大豆蛋白提取技术研究进展

大豆蛋白提取技术研究进展系别：食品工程系专业：食品科学与工程班级：食科13-2班学号：242013002003姓名：陈亚林摘要大豆蛋白产品分为三类，即大豆蛋白粉、大豆浓缩蛋白和大豆分离蛋白。大豆分离蛋白含有人体所必需的八种氨基酸,不含胆固醇，具有许多优良的食品性能，添加在食品中可以改善食品的品质和性能，提高食品营养价值。是一种重要的植物蛋白,在食品工业中得到了广泛的应用,是近年来的研究重点。其中,大豆浓缩蛋白的提取方法有稀酸浸提法、酒精浸提法和湿热浸提法。大豆分离蛋白有碱溶酸沉法、离子交换法、超滤膜分离法等。本文以研究方向和工艺改进方面为着力点解释大豆浓缩蛋白和分离蛋白这两种主要的提取方法的发展脉络。关键词大豆浓缩蛋白；大豆分离蛋白；稀酸浸提法；酒精浸提法；碱溶酸沉法；离子交换法；超过滤法；湿热浸提法大豆分离蛋白（soyproteinisolate,SPI）是把脱皮大豆中的除蛋白质以外的可能性物质和纤维素、半纤维素物质都除掉，得到的蛋白质含量不低于90%的制品，又称等电点蛋白。与大豆浓缩蛋白相比，生产大豆分离蛋白不仅要从低温脱溶豆粕中除去低分子可溶性糖等成分，而且还要去除不溶性纤维素、半纤维素等成分。其生产方法主要有碱溶酸沉法、超过滤法和离子交换法。一、碱溶酸沉法1.提取原理低温豆粕中的蛋白质大部分能溶于稀碱溶液。将低温豆粕用稀碱溶液浸提后，用离心分离法除去原料中的不溶性物质，然后用酸把浸出物的PH调至4.5左右，蛋白质由于处于等电点状态而凝聚沉淀，经分离可得到蛋白质沉淀，再经洗涤、中和、干燥得到大豆分离蛋白。2.提取工艺豆粕的质量直接影响大豆分离蛋白的功能特性和提取率，只有高质量的豆粕才能获得高质量和高得率的大豆分离。要求原料无霉变，豆皮含量低，残留溶剂少，蛋白质含量高（45%以上），脂肪含量低，NSI高（不低于80%）。豆粕粉碎后过40-60目筛。首先利用弱碱溶液浸泡低温豆粕，使可溶性蛋白质、糖类等溶解出来，利用离心机除去溶液中不溶性的纤维素和残渣。在已溶解的蛋白质溶液中加入适量的酸液，调节溶液的PH达到4.5，使大部分蛋白质从溶液中沉析出来，这时只有大约10%的少量蛋白质人仍留在溶液中，这部分溶液称为乳清。乳清中除含有少量蛋白质外，还含有可溶性糖、灰分和其他微量成分，然后将用酸沉析出的蛋白质凝聚体进行搅动、水洗、送入中和罐，加碱中和溶解成溶液状态。将蛋白质溶液调节到合适浓度，由高压泵送入加热器经闪蒸器快速灭菌后，再送入喷雾干燥塔脱水，制成大豆分离蛋白。二、超过滤法1.提取原理超滤技术（UF）是20世纪70年代发展起来的新技术，又叫作超过滤膜过滤技术，简称膜过滤技术，最初应用于水的分离方面，例如海水脱盐淡化。超滤技术在植物蛋白领域的应用，开始于大豆乳清的处理，继而发展到大豆分离蛋白的提取。用于膜过滤技术提取大豆蛋白质，其原理是基于利用纤维质隔膜的不同大小孔径，以压力差为动力使被分离的物质小于孔径者通过，大于孔径者滞留。最小孔径可达1微米左右，因而有较好的分离效果。超滤的特点是同时具有浓缩和分离的作用，特别适用于大分子、热敏感物质的分离。超滤膜的截留作用，使得大分子蛋白质经过超滤膜可以得到浓缩，而低分子可溶性物质则可随超滤液进一步被滤出。2.提取工艺利用超滤-反渗透技术生产大豆分离蛋白包括两次微碱性溶液（PH9)浸提（浓度控制在13%-14%）、离心分离、水稀释、超滤（温度40-50℃）、反渗透以及干燥等。这种工艺的特点是，不经过酸沉析工序和中和工序。3.