專利名稱：提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大豆深加工領(lǐng)域，特別涉及一種能合理利用其副產(chǎn)物，且無(wú)廢棄物排放的提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝。
背景技術(shù)：
大豆異黃酮、大豆蛋白、大豆低聚糖是大豆中的重要成分。
大豆異黃酮為大豆所含之主要生物活性物質(zhì)，大豆異黃酮是大豆生長(zhǎng)中的次生代謝產(chǎn)品，存在于胚軸及子葉中。目前已知的大豆異黃酮共有12種，包括3種游離型的苷原和9種結(jié)合型的糖苷。大豆異黃酮可被腸中細(xì)菌轉(zhuǎn)化為類似于激素的化合物，具有雌激素和抗氧化活性，在惡性腫瘤的孕育中可有效地阻滯血管增生、斷絕養(yǎng)料來(lái)源，從而延緩或阻止腫瘤病變成癌癥，可有效抑制白血病、結(jié)腸癌、肺癌、胃癌、乳腺癌、前列腺癌的發(fā)生。同時(shí)大豆異黃酮還具有預(yù)防骨質(zhì)疏松、緩解婦女更年期綜合癥，調(diào)節(jié)血脂、防治心血管疾病、延緩衰老等醫(yī)療保健功能。由于提取大豆異黃酮的方法復(fù)雜，成本高，目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的價(jià)格均居高不下。
大豆?jié)饪s蛋白富含賴氨酸、色氨酸、纈氨酸等八種人體必須的氨基酸及其它非必須的氨基酸，大豆?jié)饪s蛋白具有保水性、粘著性、凝膠性、吸油性及乳化性等特點(diǎn)，可以廣泛用做多種食品的基礎(chǔ)原料，還可以直接進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)，為消費(fèi)者提供優(yōu)良的植物蛋白，另外大豆?jié)饪s蛋白還可以在飼料加工、制藥、塑料工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
大豆低聚糖在人的消化道內(nèi)不能被吸收，可以作為沒(méi)有能量的甜味劑使用，并且大豆低聚糖可以促進(jìn)腸道有益菌的增殖，改善腸內(nèi)環(huán)境，具有通便，防治便秘的作用，在食品、制約及醫(yī)療保健領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
大豆異黃酮目前多以豆粕為原料，以一定濃度的乙醇、甲醇或水為溶劑，采用滲濾法、逆流萃取法或者超聲破壁浸提法等方法提取，大孔吸附樹(shù)脂法分離而制得。在有些工藝中，大豆異黃酮不是主要的目標(biāo)產(chǎn)物，僅為提取物之一。中國(guó)專利00107606.X，專利名稱為《連續(xù)提取大豆蛋白、異黃酮、皂甙、低聚糖的工藝》，中國(guó)專利01128012.3，專利名稱為《高、低溫豆粕提取蛋白、短肽、核酸、異黃酮、皂甙、低聚糖的方法》均屬此類。后者雖然提取了多種成分，但生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，如僅超聲破壁浸提就需6個(gè)小時(shí)以上，工序繁雜，提取物雖多，但能耗與各產(chǎn)物的分離損耗均較高。另一些工藝則只提取大豆異黃酮，對(duì)副產(chǎn)物未合理利用，如豆粕渣以低于豆粕的價(jià)格供飼料用、含低聚糖的水洗脫液則棄之不用。這不僅使大豆異黃酮的生產(chǎn)成本偏高，還增加了環(huán)保負(fù)荷。更須關(guān)注的是，在所有應(yīng)用大孔吸附樹(shù)脂法分離大豆異黃酮的工藝中，還存在下面的共同缺陷樹(shù)脂再生所產(chǎn)生的酸、堿廢水(每次約產(chǎn)生3～4倍原料量的廢水)沒(méi)有凈化，會(huì)造成環(huán)境污染，增加環(huán)保費(fèi)用；水洗除雜洗脫液(有機(jī)廢液)沒(méi)有凈化，同樣會(huì)造成環(huán)境污染。