提高大豆分离蛋白提取率的工艺改进

1、提高大豆分离蛋白提取率的工艺改进目削我国生产的大总分离资白工艺至要采用减洛酸沉法.在实际生产中笈现除豆外.Ktt.酸沉工序中工艺;参数是影响spi提取率及功能特性的最主要因素.监于第二章研究发现髙蛊白豆粕的大豆分离蛊白(SPI)提収寧闲难的现象，木,结舍前几章的研究结果，研究了改进后的工茗条件对spi提取率时夥响.全章内容共分为两部分.第一部分研究了改雄疳的工厂生产工艺二次碱提过程中萃取时问.萃取pH及料液比等越响IM索対SPJ提収帑的影响.结合单闲索实验和疋空优化，忧优出了低蛋白H柏8(工艺条仲卞最隹二次碱提工艺，并在车间进行扩大实蛰.第二部分结合工厂实际由实卷室研究开SH1T针对髙蛋白豆粕

2、的特殊制収工艺.并对比了新工艺和工厂生产工艺对高蛋白窈粕SPI提璇率的影响.6.1试验材料和仪器6AA尖验材料匸业食品级ifcnfi(3o%)匚业食品级NKH萍液(3D%)m泡刖匸业食品级ifcnfi(3o%)匚业食品级NKH萍液(3D%)m泡刖屮顶山树脂丿罟顶山树脂厂上晦立命化丁朋剂台限公司上海亚荣生化仗器!上海雷砸仪器厂江苏金饭中大仪夥F北亢医用离心机丿瑞典FOSS虜司0.L2试验仪器SZ-P3Afi动仪虫水燕邮器PHS-3C空枯带pH计笳4恒温雜力搅拌辭L5-10型台式离心机FOSS全口动逹熬仪2300型&2试验方法原料产品化学成分检测方法及即I制«1方法提収工艺条件优

3、化实验I艺过怙翠分离沉降物T涅法粉砕T加水加蔽搅扌T离心T芒取液T加战T离心TSPIi洽结介工厂及实验室实际悄况，在萃分离沉降物中蛋门含呈为36-38%,萃的效果比较明显.实验匝虑研究在工厂SPI制】（Z二萃丁艺中如何优化工艺参数提髙萃収效果.降低残液蛋白取低蛋白W柏一萃渣100g（湿基，含水啟约82%）胶体烧粉碎后加适凰水设定反应温度，定虽加入碱溶液.设定时何进行搅样反应，反应后F375Og卜离心20nun.淡烘I测定蛋白含'3:I:肚萃収液加酸谒节轩电点，3750xg卜离心5nun.所得SPI干燥后称量。6.3结果与讨论原料成分测定结果见中豆粕A为低蛋白豆粕,B为高蛋白豆粕,其査白

4、质含址（干基）分别为5307%（115509%。捉取I：艺条件优化单肉索分析萃取时间对:萃SPI提取效果的影响固定萊取沮度为451,萃取pH为85,料液比为1:10.选収不同的萃取时间进行搅样.考察时间对二萃SPI提収效果的影响。结果如图31所示浸提时伺趁长.量白庚提取率越爲，残茨贾门含虽越低。X浸捉时间达到25mm时，蛋门质的提収率达到动态平衡.残潰蛋白含就变化不大此时浸提时间的延长对蛋白质提取率的形响H微并H生产中时间越长能耗越大，故综介各项折标，本工艺浸出时何以25inm为佳.22X1S16101$2025»时间(min)图6-1萃取时间对SPI提取效果的妙响Fig61R*ht

5、iolvrhipbetweentheextractiontimeanclth。wticlu*proUmconUnt萃JRpH時二萃SPI捉取效果的莎响固定萃取时何为25iwn.萃取温度为45-C,料液比为1:10选取不同的萃取pH进行H挣，考察pHM二萃SPI提収效果的彫响.结果见图3-2,蘆着pH值的升岛蛋门质提取率増加，残狀蛋白含虽缓慢降低，且在pH值大于&4时逐渐平稳。研究表明pH值太高，在酸沉时会消耗大星的酸.导致产品粘度增加.不利于待续分离工序的进行，对产品濒色及功能性也不利18叫碱性太强还可引起脱锁、脱竣、肽键断裂.引起胱赖反应.将欽基酸转变为仃再化介物。冈此，综合上述因索

6、舟也木匸艺捉1USPI的适宜pH值为84。26(3一J逅冬議(3一J逅冬議糾62pH值对SPI提取效果的影响Fig6-2RelationshipbetweenthepHaidtheresidueproteincontent料液比对二萃SPI提JU效果的妙响固定萃取时间为25mm萃収pH为8.4,萃取温度为45C.选取不同的料液比进行搅样反应.占察料液比对二萃SPI捉取效果的影响。结果见图33,残渣蛋门會凰随料液比的增加先降低后升高。详料液比较小时，蛋白质提収率较低.这是由于渣中含仃大屋的膳仅纤维,具仃校強的吸水膨胀能力,便物料流动性差难以投样,导致蛋白质提収率低.残渣哥高.当料液比大fill时

