一种从大豆中同步提取油脂和高乳化性分离蛋白的方法

摘要

从大豆中同步提取油脂和高乳化性分离蛋白的方法属于大豆油脂和高乳化性分离蛋白提取加工技术；包括以下步骤：（1）将大豆进行粉碎后过筛，加水浸泡，成为半固体状混合液再用高压脉冲电场进行预处理；（2）高压脉冲电场处理后，加入中性蛋白酶Protex7L水解；（3）离心后得到油脂和水解液，从水解液中通过碱溶酸沉之后喷雾干燥的方法提取高乳化性分离蛋白；本方法提取时间短、节约用水、设备简单、操作安全，所得大豆油脂与分离蛋白均为绿色无溶剂残留产物，并同时获得高乳化性的大豆分离蛋白，游离油得率可达85%，高乳化性分离蛋白得率可达到82%。

权利要求

1.一种从大豆中同步提取油脂和高乳化性分离蛋白的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：将大豆粉碎后过筛，再加入水，加水量为大豆质量10倍，浸泡1h，使之成为半固体状态的混合液；将半固体混合液经高压脉冲电场预处理，脉冲强度为28-32 kV/cm，脉冲时间为140-420µs, 脉冲流速为50-70mL/min，脉冲频率为460-540Hz；再向经过脉冲电场处理后的混合液中加入Protex-7L中性蛋白酶进行酶解，所述的酶解参数为：酶解温度55℃，酶解时间3h，加酶量为混合液中大豆质量的3%，酶解后离心分离得到大豆油脂和水解液，将水解液碱溶酸沉之后进行喷雾干燥处理得到高乳化性分离蛋白。

2.根据权利要求1所述的一种从大豆中同步提取油脂和高乳化性分离蛋白的方法，其特征在于高压脉冲电场优选参数是：脉冲时间为347µs，脉冲频率为502Hz，脉冲流速为

65mL/min，脉冲强度为30kV/cm。

说明书

一种从大豆中同步提取油脂和高乳化性分离蛋白的方法

技术领域

[0001] 本发明属于大豆油脂和高乳化性分离蛋白提取加工技术。

背景技术

[0002] 目前，国内外提取大豆分离蛋白的方法主要有碱提酸沉法、膜分离法、双极膜电解法、起泡法、反胶束萃取分离法、反相高效液相色谱法等。大豆分离蛋白可用多种方法进行分离提取,不同的方法获得的大豆分离蛋白效果各不相同,可结合实际使用目标选择合适的方法。

[0003] 目前国内外提取大豆油脂与大豆分离蛋白的缺点是：

[0004] 1.大豆原料的低变性豆粕的NSI(氮溶解指数)低，导致了大豆分离蛋白得率较低；

[0005] 2.蛋白质的功能性差，其中功能性是指蛋白质在贮藏、加工、销售以及在食品体系中发生作用的一系列物理化学特性。其中包括在水中,在盐性、碱性、酸性介质中的溶解度,不均一性,同其他组分的相溶性,稳定悬浮液、乳状液、泡沫的本领,当分散体被加热时形成凝胶体的本领,具有较强粘结性、持水性和其他一些特性,以及对最终食品的颜色、气味的影响等；

[0006] 3.采用六号溶剂浸提大豆油脂的工艺对环境造成严重污染，且食用油中有一定的溶剂残留；

[0007] 4.目前还没有同步完成提取大豆油脂与高乳化性大豆分离蛋白的工艺，耗时长、费用高，不适合产业化推广。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供一种从大豆中同步提取油脂和高乳化性分离蛋白的方法，此方法在提取油脂的基础上，同步得到高乳化性的大豆分离蛋白，达到工艺简单、提取时间短、提取费用低、产品质量好、适合产业化生产应用的目的。

[0009] 本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

[0010] 一种从大豆中同步提取油脂和高乳化性分离蛋白的方法，该方法包括以下步骤：将大豆粉碎后过筛，再加入水，加水量为大豆质量10倍，浸泡1h，使之成为半固体状态的混合液；将半固体混合液经高压脉冲电场预处理，脉冲强度为28-32 kV/cm，脉冲时间为
140-420µs, 脉冲流速为50-70mL/min，脉冲频率为460-540Hz；再向经过脉冲电场处理后的混合液中加入Protex-7L中性蛋白酶进行酶解，所述的酶解参数为：酶解温度55℃，酶解时间3h，加酶量为混合液中大豆质量的3%，酶解后后离心分离得到大豆油脂和水解液，将水解液碱溶酸沉之后进行喷雾干燥处理得到高乳化性分离蛋白。

[0011] 高压脉冲电场优选参数是：脉冲时间为347µs，脉冲频率为502Hz，脉冲流速为65mL/min，脉冲强度为30kV/cm。

[0012] 本发明利用高压脉冲电场辅助水酶法提取大豆油脂和高乳化性分离蛋白，既解决了从大豆中同步提取油脂与分离蛋白的难题，又同时得到了高乳化性分离蛋白，大大减短提取时间，节省能耗等资源，且提取设备简单、操作安全、所得大豆油脂无溶剂残留、减少对环境污染、更有利于产业化推广的特点。经过验证与对比试验，本发明游离油得率可达85%，高乳化性分离蛋白得率可达到82%。

