提高大豆分離蛋白提取率的工藝改進

1、提高大豆分離蛋白提取率的工藝改進目削我國生產(chǎn)的大總分離資白工藝至要采用減洛酸沉法.在實際生產(chǎn)中笈現(xiàn)除豆外.Ktt.酸沉工序中工藝;參數(shù)是影響spi提取率及功能特性的最主要因素.監(jiān)于第二章研究發(fā)現(xiàn)髙蠱白豆粕的大豆分離蠱白(SPI)提収寧閑難的現(xiàn)象，木,結(jié)舍前幾章的研究結(jié)果，研究了改進后的工茗條件對spi提取率時夥響.全章內(nèi)容共分為兩部分.第一部分研究了改雄疳的工廠生產(chǎn)工藝二次堿提過程中萃取時問.萃取pH及料液比等越響IM索対SPJ提収帑的影響.結(jié)合單閑索實驗和疋空優(yōu)化，憂優(yōu)出了低蛋白H柏8(工藝條仲卞最隹二次堿提工藝，并在車間進行擴大實蟄.第二部分結(jié)合工廠實際由實卷室研究開SH1T針對髙蛋白豆粕

2、的特殊制収工藝.并對比了新工藝和工廠生產(chǎn)工藝對高蛋白窈粕SPI提璇率的影響.6.1試驗材料和儀器6AA尖驗材料匸業(yè)食品級ifcnfi(3o%)匚業(yè)食品級NKH萍液(3D%)m泡刖匸業(yè)食品級ifcnfi(3o%)匚業(yè)食品級NKH萍液(3D%)m泡刖屮頂山樹脂丿罟頂山樹脂廠上晦立命化丁朋劑臺限公司上海亞榮生化仗器!上海雷砸儀器廠江蘇金飯中大儀夥F北亢醫(yī)用離心機丿瑞典FOSS虜司0.L2試驗儀器SZ-P3Afi動儀蟲水燕郵器PHS-3C空枯帶pH計笳4恒溫雜力攪拌辭L5-10型臺式離心機FOSS全口動逹熬儀2300型&2試驗方法原料產(chǎn)品化學成分檢測方法及即I制«1方法提収工藝條件優(yōu)

3、化實驗I藝過怙翠分離沉降物T涅法粉砕T加水加蔽攪扌T離心T芒取液T加戰(zhàn)T離心TSPIi洽結(jié)介工廠及實驗室實際悄況，在萃分離沉降物中蛋門含呈為36-38%,萃的效果比較明顯.實驗匝慮研究在工廠SPI制】（Z二萃丁藝中如何優(yōu)化工藝參數(shù)提髙萃収效果.降低殘液蛋白取低蛋白W柏一萃渣100g（濕基，含水啟約82%）膠體燒粉碎后加適凰水設(shè)定反應(yīng)溫度，定雖加入堿溶液.設(shè)定時何進行攪樣反應(yīng)，反應(yīng)后F375Og卜離心20nun.淡烘I測定蛋白含'3:I:肚萃収液加酸謁節(jié)軒電點，3750xg卜離心5nun.所得SPI干燥后稱量。6.3結(jié)果與討論原料成分測定結(jié)果見中豆粕A為低蛋白豆粕,B為高蛋白豆粕,其査白

4、質(zhì)含址（干基）分別為5307%（115509%。捉取I：藝條件優(yōu)化單肉索分析萃取時間對:萃SPI提取效果的影響固定萊取沮度為451,萃取pH為85,料液比為1:10.選収不同的萃取時間進行攪樣.考察時間對二萃SPI提収效果的影響。結(jié)果如圖31所示浸提時伺趁長.量白庚提取率越爲，殘茨賈門含雖越低。X浸捉時間達到25mm時，蛋門質(zhì)的提収率達到動態(tài)平衡.殘潰蛋白含就變化不大此時浸提時間的延長對蛋白質(zhì)提取率的形響H微并H生產(chǎn)中時間越長能耗越大，故綜介各項折標，本工藝浸出時何以25inm為佳.22X1S16101$2025»時間(min)圖6-1萃取時間對SPI提取效果的妙響Fig61R*ht

