專利名稱:利用十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液提取大豆蛋白的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于反膠束技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及到一種利用十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液提取大豆蛋白的方法。
背景技術(shù)：
大豆蛋白質(zhì)無論從營(yíng)養(yǎng)組成、資源豐富還是加工技術(shù)方面來看，都是人最為熟悉、 安全和經(jīng)濟(jì)的植物蛋白質(zhì)資源，是為數(shù)不多的可取代動(dòng)物蛋白的營(yíng)養(yǎng)佳品之一。其中大豆分離蛋白是一種蛋白含量較高的精制大豆蛋白產(chǎn)品，除了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高外，它還具有許多重要的功能性質(zhì)。這些功能性質(zhì)對(duì)于大豆蛋白在食品中的應(yīng)用具有重要的價(jià)值?？勺鳛榧庸すδ苄允称诽砑佑玫闹虚g原料，廣泛應(yīng)用于肉制品、乳制品、冷食冷飲、焙烤食品及保健食品等行業(yè)。
目前，國(guó)內(nèi)外大豆分離蛋白(SPI)的生產(chǎn)主要采用堿溶酸沉法，即先用稀堿液提取豆粕中的蛋白，通過離心分離后保留上清液并調(diào)PH值至蛋白等電點(diǎn)使蛋白沉淀，再離心分離保留沉淀，最后經(jīng)干燥制得SPI。這種方法的缺點(diǎn)是要消耗大量的酸堿，產(chǎn)生的廢水對(duì)環(huán)境污染大，產(chǎn)品得率低。反膠束萃取法是將表面活性劑溶解到有機(jī)溶劑中形成反膠束， 使蛋白加溶到反膠束的水池中，最后用離子強(qiáng)度較大的溶液將蛋白反萃取出來，并干燥制得SPI。反膠束萃取技術(shù)有很多突出優(yōu)點(diǎn)條件溫和、不會(huì)引起蛋白的變性且產(chǎn)品純度高， 蛋白功能性損失少，工藝簡(jiǎn)單，無污染。目前使用反膠束萃取植物蛋白的工藝已有一些公開的專利技術(shù)，但都有不足。如利用反膠束萃取技術(shù)同時(shí)分離大豆蛋白和油脂的方法(CN 101343309 A)，萃取的過程使用的是機(jī)械攪拌，其缺點(diǎn)是(1)耗時(shí)長(zhǎng)，萃取整個(gè)過程大概需要消耗4h;(2)萃取率較低，在50%-60%左右。反膠束提取菜籽蛋白的方法(CN 101619099 A)選用的是丁二酸二異辛酯磺酸鈉(AOT)/異辛烷反膠束體系。AOT/異辛烷反膠束體系雖然具有一定的優(yōu)勢(shì)，但由于存在AOT的安全性不高和與產(chǎn)品結(jié)合不易分離的缺點(diǎn)，因此對(duì)萃取技術(shù)的優(yōu)化和對(duì)其它反膠束體系應(yīng)用于植物蛋白的研究是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是針對(duì)目前配制反膠束體系耗時(shí)長(zhǎng)、復(fù)雜，萃取率低以及表面活性劑與產(chǎn)品結(jié)合不易分離的缺點(diǎn)，而提供的一種利用十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液提取大豆蛋白的方法，該反膠束體系配制快速、簡(jiǎn)便、天然安全，可滿足食品工業(yè)的需要，并在萃取的過程輔助以超聲波，克服了現(xiàn)有工藝萃取時(shí)間過長(zhǎng)的不足。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的來實(shí)現(xiàn)的利用十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液提取大豆蛋白的方法，是將全脂大豆粉或豆粕粉加入到十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液中，通過萃取，固液分離得到大豆蛋白溶液，其具體步驟如下
(1)配置十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液；
