CN1329103A - 高、低温豆粕提取蛋白、短肽、核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖的方法 - Google Patents

Abstract

一种高、低温豆粕提取蛋白、短肽、核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖的方法,它能连续制取。其方法是:将高温或低温脱脂豆粕投到超声破壁浸提罐中经超声破壁、溶解、搅拌、过滤、筛选、分离、浓缩、水解、电渗析、除盐、灭菌、喷雾干燥制得。其特点在于:该生产方法即解决了目前已发现的大豆功能物质在一条生产线上连续提取和生产,又改变了人们一直认为高温粕只能作饲料的传统观念,最终对原料大豆做到“榨干吃净”基本无废物生成,降低了有机污染物的含量,除提高资源的利用率外,还降低了环保成本。本发明与现有的大豆功能物质少品种的加工方式相比,其经济效益大幅度提高。

Description

高、低温豆粕提取蛋白、短肽、核酸、异黄酮、皂甙、 低聚糖的方法

技术领域：本发明属于大豆深加工领域。

背景技术：近代科学研究发现，大豆蛋白分子降解形成的短肽以及大豆中的大豆异黄酮、大豆皂甙、大豆低聚糖、大豆核酸等物质，对于人类具有显著医疗与保健功能，所以这些物质又被称为“大豆功能物质”，以区别于大豆中含有蛋白、脂肪等“营养物质”。但由于大豆功能物质的生产工艺复杂，技术难度高，一些生产企业一般均采用一、二个品种的简单生产工艺，中国专利申请01113946.3号《一种以大豆粕、玉米胚为原料生产分离蛋白过程中提取核酸的方法》，00107606.X号《连续提取大豆分离蛋白、异黄酮、皂甙、低聚糖的工艺》，97105221.2号《一种植物分离蛋白的生产方法》，也只不过是生产四个以下的品种，上述方法均导致主产品功能物质提取后，在废渣、废水中仍留存有不同种类的其它功能物质，这些功能物质如不进行有效的提取，反而会增加废渣、废水中的有机污染物的含量，不仅造成资源浪费，而且导致环保成本提高，市场竞争力不强。

发明内容：本发明不是上述发明的简单组合，而是要弥补现有技术只能提取豆粕中少量品种、浪费资源及污染环境的不足，采用了一种能连续提取蛋白、短肽、核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖多种成分的生产方法。其具体的生产方法如下：

1、提取大豆浓缩蛋白

(a)将高温或低温脱脂豆粕投到超声破壁浸提罐中；

(b)采用大功率超声波发生器将按一定比例的混合豆粕溶剂中的大豆细胞壁与核膜击破，细胞壁与核膜破碎率大于95％，提高细胞与细胞核内的营养物质及功能物质溶出率。

(c)根据大豆蛋白溶出与等电沉析规律，选择蛋白质溶解度最低，核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖溶解度最大的混合溶剂其浓度为55-80％的甲、乙醇，将浸提罐中料液配比成1∶7-10，PH值为7，在温度30-50℃条件下充分搅拌6小时以上；

(d)将浸提罐中的料液通过滤机过滤，得到固态蛋白成份的豆渣和含有核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖成份的透明上清液；

(e)含有蛋白成份的豆渣，经脱溶机脱溶(溶剂回收)、烘干(温度控制在100至130℃)，保持水份7％以下；

(f)烘干的豆渣经粉碎机粉碎，颗粒度要求100-120目；

(g)经筛选去除豆皮(纤维成份)，灭菌可得到蛋白含量70％以上的大豆浓缩蛋白。

2、提取大豆短肽

(a)将提取的大豆浓缩蛋白固形物加水成PH值7.4-8.0水料比为10-15∶1，在常温下搅拌15-30分钟；

(b)用7500转/分以上的碟式分离机分离，得到含有蛋白的浆液和细纤维；

(c)将浆液泵入装有固定化酶的间歇或连续操作反应器中水解，得大豆蛋白水解液；

(d)将水解液通过超滤膜过滤，得到超滤液和大豆蛋白与大豆肽(长链)混合物；

(e)将混合物固形物返回反应器中继续水解，再次通过超滤膜得到超滤液；

(f)将超滤液通过离子交换树脂柱脱盐，经活性炭脱色、脱臭；

(g)将精制的大豆短肽浓缩、灭菌、喷雾干燥、得大豆短肽产品。

3、提取大豆核酸

(a)将提取大豆浓缩蛋白工艺中得到的含有核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖透明上清液，经蒸馏浓缩收回溶剂；