5、iolvrhipbetweentheextractiontimeanclth。wticlu*proUmconUnt萃JRpH時二萃SPI捉取效果的莎響固定萃取時何為25iwn.萃取溫度為45-C,料液比為1:10選取不同的萃取pH進行H掙，考察pHM二萃SPI提収效果的彫響.結(jié)果見圖3-2,蘆著pH值的升島蛋門質(zhì)提取率増加，殘狀蛋白含雖緩慢降低，且在pH值大于&4時逐漸平穩(wěn)。研究表明pH值太高，在酸沉時會消耗大星的酸.導致產(chǎn)品粘度增加.不利于待續(xù)分離工序的進行，對產(chǎn)品瀕色及功能性也不利18叫堿性太強還可引起脫鎖、脫竣、肽鍵斷裂.引起胱賴反應(yīng).將欽基酸轉(zhuǎn)變?yōu)樨暝倩槲?。岡此，綜合上述因索

6、舟也木匸藝捉1USPI的適宜pH值為84。26(3一J逅冬議(3一J逅冬議糾62pH值對SPI提取效果的影響Fig6-2RelationshipbetweenthepHaidtheresidueproteincontent料液比對二萃SPI提JU效果的妙響固定萃取時間為25mm萃収pH為8.4,萃取溫度為45C.選取不同的料液比進行攪樣反應(yīng).占察料液比對二萃SPI捉取效果的影響。結(jié)果見圖33,殘渣蛋門會凰隨料液比的增加先降低后升高。詳料液比較小時，蛋白質(zhì)提収率較低.這是由于渣中含仃大屋的膳僅纖維,具仃校強的吸水膨脹能力,便物料流動性差難以投樣,導致蛋白質(zhì)提収率低.殘渣哥高.當料液比大fill時

7、.殘渣耳白含童突然增加.這可能是由于在払I速率及時間恒定時.増加物料雖使得攪拌不均勻，萃取效果降低，同時此時分離成本增加.因此綜介考謔工藝中料液比選抒1:11為佳。00一J遙農(nóng)栄料液比圖6-3加水城對SPI捉取效果的老響Fig6-3Relationslupbetweentlwratioofso>beanmeal/waterandtheresidueprotemcontent提取匸藝條件優(yōu)化的正交實驗分析根據(jù)單因素結(jié)果.選抒合理的參數(shù)范國，采用Lp(3*)11-：交試驗優(yōu)化匚藝條件。三丙素分別為因素A萃取時間(min)：因素B萃取pH值:因素C-料液比，以殘渣中蛋白含量作為評價指標.通過對

8、極墊分析明確渺響提収效果的因秦的上次關(guān)系，紂到較適宜的提収藝。試驗安排及數(shù)據(jù)計算如人3-1、<*<3-2所,j一&6-1因索水平衣Table6-1Tableoffactorsandlevels水平Levels陰素A萃取時間FactorA-Extractiontime/min岡索B革取pHftlFactorBExtractionpH因素C一料液比FactorC-Ratioofmeal/water120S31:10a25S41:11330S51:12衣62SPI制取1.藝條件優(yōu)化止交試驗衣Table62OrthogonaltestanalysisofSPIextractionc

9、onditions實驗編號因索A因*B因素C空列殘渣蛋口含址SerialnumberFactorAFactorBFactorCBlankRPC/%111112334210->->22S53133322.4S4213202S5223122.336231223.24731302013S321321S4933->11926Ki686763756S426493665856702623966.2261.23649S64946460ki22.89021.25022S0721643k22195022.3402079722073k20.410216602164721533R24S010902

10、0100540從/4««J以升出.本實驗所得殘渣蛋白含雖報低町降至19.26%.在萃取溫度控制卜妙響捉取效果的實臉條件中乞W索I.次為：時何料液比pH綜介羽戒斂門心、取和殘渣蛋白仔就后,御岀該實驗最好的岡崇水平組合為AjBaCj.即萃取時何30mm.料液比110.EiRpH&父結(jié)介IJ實際工產(chǎn)現(xiàn)狀及產(chǎn)胡功能性影響等岡索H燦1七參敵為萃取時何25min、料液比1:10、萃収pH8.4.該參數(shù)卜乍何擴大燉低蛋白豆粕殘祁蛋白可從21.86%降為1935%.不同制取fj法對分離蛋白提取率的影響試隸在以以上優(yōu)化丁藝參敵提収高蛋CWMB時發(fā)現(xiàn)其提取校閑帶相同工藝條件卜提取后殘渣

