本发明属于α-淀粉酶抑制蛋白提取的技术领域，尤其涉及一种从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法和设备。
背景技术：
淀粉阻断剂，即α-淀粉酶抑制剂，属于糖(苷)水解酶抑制剂的一种，在化学结构上，它们可以是蛋白质、多肽和碳水化合物，其中，α-淀粉酶抑制蛋白是α-淀粉酶的一种蛋白类抑制剂，主要存在于谷类、豆类以及其它较高等植物中，其中，豆类植物中的α-淀粉酶抑制蛋白含量较高。
现有的从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法主要采用蒸发-干燥法，及首先通过蒸发得到α-淀粉酶抑制蛋白浓缩液，然后对该浓缩液进行干燥。该方法存在以下问题：1)主要采用蒸发的方式来浓缩，蒸发投资成本高，时间长且能耗高；2)蒸发过程的高温容易使酶抑制活性降低甚至失活；3)干燥后所得的产品中仍含有较多的豆类颗粒物。
技术实现要素：
基于上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法，该方法工艺简单，能耗低，所得α-淀粉酶抑制蛋白的酶抑制活性较高且回收率高。本发明还要提供一种从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的设备。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法，
1)对所述豆类粉末浆料进行离心分离或粗滤，得到母液；
2)将所述母液通过对平均粒径≥20μm的颗粒物的拦截率≥99％的第一过滤设备，所述母液穿过第一过滤设备的过滤介质后形成第一滤液；
3)将所述第一滤液通过对分子量≥20000的物质的拦截率≥99.5％的第二过滤设备，所述第一滤液穿过第二过滤设备的过滤介质后形成第二滤液，所述第一滤液被第二过滤设备的过滤介质截留后形成第二浓缩液；
4)对所述第二浓缩液进行干燥，即得到α-淀粉酶抑制蛋白；
所述第二过滤设备的过滤压力为1～3bar，过滤温度为25℃～38℃；所述α-淀粉酶抑制蛋白的回收率≥80％。
通过离心分离或粗滤可以实现较高程度的固液分离，避免尺寸较大的颗粒物对第二过滤设备的过滤介质造成机械损坏，其中，粗滤操作可以采用板框式过滤装置。经过第一过滤设备的过滤后，平均粒径≥20μm的颗粒物被进一步截留，即几乎所有的豆类粉末均被截留，所得第一滤液为高纯的α-淀粉酶抑制蛋白溶液。第三过滤设备的过滤介质不允许α-淀粉酶抑制蛋白通过，因此，可以将第一滤液进一步浓缩为高浓度的α-淀粉酶抑制蛋白浓缩液。上述方法不仅工艺简单，而且第二过滤设备和第三过滤设备协同作用，不仅得到了高纯的α-淀粉酶抑制蛋白浓缩液，显著降低了浓缩的能耗，还避免了由高温蒸发过程引起的α-淀粉酶抑制蛋白的酶抑制活性降低或失活的现象。
作为上述从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法的进一步改进，所述第一过滤设备为袋式过滤器，其过滤介质为PP棉。
作为上述从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法的进一步改进，所述第二过滤设备为管式膜过滤器，其过滤介质为直径为8～20mm的管式超滤膜。超滤膜的过滤通量大，易清洗，易获取，使用寿命长。采用具有上述尺寸的管式超滤膜，可以保持较高的过滤效率和较低的过滤压力。
作为上述从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法的进一步改进，所述管式膜过滤器为内压型管式膜过滤器。管式膜过滤器包括内压型和外压型，内压型即第一滤液在管内流动，外压型即第一滤液在管外流动。采用内压型的管式膜过滤器更易达到较高的过滤效率且所产生的第二浓缩液不易被污染。
作为上述从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法的进一步改进，所述第二滤液回流至第一过滤设备的母液入口。这样设置的目的是为了更充分地提取第一滤液中的α-淀粉酶抑制蛋白，避免资源浪费。
作为上述从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法的进一步改进，所述干燥采用喷雾干燥器。喷雾干燥器的工作原理是通过机械作用，将需干燥的物料，分散成很细的像雾一样的微粒，该微粒的比表面积大，与热空气接触的蒸发面积大，可在瞬间将微粒中大部分水分除去，使物料中的固体物质干燥成粉末，不仅干燥速度快，可以在很大程度上保留α-淀粉酶抑制蛋白的酶抑制活性。
作为上述从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法的进一步改进，所述豆类粉末浆料是以40～50℃的水为溶剂，按照每100mL水中含有5～15g豆类粉末的配比，浸泡时间≥2h后所得的豆类粉末的水溶液。
作为上述从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法的进一步改进，所述α-淀粉酶抑制蛋白的酶抑制活性≥2300U/g。本方法所制备的α-淀粉酶抑制蛋白不仅回收率高，而且α-淀粉酶抑制蛋白的酶抑制活性也很高，不仅远高于国家标准，而且也远高于采用背景技术中方法提取得到的α-淀粉酶抑制蛋白。
