專利名稱:從豆渣中提取大豆膳食纖維和大豆蛋白的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大豆深加工及副產(chǎn)物資源化利用、功能性食品添加劑技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及從豆渣中提取大豆膳食纖維和大豆蛋白的方法。
背景技術(shù)：
膳食纖維(DF)是指不為人體消化的多糖類碳水化合物及木質(zhì)素的總稱，主要包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等。膳食纖維雖然難以在人體消化道內(nèi)被分解吸收，卻是維系人體健康不可缺少的繼碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素、水、礦物質(zhì)六大營養(yǎng)素之外的人體第七營養(yǎng)素。按其溶解性質(zhì)的不同，膳食纖維可分為水溶性膳食纖維(SDF)和水不溶性膳食纖維(IDF)。SDF具良好的吸水和保濕作用，可以包裹碳水化合物、膽固醇等形成膠狀物質(zhì)，降低其在腸液中的有效濃度，同時(shí)在小腸表面形成屏障，延緩細(xì)胞對(duì)這些物質(zhì)的吸收，因此具有降血脂、降血糖、降膽固醇的作用。IDF的結(jié)構(gòu)較緊密，可以增加腸蠕動(dòng)、加強(qiáng)胃腸排空、防止便秘，保持大腸健康，從而預(yù)防一些腸道惡性腫瘤的發(fā)生。研究結(jié)果表明，DF生理功能的顯著性與DF中SDF和IDF的比例有很大關(guān)系。美國學(xué)者Richard E和Donald J 建議平衡的DF組成要求SDF占DF數(shù)量的10%以上。而許多DF中SDF所占比例很小。因此，通過適當(dāng)手段使DF中的IDF向SDF轉(zhuǎn)化以提高SDF含量的改性工作尤為必要。
豆渣是豆腐等豆制品加工過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物之一，含有50%以上的膳食纖維、20%左右的大豆蛋白，因此，是膳食纖維等功能因子的重要來源。但是，長期以來豆渣主要作為飼料或厭氧堆肥處理，且利用率不高，對(duì)環(huán)境造成了二次污染。因此，對(duì)豆渣中的有效成分膳食纖維和大豆蛋白進(jìn)行回收利用，對(duì)延長大豆加工產(chǎn)業(yè)鏈、降低生產(chǎn)成品、提高產(chǎn)品附加值、解決因豆渣排放造成的環(huán)境污染具有重要意義。
膳食纖維的提取方法有酸堿法、抗壓法、酶法等，其中酸堿法制備成本較低，但當(dāng)前使用的鹽酸和氫氧化鈉等強(qiáng)酸強(qiáng)堿對(duì)設(shè)備有很強(qiáng)的腐蝕作用；擠壓法工藝流程簡單，而獲得的產(chǎn)品是SDF與IDF的混合物，在應(yīng)用上受到限制；酶法具有快速、高效、無污染的特點(diǎn)，對(duì)于改進(jìn)工藝具有積極意義。從傳統(tǒng)食用資源看，豆渣中膳食纖維含量不但高。而且是全大豆食品攝入時(shí)的天然組分之一，其可食性和安全性已為人們認(rèn)可。現(xiàn)在報(bào)道的酶法制取膳食纖維工藝一般采用α-淀粉酶、蛋白酶等對(duì)豆渣中殘留的淀粉和蛋白質(zhì)進(jìn)行降解， 以提高產(chǎn)品的純度和降低制備的難度。從營養(yǎng)學(xué)角度看，大豆殘?jiān)械牡鞍踪|(zhì)成分無需去除。
超聲波是頻率高于20kHz，并且不引起聽覺的彈性波。超聲波的空化效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械作用是超聲技術(shù)在植物有效成分提取中的三大理論依據(jù)。超聲作用可以使常溫常壓不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)在空化作用下發(fā)生，甚至使非常堅(jiān)硬的固體被粉碎。