11、蛋白為23.22%，比恃通豆粕高岀約4%因此以降低SPI捉取后殘渣蠱白同時提烏捉1U率為II的.、就人工藝條件開發(fā)新的提収1藝。丿卜対比研究了新工藝的SPI捉取效果。6.341實驗宅幵發(fā)SPI制収新匸藝調(diào)pHSO調(diào)pH45孔清,Kt污水處印系統(tǒng)4OriJ®K25mmJJS打3(k/mmT低池丿粕T次做貿(mào)T離心(3100yamw)TI川液Tift沢T離心(31(»匕5網(wǎng)一粗貪門i：iorx?"2次做堆扎潔水淡WJ次做地期門0畑11離心OOyWwmi泊t粉SJ次做捉tTT*(l：4)三次緘捉乳清水(1:4)粗蛋白調(diào)pH9D調(diào)pHS.4X肉心(引00"20mw

12、)TI沖液t般沉t肉心(3100“.522-川；«|'|-4水汎-卜|調(diào)7冷冰I嫌tSPIXiT廢満乳淸水凋pH70新工藝對高蛋白豆粕大豆分離蛋白提収率的影響表33為不同制取工藝對SPI提取率的影響，從中可以看出采用多次先粉碎后萃取的fjiM以Id人化捉島島蛋白豆柏捉取率，降低嫂渣中蛋白含瓦三次萃取后殘渣中蛋白川降至19.68%且并未夠到SPI中蛋白質(zhì)含量.2次萃取所得SPI3E白含量為90.83%,島SPI蛋白含雖耍求.衣6-3不同制取工藝對髙蛋白豆粕大豆分離蛋白提取率的妙響Table6-3Theeffectofdifferentextractionconditionson

13、theyieldofS?Ifromhighputemcontentsoybeanmeal.，次萃収Firstextract次卡以Secondextract三伙家収Tlurdextract殘漁跖T殘洽負門.匸廠生產(chǎn)工藝Plant's40969314232291.72pucessing實臉室新匸藝Lab'imw41049307236091dl196S90S3pncessingRPC/(625x%N)/ProteincontenV(625x%N)在經(jīng)濟效益上5000噸/年的大豆分離蛋白廠.每年用12500噸遼粕即每夭16.7噸豆粕生產(chǎn)6噸大豆分離蛋白18噸乳淸廢水.約仃9噸干殘漬.而

14、兩次粉碎三次:,:欣工藝毎火能夠提高分離賀門約：每噸18000無計算5742兒，年理論上增加效益1837力兒。同時新工藝循壞利用了乳淸水.降低了水的成本，減少了環(huán)境污染.可謂-舉笫得.但同時在傳統(tǒng)二次犠提基礎(chǔ)上需嬰増加粉碎及萃取、分離設(shè)備,設(shè)備成本的増加使得該匸藝的實際應(yīng)用仍仃待擴大實驗及工廠綜合成本的計算.6.4本章小結(jié)本窣以詢兒至研究結(jié)果為切入點，結(jié)合匸廠人“分離蛋白生產(chǎn)實際.為提島SPI提収半對工廠原仃工藝條件迓存了優(yōu)化研兀。以工廠生產(chǎn)次融提厲浹渋蛍門畫呈為評價指標.通過單因素試驗和正交試驗對該匸藝條件卜進行了優(yōu)化并結(jié)合匸廠實際由實峻室研究開發(fā)出了針對奇蛋白豆柏的特殊制収工藝，并對比了新

15、工藝和工廠生產(chǎn)工藝對提高高蛋白豆粕SPI提収率的作用.得出如卜結(jié)論：結(jié)合優(yōu)化方案及生產(chǎn)實際、產(chǎn)品功能性影響等因索，優(yōu)化得出最佳二次堿提匚藝為：萃収時間25mm、料液比110、萃取pH84.在該匸藝條件卜,經(jīng)車間生產(chǎn)驗證低蠱白H柏:次萃収殘渣蛋白降至19.35%島蛋白豆粕降至2322%.仃效地為匸廠實際生產(chǎn)提供了捉高紂率降低成本的可行性方案。同時實驗研究兩次粉碎三次萃収高蛋白遼柏殘淹蛋白達到1968%仔效提/SPI提JR率，II三次萃取產(chǎn)品符合SPI蛋白含鼠耍求.色祥正常，乞項功能性折標都校好。本文I：耍探討了人Q高蛋白豆粕與低蛋白U粕在相同匚藝條件b提取率的差別，并分析了蛋門質(zhì)組成包括儲戴蛋口

