过程中产生的水解液中加入冷乙醇的方法来提取油脂和浓缩蛋白。同时在本发明方法中，用超声波处理可以使油脂在乳状液的三维网状结构中释放。冷冻乙醇可以更好的将水解液中蛋白沉淀，从而提高游离油得率，离心得到良好品质的游离油。再加之，利用旋转蒸发仪将乙醇完全萃取，而且乙醇回收率高，可以重复使用，所得大豆油无溶剂残留，所需要的设备简单、操作安全，可以获得高质量的绿色油脂。在本发明醇酶法工艺条件下油脂回收率可达到99-100%左右。
图1酶辅助乙醇直接提取大豆油和浓缩蛋白的工艺路线图；图2乙醇温度对总油提取率的影响；图3乙醇添加量对总油提取率的影响；图4乙醇浓度对总油提取率的影响；图5冷浴时间对总油提取率的影响；图6乙醇冰浴各因素对总油提取率的降维分析图；图7Y = f(x1; X2)的响应面；图8Y = f(x2，X3)的响应面；图9Y = f(x3，X4)的响应面；图10乙醇冰浴各因素对浓缩蛋白得率的降维分析图；图IlY = f (X1, X2)的响应面；图12Y = f(x1; X4)的响应面；图13Y = f(x3，X4)的响应面；图14乙醇冰浴参数对模糊评判结果的降维分析；图15旋转蒸发时间对乙醇回收率的影响图16旋转蒸发温度对乙醇回收率的影响；图17旋转蒸发转速对乙醇回收率的影响；图18旋转蒸发各因素对考察指标的降维分析图；图19Y = f(x1 X2)的响应面；图20Y = f(x1 X3)的响应面；图2IY = f ( ，X3)的响应面；图22超声温度对游离油脂得率的影响；图23超声时间对游离油脂得率的影响；图M超声功率对游离油脂得率的影响；图25各因素对考察指标的降维分析图；图26Y = f(x1 X2)的等高线与响应面；图27Y = f(x1 X3)的等高线与响应面；图28Y = f(x2, X3)的等高线与响应面；
具体实施例方式下面结合具体实施例来进一步描述本发明。同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法包括以下几个步骤将大豆粉碎后挤压膨化，将挤压膨化后的大豆产物与水混合得到混合液；向混合液中加入蛋白酶进行酶解，灭酶后离心分离得到水解液；(1)向水解液中加入乙醇进行冷浴，离心，沉淀为高纯度浓缩蛋白；所述加入的乙醇温度为-40-0°C，冷浴时间为0-40min，乙醇添加量为水解液体积乙醇体积=0.75-1.75 1，乙醇浓度为50%-100% ； (2)将(1)中离心后的上清液进行旋转蒸发，在乙醇蒸发后对剩余混合物进行超声处理和高速离心处理，将混合物中大豆油脂引出收集，得到大豆油脂；所述的旋转蒸发温度为30-80°C，旋转蒸发时间为3-8min，旋转蒸发转速为80-130r/s ；所述的超声功率为200-700W，，超声时间为20_60s，超声温度为 30-70°C，所述的高速离心转速为lOOOOr/min，高速离心时间为15min。优选的乙醇温度为-34°C，冷浴时间为16min，乙醇添加量为水解液体积乙醇体积=1. 09 1，乙醇浓度为 92%。优选的旋转蒸发温度63°C，旋转蒸发时间5. lmin，旋转蒸发转速112r/s。优选的超声功率为562W，超声时间为58s，超声温度为64°C。实验例1乙醇冷浴工艺条件最佳参数的筛选实验1材料与方法1. 1材料、试剂无水乙醇1. 2主要仪器设备电子分析天平低速离心机台式高速冷冻离心机低温恒温搅拌反应浴半自动定氮仪消化仪索氏抽提器1. 3实验方法1.3. 1工艺流程(见图1)1. 3. 2计算公式总油提取率(％ )=(原料大豆所用克数*大豆中油的质量分数-酶解后残渣中残油量-浓缩蛋白中残油量)/原料大豆所用克数*大豆中油的质量分数
浓缩蛋白裤(。‘加乙醇后浓缩蛋白， ，蛋白浓度(定氮)χ _
原科宏、蛋臼里2结果与讨论2. 1冰浴工艺单因素条件对总油提取率的影响2. 1. 1乙醇温度对总油提取率的影响在冷浴时间为20min，浓度为95%，添加量为1 1条件下，考察乙醇温度对总油提取率的影响，结果见图2。由图2结果可以看出当随着乙醇温度的升高，总油提取率明显下降，所以在下面的响应面试验设计中乙醇温度水平选择-40到-30°C。2. 1. 2乙醇添加量对总油提取率的影响在冷浴时间为20min，浓度为95%，温度为_40°C，考察乙醇添加量对总油提取率的影响，结果见图3。由图3结果可以看出乙醇添加量在1 1到1.25 1附近总油提取率有较大值出现，因为考虑到交互作用，所以在下面的响应面试验设计中乙醇添加量选择在 1 1-1. 25 1。
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2. 1. 3乙醇浓度对总油提取率的影响在冷浴时间为20min，温度为_40°C，添加量为1 1条件下，考察乙醇浓度对总油提取率的影响，结果见图4。由图4结果可以看出乙醇浓度大于80%总油提取率明显增加， 所以在下面的响应面试验设计中乙醇浓度选择80-100%。2. 1. 4冰浴时间比对总油提取率的影响温度为-40°C，添加量为1 1，浓度为95%条件下，考察冷浴时间比对总油提取率的影响，结果见图5。由图5结果可以看出冷浴时间IOmin时总油提取率明显增加，但当冷浴时间大于20min时总油提取率呈不变趋势，所以在下面的响应面试验设计中冷浴时间选择 10-20min。2. 2冰浴工艺的响应面实验优化反应条件2. 2. 1实验因素水平编码表在单因素研究的基础上，选取乙醇温度、乙醇添加量、乙醇浓度和冷浴时间4个因素为自变量，以总油提取率为响应值，根据中心组合设计原理，设计响应面分析实验，其因素水平编码表见表1-1。表1-1因素水平编码表
因素
编码乙醇温度X1乙醇添加量5C2乙醇浓度X3~冷浴时间X权利要求
1.一种同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法，包括以下步骤将大豆粉碎后挤压膨化；将挤压膨化后的大豆产物与水混合得到混合液；向混合液中加入蛋白酶进行酶解，灭酶后离心分离得到水解液；其特征在于(1)向水解液中加入乙醇进行冷浴，离心，沉淀为高纯度浓缩蛋白，提出高纯度浓缩蛋白；所述加入的乙醇温度为-40-0°C，冷浴时间为 0-40min，乙醇添加量为水解液体积乙醇体积=0. 75-1. 75 1，乙醇浓度为50%-100% ； (2)将(1)中离心后的上清液进行旋转蒸发，在乙醇蒸发后对剩余混合物进行超声处理和高速离心处理，将混合物中大豆油脂引出收集，得到大豆油脂；所述的旋转蒸发温度为30-80°C，旋转蒸发时间为3-8min，旋转蒸发转速为80-130r/s ；所述的超声功率为 200-700W，，超声时间为20-60s，超声温度为30_70°C，所述的高速离心转速为lOOOOr/min， 高速离心时间为15min。
2.根据权利要求1所述的同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法，其特征在于优选的乙醇温度为_34°C，冷浴时间为16min，乙醇添加量为水解液体积乙醇体积=1. 09 1，乙醇浓度为92%。
3.根据权利要求1所述的同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法，其特征在于优选的旋转蒸发温度63°C，旋转蒸发时间5. lmin，旋转转速112r/s。
4.根据权利要求1所述的同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法，其特征在于优选的超声功率为562W，超声时间为58s，超声温度为64°C。
全文摘要
同步提取大豆油脂和浓缩蛋白的方法属于植物油脂提取加工技术；包括以下步骤将挤压膨化后的大豆粉酶解，离心，收集水解液；①向水解液中加入乙醇进行冷浴，离心，沉淀为高纯度浓缩蛋白；②将上清液旋转蒸发，对剩余混合物进行超声和高速离心处理，将油脂引出收集，得到大豆油脂；本方法可同步得到高品质的绿色大豆油脂及高纯度浓缩蛋白，所需要的设备简单、操作安全、所得大豆油无溶剂残留，获得高质量的营养价值高的油脂，油脂回收率可达到99-100％。
文档编号A23J1/14GK102224856SQ201110136360
公开日2011年10月26日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者刘琪, 李杨, 江连洲, 王梅, 黄雨洋, 齐宝坤 申请人:东北农业大学