增加環(huán)保費(fèi)用；提取液回收溶劑后，濃縮液的凈化(脫蛋白)處理多采用等電點(diǎn)沉析法或鈣、鎂鹽凝析法，這不僅脫不盡蛋白，還勢(shì)必增加脫鹽工序和含鹽廢水。綜上所述，這些工藝均不符合綠色環(huán)保工藝與水資源等循環(huán)利用的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝。它在提取大豆異黃酮的同時(shí)，利用已分離的副產(chǎn)物制取大豆?jié)饪s蛋白和大豆低聚糖，并將酸、堿廢水和用過(guò)的加工助劑經(jīng)再生、凈化處理后循環(huán)利用，沒(méi)有廢棄物排放，有利于環(huán)境保護(hù)和資源利用。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是(1)將豆粕粉碎，粉碎的豆粕粉與70％的乙醇按1∶10的物料比一起進(jìn)行超聲循環(huán)提取得到提取液和豆粕渣；(2)將所述提取液濃縮并回收乙醇，向濃縮液中加入0.02～0.05％蛋白酶(W/V)，充分?jǐn)嚢韬蟊仂o置，用連續(xù)流離心機(jī)分離，得凈化液與蛋白凝乳；將凈化液用大孔吸附樹(shù)脂分離，待樹(shù)脂吸附近飽和時(shí)，依次用去離子水洗脫和70％乙醇洗脫，得水洗脫液和醇洗脫液；醇洗脫液回收乙醇并濃縮，濃縮液經(jīng)噴霧干燥(進(jìn)風(fēng)溫度為125～130℃，出風(fēng)溫度為80～85℃)，得到大豆異黃酮；(3)將豆粕渣與蛋白凝乳混合干燥至水分＜5％(同時(shí)回收豆粕渣所吸附的有機(jī)溶劑)并用微粉粉碎機(jī)粉碎，得到350～400目的大豆?jié)饪s蛋白粉；(4)向水洗脫液中加入2～2.5％的粉狀活性炭和1％的硅藻土W/V，在85～90℃的條件下攪拌脫色30～40分鐘，冷卻至60℃以下過(guò)濾、濃縮，得到大豆低聚糖。
(5)對(duì)用過(guò)的加工助劑加以循環(huán)利用乙醇經(jīng)減壓蒸餾回收后再利用；活性炭與硅藻土經(jīng)630～640℃高溫烘焙，待所吸附的有機(jī)物炭化完全，冷卻后再利用；大孔吸附樹(shù)脂再生所產(chǎn)生的酸、堿廢水，用粉狀活性炭吸附凈化(用量為0.5～3％)，過(guò)濾后再利用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明以大豆異黃酮為主要產(chǎn)物，合理利用已分離的副產(chǎn)物制取大豆?jié)饪s蛋白與大豆低聚糖，并采用了超聲循環(huán)提取、木瓜蛋白酶凝析法脫蛋白等高效、實(shí)用的設(shè)備與方法，因而工藝簡(jiǎn)捷、流暢，生產(chǎn)周期較短，能耗與分離損失較低。
2、本發(fā)明對(duì)用過(guò)的酸、堿廢水和加工助劑，如乙醇、活性炭、硅藻土等進(jìn)行了回收利用與凈化后再利用，因此無(wú)廢棄物排放，因而能充分利用資源并且有利于環(huán)境保護(hù)。
3本發(fā)明以較低的工藝成本實(shí)現(xiàn)了豆粕的全料增值利用和相關(guān)資源的循環(huán)利用，因而具有產(chǎn)生較好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的巨大潛力。
4.本發(fā)明適用于工業(yè)化生產(chǎn)，其工藝成本相對(duì)較低。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