从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法的设备，包括依次连接的储存罐、离心机、与离心机的母液出口连接的对平均粒径≥20μm的颗粒物的拦截率≥99％的第一过滤设备、与第一过滤设备的第一滤液出口连接的对分子量≥20000的物质的拦截率≥99.5％的第二过滤设备、与第二过滤设备的第二浓缩液出口连接的干燥器以及使料液逐级流动的泵。上述设备的结构简单，提取速度快且运行成本低。
作为上述从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的设备的进一步改进，在第二过滤设备的第二滤液出口和第一过滤设备的母液入口之间设有供第二滤液储存的第一中间罐；在第二过滤设备的第二浓缩液出口与干燥器之间供第二浓缩液储存的第二中间罐；在离心机与第一过滤设备之间设有供母液储存的第三中间罐。
作为上述从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的设备的进一步改进，所述第一过滤设备为袋式过滤器，其过滤介质为PP棉。
作为上述从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的设备的进一步改进，所述第二过滤设备为管式膜过滤器，其过滤介质为直径为8～20mm的管式超滤膜。
附图说明
图1为本发明的从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法的设备的示意图。
具体实施方式
如图1所示的从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的设备，包括依次连接的储存罐3、离心机4、与离心机4的母液出口连接的对平均粒径≥20μm的颗粒物的拦截率≥99％的第一过滤设备1、与第一过滤设备1的第一滤液出口连接的对分子量≥20000的物质的拦截率≥99.5％的第二过滤设备2、与第二过滤设备2的第二浓缩液出口连接的喷雾干燥器5及使料液逐级流动的泵6。在第二过滤设备2的第二滤液出口和第一过滤设备1的母液入口之间设有供第二滤液储存的第一中间罐11，在第一中间罐11与第一过滤设备1之间设有第一阀门21；在第二过滤设备2的第二浓缩液出口与喷雾干燥器5之间设有供第二浓缩液储存的第二中间罐12，在第二中间罐12与喷雾干燥器5之间设有第二阀门22；在离心机4与第一过滤设备1之间设有供母液储存的第三中间罐13。其中，所述第一过滤设备1为袋式过滤器，其过滤介质为PP棉；所述第二过滤设备2为内压型管式膜过滤器，其过滤介质为直径为8～20mm的内压型管式超滤膜。
本发明的从豆类粉末浆料中提取α-淀粉酶抑制蛋白的方法，包括以下步骤：
1)按照每100mL水中含有5～15g豆类粉末的配比配制豆类粉末浆料，其中，水的温度为40～50℃，浸泡时间为3h，所得的豆类粉末浆料储存于储存罐4中。
1)采用离心机4对所述豆类粉末浆料进行离心分离或粗滤，得到母液，该母液储存于第三中间罐13；
2)在动力泵6的作用下，将所述母液以一定的速率通入对平均粒径≥20μm的颗粒物的拦截率≥99％的第一过滤设备1，所述母液穿过第一过滤设备1的过滤介质后形成第一滤液；所述第一过滤设备1为袋式过滤器，其过滤介质为PP棉；
3)将所述第一滤液通过对分子量≥20000的物质的拦截率≥99.5％的第二过滤设备2，所述第一滤液穿过第二过滤设备2的过滤介质后形成第二滤液，所述第一滤液被第二过滤设备2的过滤介质截留后形成第二浓缩液；所述第二过滤设备2为内压型管式膜过滤器，其过滤介质为直径为8～20mm的管式超滤膜；所述第二滤液临时储存于第一中间罐11并部分或全部回流至第一过滤设备1，所述第二浓缩液储存于第二中间罐12，待其压力稳定后再通入喷雾干燥器5；所述第二过滤设备2的过滤压力为1～3bar，过滤温度为25℃～38℃；
4)将所述第二浓缩液通入喷雾干燥器5，对所述第二浓缩液进行干燥即得到α-淀粉酶抑制蛋白；该α-淀粉酶抑制蛋白的回收率≥80％，酶抑制活性≥2300U/g。
实施例1～5均采用上述设备的方法，所处理的豆类粉末浆料均按照每100mL水中含有10g芸豆粉的配比配制，浸泡时间为3h，一级过滤设备1的过滤温度为25℃，二级过滤设备2的过滤温度为30℃。实施例6为实施例2的对照例，主要区别在于：实施例6采用蒸发器对第一滤液进行浓缩，所得的第二浓缩液与实施例2中的第二浓缩液的浓度相同，干燥的温度为80℃。此外，分别测试了各个实施例所得的α-淀粉酶抑制蛋白的回收率和活性。实施例1～5的工艺参数以及所得α-淀粉酶抑制蛋白的酶抑制活性测试结果见表1。
表1、实施例1～6的工艺参数以及所得α-淀粉酶抑制蛋白的酶抑制活性测试结果。
从表1可以看出，实施例1～5所得的α-淀粉酶抑制蛋白的回收率≥80％，且酶抑制活性≥2300U/g，从实施例1～3可以看出，随着过滤压力的增加，虽然可以在一定程度上提升过滤速度，但是所得α-淀粉酶抑制蛋白的回收率显著降低，相反地，过滤压力的降低虽然可提升α-淀粉酶抑制蛋白的回收率，但相应的也会延长过滤的时间，综合考虑，第二过滤设备2的过滤压力优选为1～3bar。从实施例2、4～5可以看出，当管式超滤膜的直径为8～20mm时，所得α-淀粉酶抑制蛋白兼具较高的回收率和较高的酶抑制活性。对比实施例2和实施例6可知，虽然实施例6的α-淀粉酶抑制蛋白的回收率较高，但是蒸发操作所需的时间更长，且所得α-淀粉酶抑制蛋白的活性低至1200U/g，因此，从经济效益上考虑，本发明的方法具有突出的优势。