(2)將全脂大豆粉或豆粕粉加入到十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液中，通過超聲輔助萃取，固液分離得到前萃液；
(3)在前萃液中加入緩沖溶液，使蛋白質(zhì)從反膠束轉(zhuǎn)移到水相中從而分離出蛋白質(zhì)，實(shí)現(xiàn)蛋白的反萃取，通過離心分離得到大豆蛋白的水溶液；
(4)將分離得到的蛋白水溶液進(jìn)行純化，然后真空冷凍干燥得到大豆蛋白產(chǎn)品。
在本發(fā)明中，所述反膠束溶液是由十二烷基三甲基氯化銨(DTAC) /正庚烷-正己醇/緩沖液組成的，其中=DTAC添加量為40g/L 100 g/L，緩沖液添加量為0. 01 L/L 0. 10 L/L，控制反膠束體系水與表面活性劑的摩爾比W0 20 40，調(diào)節(jié)pH 6. 0 8. 0。緩沖液是KCl-磷酸鹽緩沖液或NaCl-磷酸鹽緩沖液。
所述萃取在超聲波作用下進(jìn)行，超聲波頻率20-50KHZ，功率120-240KW，萃取溫度 30-50°C，時(shí)間 15-25min。
全脂大豆粉添加到反膠束溶液中的比例為10_50g / L ；豆粕粉添加到反膠束溶液中的比例為20-80g / L0
所述固液分離使用的是離心分離的方法，所述離心分離的轉(zhuǎn)速為4000-5000 r/ min，離心時(shí)間為10-15min。
在步驟(3)的前萃液中加入的緩沖溶液是KCl-磷酸鹽緩沖液或NaCl-磷酸鹽緩沖液，加入的緩沖溶液量與反膠束溶液等體積，其中緩沖液中的KCl或NaCl濃度為0. 5 mol/ L 1. 5 mol/L, ρΗ5· 0 7· 0。
所述反萃取在超聲波作用下進(jìn)行，超聲波的頻率為20-50ΚΗΖ，功率為150-240KW， 溫度條件20-40°C，時(shí)間20-;35min。
步驟(3)中的離心分離時(shí)轉(zhuǎn)速為5000-8000 r/min，離心時(shí)間為8_15min。步驟 (4)中的純化過程是使用透析袋進(jìn)行透析12-4 進(jìn)行純化，然后真空冷凍干燥得到大豆蛋
白廣品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具備的優(yōu)點(diǎn)在于
(I)DTAC/正庚烷-正己醇反膠束體系形成時(shí)間短，配制比較簡(jiǎn)便、快速。從公開號(hào)CN 101343309 A的對(duì)比文件中可看出，AOT/異辛烷反膠束體系形成時(shí)間長(zhǎng)、要經(jīng)搖床振搖、靜置12小時(shí)，或離心機(jī)上以3000r/min分離20分鐘才能形成，配置過程繁瑣。
(2)DTAC/正庚烷-正己醇反膠束體系萃取大豆蛋白的萃取率高，較現(xiàn)有技術(shù)提高了近10個(gè)百分點(diǎn)，并縮短了萃取了時(shí)間。
(3)在萃取過程中，蛋白被反膠束內(nèi)水環(huán)境包圍，蛋白不易變性，因而保持其生物活性，產(chǎn)品純度高。
(4)在萃取過程中，輔助以超聲波，提高了大分子蛋白的萃取率。
(5)產(chǎn)品大豆蛋白中表面活性劑十二烷基三甲基氯化銨殘留率較低。這是因?yàn)楸砻婊钚詣〥TAC的親水性較AOT強(qiáng)，所以在透析去除產(chǎn)品蛋白中的殘留表面活性劑時(shí)，DTAC 較易與蛋白分離，而溶于水中。


附圖為本發(fā)明反膠束萃取大豆蛋白的工藝流程。
具體實(shí)施方式
[0024]本發(fā)明以下結(jié)合實(shí)施例(附圖)作進(jìn)一步描述，本并不是限制本發(fā)明
本發(fā)明的方案是使用十二烷基三甲基氯化銨反膠束體系萃取大豆蛋白。
首先配制十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液反膠束體系是表面活性劑在非極性有機(jī)溶劑中，濃度超過臨界濃度時(shí)形成的具有熱力學(xué)穩(wěn)定的聚集體體系。所用反膠束體系是十二烷基三甲基氯化銨(DTAC) /正庚烷-正己醇/KCl-磷酸鹽反膠束體系。稱取一定量的DTAC，按照濃度要求加入相應(yīng)體積的正庚烷-正己醇混合溶液。磁力攪拌使DTAC完全溶解，待溶液透明后，加入適量的KCl-磷酸鹽緩沖溶液，輕輕搖勻，溶液若透明則為反膠束，反之則不是。
DTAC添加量為40g/L 100 g/L，KCl-磷酸鹽緩沖溶液添加量為0. 01 L/L 0. 10 L/L (控制反膠束體系水與表面活性劑的摩爾比Wtl 20 40)，調(diào)節(jié)pH6. 0 8. 0。