7、.残渣耳白含童突然增加.这可能是由于在払I速率及时间恒定时.増加物料虽使得搅拌不均匀，萃取效果降低，同时此时分离成本增加.因此综介考谑工艺中料液比选抒1:11为佳。00一J遥农栄料液比图6-3加水城对SPI捉取效果的老响Fig6-3Relationslupbetweentlwratioofso>beanmeal/waterandtheresidueprotemcontent提取匸艺条件优化的正交实验分析根据单因素结果.选抒合理的参数范国，采用Lp(3*)11-：交试验优化匚艺条件。三丙素分别为因素A萃取时间(min)：因素B萃取pH值:因素C-料液比，以残渣中蛋白含量作为评价指标.通过对

8、极垫分析明确渺响提収效果的因秦的上次关系，紂到较适宜的提収艺。试验安排及数据计算如人3-1、<*<3-2所,j一&6-1因索水平衣Table6-1Tableoffactorsandlevels水平Levels阴素A萃取时间FactorA-Extractiontime/min冈索B革取pHftlFactorBExtractionpH因素C一料液比FactorC-Ratioofmeal/water120S31:10a25S41:11330S51:12衣62SPI制取1.艺条件优化止交试验衣Table62OrthogonaltestanalysisofSPIextractionc

9、onditions实验編号因索A因*B因素C空列残渣蛋口含址SerialnumberFactorAFactorBFactorCBlankRPC/%111112334210->->22S53133322.4S4213202S5223122.336231223.24731302013S321321S4933->11926Ki686763756S426493665856702623966.2261.23649S64946460ki22.89021.25022S0721643k22195022.3402079722073k20.410216602164721533R24S010902

10、0100540从/4««J以升出.本实验所得残渣蛋白含虽报低町降至19.26%.在萃取温度控制卜妙响捉取效果的实脸条件中乞W索I.次为：时何料液比pH综介羽戒敛门心、取和残渣蛋白仔就后,御岀该实验最好的冈崇水平组合为AjBaCj.即萃取时何30mm.料液比110.EiRpH&父结介IJ实际工产现状及产胡功能性影响等冈索H灿1七参敌为萃取时何25min、料液比1:10、萃収pH8.4.该參数卜乍何扩大炖低蛋白豆粕残祁蛋白可从21.86%降为1935%.不同制取fj法对分离蛋白提取率的影响试隸在以以上优化丁艺参敌提収高蛋CWMB时发现其提取校闲带相同工艺条件卜提取后残渣

11、蛋白为23.22%，比恃通豆粕高岀约4%因此以降低SPI捉取后残渣蛊白同时提烏捉1U率为II的.、就人工艺条件开发新的提収1艺。丿卜対比研究了新工艺的SPI捉取效果。6.341实验宅幵发SPI制収新匸艺调pHSO调pH45孔清,Kt污水处印系统4OriJ®K25mmJJS打3(k/mmT低池丿粕T次做贸T离心(3100yamw)TI川液Tift沢T离心(31(»匕5网一粗贪门i：iorx?"2次做堆扎洁水淡WJ次做地期门0畑11离心OOyWwmi泊t粉SJ次做捉tTT*(l：4)三次緘捉乳清水(1:4)粗蛋白调pH9D调pHS.4X肉心(引00"20mw

12、)TI沖液t般沉t肉心(3100“.522-川；«|'|-4水汎-卜|调7冷冰I嫌tSPIXiT废満乳淸水凋pH70新工艺对高蛋白豆粕大豆分离蛋白提収率的影响表33为不同制取工艺对SPI提取率的影响，从中可以看出采用多次先粉碎后萃取的fjiM以Id人化捉岛岛蛋白豆柏捉取率，降低嫂渣中蛋白含瓦三次萃取后残渣中蛋白川降至19.68%且并未够到SPI中蛋白质含量.2次萃取所得SPI3E白含量为90.83%,岛SPI蛋白含虽耍求.衣6-3不同制取工艺对髙蛋白豆粕大豆分离蛋白提取率的妙响Table6-3Theeffectofdifferentextractionconditionson

13、theyieldofS?Ifromhighputemcontentsoybeanmeal.，次萃収Firstextract次卡以Secondextract三伙家収Tlurdextract残渔跖T残洽负门.匸厂生产工艺Plant's40969314232291.72pucessing实脸室新匸艺Lab'imw41049307236091dl196S90S3pncessingRPC/(625x%N)/ProteincontenV(625x%N)在经济效益上5000吨/年的大豆分离蛋白厂.每年用12500吨辽粕即每夭16.7吨豆粕生产6吨大豆分离蛋白18吨乳淸废水.约仃9吨干残漬.而

