本发明属于大豆副产物深加工技术领域，具体涉及一种超声辅助热碱法联合提取大豆纤维和豆渣蛋白的方法。
背景技术：
豆渣是大豆在生产大豆油、大豆蛋白，或加工豆腐、腐竹等产品过程中产生的主要副产物；大豆生产加工过程约产生15～20％的豆渣。豆渣中含有70％以上的纤维素和15％左右的蛋白质，是制备大豆纤维和豆渣蛋白的丰富原料。大豆纤维生理活性强，豆渣蛋白氨基酸组成合理，但我国豆渣资源的开发程度很低，多被用作动物饲料或废弃处理，其主要原因是大豆纤维多为水不溶性纤维，豆渣蛋白与豆渣中其余组分结合紧密，提取难度大。因而，如何合理高效地提取和应用大豆纤维和豆渣蛋白，对于提高豆渣副产物的精深加工起着关键性作用。
豆渣中纤维素和蛋白质提取难度大，且豆渣含有少量脂质，容易腐败变质，即使豆渣开发潜能巨大，仍然鲜有突破性进展。现有关于豆渣的开发研究主要集中于：(1)通过高静压、高压均质以及超声等方式处理豆渣提取可溶性膳食纤维；或者采用化学溶剂、超声波等方式优化豆渣蛋白的提取工艺。这些研究侧重于提取豆渣中的某种单一物质，但只能部分提高这类单一物质的提取率或纯度，无法显著改善这些提取物的功能特性；(2)结合酶解技术或发酵技术，以豆渣为原料制备大豆肽，或以豆渣为基料进行发酵生产，该类研究基于豆渣的丰富营养价值，着重于豆渣整体的开发应用，但大豆肽得率或发酵效果有限，难以进行规模化生产。综合来看，制约豆渣开发研究的主要原因是：(1)提取难度大，且提取物单一。受豆渣中纤维素可溶性差、豆渣蛋白结合度高的限制，大部分研究侧重于改善大豆纤维或豆渣蛋白的提取工艺，且集中于提取豆渣中的某一种物质，易丢弃其它物质；(2)功能特性欠佳。提取工艺不仅会影响物质的提取率和纯度，同时也会影响物质的结构和功能性质。已有研究集中于优化大豆纤维或豆渣蛋白的提取率或纯度，鲜有关注大豆纤维或豆渣蛋白的功能特性在提取过程中的变化，更少有利用这些提取工艺来改善大豆纤维或豆渣蛋白的功能特性的研究。
技术实现要素：
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种超声辅助热碱法联合提取大豆纤维和豆渣蛋白的方法。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法得到的大豆纤维和豆渣蛋白。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种超声辅助热碱法联合提取大豆纤维和豆渣蛋白的方法，包括如下步骤：
(1)将豆渣粉过筛后分散于去离子水中，调ph至9.0～13.0，25～60℃下200～600w超声处理10～30min；超声处理后70～130℃加热处理10～30min；随后25～60℃下300～900rpm搅拌60～120min；搅拌后超滤得到滤渣和滤液；
(2)将步骤(1)中所得滤渣复溶于去离子水中，调ph至中性，干燥得大豆纤维；
(3)将步骤(1)中所得滤液ph调至3.0～4.5，室温静置后离心，所得沉淀复溶于去离子水中，调ph至中性，干燥得豆渣蛋白。
优选地，步骤(1)中所述过筛是指过60～120目筛，所述豆渣粉过筛后分散于去离子水中的料液比为1:(10～40)。
优选地，步骤(1)中所述超滤是指在压力为0.01～0.1mpa、过滤孔径为200～400目的条件下过滤。
优选地，步骤(2)中所述滤渣复溶于去离子水中的料液比为1:(4～10)。
优选地，步骤(3)中所述室温静置的时间为30～60min；所述离心的转速为4000～8000rpm，时间为10～30min。
优选地，步骤(3)中所得沉淀复溶于去离子水中的料液比为1:(4～10)。
优选地，步骤(2)和(3)中所述干燥的方式为冷冻干燥或热风干燥；所述冷冻干燥压力为0.01～1mbar，冷冻干燥时间为12～24h；所述热风干燥温度为40～60℃，热风干燥时间为4～8h。
一种大豆纤维和豆渣蛋白，通过上述方法制备得到。
本发明的原理为：首先采用超声处理活化豆渣分散液，提高碱液进入豆渣的渗透量；随后通过热能进一步打断纤维素之间的氢键，降低大豆纤维与豆渣蛋白之间的结合度，从而在增加碱性环境下豆渣蛋白溶出率的同时提高大豆纤维的纯度。碱性环境下的超声处理和高温处理更利于活化大豆纤维，改善豆渣蛋白的功能特性，这也是本发明所解决的技术难题及申请专利保护关键技术。
本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)本发明同时提取豆渣中两种主要物质(大豆纤维和豆渣蛋白)，突破了以往只能提取豆渣中某一种物质的局限，大幅提升了豆渣副产物的附加值；