附图说明

[0013] 图1是本发明方法的工艺路线图；

[0014] 图2是脉冲强度对游离油得率的影响；

[0015] 图3是脉冲频率对游离油得率的影响；

[0016] 图4是脉冲时间对游离油得率的影响；

[0017] 图5是脉冲流速对游离油得率的影响；

[0018] 图6是脉冲强度与脉冲频率交互对游离油得率的等高线；

[0019] 图7是脉冲强度与脉冲频率交互对游离油得率的响应面；

[0020] 图8是脉冲时间与脉冲频率交互对游离油得率的等高线；

[0021] 图9是脉冲时间与脉冲频率交互对游离油得率的响应面；

[0022] 图10是脉冲流速与脉冲时间交互对游离油得率的等高线；

[0023] 图11是脉冲流速与脉冲时间交互对游离油得率的响应面；

[0024] 图12是脉冲流速与脉冲强度交互对游离油得率的等高线；

[0025] 图13是脉冲流速与脉冲强度交互对游离油得率的的响应面。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图对本发明具体实施例进行详细描述。

[0027] 一种从大豆中同步提取油脂和高乳化性分离蛋白的方法，该方法包括以下步骤：将大豆粉碎后过筛，再加入水，加水量为大豆质量10倍，浸泡1h，使之成为半固体状态的混合液；将半固体混合液经高压脉冲电场预处理，脉冲强度为28-32 kV/cm，脉冲时间为
140-420µs, 脉冲流速为50-70mL/min，脉冲频率为460-540Hz；再向经过脉冲电场处理后的混合液中加入Protex-7L中性蛋白酶进行酶解，所述的酶解参数为：酶解温度55℃，酶解时间3h，加酶量为混合液中大豆质量的3%，酶解后后离心分离得到大豆油脂和水解液，将水解液碱溶酸沉之后进行喷雾干燥处理得到高乳化性分离蛋白。

[0028] 高压脉冲电场优选参数是：脉冲时间为347µs，脉冲频率为502Hz，脉冲流速为65mL/min，脉冲强度为30kV/cm。

[0029] 实验例1 高压脉冲电场工艺条件最佳参数的筛选实验

[0030] 1材料与方法

[0031] 1.1材料、试剂

[0032]大豆 黑龙江农业科学院培植
中性蛋白酶Protex7L 丹麦novo公司

[0033] 1.2主要仪器设备

[0034]pHS-2型精密酸度计 上海雷磁仪器厂
电子分析天平 梅勒特-托利多仪器(上海)有限公司
台式高速冷冻离心机 北京京立离心机有限公司
高压脉冲电场设备OSU-4LPEFSystem 美国俄亥俄州大学生产
精密电动搅拌机 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司
电热恒温水浴锅 余姚市东方电工仪器厂

[0035] 1.3实验方法

[0036] 1.3.1工艺流程（见图1）

[0037] 1.3.2计算公式

[0038]

[0039] 2结果与讨论

[0040] 2.1高压脉冲电场单因素条件对游离油得率的影响

[0041] 2.1.1脉冲强度对游离油得率的影响

[0042] 在脉冲时间为144µs，脉冲频率为500Hz，脉冲流速为60mL/min的条件下，考察脉冲强度对游离油得率的影响，结果见图2。由图2结果可以看出当随着脉冲强度的升高，游离油得率明显下降，所以在下面的响应面试验设计中脉冲强度水平选择28到32kV/cm。

[0043] 2.1.2脉冲频率对游离油得率的影响

[0044] 在脉冲强度为30kV/cm，脉冲时间为144µs，脉冲流速为60mL/min的条件下，考察脉冲频率对游离油得率的影响，结果见图3。由图3结果可以看出脉冲频率在460到540 Hz附近游离油得率有较大值出现，因为考虑到交互作用，所以在下面的响应面试验设计中脉冲频率选在460到540 Hz之间。

[0045] 2.1.3脉冲时间对游离油得率的影响

[0046] 在脉冲频率为500Hz，脉冲流速为60mL/min，脉冲强度为30kV/cm的条件下，考察脉冲时间对游离油得率的影响，结果见图4。由图4结果可以看出脉冲时间大于140µs，游离油得率明显增加，所以在下面的响应面试验设计中脉冲时间选择在140-420µs。

[0047] 2.1.4脉冲流速对游离油得率的影响

[0048] 在脉冲频率为500Hz，脉冲强度为30kV/cm，脉冲时间为144µs的条件下，考察脉冲流速比对游离油得率的影响，结果见图5。由图5结果可以看出脉冲流速为60mL/min时游离油得率明显增加，脉冲流速升高，游离油得率几乎呈不变趋势，所以在下面的响应面试验设计中脉冲流速选择50-70mL/min。

[0049] 2.2高压脉冲电场的响应面实验优化反应条件

[0050] 2.2.1实验因素水平编码表

[0051] 在单因素研究的基础上，选取脉冲强度，脉冲频率，脉冲时间，脉冲流速4个因素为自变量，以游离油得率为响应值，根据中心组合设计原理，设计响应面分析实验，其因素水平编码表见表1-1。

[0052] 表1-1 因素水平编码表

[0053]

[0054] 2.2.2响应面实验安排及实验结果

[0055] 本实验应用响应面优化法进行过程优化。以x1、x2、x3、x4为自变量，以游离油得率为响应值Y，响应面实验方案及结果见表1-2。实验号1-24为析因实验，25-30为6个中心试验，用以估计实验误差。

[0056] 表1-2响应面实验方案及实验结果

[0057]

[0058] 2.2.3 高压脉冲电场工艺参数对游离油得率的响应面结果分析

[0059] 回归分析与方差分析结果见表1-3，交互相显著的响应面分析见图6-图13。

[0060] 表1-3二次方程方差分析

[0061]变量 自由度 平方和 均方 F值 Pr>F
方程 13 2712.83 208.68 56.45 <0.0001
x1 1 0.38 0.38 0.015 0.9027
x2 1 9.38 9.38 0.38 0.5428
x3 1 1162.04 1162.04 47.37 <0.0001
x4 1 345.04 345.04 14.07 0.0011
x12 1 911.43 911.43 37.15 <0.0001
x22 1 619.93 619.93 25.27 <0.0001
x32 1 136.18 136.18 5.55 0.0278
纯误差 5 52.00 10.40
剩余 22 539.70 24.53
失拟 17 487.70 28.69 2.76 0.1329
总和 29 3452.97

[0062] 注：经分析，总回归的相关性系数（R2）为84.37%，决定系数（R2Adj）为79.40%[0063] 由表1-3可知，方程因变量与自变量之间的线性关系明显，该模型回归显著2 2
（p<0.0001），失拟项不显著，并且该模型R= 84.37%，RAdj= 79.40%，说明该模型与实验拟合良好，自变量与响应值之间线性关系显著，可以用于该反应的理论推测。由F检验可以得到因子贡献率为： x3>x4>x2>x1，即脉冲时间>脉冲流速 >脉冲频率>脉冲强度。

[0064] 应用响应面寻优分析方法对模型进行分析，寻找最优响应结果在脉冲时间为347.11µs，脉冲频率为502.40Hz，脉冲流速为64.97mL/min，脉冲强度为30KV/cm，此时游离油得率为最高值，85.4821%。

[0065] 2.2.4验证实验与对比试验

[0066] 在响应面分析法求得的最佳条件下，即脉冲时间为347µs，脉冲频率为502Hz，脉冲流速为65mL/min，脉冲强度为30KV/cm进行3次平行实验，游离油得率3次平行实验的平均值为85%。游离油得率预测值为85.4821%。说明响应值的实验值与回归方程预测值吻合良好。

[0067] 2.2.5实验小结

[0068] 利用响应面分析方法从大豆中同步提取油脂和高乳化性分离蛋白的预处理--高压脉冲电场工艺参数进行了优化。建立了相应的数学模型为以后的中试以及工业化生产提供理论基础，并且得到了最优高压脉冲电场工艺条件为脉冲时间为347µs，脉冲频率为502Hz，脉冲流速为65mL/min，脉冲强度为30kV/cm。.经过验证与对比试验可知在最优高压脉冲电场工艺条件下游离油得率可达到85%左右。

[0069] 实验例2 同步提取的大豆分离蛋白的乳化性测定实验

[0070] 1材料与方法

[0071] 1.1材料、试剂

[0072]大豆
NaOH 天津市津华化工厂
HCl 天津市津华化工厂

[0073] 1.2主要仪器设备

[0074] 精密型电导率仪DDS-307-S 安徽赛科环保科技有限公司[0075] 高速分散器 FSH-2A 无锡沃信仪器有限公司[0076] 匀浆机FSH-2 江苏省金坛市环宇科学仪器厂[0077] 喷雾干燥器 DC1500 上海达程实验设备有限公司[0078] 1.3实验方法

[0079] 1.3.1实验方法

[0080] 1.3.1.1乳化能力（EA）的测定

[0081] 配制1%的蛋白质溶液，搅拌60min，量取50ml蛋白质溶液，先加入20ml大豆色拉油，开动匀浆机，转速10000r/min，边搅边加入大豆色拉油，测体系的电导率的变化，电导率急剧下降的点即为加油的终点。重复3次，取平均值，并计算标准偏差。

[0082] 1.3.1.2乳化稳定性（ES）的测定

[0083] 配制0.5%的大豆分离蛋白溶液，于室温下搅拌2h使其充分溶解，将大豆分离蛋白溶液与大豆色拉油以65:35的比例混合，用分散器分散1min （9500rpm），取样测定其水分（105℃恒重法），取上述乳状液10ml置于15×150mm的试管中，于室温下静置30min，用移液管小心移去底部的5ml样品，测定余下的样品的水分，重复3次，取平均值，并计算标准偏差。

[0084] 1.3.2计算公式

[0085]

[0086] 2结果与讨论

[0087] 表1-4大豆分离蛋白乳化性测定

[0088]样品 乳化能力 乳化稳定性
大豆分离蛋白 142 1.911.32 0.083