分離步驟參照?qǐng)D1所示，關(guān)鍵步驟工藝參數(shù)如下
反膠束萃取步驟全脂豆粉加入量為10 g/L 50 g/L，豆粕粉加入量為20 g/L 80 g/L萃取溫度30 °C 50 °C，萃取時(shí)間IOmin 30min，超聲功率120W-240W。離心分離的轉(zhuǎn)速為4000-5000r/min，離心時(shí)間10_15min。
反萃取步驟加入等體積的緩沖溶液KCl-磷酸鹽緩沖溶液或NaCl-磷酸鹽緩沖溶液，緩沖液中的KCl或NaCl濃度為0.5 mol/L 1.5 mol/L，pH5. 0 7. 0，溫度20 °C 40 °C，時(shí)間20-35min，超聲功率150W-M0W離心分離的轉(zhuǎn)速為5000-8000 r/min,離心時(shí)間為 8-15min。
實(shí)施例1
將100 g經(jīng)過預(yù)處理的全脂大豆粉加入到4 L ,DTAC濃度為70 g/L的反膠束溶液中，控制條件，反膠束溶液中的緩沖液為KCl -磷酸鹽緩沖液，控制條件Wtl 40，KCl濃度 0. 05 mol/L，調(diào)節(jié)pH 7. 0，萃取溫度45°C，以180w的功率超聲20min，然后以4500r/min的速度離心12分鐘，去除殘?jiān)?，所得上清液即為前萃液，蛋白的萃取率?5. 83%。加入等體積1. 0 mol/L KCl-磷酸鹽緩沖液，調(diào)節(jié)pH值6. 0，在超聲波清洗器中以180W的功率超聲 30min后離心10 min，下層溶液即為蛋白水溶液。蛋白后萃率98. 64%，總體上，蛋白萃取率為 94. 53%
實(shí)施例2
將35g經(jīng)過預(yù)處理的全脂大豆粉加入到IL、DTAC濃度為80g/L的反膠束溶液中， 反膠束溶液中的緩沖液為KCl-磷酸鹽緩沖液，控制條件^38，KCl濃度0.05 mol/L，調(diào)節(jié) Ph7. 0，萃取溫度40°C，以210w的功率超聲15min。然后以5000r/min的速度離心10分鐘， 去除殘?jiān)?，所得上清液即為前萃液，蛋白的萃取率?3. 72%。
加入等體積1. 0 mol/L KCl-磷酸鹽緩沖液，調(diào)節(jié)pH值6. 0，在超聲波清洗器中以 200W的功率超聲25min后離心10 min，下層溶液即為蛋白水溶液。蛋白后萃率98. 03%，總體上，蛋白萃取率為91. 87%。
實(shí)施例3
將100 g經(jīng)過預(yù)處理的豆粕粉入到4 L 70 g/L的DTAC反膠束溶液中，控制條件， 反膠束溶液中的緩沖液為KCl-磷酸鹽緩沖液，控制條件140，KCl濃度0. 05 mol/L,調(diào)節(jié)pH 7. 0，萃取溫度45°C，以180w的功率超聲20min。然后以4500r/min的速度離心12分鐘，去除殘?jiān)?，所得上清液即為前萃液，蛋白的萃取率?7. 24%0[0038]加入等體積1. 0 mol/L KCl-磷酸鹽緩沖液，調(diào)節(jié)pH值6. 0，在超聲波清洗器中以 180W的功率超聲30min后離心10 min，下層溶液即為蛋白水溶液。蛋白后萃率98. 80%，總體上，蛋白萃取率為96. 07%。同樣條件下比萃取全脂大豆粉中的大豆蛋白萃取率略有增高。
實(shí)施例4
將50g經(jīng)過預(yù)處理的豆粕粉加入到1L，DTAC濃度為80g/L的反膠束溶液中，反膠束溶液中的緩沖液為KCl-磷酸鹽緩沖液，控制條件^42,1((:1濃度0. 03 mol/L，調(diào)節(jié)pH7. 0， 萃取溫度40°C，以MOw的功率超聲20min。然后以5000r/min的速度離心10分鐘，去除殘?jiān)?，所得上清液即為前萃液，蛋白的萃取率?5. 24%0
加入等體積0. 5 mol/L KCl-磷酸鹽緩沖液，調(diào)節(jié)pH值6. 0，在超聲波清洗器中以 200W的功率超聲25min后離心10 min，下層溶液即為蛋白水溶液。蛋白后萃率98. 17%，總體上，蛋白萃取率為93. 53%。
權(quán)利要求