产品质量把超滤技术引入大豆蛋白质生产领域，不仅可以改善产品的风味（无咸味）和色泽，提高蛋白质的溶解度，除去或降低产品中脂肪氧化酶的含量，提高蛋白质的消化率，而且还可以大大提高蛋白质的得率，减少废水排放的污染，有利于保护环境，节约能源，减少用水量。三、离子交换法1.提取原理利用离子交换法生产大豆分离蛋白的原理与碱溶酸沉法基本相同。它们的区别在于离子交换法不是用碱调整溶液的PH使蛋白质溶解，而是通过离子交换法来调节PH，使蛋白质从豆粕中溶出及沉淀，得到大豆分离蛋白。在低温脱溶豆粕中含有一定量的有机酸盐，当用阴离子交换树脂处理脱脂大豆浆料时，会有离子交换反应发生。交换一定时间后，提取液呈碱性，大豆中蛋白质逐渐溶解到碱性溶液中，形成蛋白质盐类，而阴离子交换树脂将低温脱脂豆粕中的有机酸根吸附住，这样通过固液分离就可以得到含有蛋白质的提取液。再把含有蛋白质的提取液，用阳离子交换树脂进行交换处理，又会发生离子交换反应。反应的结果是离子交换树脂吸附蛋白质盐类中的金属离子，释放出氢离子，使液体逐渐趋于中性。然后再用盐酸回调至等电点，蛋白质即可沉淀下来。2.提取工艺首先将低温豆粕进行粉碎，过筛，以1：（8-10比例加水调匀，送入阴离子交换树脂罐，在抽屉罐与阴离子交换树脂罐之间，其提取液循环交换，直至PH达到9以上，即可停止交换。提取一定时间后，离心除渣。再将浸出液送入阳离子交换罐进行交换处理，方法与阴离子交换浸提相似，待PH降至6.5-7.0时，停止交换处理，其余工序与碱提酸沉法相同。3.产品质量这种工艺生产的大豆分离蛋白具有纯度高、灰分少、色泽浅的优点；但其生产周期过长，有待进一步开发和应用。大豆浓缩蛋白（soyproteinconcentrate,SPC）是以低温脱溶豆粕为原料，通过不同的加工方法，除去原料中的可溶性糖、灰分以及其他微量可溶性成分，使蛋白质的含量从45%-50%提高到70%左右得到的制品。生产大豆浓缩蛋白的方法主要有稀酸浸提法、酒精浸提法和湿热浸提法三种。一、稀酸浸提法1.提取原理根据大豆蛋白质溶解度曲线，蛋白质在PH4.3-4.5溶解度最低。利用大豆蛋白质的这一性质，将低温脱溶豆粕中的低分子可溶性非蛋白质成分浸洗出来，使蛋白质沉淀，然后离心分离，将分离出的浆状物中和、干燥，即可得到大豆浓缩蛋白。2.提取工艺首先将低温脱溶豆粕粉碎，过100目筛，将豆粕粉加入酸洗罐中，加入10倍质量的水搅拌均匀后，加入37%的盐酸，调节PH至4.5，搅拌1小时，这时大部分蛋白质沉析，与粗纤维形成浆状物。一部分可溶性糖及低分子蛋白质形成乳清液，而浆状物送入碟式离心机中进行固液分离。分离得到的浆状物流入一次性水洗罐，在此罐内连续加水洗涤，然后经泵注入第二部碟式离心机中分离。接着将浆状物流入二次水洗罐，在此罐内加水洗涤，再由泵注入第三部碟式离心机中分离废水，浆状物流入中和罐，加入适量碱液调节PH为中性（PH6.5-7.1），再经泵压入干燥塔，脱水干燥，得到大豆浓缩蛋白。3.产品质量这种方法生产的大豆浓缩蛋白，色泽浅，异味小，蛋白质的NSI高，功能性好。但是在水洗过程中，多肽和氨基酸及清蛋白也被除去，影响了蛋白质的营养价值。二、酒精浸提法1.提取原理一定浓度的乙醇溶液可使大豆蛋白质变性，失去可溶性。根据这一特性，利用含水乙醇液对豆粕中的非蛋白可溶性物质进行浸提，剩下的不溶物经脱乙醇、干燥得到大豆浓缩蛋白。2.提取工艺首先将低温豆粕经风机吸入集料器，再经螺旋输送送入酒精洗涤罐进行洗涤。洗涤罐有两只，内装摆动式搅拌器，可轮流使用。