(b)浓缩料液用无离子水调整固形物1-2％，用HCI调PH值2-3.5；

(c)加适当比例的助滤剂过滤，得到含有核酸的助滤剂沉析凝乳和含有异黄酮、皂甙、低聚糖成份的透明上清液；

(d)将含有核酸的助滤剂沉析凝乳用高纯度95％以上的甲、乙醇溶解核酸，沉淀助滤剂；

(e)经过滤机过滤得到透明液，真空浓缩收回溶剂并浓缩至固形物含量7％-9％，经灭菌、干燥，得含量60％以上的大豆核酸。

4、提取大豆异黄酮

(a)将提取大豆核酸工艺中得到的含有异黄酮、皂甙、低聚糖透明液，通过电渗析除盐，除盐后的料液电导率不得超过50us/cm²；

(b)除盐后的料液通过大孔吸附树脂，被树脂吸附的物质中含有大豆异黄酮、大豆皂甙，流出的料液即是大豆低聚糖；

(c)大孔吸附树脂吸附饱合后，用60-95％甲、乙醇溶离洗脱；

(d)洗脱液经浓缩收回溶剂；

(e)选择能够分离异黄酮、皂甙的溶剂溶解、搅拌浓缩液；

(f)经10000转/分的高速分离机分离得出含有固态异黄酮和含有皂甙的上清液；

(g)固态异黄酮用无离子水调整固形物，浓缩至固形物10％左右，经灭菌、喷雾干燥可得含量80％以上的大豆异黄酮，其中染料木甙(木素)含量高达80％以上。

5、提取大豆皂甙

(a)提取异黄酮工艺中高速分离机分离的上清液真空浓缩；

(b)选择能够析出皂甙的溶剂，如：丙酮、***(纯度95％以上)以1∶5以上比例充分搅拌，经高速分离机分离，得皂甙固态物质；

(c)固态物质加一定量的无离子水浓缩，收回溶剂，固形物含量9％-11％，经灭菌、喷雾干燥，可得含量60％以上的大豆皂甙。

6、提取大豆低聚糖

(a)经大孔吸附树脂流出的含有低聚糖的料液，经反渗透浓缩至固形物含量9％-11％；

(b)此料液用活性炭、白土进一步脱色；

(c)脱色后的料液，经过超滤膜浓缩至固形物含量40％以上，经灭菌直接罐装成液态的大豆低聚糖；

(d)脱色的料液与糊精以1∶3比例混合后，固形物调整至喷雾干燥标准，经灭菌喷雾可得含量20-60％的大豆低聚糖。

本发明具有下述特点：1、本发明不是现有技术的简单组合，而是油脂工业向高技术含量及高附加值方向发展的创新。过去，高温豆粕只能用作饲料，每吨的售价不过2000元，而本发明以高温豆粕为原料，采用本工艺可取得与低温豆粕同样的应用效果，可连续提取浓缩蛋白、短肽、核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖，经济效益显著，加工之后的每吨加工产值6万元，利税3.5万元。2、高温豆粕或低温豆粕混合料液，采用高强度、大功率超声波发生器，使大豆细胞壁与核膜破碎率大于95％，由于核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖无不存在于大豆细胞内，所以超声破壁与破膜对于核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖的溶出，提高上述功能物质的得出率具有重要作用。3、根据现有专利查新只能提取四种以下的大豆功能物质，其余功能物质仍残存于加工的度渣、废水中。本发明在一条生产线上连续提取浓缩蛋白、短肽、核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖六种产品，使目前已发现的大豆功能物质基本提净，生产成本显著降低，废弃物得到综合利用，有利于环境保护。4、现有技术制取的产品之间互为废弃物。例如：生产浓缩蛋白为主产品，而核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖为废弃物而排放；生产异黄酮、皂甙、低聚糖时，核酸作为废弃物排放；生产核酸时，异黄酮、皂甙、低聚糖又作为废弃物排放。这样的生产方式均造成资源浪费，其成本高，严重地污染了环境。5、本发明是根据大豆中不同功能物质的生物特性、理化特性、分子量大小来确定的提取工艺步骤，各工艺程序不可随意改动，该方法不是单一产品提取技术的简单组合，而是不同功能物质提取后，有助于单一品种功能物质纯度的提高。舍弃任何一个工艺环节或改变本发明的工艺程序，都无法在一条生产线上得到上述六种产品。该生产方法即解决了目前已发现的大豆功能物质在一条生产线上连续提取和生产，又改变了人们一直认为高温粕只能作饲料的传统观念，最终对原料大豆做到“榨干吃净”基本无废物生成，降低了有机污染物的含量，除提高资源的利用率外，还降低了环保成本。本发明与现有的大豆功能物质少品种的加工方式相比，其经济效益大幅度提高。