一.提取大豆異黃酮1.將豆粕用粉碎機(jī)粉碎為20目的粗粉，豆粕粗粉與70％乙醇按1∶10的料液比(W/V)投入超聲循環(huán)提取機(jī)中，在頻率20～25KHz，聲強(qiáng)1.5～2.0W/cm2，溫度35～40℃的條件下超聲循環(huán)萃取25～30分鐘；2.將超聲循環(huán)提取機(jī)中的混合料液經(jīng)籃式離心機(jī)離心過(guò)濾(1500～2000轉(zhuǎn)/分)并甩干濾渣，得提取液與豆粕渣；3.提取液用離心薄膜蒸發(fā)器在真空度為0.08～0.09MPa，溫度55～66℃的條件下回收乙醇并濃縮至相當(dāng)于原料量的1.2～1.4倍(重量/體積)，得濃縮液；4.稱取相當(dāng)于濃縮液量0.02～0.05％(重量/體積)的木瓜蛋白酶，用相當(dāng)于木瓜蛋白酶100倍量的去離子水溶解并加入盛濃縮液的保溫罐中，充分?jǐn)嚢韬笥?7～40℃保溫靜置30～50分鐘，然后用連續(xù)流離心機(jī)分離(5500～6000轉(zhuǎn)/分)，得凈化液與蛋白凝乳；5.將凈化液通過(guò)大孔吸附樹(shù)脂床(樹(shù)脂可選擇NKA-9、AB-8、D-101)大豆異黃酮被樹(shù)脂吸附，流出液則含大豆低聚糖，待樹(shù)脂吸附近飽和時(shí)，先用去離子水洗脫至流出液固形物含量＜0.5％(用折光計(jì)法分析)，后用70％乙醇洗脫至流出液含異黃酮＜0.01％(用分光光度法分析)，得水洗脫液和醇洗脫液；6.醇洗脫液用離心薄膜蒸發(fā)器在真空度0.08～0.09MPa，溫度55～66℃的條件下回收乙醇，并濃縮至固形物含量達(dá)25～30％，濃縮液經(jīng)噴霧干燥(進(jìn)風(fēng)溫度125～130℃，出風(fēng)溫度80～85℃)，得含量45～60％的大豆異黃酮，收得率達(dá)原料含量的90％以上。
二.制取大豆?jié)饪s蛋白1.將豆粕渣與蛋白凝乳混合投入加裝冷凝皿的迴轉(zhuǎn)式真空干燥機(jī)中干燥至水分＜5％，(真空度0.09～0.095MPa，溫度50～60℃)，同時(shí)回收豆粕渣所吸附的乙醇(約相當(dāng)于原料量的25～30％)，得干燥豆粕渣；2.用微粉粉碎機(jī)將干燥豆粕渣粉碎至350～400目，得近白色的微粉狀大豆?jié)饪s蛋白，其蛋白含量相當(dāng)于干物質(zhì)的70％以上；三.制取大豆低聚糖1.向提取大豆異黃酮中第5步所得到的水洗脫液(含凈化液通過(guò)樹(shù)脂床的流出液)中加入2～2.5％的粉狀活性炭和1％的硅藻土(重量/體積)，在溫度85～90℃的條件下攪拌脫色30～40分鐘，冷卻至60℃以下，用硅藻土過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，濾餅用適量的去離子水洗濾，洗濾液合并至濾液中，得脫色液；2.將脫色液用離心薄膜蒸發(fā)器在真空度為0.08～0.09MPa，溫度75～80℃條件下濃縮至可溶性固形物含量達(dá)74～76％，得到澄明糖漿狀的大豆低聚糖；3.將大豆低聚糖漿與糊精按2.5∶1的比例混勻并加去離子水將固形物含量調(diào)整為25～30％，然后進(jìn)行噴霧干燥，可得到含量60％左右的粉狀大豆低聚糖，也可將大豆低聚糖稀釋后配合適量糊精用沸騰造粒機(jī)制成50％左右的顆粒狀大豆低聚糖。
四.用過(guò)的加工助劑與酸、堿廢水之循環(huán)利用1.乙醇 經(jīng)蒸餾回收并用去離子水調(diào)至70％(V/V)濃度后供下次使用；2.活性炭與硅藻土 將用過(guò)并吸附了有機(jī)物的活性炭和硅藻土經(jīng)籃式離心機(jī)甩干后置高溫爐中于630～640℃烘焙，待所吸附的有機(jī)物炭化完全，冷卻后供下次使用；3.向大孔吸附樹(shù)脂再生所產(chǎn)生的堿性廢水中加入2～3％的粉狀活性炭、酸性廢水中加入0.5～1％的粉狀活性炭，然后于室溫下攪拌1～2小時(shí)，再分別用硅藻土過(guò)濾機(jī)過(guò)濾(濾餅洗濾同前)，濾液供下次使用。
權(quán)利要求