(2)本发明方法采用的超声预处理技术绿色环保，热能处理节能便捷，效果显著；显著改善了大豆纤维和豆渣蛋白的功能特性(尤其增强了大豆纤维的膨胀性)，解决了大豆纤维分散性差、利用率低等问题；
(3)本发明的方法具有工艺简单易操作，提取效率高等特点，所提取的大豆纤维具有持水/持油能力强、膨胀性好，提取的豆渣蛋白具有持水/持油能力强等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将100g过120目筛的豆渣粉以1:20g/ml的料液比分散于去离子水中，调ph至9.0，30℃下600w超声10min；超声后置于灭菌锅中110℃加热20min；随后采用磁力搅拌器在30℃下以500rpm搅拌120min(搅拌期间将豆渣分散液ph恒调为9.0)；搅拌后采用布氏漏斗和真空水循环泵进行超滤，超滤压力为0.07mpa；以超滤得到的滤渣和滤液分别提取大豆纤维和豆渣蛋白：将滤渣以1:10g/ml的料液比复溶于去离子水中，调ph至7.0，-24℃冻藏过夜后0.1mbar下冷冻干燥12h，得大豆纤维64g；将滤液ph调至3.2，室温静置30min后8000rpm离心10min，将离心后的沉淀以1:10g/ml的料液比复溶于去离子水中，调ph至7.0，-24℃冻藏过夜后0.1mbar下冷冻干燥12h，得豆渣蛋白11.8g。
实施例2
将500g过100目筛的豆渣粉以1:30g/ml的料液比分散于去离子水中，调ph至11.0，40℃下450w超声20min；超声后置于灭菌锅中130℃加热10min；随后采用搅拌桨在40℃下以700rpm搅拌90min(搅拌期间将豆渣分散液ph恒调为11.0)；搅拌后采用布氏漏斗和真空水循环泵进行超滤，超滤压力为0.04mpa；以超滤得到的滤渣和滤液分别提取大豆纤维和豆渣蛋白：将滤渣以1:8g/ml的料液比复溶于去离子水中，调ph至7.0，-24℃冻藏过夜后0.5mbar下冷冻干燥18h，得大豆纤维306g；将滤液ph调至3.8，室温静置40min后6000rpm离心20min，将离心后的沉淀以1:8g/ml的料液比复溶于去离子水中，调ph至7.0，-24℃冻藏过夜后0.5mbar下冷冻干燥18h，得豆渣蛋白57g。
实施例3
将10kg过80目筛的豆渣粉以1:40g/ml的料液比分散于去离子水中，调ph至13.0，60℃下300w超声30min；超声后置于恒温水浴锅中80℃加热30min；随后采用搅拌桨在60℃下以900rpm搅拌60min(搅拌期间将豆渣分散液ph恒调为13.0)；搅拌后采用布氏漏斗和真空水循环泵进行超滤，超滤压力为0.1mpa；以超滤得到的滤渣和滤液分别提取大豆纤维和豆渣蛋白：将滤渣以1:5g/ml的料液比复溶于去离子水中，调ph至7.0，50℃热风干燥6h，得大豆纤维5.8kg；将滤液ph调至4.2，室温静置60min后4000rpm离心30min，将离心后的沉淀以1:5g/ml的料液比复溶于去离子水中，调ph至7.0，50℃热风干燥6h，得豆渣蛋白1.11kg。
对比例1
与实施例1相比，未在110℃加热处理20min，其余步骤及条件完全相同，得到大豆纤维。
对比例2
与实施例1相比，未在30℃下600w超声处理10min，其余步骤及条件完全相同，得到大豆纤维。
对以上实施例1～3及对比例1～2所得产物的持水性、持油性和膨胀性进行测定：
持水(持油)性的测定方法：称取0.2g左右样品置于预先称重过的离心管中，逐步向离心管中加入4～6g去离子水(大豆油)，用玻璃棒轻轻搅拌，分散至无明显颗粒；室温静置半小时后3000rpm离心20min，倒去上清液(未吸附油)，以每克样品吸收去离子水(大豆油)的质量来表征持水(持油)性。
膨胀性的测定方法：称取0.1g左右大豆纤维置于15ml具塞试管中，读取此时大豆纤维的体积；缓慢加入10ml蒸馏水，室温静置24h后读取大豆纤维的体积。以每g大豆纤维增加的体积来表征膨胀性。表1为所提取的大豆纤维的持水性、持油性和膨胀性测定结果。表2为所提取的豆渣蛋白及商业购买的的大豆分离蛋白的持水性、持油性测定结果。
表1大豆纤维的持水性、持油性和膨胀性测定结果
表2豆渣蛋白的持水性、持油性测定结果
由表1和表2结果可见，本发明所提取的大豆纤维具有良好的持水/持油性能力，尤其分散性能强。豆渣蛋白同样具有良好的持水/持油能力。而未采用加热处理或超声处理所得大豆纤维持水/持油能力一般，分散性较差。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。