附图说明：图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式：

1、提取大豆浓缩蛋白

(a)将高温或低温豆粕用输送机榆入超声破壁浸提罐中，甲、乙醇溶剂浓度为55％-80％，料液配比成1∶7，PH值为中性，在温度30-50℃条件下充分搅拌6小时以上；

(b)采用大功率超声波发生器，其功率15-30KW，频率20-25KHZ，声强2-5W/cm²，作用于混合料液，将大豆细胞壁与核膜击碎，破碎率大于95％；

(c)将充分搅拌的混合料液通过100-200目过滤机过滤，输送料液的泵的功率为10KW，工作压力为0.4-0.6MPA；

(d)过滤得到的含有蛋白成份的豆渣经自动磨擦脱溶机脱溶烘干，豆渣中溶剂无残留，水份7％以下，脱溶功率100KW，转速1450转/分；

(e)烘干的豆渣经磨辊式粉碎机粉碎，颗粒度不得低于100-120目；

(f)经筛选机去除豆皮纤维，灭菌可得到蛋白含量70％以上的大豆浓缩蛋白，豆皮纤维送至膨化车间加工成膨化食品。

2、提取大豆短肽

(a)将大豆浓缩产品投入到浸提罐中，在PH值7.4-8.0，料液比为110-15，温度30℃情况下充分搅拌30分钟；

(b)将充分搅拌好的浆液用7500转/分的碟式分离机分离，得到含有蛋白的浆液和细纤维，细纤维送至膨化车间加工成膨化食品，分离机流量控制在每小时3-5吨；

(c)将含有蛋白的浆液在反应器中与粉状含量90％以上的大豆分离蛋白调至浓度为8％的蛋白浆液；

(d)采用色埋法和交联法将蛋白酶I、II固定，制成直径1-5mm的颗粒，成为固定化酶，将其装入间歇或连续操作反应器中，大豆蛋白浆液以1-5倍床体积/小时流进反应器，反应温度50-60℃，PH值控制在7.5-10.0，流出液为大豆蛋白的水解液；

(e)将大豆蛋白水解液通过超滤膜(截留MW2000以上)过滤，膜下物为MW小于2000的大豆短肽超滤液，膜上物为大豆蛋白、大豆肽(MW大于2000的混合固形物。

(f)将混合固形物返回大豆蛋白浆液中重新调浆，继续水解；

(g)将大豆短肽超滤液通过大孔强酸性阳离子柱脱盐，脱盐后料液电解率不得大于20us/cm²。

(h)脱盐后的料液浓缩至固形物9-11％，经活性炭脱色，炭液比为0.5-1∶10，PH值3.0-7.0，温度40-80℃；

(i)脱色后的料液经瞬间高温灭菌(135℃ 5S)喷雾干燥得出精制大豆短肽。

3、提取大豆核酸

(a)将提取大豆浓缩蛋白工艺中得到的含有核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖透明上清液，经蒸馏浓缩至固形物含量20-40％，蒸馏温度保持在100℃以上；