16、、油體膜蛋白及親脂性蛋門磷脂結(jié)合物対人U.分離蛋白捉収率的血響.并針對高蛋門豆柏的提収率的提奇研究了工藝條件的改進，其結(jié)論如卜：12種大豆豆粕，高蛋白0粕與低蛋白豆粕蛋白質(zhì)含就分別為55.09%和53.07%.在相同【：藝條件卜制取SPI的提取率時,高蛋白豆粕的提取更加困難,殘渣蛋白明顯高低蛋白豆札實驗表明一次萃取時髙蛋白豆柏殘渣蛋白比低蛋白豆粕高出約4%：而二次萃取時更是高出約6%2.AS白豆粕B中7Sfll11S總含量高十低蛋白豆粕A的同時詢者小分子蛋白2S明顯低于后為，這從側(cè)面反映出"柏B中人分子蛍門組分(15S)的倉址也略詢j"柏A經(jīng)分析，分離蛋白上要組分在傳統(tǒng)二次

17、堿提藝卜提取不允分殘留于渋中耒提出，是高蛋白大遼豆粕分離蛋白提収率低的主要原因3高蛋門“柏細胞結(jié)構(gòu)破壞較少，TEM觀察發(fā)現(xiàn)其細胞結(jié)構(gòu)中脂質(zhì)聚集體較多.因此.高蛋白原料孔胚效果差，細胞組織破壞校少導致了喊液對蛋白質(zhì)的提取效泉差。4以不同品種大豆油體膜蛋白含足分析對大豆分離蛋白提取率的彤響油體膜蛋白的含呈與種子脂質(zhì)含址無關(guān)，但與種子蠱白質(zhì)含&整體呈現(xiàn)正相關(guān).大豆油體大小及形狀収決-F種f脂質(zhì)含3與油體膜蛋白含3的比值.高蛋白大豆含有較多的油體膜蛋白，但其M溶性有一定的分子5范圍，即15-30kDa大遼油體膜蛋fI的34kDa、24kDa、ISkDa及17kDa四個亞基整體來講港解性較差.特

18、別是34kDa和17kDa亞基的希解性就差因此這也址膜蛋白含址較高的髙蛋門大豆制収分離蛋門提取率低的原因之一5. 在2種豆粕親脂性蛋白磷脂結(jié)合物含量基本相同時.高蛋白豆粕產(chǎn)品中的脂質(zhì)含fi明3偏低，說明其中硯脂與親脂性蛋白結(jié)合物溶解的較少,而磷脂結(jié)合賀白的蔬水性便親脂性蛋白的溶解性更羞.用終莎響到拓蛋白"粕的分離蛋白提取率較低。6. 結(jié)介研究結(jié)果.增加U.粕的濕広粉碎工序.通過正交試驗優(yōu)化.側(cè)出的域佳次阪捉匸藝為*萃取時間25min、料液比110、(KpH8.4心Z條件卜儈乍間試驗驗證低費白豆粕的二次節(jié)収殘渣蛋白從21.86%降為19.35%.高蛋門豆粕從2708%降至23.22%.7實驗研究開發(fā)新工藝,先粉碎后萃取高蛋白豆柏殘渣蛋白達到1968%仃效提高了spi提取率，n三次萃取產(chǎn)晶的符合spi蛋白含雖耍求，色澤正常，齊項功能性指標都較好.經(jīng)濟效益計算上,5000噸/年的大豆分離蛋白廠，每年理論上可增加效益近二百萬元.本課題以大豆蠱白生產(chǎn)廠家反映的相同I藝F高蛋白豆粕提取大冃分離蛋白得率舗低的實際悄況為出發(fā)點,分析了費白質(zhì)組成對大豆分離蛋白提取率的形響,并探討了適丁國內(nèi)大豆蛋白制収的生產(chǎn)I：藝.發(fā)現(xiàn)大豆蛋白含ft不同時，貯藏蛋白中各組分含雖不同,油體中膜蛋白含址不同,柏中與磷脂結(jié)合的親脂性蛋白