1、一種利用十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液提取大豆蛋白的方法，其特征在于將全脂大豆粉或豆粕粉加入到十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液中，通過萃取，固液分離得到大豆蛋白溶液，其具體步驟如下(1)配置十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液，所述反膠束溶液是由十二烷基三甲基氯化銨(DTAC) /正庚烷-正己醇/緩沖液組成的，其中DTAC添加量為40g/L 100 g/L，正庚烷與正己醇的體積比為3:1 5:1，緩沖液添加量為0.01 L/L 0.10 L/L，控制反膠束體系水與表面活性劑的摩爾比Wtl 20 40，調(diào)節(jié)pH 6. 0 8. 0，所述緩沖液是KCl-磷酸鹽緩沖液或NaCl-磷酸鹽緩沖液；(2)將全脂大豆粉或豆粕粉加入到十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液中，通過超聲輔助萃取，固液分離得到前萃液，超聲波頻率20-50KHZ，功率120-240KW，萃取溫度30-50°C， 時(shí)間15-25min ；全脂大豆粉添加到反膠束溶液中的比例為10_50g / L ；豆粕粉添加到反膠束溶液中的比例為20-80g / L；(3)在前萃液中加入KCl-磷酸鹽緩沖液或NaCl-磷酸鹽緩沖液，加入的緩沖溶液量與反膠束溶液等體積，其中緩沖液中的KCl或NaCl濃度為0. 5 mol/L 1. 5 mol/L,pH5. 0 7.0，使蛋白質(zhì)從反膠束轉(zhuǎn)移到水相中從而分離出蛋白質(zhì)，實(shí)現(xiàn)蛋白的反萃取，通過離心分離得到大豆蛋白的水溶液，反萃取在超聲波作用下進(jìn)行，超聲波的頻率為20-50KHZ，功率為 150-240KW，溫度條件20-40°C，時(shí)間20_35min ；(4)將分離得到的蛋白水溶液進(jìn)行純化，然后真空冷凍干燥得到大豆蛋白產(chǎn)品。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的反膠束溶液提取大豆蛋白的方法，其特征在于步驟(2)中固液分離使用的是離心分離的方法，所述離心分離的轉(zhuǎn)速為4000-5000 r/min，離心時(shí)間為 10_15min。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的反膠束溶液提取大豆蛋白的方法，其特征在于步驟(3)中的離心分離時(shí)轉(zhuǎn)速為5000-8000 r/min，離心時(shí)間為8_15min。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的反膠束溶液提取大豆蛋白的方法，其特征在于步驟(4)中的純化過程是使用透析袋進(jìn)行透析12-4 進(jìn)行純化，然后真空冷凍干燥得到大豆蛋白產(chǎn)品。
專利摘要
一種利用十二烷基三甲基氯化銨反膠束溶液提取大豆蛋白的方法，其特征在于將全脂大豆粉或豆粕粉加入到十二烷基三甲基氯化銨(DTAC)反膠束溶液中，通過萃取，固液分離得到大豆蛋白溶液。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于使用十二烷基三甲基氯化銨反膠束，反膠束體系形成時(shí)間短，配制比較簡(jiǎn)便、快速；使用超聲輔助DTAC/正庚烷-正己醇反膠束體系萃取大豆蛋白，配置比較簡(jiǎn)便、快速；萃取率有了顯著的提高并縮短了萃取時(shí)間；在萃取過程中，蛋白被反膠束內(nèi)水環(huán)境包圍，環(huán)境接近于細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境，條件溫和，蛋白不易變性，可保持其生物活性；產(chǎn)品大豆蛋白中殘留的表面活性劑十二烷基三甲基氯化銨較其他表面活性劑較易分離因此產(chǎn)品純度高；無酸堿廢水排放，無污染。
文檔編號(hào)A23J1/14GKCN101912030 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 201010292052
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年9月26日
發(fā)明者侯紅江, 劉慧 , 劉海遠(yuǎn), 姚永志, 姜崇斌, 宮保文, 布冠好, 張鵬龍, 時(shí)冬梅, 楊宏順, 武秋穎, 程小麗, 陳復(fù)生 申請(qǐng)人:河南工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (2), 非專利引用 (4),