(b)浓缩料液用无离子水调整固形物1-2％，用HCI调PH值2-3.5，搅拌机搅拌时间为10-15分钟；

(c)助滤剂添加比例是料液的3-5％过滤得到的含有异黄酮、皂甙、低聚糖成份的透明液送至除盐工段；

(d)将含有核酸的助滤剂沉析凝乳用高纯度95％以上的甲、乙醇溶解核酸，经过过滤机得到透明的核酸溶液，过滤机工作压力0.4MPA以下；

(e)核酸溶液真空浓缩，收回溶剂并浓缩至固形物含量8％，经灭菌、干燥，得出含量60％以上的大豆核酸，浓缩温度在70-80℃；

4、提取大豆异黄酮

(a)将提取大豆核酸工艺中得到的含有异黄酮、皂甙、低聚糖透明液，通过电渗析除盐，电渗析工作压力保持在0.2-0.4MPA，流量控制在2.5-3T/小时，除盐后的料液电导率不得超过50us/cm²；

(b)除盐后的料液通过大孔吸附树脂(非极性大孔吸附树脂，如HP-20，D330)，被树脂吸附的物质中含有大豆异黄酮、大豆皂甙，流出的料液即是大豆低聚糖，吸附流速为2.5-3T/小时，树脂交换体积比为50∶1；

(c)大孔吸附树脂吸附饱含后，用60-95％甲、乙醇梯度溶离洗脱；

(d)洗脱液经蒸馏浓缩收回溶剂并浓缩至固形物含量20％以上，蒸馏温度100℃以下，工作压力在0.1-0.4MPA；

(e)选择能够分离异黄酮、皂甙的溶剂(水相)充分溶解搅拌，水料比为10-50∶1；

(f)经10000转/分的高速分离机分离得出含有固态异黄酮和含有皂甙的上清液，同样方法反复分离三次，第一次分离机收回的上清液，送至提取皂甙工段；

(g)固态异黄酮用无离子水调整固形物，浓缩至固形物10％，浓缩时间保持在1小时以上，温度100℃，经灭菌、喷雾干燥可得含量80％以上的大豆异黄酮，其中染料木甙(木素)含量高达80％以上。

5、提取大豆皂甙

(a)提取异黄酮工艺中高速分离机分离的上清液，真空浓缩至固形物含量20％以上；

(b)选择能够析出皂甙的溶剂，如：丙酮、***(纯度95％以上)以1∶5以上比例充分搅拌，经高速分离机(10000转/分)分离得出皂甙固态物质，分离机进料流速应控制在500kg/小时以下；

(c)收回固态物质加一定量的无离子水(1∶5)浓缩收回溶剂，浓度达到固形物含量10％，经灭菌、喷雾干燥，可得含量60％以上的大豆皂甙。

6、提取大豆低聚糖

(a)通过大孔吸附树脂流出的含有低聚糖的料液，经反渗透浓缩至固形物含量9％-11％，反渗透滤膜孔径为50nm，工作压力为1.5MPA以下；

(b)此料液用活性炭、白土脱色，活性炭添加量为1-2％，白土添加量为1-1.5％；

(c)脱色后的料液与糊精以1∶3比例混拌，经过滤机过滤、灭菌、啧雾干燥，可得出含量20-60％大豆低聚糖。

Claims (1)

1、一种高、低温豆粕提取蛋白、短肽、核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖的方法，其特征在于：它能连续提取蛋白、短肽、核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖六种成分，其具体的生产方法如下所述：

(1)提取大豆浓缩蛋白

(a)将高温或低温脱脂豆粕投到超声破壁浸提罐中；

(b)采用大功率超声波发生器将按一定比例的混合豆粕溶剂中的大豆细胞壁与核膜击破，细胞壁与核膜破碎率大于95％，提高细胞与细胞核内的营养物质及功能物质溶出率。

(c)根据大豆蛋白溶出与等电沉析规律，选择蛋白质溶解度最低，核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖溶解度最大的混合溶剂其浓度为55-80％的甲、乙醇，将浸提罐中料液配比成1∶7-10，PH值为7，在温度30-50℃条件下充分搅拌6小时以上；