控制一定的超聲頻率和強(qiáng)度，空化作用產(chǎn)生的極大壓力造成生物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體破裂，而且整個(gè)破碎過程在瞬間完成，同時(shí)超聲波產(chǎn)生的振動(dòng)作用加強(qiáng)了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散及溶解。被浸提的物質(zhì)在被破碎瞬間生物活性保持不變，同時(shí)提高破碎速度和提取率。超聲波協(xié)助提取方法具有方便、快速、簡單、安全等優(yōu)點(diǎn)。公開號(hào)為CN 101156684A的發(fā)明專利提供了采用超聲波輔助酶解提取麥麩中的膳食纖維，其特征之一是先超聲提取再酶解即超聲提取與酶解單元分開進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決豆腐等豆制品加工副產(chǎn)物豆渣中水溶性膳食纖維(SDF)、水不溶性膳食纖維(IDF)和大豆蛋白的綜合提取利用問題，本發(fā)明提供一種工藝簡單、操作方便、附加值高的利用超聲波輔助酶解協(xié)同食品酸味劑，從豆渣中提取大豆膳食纖維和大豆蛋白的方法。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下
從豆渣中提取大豆膳食纖維和大豆蛋白的方法，包括以下工藝步驟
(1)將新鮮豆渣在50-60°C下烘干至恒重后，粉碎，過80-100目篩，得到豆渣粉；
(2)在豆渣粉中加入水提液，豆渣粉與水提液的重量比為1 15-1 55，充分?jǐn)嚢杌靹蚝蠓湃氤暡ㄌ崛∑髦谐曁崛?，超聲波提取條件為超聲功率200-700W，溫度 30-70°C，占空比1 0. 5-1 1. 0，時(shí)間20-30分鐘；得到提取液；
(3)將提取液在5000-10000r/min條件下離心10-15min，得富含可溶性膳食纖維的上清液A和沉淀物B ；向沉淀物B中按沉淀物B 水=1 2-1 4的比例加入 0. 5% -1%碳酸氫鈉溶液，于60°C保溫1小時(shí)，得反應(yīng)液，反應(yīng)液在5000-10000r/min下離心10-15min，得上清液C和沉淀物D ；沉淀物D用水洗滌至中性，加入0. 5% -3%過氧化氫溶液漂洗至洗出液無色，干燥、粉碎，得不溶性膳食纖維成品；
(4)將上清液C用食品酸味劑調(diào)節(jié)其pH值為4. 5，靜置4-5小時(shí)，在5000-100001·/ min條件下離心10-15min，得到上清液E和沉淀物F ；沉淀物F經(jīng)干燥、粉碎，得大豆蛋白成
P
m ；
(5)將上清液A與上清液E合并，濃縮得到固形物含量達(dá)25-30%的濃縮液；向濃縮液中加入4倍濃縮液體積的95%乙醇，室溫下靜置24小時(shí)，于5000-10000r/min條件下離心10-15min，得到上清液G和沉淀物H ；沉淀物H經(jīng)干燥、粉碎，得可溶性膳食纖維。
步驟(2)所述的水提液中含有酶活為0. 22-3. 14U/mL的纖維素酶，纖維素酶的酶活定義為37°C、pH 7. 0條件下，1分鐘內(nèi)水解羧甲基纖維素鈉底物生成Iumol葡萄糖的酶量，為一個(gè)酶活單位(U)。
步驟(4)所述的食品酸味劑為乳酸或檸檬酸或蘋果酸。
步驟(5)所述的離心所得上清液G中的乙醇溶劑可經(jīng)減壓蒸餾，重復(fù)使用。
水溶性膳食纖維(SDF)含量測定采用GB/T 22224-2008測定，水不溶性膳食纖維 (IDF)含量測定采用GB/T 22224-2008測定，大豆蛋白含量測定采用GB/T5009. 5-2003測定。提取率％=提取獲得的目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量(g)/原料質(zhì)量(g)X100%。純度％=提取獲得的目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量(g)/原料質(zhì)量含有的目標(biāo)產(chǎn)物(g)X100%。