1.一種提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝，其特征在于(1)將豆粕粉碎，粉碎的豆粕粉與溶劑按1∶10的物料比投入超聲循環(huán)提取機(jī)中進(jìn)行超聲循環(huán)提取，離心過(guò)濾，得到提取液和豆粕渣；(2)將提取液濃縮并回收溶劑，濃縮液中加入蛋白酶，凝析、離心，得凈化液與蛋白凝乳；(3)將凈化液通過(guò)大孔吸附樹(shù)脂床，依次用水和醇洗脫，得水洗脫液和醇洗脫液；(4)將醇洗脫液濃縮并回收乙醇，濃縮液經(jīng)噴霧干燥，得大豆異黃酮；(5)將豆粕渣與蛋白凝乳混合干燥、粉碎，得大豆?jié)饪s蛋白；(6)水洗脫液經(jīng)脫色、過(guò)濾、濃縮，得大豆低聚糖；(7)用過(guò)的加工助劑經(jīng)回收，再生或凈化的循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述(1)中的溶劑為70％乙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述(2)中的蛋白酶為木瓜蛋白酶，其用量為濃縮液的0.02～0.05％；采用連續(xù)流離心機(jī)離心分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述(4)中濃縮液噴霧干燥的進(jìn)風(fēng)溫度為125～130℃，出風(fēng)溫度為80～85℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述(5)中的混合干燥采用加裝冷凝器的迴轉(zhuǎn)式真空干燥機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)真空干燥，同時(shí)回收豆粕渣所吸附的乙醇；粉碎采用微粉粉碎機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述(6)中的脫色采用活性炭和硅藻土為混合脫色劑，于85～90℃的條件下攪拌脫色30～40分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述(7)中的循環(huán)利用A.乙醇經(jīng)減壓蒸餾回收再利用；B.活性炭與硅藻土經(jīng)630～640℃高溫烘焙，待所吸附的有機(jī)物炭化完全，冷卻后再利用；C.大孔吸附樹(shù)脂再生所產(chǎn)生的酸、堿廢水，用粉狀活性炭吸附凈化、過(guò)濾后供下次使用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提取大豆異黃酮和大豆?jié)饪s蛋白、大豆低聚糖的工藝，包括(1)將豆粕粉碎，粉碎的豆粕粉與溶劑按1∶10的物料比進(jìn)行超聲循環(huán)提取，離心過(guò)濾，得到提取液和豆粕渣；(2)將提取液濃縮并回收溶劑，濃縮液中加入蛋白酶，凝析、離心，得凈化液與蛋白凝乳；(3)將凈化液通過(guò)大孔吸附樹(shù)脂床，得水洗脫液和醇洗脫液；(4)將醇洗脫液濃縮并回收乙醇，濃縮液經(jīng)噴霧干燥，得大豆異黃酮；(5)將豆粕渣與蛋白凝乳混合干燥、粉碎，得大豆?jié)饪s蛋白；(6)水洗脫液經(jīng)脫色、過(guò)濾、濃縮，得大豆低聚糖；(7)用過(guò)的加工助劑經(jīng)回收，再生或凈化的循環(huán)利用。本發(fā)明在提取大豆異黃酮的同時(shí)，利用已分離的副產(chǎn)物制取大豆?jié)饪s蛋白和大豆低聚糖，并將酸、堿廢水和用過(guò)的加工助劑經(jīng)再生、凈化處理后循環(huán)利用，沒(méi)有廢棄物排放，有利于環(huán)境保護(hù)和資源利用。
文檔編號(hào)C07H17/07GK1680357SQ20051002032
公開(kāi)日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者全學(xué)軍, 王萬(wàn)能, 陸天健 申請(qǐng)人:重慶工學(xué)院