(d)将浸提罐中的料液通过滤机过滤，得到固态蛋白成份的豆渣和含有核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖成份的透明上清液；

(e)含有蛋白成份的豆渣，经脱溶机脱溶(溶剂回收)、烘干(温度控制在100至130℃)，保持水份7％以下；

(f)烘干的豆渣经粉碎机粉碎，颗粒度要求100-120目；

(g)经筛选去除豆皮(纤维成份)，灭菌可得到蛋白含量70％以上的大豆浓缩蛋白。

(2)提取大豆短肽

(a)将提取的大豆浓缩蛋白固形物加水成PH值7.4-8.0水料比为10-15∶1，在常温下搅拌15-30分钟；

(b)用7500转/分以上的碟式分离机分离，得到含有蛋白浆液和细纤维；

(c)将浆液泵入装有固定化酶的间歇或连续操作反应器中水解，得大豆蛋白水解液；

(d)将水解液通过超滤膜过滤，得到超滤液和大豆蛋白与大豆肽(长链)混合物；

(e)将混合物固形物返回反应器中继续水解，再次通过超滤膜得到超滤液；

(f)将超滤液通过离子交换树脂柱脱盐，经活性炭脱色、脱臭；

(g)将精制的大豆短肽浓缩、灭菌、喷雾干燥、得大豆短肽产品。

(3)提取大豆核酸

(a)将提取大豆浓缩蛋白工艺中得到的含有核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖透明上清液，经蒸馏浓缩收回溶剂；

(b)浓缩料液用无离子水调整固形物1-2％，用HCL调PH值2-3.5；

(c)加适当比例的助滤剂过滤，得到含有核酸的助滤剂沉析凝乳和含有异黄酮、皂甙、低聚糖成份的透明上清液；

(d)将含有核酸的助滤剂沉析凝乳用高纯度95％以上的甲、乙醇溶解核酸，沉淀助滤剂；

(e)经过滤机过滤得到透明液，真空浓缩收回溶剂并浓缩至固形物含量7％-9％，经灭菌、干燥，得含量60％以上的大豆核酸。

(4)提取大豆异黄酮

(a)将提取大豆核酸工艺中得到的含有异黄酮、皂甙、低聚糖透明液，通过电渗析除盐，除盐后的料液电导率不得超过50us/cm²；

(b)除盐后的料液通过大孔吸附树脂，被树脂吸附的物质中含有大豆异黄酮、大豆皂甙，流出的料液即是大豆低聚糖；

(c)大孔吸附树脂吸附饱合后，用60-95％甲、乙醇溶离洗脱；

(d)洗脱液经浓缩收回溶剂；

(e)选择能够分离异黄酮、皂甙的溶剂溶解、搅拌浓缩液；

(f)经10000转/分的高速分离机分离得出含有固态异黄酮和含有皂甙的上清液；

(g)固态异黄酮用无离子水调整固形物，浓缩至固形物10％左右，经灭菌、喷雾干燥可得含量80％以上的大豆异黄酮，其中染料木甙(木素)含量高达80％以上。

(5)提取大豆皂甙

(a)提取异黄酮工艺中高速分离机分离的上清液真空浓缩；

(b)选择能够析出皂甙的溶剂，如：丙酮、***(纯度95％以上)以1∶5以上比例充分搅拌，经高速分离机分离，得皂甙固态物质；

(c)固态物质加一定量的无离子水浓缩，收回溶剂，固形物含量9％-11％，经灭菌、喷雾干燥，可得含量60％以上的大豆皂甙。

(6)提取大豆低聚糖

(a)经大孔吸附树脂流出的含有低聚糖的料液，经反渗透浓缩至固形物含量9％-11％；

(b)此料液用活性炭、白土进一步脱色；

(c)脱色后的料液，经过超滤膜浓缩至固形物含量40％以上，经灭菌直接罐装成液态的大豆低聚糖；

(d)脱色的料液与糊精以1∶3比例混合后，固形物调整至喷雾干燥标准，经灭菌喷雾可得含量20-60％的大豆低聚糖。

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