每次装低温豆粕的同时按料液比1：7的比例由酒精泵从暂存罐内吸入60%-65%乙醇溶液。操作温度为50℃，搅拌30分钟。每个生产周期为1小时。洗涤过程中，可溶性糖、灰分及一些微量组分便溶解于酒精溶液中。为尽量减少蛋白质损失，选60%-65%的酒精，因为这是蛋白质的NSI不足10%，低于任何浓度的酒精。洗涤后，从罐中将蛋白质浆状物由泵送入管式超速离心机中进行分离，分离出固形物和酒精溶液。分离出来的酒精要回收再利用，分离出来的浆状物首先被送入一效酒精蒸发器中进行初步浓缩，再由泵送入二效酒精蒸发器中进一步蒸出酒精，其操作真空度为66.7-73.3KPa，温度为80℃，最后浓缩浆状物由二效酒精蒸发器底部排出。从一效、二效酒精蒸发器出来的酒精流入浓酒精暂存罐，通过泵送入工作温度为82.5℃的酒精蒸馏塔中蒸馏，一方面制取浓酒精，另一方面脱除酒精中的不良气味。从离心机中分离出的浆状物进入二次洗涤罐，以80%-90%的酒精洗涤。研究报道，用95%热酒精洗涤，可使蛋白质具有较好的气味、氨溶解指数和色泽。一次洗涤后泵入内装搅拌器的二次洗涤罐，在温度70℃的条件下进行二次洗涤30分钟。经过两次洗涤后的浆状物，经由泵送入真空干燥器上的暂存罐，经闸门流入卧式真空干燥器进行脱水干燥，脱水时间为60-90分钟，真空度为77.3KPa，工作温度为80℃，即得到酒精法大豆浓缩蛋白。3.产品质量这种方法生产的大豆浓缩蛋白，色泽浅，异味小，这主要是因为含水酒精不但能很好地浸提出豆粕中的呈色、呈味物质，而且有较好的浸提效果。这种大豆浓缩蛋白由于蛋白质发生了变性，功能性差，使用范围受到了一定限制。三、湿热浸提法1.提取原理利用大豆蛋白质对热敏感的特性，将豆粕用蒸汽加热或与水一同加热，蛋白质因受热变性而成为不溶性物质，然后用水把低分子物质浸提出来，分离除去。2.提取工艺首先将低温豆粕进行粉碎，过100目筛。将豆粕粉用120℃左右的蒸汽处理15分钟，或将豆粕粉与2-3倍的水混合，边搅拌边加热，然后冻结，放在－2-－1℃温度下冷藏。这两种方法均可使70%以上的蛋白质变性而失去可溶性。将湿热处理后的豆粕粉加10倍的水，洗涤两次，每次搅拌10分钟。然后过滤或离心分离。干燥可以采用真空干燥，也可以采用喷雾干燥。采用真空干燥时，干燥温度最好控制在60-70℃；采用喷雾干燥时，在两次洗涤后再加水调浆，使其浓度在18%-20%，然后用喷雾干燥塔即可生产大豆浓缩蛋白。3.产品质量这种方法生产的大豆浓缩蛋白，由于在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流的热变性，部分功能特性丧失，使其用途受到了一定限制。加热冷冻的方法虽然比蒸汽直接处理的方法少生成一些呈色、呈味物质，但产品得率低，蛋白质损失大，而且氨溶解指数也低。总结：以上方法均为大豆蛋白提取技术，其中碱溶酸沉法和酒精浸提法提取大豆蛋白技术是目前国内外生产大豆蛋白的主要方法，也是比较传统的方法。而超过滤法和离子交换法是近年来发展的新型提取方法。随着大豆蛋白质营养价值与经济价值研究的深入，提取大豆蛋白的技术也会更进一步发展。参考文献冯子龙，杨振娟，袁保龙，王雨，大豆分离蛋白生产工艺与实践.[J]中国油脂，2004.29（11）；董怀海，大豆分离蛋白的提取及其改性方法.[J]，西部粮油科技，2001，26（1）；王钰，程涛，宋恒祥，大豆分离蛋白的生产工艺.[J]，中国乳品工业，2002，30（5）：110；杨叶波，蔡培培，何文森，大豆蛋白质提取技术.广州化工.