一种改进的豌豆分离蛋白制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种生物发酵法和快速水溶热分离技术相结合来制备高安全性、高吸收性豌豆分离蛋白的制备方法，属于农副产品深加工及食品工业【技术领域】。本发明的豌豆分离蛋白的制备方法，包括以下步骤：1)阶梯式浸泡处理：用不同温度的温水对豌豆进行阶梯式浸泡，分为快速吸水期：36°C浸泡2h;持续吸水期：30°C浸泡4?6h;稳定吸水期：28°C浸泡1?3h;分离期：24°C浸泡2?5h;酸解期：18°C浸泡3?4h;酸解期结束后获得浸泡后的豌豆；2)快速水溶处理；3)连续式热分离处理；4)豌豆蛋白的加工。制备的豌豆分离蛋白产品得率高，质量好，安全性高、吸收率强等优点。
【专利说明】一种改进的豌豆分离蛋白制备工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生物发酵法和快速水溶热分离技术相结合来制备高安全性、高吸 收性豌豆分离蛋白的制备方法，属于农副产品深加工及食品工业【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 豌豆是一种重要的膳食豆类资源，富含淀粉（超过50%)和优质的蛋白（18? 30% )。由于豌豆淀粉中直链淀粉含量高，制成的粉丝光泽好，久煮不断条，因此在国内，豌 豆主要应用于豌豆淀粉的生产，采用酸浆法加工粉丝工艺一直沿用至今，酸浆法的原理如 下：酸浆中的乳酸乳球菌及代谢产物-乳酸，具有凝集淀粉颗粒的能力，利用乳酸乳球菌及 代谢产物-乳酸使得淀粉与蛋白、纤维等物质发生相分离，通过离心即可得到高纯度的豌 豆淀粉，而豌豆蛋白、纤维素等组分残留在淀粉加工废液中，目前国内少有公司将废水中的 蛋白进行回收利用，造成了几乎全部的蛋白质混入水中被排放掉。豌豆蛋白是一种营养均 衡的植物蛋白，富含赖氨酸，其氨基酸组成与FA0/WH0推荐的值较为接近，具有较高的生物 价，同时豌豆为非转基因、非过敏源，其含有的异黄酮等雌性激素相较于大豆蛋白几乎可以 忽略不计，因此目前广泛应用于医药产品、保健食品、运动员（婴幼儿）配方食品等高端领 域。目前国内外的豌豆分离蛋白提取工艺主要有两种：
[0003] 一种是国外最多见的化学物理结合法，即碱溶酸沉法。其基本工艺如下：干豌豆 经脱皮后直接粉碎，对粉碎物（主要由淀粉、蛋白和小部分细纤维组成）进行碱溶处理，即 加水加碱调配溶液PH值到9. 5-10. 5,采用物理分离将不溶入水的淀粉分离出来，再将含蛋 白的溶液加盐酸调配溶液PH值到4. 5,此时溶液中的蛋白产生絮凝，最后采用物理分离将 絮凝后的蛋白提取、烘干。此种加工工艺的优点是蛋白提取率高，从投料加工到蛋白产品提 取时间快速，蛋白产品色泽较好。缺点是由于采用干法粉碎，蛋白、淀粉等分子结构被破坏， 提取过程中添加大量酸碱，产品中灰分、钠及铅砷等重金属含量较高，化学反应及试剂残留 导致的食品安全问题限制了蛋白提取物在高端领域的应用；其次提取过程中产生的高浓度 C0D废水很难处理，对环境造成污染也较大。
[0004] 二种是国内多采用的传统的酸浆法提取工艺。其基本工艺如下：干豌豆用水浸泡 24-36小时，再加水和酸浆粉碎成PH值为5. 6左右的溶液，先采用物理法将溶液内的纤维 去除，余下的淀粉、蛋白混合溶液进入容器内再加入酸浆进行发酵，待PH值达到4-5时，蛋 白溶解于水中，将含蛋白的溶液分离出来，最后将此部分溶液中的蛋白进行浓缩后烘干成 蛋白成品。此种工艺的优点是采用湿法粉碎，然后经长时间发酵及酸浆作用，蛋白的分子结 构发生变化，分子量变小，利于人体吸收，加之提取过程中没有添加任何化学物质，蛋白产 品的安全性有所提高。缺点是提取率低、用水量大，由于酸浆的制备和发酵需要占用大量空 间，产品发酵提取过程时间较长，致使产品产生褐变，口味较差。