14、两次粉碎三次:,:欣工艺毎火能够提高分离贺门约：每吨18000无计算5742儿，年理论上增加效益1837力儿。同时新工艺循坏利用了乳淸水.降低了水的成本，减少了环境污染.可谓-举笫得.但同时在传统二次犠提基础上需婴増加粉碎及萃取、分离设备,设备成本的増加使得该匸艺的实际应用仍仃待扩大实验及工厂综合成本的计算.6.4本章小结本窣以询儿至研究结果为切入点，结合匸厂人“分离蛋白生产实际.为提岛SPI提収半对工厂原仃工艺条件迓存了优化研兀。以工厂生产次融提厉浹渋蛍门畫呈为评价指标.通过单因素试验和正交试验对该匸艺条件卜进行了优化并结合匸厂实际由实峻室研究开发出了针对奇蛋白豆柏的特殊制収工艺，并对比了新

15、工艺和工厂生产工艺对提高高蛋白豆粕SPI提収率的作用.得出如卜结论：结合优化方案及生产实际、产品功能性影响等因索，优化得出最佳二次碱提匚艺为：萃収时间25mm、料液比110、萃取pH84.在该匸艺条件卜,经车间生产验证低蛊白H柏:次萃収残渣蛋白降至19.35%岛蛋白豆粕降至2322%.仃效地为匸厂实际生产提供了捉高紂率降低成本的可行性方案。同时实验研究两次粉碎三次萃収高蛋白辽柏残淹蛋白达到1968%仔效提/SPI提JR率，II三次萃取产品符合SPI蛋白含鼠耍求.色祥正常，乞项功能性折标都校好。本文I：耍探讨了人Q高蛋白豆粕与低蛋白U粕在相同匚艺条件b提取率的差别，并分析了蛋门质组成包括储戴蛋口

16、、油体膜蛋白及亲脂性蛋门磷脂结合物対人U.分离蛋白捉収率的血响.并针对高蛋门豆柏的提収率的提奇研究了工艺条件的改进，其结论如卜：12种大豆豆粕，高蛋白0粕与低蛋白豆粕蛋白质含就分别为55.09%和53.07%.在相同【：艺条件卜制取SPI的提取率时,高蛋白豆粕的提取更加困难,残渣蛋白明显高低蛋白豆札实验表明一次萃取时髙蛋白豆柏残渣蛋白比低蛋白豆粕高出约4%：而二次萃取时更是高出约6%2.AS白豆粕B中7Sfll11S总含量高十低蛋白豆粕A的同时询者小分子蛋白2S明显低于后為，这从侧面反映出"柏B中人分子蛍门组分(15S)的倉址也略询j"柏A经分析，分离蛋白上要组分在传统二次

17、碱提艺卜提取不允分残留于渋中耒提出，是高蛋白大辽豆粕分离蛋白提収率低的主要原因3高蛋门“柏细胞结构破坏较少，TEM观察发现其细胞结构中脂质聚集体较多.因此.高蛋白原料孔胚效果差，细胞组织破坏校少导致了喊液对蛋白质的提取效泉差。4以不同品种大豆油体膜蛋白含足分析对大豆分离蛋白提取率的彤响油体膜蛋白的含呈与种子脂质含址无关，但与种子蛊白质含&整体呈现正相关.大豆油体大小及形状収决-F种f脂质含3与油体膜蛋白含3的比值.高蛋白大豆含有较多的油体膜蛋白，但其M溶性有一定的分子5范围，即15-30kDa大辽油体膜蛋fI的34kDa、24kDa、ISkDa及17kDa四个亚基整体來讲港解性较差.特

18、别是34kDa和17kDa亚基的希解性就差因此这也址膜蛋白含址较高的髙蛋门大豆制収分离蛋门提取率低的原因之一5. 在2种豆粕亲脂性蛋白磷脂结合物含量基本相同时.高蛋白豆粕产品中的脂质含fi明3偏低，说明其中硯脂与亲脂性蛋白结合物溶解的较少,而磷脂结合贺白的蔬水性便亲脂性蛋白的溶解性更羞.用终莎响到拓蛋白"粕的分离蛋白提取率较低。6. 结介研究结果.增加U.粕的湿広粉碎工序.通过正交试验优化.側出的域佳次阪捉匸艺为*萃取时间25min、料液比110、(KpH8.4心Z条件卜儈乍间试验验证低费白豆粕的二次节収残渣蛋白从21.86%降为19.35%.高蛋门豆粕从2708%降至23.22%.7实验研究开发新工艺,先粉碎后萃取高蛋白豆柏残渣蛋白达到1968%仃效提高了spi提取率，n三次萃取产晶的符合spi蛋白含虽耍求，色泽正常，齐项功能性指标都较好.经济效益计算上,5000吨/年的大豆分离蛋白厂，每年理论上可增加效益近二百万元.本课題以大豆蛊白生产厂家反映的相同I艺F高蛋白豆粕提取大冃分离蛋白得率舗低的实际悄况为出发点,分析了费白质组成对大豆分离蛋白提取率的形响,并探讨了适丁国内大豆蛋白制収的生产I：艺.发现大豆蛋白含ft不同时，贮藏蛋白中各组分含虽不同,油体中膜蛋白含址不同,柏中与磷脂结合的亲脂性蛋白