本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用超聲波輔助酶解協(xié)同食品酸味劑提取大豆水溶性膳食纖維(SDF)、大豆水不溶性膳食纖維(IDF)和大豆蛋白，具有提取周期短，產(chǎn)品出率高，工藝過程簡單，操作控制容易，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)， 具體體現(xiàn)在(1)在超聲提取液中添加纖維素酶，將超聲提取與酶解同步進(jìn)行，縮短了提取時(shí)間，提高了大豆水溶性膳食纖維(SDF)提取率；(2)采用碳酸氫鈉弱堿溶解大豆蛋白以將大豆蛋白與大豆水不溶性膳食纖維(IDF)分離，并采用常用食品酸味劑作為大豆蛋白沉淀劑，保障了產(chǎn)品的安全性，克服了使用強(qiáng)酸鹽酸和強(qiáng)堿氫氧化鈉易造成設(shè)備腐蝕的缺陷； (3)本發(fā)明工藝簡單、流程短、成本低，適合大中小不同規(guī)模豆制品加工企業(yè)。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
實(shí)施例1
從豆渣中提取大豆膳食纖維和大豆蛋白的方法包括以下操作步驟
步驟1
將新鮮豆渣在50_60°C下烘干至恒重，粉碎，過80目篩，得到豆渣粉；
步驟2
稱取豆渣粉10g，加入495mL水提液和7. 4mL纖維素酶液(酶活為0. 22U/mL)，充分?jǐn)嚢杌靹蚝蠓湃氤暡ㄌ崛∑髦?，在超聲功?00W，溫度50°C，占空比1 0.5條件下超聲提取20分鐘，得到超聲提取液；
上述水提液中含有酶活為0. 22-3. 14U/mL的纖維素酶，纖維素酶的酶活定義為 37°C、pH 7. 0條件下，1分鐘內(nèi)水解羧甲基纖維素鈉底物生成Iumol葡萄糖的酶量，為一個(gè)酶活單位⑶。
步驟3
將超聲提取液在5000r/min條件下離心lOmin，得富含可溶性膳食纖維的上清液A 和沉淀物B ；向沉淀物B中加入體積分?jǐn)?shù)為1 %的碳酸氫鈉(NaHCO3)溶液4. 5mL后于60°C 下保溫1小時(shí)，得反應(yīng)液；反應(yīng)液在5000r/min下離心10分鐘，得上清液C和沉淀物D ；沉淀物D用水洗滌至中性，再用3%過氧化氫(H2O2)溶液洗滌至洗出液無色，于50-60°C下真空干燥(或冷凍干燥)，粉碎后得不溶性膳食纖維(IDF)成品7. 08g ；
步驟4
向上清液C中加入乳酸，調(diào)節(jié)其pH值至4. 5，靜置4小時(shí)，于5000r/min下離心10 分鐘，得上清液E和沉淀物F ；沉淀物F于50°C -60°C下真空干燥(或冷凍干燥)，粉碎后得大豆蛋白(SBP)成品0.61g;
步驟5
合并上清液A與上清液E，經(jīng)薄膜蒸發(fā)器濃縮至固形物含量達(dá)25-30 %的濃縮液，加入濃縮液4倍體積的95 %乙醇，室溫下靜置24小時(shí)，得醇沉液；將醇沉液于 5000-10000r/min條件下離心10_15min，得到上清液G和沉淀物H ；沉淀物H于50°C -60°C 下真空干燥(或冷凍干燥)，粉碎后得純度為88. 5%、水結(jié)合力為6. 7g/g的可溶性膳食纖維(SDF)成品 0. 52g。
上清液G中的乙醇溶劑可經(jīng)減壓蒸餾，重復(fù)使用。
實(shí)施例2
在步驟4中，向上清液C中加入檸檬酸，調(diào)節(jié)其pH值至4. 5。[0037]其它步驟同實(shí)施例1。
實(shí)施例3
在步驟4中，向上清液C中加入蘋果酸，調(diào)節(jié)其pH值至4. 5。
其它步驟同實(shí)施例1。
實(shí)施例4:
步驟1
將新鮮豆渣在60°C下烘干至恒重，粉碎，過100目篩，得到豆渣粉；
步驟2
稱取豆渣粉15g，加入450mL水提液和15mL纖維素酶液(酶活為3. OU/mL)，充分?jǐn)嚢杌靹蚝蠓湃氤暡ㄌ崛∑髦校诔暪β?00W，溫度60°C，占空比1 1條件下超聲提取30分鐘，得到超聲提取液；
步驟3
向沉淀物B中加入體積分?jǐn)?shù)為1 %的碳酸氫鈉(NaHCO3)溶液IOmL后于60°C下保溫1小時(shí)，得反應(yīng)液；得不溶性膳食纖維(IDF)成品9. 34g ；
其它步驟同實(shí)施例1。
步驟4
同實(shí)施例1 ；得大豆蛋白(SBP)成品1. 12g ；
步驟5