【发明内容】
[0005] 本发明通过工艺改造及技术研发，形成了一套成熟的豌豆蛋白提取工艺，利用生 物发酵法和快速水溶热分离技术相结合的快速提取工艺，集合了上述两种豌豆分离蛋白生 产工艺的全部优点，并克服了上述工艺中存在的缺点，提供了一种将豌豆中淀粉、蛋白、纤 维快速分离提取，产品得率高，质量好，且豌豆蛋白具有高安全性、高吸收率的方法。
[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种豌豆分离蛋白的制备方法，包括 以下步骤：
[0007] 1)阶梯式浸泡处理：用不同温度的温水对豌豆进行阶梯式浸泡，包括；
[0008] 快速吸水期 36°C浸泡2h; 持续吸水期 30fC浸泡4?6 h; 稳定吸水期 28X：浸泡1?3 h; 分离期 24°C浸泡2?5 h; 酸解期 18°C浸泡3?4h; 酸解期结束后获得浸泡后的婉豆；
[0009] 2)快速水溶处理：浸泡后的豌豆加水破碎，在30?32°C保温15?20s获得混合 液；
[0010] 3)连续式热分离处理：对前一步骤的混合液进行固液分离除去纤维组织，将含蛋 白和淀粉的分离液进行离心分离，取含蛋白的离心液；对离心液进行蛋白絮凝，离心收集蛋 白凝乳；
[0011] 4)豌豆蛋白的加工：对前一步骤的蛋白凝乳进行杀菌、脱气、均质后喷雾干燥获 得豌豆分离蛋白成品。
[0012] 本发明的主要机理如下：
[0013] (1)本发明经过长期大量的检测表明，在豌豆的浸泡过程中共分为吸水、保水、反 渗透三个阶段。豌豆原料的水份一般在12%左右，其外种皮较紧密，因此浸泡初期吸水缓 慢，只有外种皮吸水膨胀后密度增大后内部组织才开始快速吸水，本阶梯式浸泡工艺初期 (前两个小时）采用36°c热水浸泡豌豆，促使豌豆表皮快速吸水膨胀，密度增大，内部组织 开始少量吸水；实验表明如果继续保持高的浸泡温度，其内部组织的吸水过程反而变的异 常缓慢，通达大量的模拟实验，在30°C的浸泡水温时吸水速度达到最佳，本工艺浸泡工艺从 第3小时起采用30°C的恒定浸泡水温，浸泡4?6小时后水份达到56%，期间豌豆内部组 织淀粉、蛋白、纤维分子开始发生变化，相互紧密的包裹状态由于吸后膨胀开始变形；为防 止其变形后分裂的速度过快，此时将浸泡水温降至28°C，并保持1?3个小时，在此期间水 份达到58%的饱和水份，水份不再增加，其内部的蛋白、淀粉、纤维颗粒开始产生分裂、相分 离，一部分可溶性有机物开始从组织中析出，浸泡水中乳酸菌、酵母菌等大量繁殖，浸泡水 PH值快速由6. 8降至4. 8左右；此时如果不对其生物发酵速度进行抑制，大量可溶性蛋白 将被析出，造成提取率下降，此阶段浸泡水温降至24°C浸泡2?5小时后，降温至18°C浸泡 3?4小时，豌豆内部物质的析出得到抑制，但内部蛋白分子结构在乳酸菌的作用下逐步酸 解，变为小分子量蛋白。
[0014] 采用上述独创的阶梯式浸泡工艺，控制和抑制生物发酵过程，使得浸泡时间大大 缩短。
[0015] (2)在快速水溶处理阶段，浸泡水pH值达到4. 6-4. 9后开始进行粉碎，利用粉碎机 将豌豆粉碎成< 0. 8mm的颗粒，在粉碎过程中加入定量36°C的热水调整混合液的含固量达 到40%左右、pH值5. 8-6. 0、温度30-32°C，在此环境条件下豌豆中的淀粉、蛋白颗粒和纤维 组织迅速脱离，蛋白分子瞬间溶于水中，整个水溶过程在管道反应器内进行，时间15-20S。 [0016] 通过快速水溶处理，使豌豆中的淀粉、蛋白颗粒和纤维组织迅速脱离，蛋白分子瞬 间溶于水中。
[0017] (3)粉碎后的混合溶液通过管道进入离心筛分系统，纤维组织被筛网隔离，蛋白、 淀粉混合溶液通过筛网进入一次离心分离系统。在离心分离系统内由于淀粉不溶于水，t匕 重大于蛋白，从固相出口分离出来；含蛋白的溶液从液相分离出来进入专用连续热分离设 备，其温度达到47-49°C，管道反应器内保温时间20-30S，此时蛋白分子产生絮凝，再通过 二次离心分离系统浓缩成蛋白凝乳。
[0018] 通过分离处理及热分离处理，使蛋白分子产生絮凝，再通过离心分离系统浓缩成 含固量约25%的蛋白凝乳。
[0019] (4)由于从粉碎到蛋白烘干采用快速水溶热分离技术，整个提取过程控制在60s 以内，提取过程不添加任何化学物质，仅通过部分物理改性措施，可以使豌豆蛋白的含量以 及色泽、口味及提取能耗较其他回收利用方法有更大幅度的提高，在浸泡发酵阶段蛋白分 子被酸解形成10万以下的小分子量蛋白，消化吸收率得到较大提高，解决了以往回收技术 中存在的不足之处，进而提供了一种高安全性、高吸收性豌豆分离蛋白的制备方法。
[0020] 蛋白凝乳经杀菌脱气、均质后进行喷雾干燥，得到豌豆分离蛋白成品。
[0021] 进一步，步骤2)中混合液的含固量为39?4lwt %，pH值为5. 8?6.0。
[0022] 进一步，步骤3)蛋白絮凝方法为：调节离心液温度在47?49°C，保温20?30s使 蛋白高温絮凝；
[0023] 更进一步，步骤3)蛋白絮凝方法为：调节离心液温度为48°C，保温20?30s使蛋 白高温絮凝。
[0024] 进一步，步骤4)中杀菌温度条件为110?115°C，杀菌时间为15?20s ;真空脱气 负压0. 08?0. 09mpa ;喷雾干燥的烘干温度为170?175°C，出风温度58?62°C。
[0025] 本发明第二方面公开了前述制备方法在豌豆蛋白生产中的应用。
[0026] 与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0027] 1)本发明提取过程中不添加任何化学试剂、溶剂，有效提高了产品的安全性，解决 了废水严重污染环境的问题；
[0028] 2)本发明采用了生物发酵法，通过控制浸泡不同阶段的水分、水温、PH值，蛋白分 子得到有限酸解，获得了分子量少于10万的高消化率、高吸收性蛋白；
[0029] 3)在后续的快速水溶热分离过程中，整个提取过程控制在60s以内，有效抑制了 蛋白分子在酸性条件下的褐变，避免了过长发酵时间造成的酸腥口味；
[0030] 4)本发明显著降低了豌豆分离蛋白提取过程中的能耗，水、电、汽等能源消耗相比 其它工艺降低了 40%，提取率达到98%，有利于豌豆蛋白粉的综合开发利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1为本发明豌豆分离蛋白的制备工艺流程；
[0032] 图2为阶梯式浸泡处理步骤豌豆随浸泡时间变化图；
[0033] 图3为阶梯式浸泡水温示意图；
[0034] 图4为豌豆分离蛋白分子量电泳图谱。
【具体实施方式】
[0035] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0036] 实施例1原理性监测实验
[0037] 1.浸泡时间的影响
[0038] 采用自动温度控制仪30°C的温水对豌豆进行浸泡，浸泡时间分别为浸泡0h，浸泡 6h，浸泡10h，浸泡16h，浸泡后通过对豌豆中分离出的蛋白颗粒进行显微镜下观察，具体实 验方法如下：
[0039] a.实验目的：观察豌豆在不同的浸泡温度，分离出的蛋白颗粒的形态结构。
[0040] b.实验器材：小型粉碎机，TDL-80-2B离心机，140目过滤筛，电子显微镜等。
[0041] c.实验方法：将浸泡到规定时间的豌豆和水取适量，粉碎后，用140目的过滤筛去 除豆渣，然后用离心机将淀粉和蛋白分离，取蛋白少量，在载玻片上均匀涂片染色后，用80 倍的显微镜下观察。
[0042] 通过上述方法观察豌豆中蛋白颗粒形态，实验结果如图2所示：浸泡前颗粒形状 不规则，透明度较差，说明蛋白与淀粉之间的组织膜没有软化，蛋白颗粒没有被释放，和淀 粉颗粒完全交融在一起，浸泡6-10小时后，随着豌豆吃水膨胀，内部组织淀粉、蛋白、纤维 分子开始发生变化，相互紧密的包裹状态由于吸水后膨胀软化，蛋白颗粒与淀粉分离，从显 微镜下观察：此时的蛋白颗粒的形状规则，但边缘有鞭毛，具有一定的透明度，中间有阴影， 说明浸泡6-10小时，淀粉和蛋白分子处于活动阶段，蛋白颗粒从软化的包囊组织中被释放 出来。当浸泡至16小时观察蛋白的颗粒：形状规则，边缘光滑，透明度较好，说明蛋白与淀 粉之间分离完全。
[0043] 8.阶梯式浸泡实验
[0044] 在0-16小时内，检测不同浸泡温度（10_36°C )下豌豆的含水率（％ )与浸出液的 pH值变化，实验结果如图3所示。
[0045] 本实验是根据酸浆法的原理，生产过程中产生的乳酸乳球菌的最佳生成环境是温 度37°C，PH5. 5-6. 0,20°C以下不易生长。具有耐热性差，耐酸性强的特点，同时结合豌豆 在浸泡的过程中内部淀粉，蛋白和纤维分子结构发生的变化情况；因此选择36°C，浸泡2小 时，豌豆迅速软化吸水膨胀，水分增加一倍多，选择30°C，浸泡4?6小时，使豌豆吸水达到 饱和状态，同时要为乳酸菌的生产环境创造基础，降温至28-24°C，为产生的乳酸菌提供最 佳生成环境，在浸泡过程中的充分发挥作用，使豌豆的内部分子结构完全分离，并保持稳定 状态：水分58%，pH 4. 8 ;选择18°C，目的是抑制乳酸菌的发酵，防止PH的继续降低，对蛋 白颗粒的破坏。因此通过本实验，最终获取了一种最佳的阶梯式浸泡工艺，如下表1所示。
[0046] 表1阶梯式浸泡工艺流程
[0047]
【权利要求】
1. 一种豌豆分离蛋白的制备方法，包括以下步骤： 1) 阶梯式浸泡处理：用不同温度的温水对豌豆进行阶梯式浸泡，包括： 快速吸水期 36°C浸泡2h; 持续吸水期 30°C浸泡4?6 h; 稳定吸水期 28°C浸泡1?3 h; 分离期 241：浸泡2?5 h; 酸解期 18°C浸泡3?4 h; 酸解期结束后获得浸泡后的婉豆； 2) 快速水溶处理：浸泡后的豌豆加水破碎，在30?32°C保温15?20s获得混合液； 3) 连续式热分离处理：对前一步骤的混合液进行固液分离除去纤维组织，将含蛋白和 淀粉的分离液进行离心分离，取含蛋白的离心液；对离心液进行蛋白絮凝，离心收集蛋白凝 乳； 4) 豌豆蛋白的加工：对前一步骤的蛋白凝乳进行杀菌、脱气、均质后喷雾干燥获得豌 ?分尚蛋白成品。
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中混合液的含固量为39? 41wt%，pH 值为 5. 8 ?6. 0。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)蛋白絮凝方法为：调节离心液 温度在47?49 °C，保温20?30s使蛋白高温絮凝。
4. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中杀菌温度条件为110? 115°C，杀菌时间为15?20s。
5. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中真空脱气负压0.08? 0. 09mpa〇
6. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中喷雾干燥的烘干温度为 170?175°C，出风温度58?62°C。
7. 权利要求1-6任一权利要求所述制备方法在豌豆蛋白生产中的应用。
【文档编号】A23J3/16GK104206644SQ201410464637
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】王雪源 申请人:山东健源食品有限公司