合并上清液A與上清液E，經(jīng)減壓濃縮至固形物含量達(dá)25-30%的濃縮液；得純度為87. 6%、水結(jié)合力為6. 9g/g的可溶性膳食纖維(SDF)成品2. 07g。
其它步驟同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.從豆渣中提取大豆膳食纖維和大豆蛋白的方法，其特征在于包括以下工藝步驟(1)將新鮮豆渣在50-6(TC下烘干至恒重后，粉碎，過80-100目篩，得到豆渣粉；(2)在豆渣粉中加入含有酶活為0.22-3. 14U/mL的纖維素酶的水提液，豆渣粉與水提液的重量比為1 15-1 55，充分?jǐn)嚢杌靹蚝蠓湃氤暡ㄌ崛∑髦谐曁崛?，超聲波提取條件為超聲功率200-700W，溫度30-70°C，占空比1 0.5-1 1. 0，時(shí)間20-30分鐘；得到提取液；所述的纖維素酶的酶活定義為37°C、pH 7. 0條件下，1分鐘內(nèi)水解羧甲基纖維素鈉底物生成Iymol葡萄糖所需的的酶量，為一個(gè)酶活單位(U)；(3)將提取液在5000-10000r/min條件下離心10-15min，得富含可溶性膳食纖維的上清液A和沉淀物B;向沉淀物B中按沉淀物B 水=1 2-1 4的比例加入0.5%-1%碳酸氫鈉溶液，于60°C保溫1小時(shí)，得反應(yīng)液，反應(yīng)液在5000-10000r/min下離心10_15min， 得上清液C和沉淀物D ；沉淀物D用水洗滌至中性，加入0. 5% -3%過氧化氫溶液漂洗至洗出液無色，干燥、粉碎，得不溶性膳食纖維成品；(4)將上清液C用食品酸味劑調(diào)節(jié)其pH值為4.5，靜置4-5小時(shí)，在5000-10000r/min 條件下離心10-15min，得到上清液E和沉淀物F ；沉淀物F經(jīng)干燥、粉碎，得大豆蛋白成品；(5)將上清液A與上清液E合并，濃縮得到固形物含量達(dá)25-30%的濃縮液；向濃縮液中加入4倍濃縮液體積的95%乙醇，室溫下靜置24小時(shí)，于5000-10000r/min條件下離心 10-15min,得到上清液G和沉淀物H ；沉淀物H經(jīng)干燥、粉碎，得可溶性膳食纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的從豆渣中提取大豆膳食纖維和大豆蛋白的方法，其特征在于步驟(4)所述的食品酸味劑為乳酸或檸檬酸或蘋果酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的從豆渣中提取大豆膳食纖維和大豆蛋白的方法，其特征在于步驟(5)所述的離心所得上清液G中的乙醇溶劑可經(jīng)減壓蒸餾，重復(fù)使用。
專利摘要
本發(fā)明涉及從豆渣中提取大豆膳食纖維和大豆蛋白的方法，解決了豆腐等豆制品加工副產(chǎn)物豆渣的綜合利用問題。本發(fā)明將新鮮豆渣干燥、粉碎、過篩得豆渣粉，向豆渣粉中加入含有纖維素酶的提取液并同步超聲提取得提取液；提取液離心后得上清液A和沉淀物B；上清液A經(jīng)醇沉、干燥、粉碎后得可溶性膳食纖維沉淀物B經(jīng)弱堿溶解得上清液C和沉淀物D；上清液C經(jīng)食品酸味劑沉淀、干燥、粉碎后得大豆蛋白；沉淀物D經(jīng)水洗、脫色、干燥、粉碎后得不溶性膳食纖維。本發(fā)明利用超聲波輔助酶解協(xié)同食品酸味劑提取大豆可溶性膳食纖維、大豆不溶性膳食纖維和大豆蛋白，提取時(shí)間短，產(chǎn)品出率高，工藝過程簡單，操作控制容易，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)A23J1/14GKCN101627813 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200910144467
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2009年8月11日
發(fā)明者葉中東, 徐學(xué)玲, 查學(xué)強(qiáng), 洪光明, 潘利華, 羅建平 申請(qǐng)人:黃山旅游集團(tuán)佳龍綠色食品有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan