專利名稱：用脫脂油料作物種子及脫脂豆類種子制取蛋白質(zhì)提取物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用脫脂油料作物種子或脫脂豆類種子，尤其脫脂黃豆，以高產(chǎn)率制取對(duì)人類營(yíng)養(yǎng)具有優(yōu)良應(yīng)用性能的蛋白質(zhì)提取物，又不以富集蛋白質(zhì)和碳水化合物的廢水形式產(chǎn)生廢物的方法。
已知，用脫脂油料作物種子粉或脫脂豆類種子粉制取蛋白質(zhì)提取物，需經(jīng)水相堿性浸提蛋白質(zhì);分離出不溶性殘留物后向所得浸出液中添加酸，在等電點(diǎn)沉淀出大部分蛋白質(zhì);在蛋白質(zhì)沉淀后，分離成蛋白質(zhì)糊及殘液;在等電點(diǎn)用水洗滌蛋白質(zhì)，并隨后分離成洗滌過的蛋白質(zhì)提取物和洗滌水;中和洗滌過的蛋白質(zhì)提取物并予以干燥各步驟。從經(jīng)濟(jì)上看，使用該方法的主要問題在于耗水量大，連帶又需利用分離蛋白質(zhì)提取物后剩下的殘液。解決此問題有幾種不同可能性-將殘液濃縮成漿狀物或者濃縮到完全干燥，并將之用作牲口飼料成分。此方法由于能耗高和投資費(fèi)用大而不合實(shí)用。
-壓氧菌及/或需氧菌發(fā)酵，生成生物氣體或生物物質(zhì)。由于要用生物可降解的物質(zhì)(2-3%)進(jìn)行較大程度的稀釋，并由于待處理的量大，同樣需用龐大的設(shè)備和相應(yīng)的巨大投資費(fèi)用。
在上清液同蛋白質(zhì)洗滌水匯合后直接進(jìn)行回輸是不可能的，這是因?yàn)橐粊砜山岬鞍踪|(zhì)的收率大幅度下降，二來由于浸提條件(堿性)和沉淀?xiàng)l件(酸性)的交替變化和因之不得不進(jìn)行的中和反應(yīng)，使上清液中的鹽含量增大。
因此，用脫脂油料作物種子和脫脂豆類種子制取蛋白質(zhì)提取物工藝運(yùn)用的原則性缺點(diǎn)是，只能一次性利用浸提水，而且清除廢物的費(fèi)用高。
本發(fā)明的目的在于，研制一種用脫脂油料作物種子和脫脂豆類種子，優(yōu)先用脫脂黃豆或法國(guó)野豌豆，在實(shí)際上更為有效的條件下，以高收率和質(zhì)量指標(biāo)來制取蛋白質(zhì)提取物的方法。
本發(fā)明以該任務(wù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)造了用脫脂油料作物種子和脫脂豆類種子制取蛋白質(zhì)提取物的工藝條件，在這些條件下，不必再?gòu)墓に囍休敵鋈魏嗡芤骸?br> 按本發(fā)明，為用脫脂油料作物種子或脫脂豆類種子，優(yōu)先用脫脂黃豆來制取蛋白質(zhì)提取物，先以氫氧化鈣調(diào)節(jié)堿性pH值進(jìn)行浸提，然后添加磷酸，在預(yù)先沉淀出碳酸鈣及/或磷酸鈣并在必要時(shí)將之分離后，再在等電點(diǎn)沉淀蛋白質(zhì)。將分離蛋白質(zhì)后所產(chǎn)生的上清液加熱到80-150℃，并在此溫度下，添加氫氧化鈣，除去剩余的磷酸。同時(shí)，有一部分在等電點(diǎn)不能沉淀的溶解蛋白質(zhì)和可溶性碳水化合物共沉淀下來。經(jīng)如此處理過的上清液同洗滌過蛋白質(zhì)的洗滌水匯合，并作為蛋白質(zhì)浸提介質(zhì)回輸?shù)浇嵫h(huán)中。浸提蛋白質(zhì)的條件是，pH7-9，固液比1∶7至1∶12，溫度20-70℃，以及浸提時(shí)間5-30分鐘。正如所發(fā)現(xiàn)的那樣，此工藝規(guī)程提供了這樣的可能性，即以高收率和以在簡(jiǎn)單的浸提工藝規(guī)程后制取的合格質(zhì)量的蛋白質(zhì)提取物，而不使在循環(huán)中流動(dòng)的浸提介質(zhì)富集鹽。所以，舉例來說，盡管有鈣離子存在，但對(duì)蛋白質(zhì)的溶解度(以NSI值表示)則無不良影響，這是因?yàn)?，在沉淀時(shí)，不溶性磷酸鈣已首先在堿性pH范圍沉淀出來，致使鈣離子不能在必需的濃度再同要沉淀的蛋白質(zhì)發(fā)生交互作用。在此情況下，難溶的磷酸鈣又在蛋白質(zhì)沉淀物中出現(xiàn)，并保留在其中。藉原子吸收光譜學(xué)測(cè)定的鈣離子濃度，在洗滌過的蛋白質(zhì)提取物中為0.34%，同時(shí)需注意的是，原始含量為0.25%。
此外，本發(fā)明預(yù)先規(guī)定，鈣離子也可在本來的蛋白質(zhì)沉淀之前單獨(dú)除去。為此，通入氣態(tài)二氧化碳，使pH值從8。0降到7.5，因?yàn)樵诖饲闆r下，沉淀下來的蛋白質(zhì)僅占2%。藉隨后進(jìn)行的蛋白質(zhì)與磷酸的共沉淀，得到一蛋白質(zhì)提取物，其鈣離子含量為0.25%，即原始值。一般來說，該逐級(jí)沉淀工藝方法包括磷酸鈣或碳酸鈣和蛋白質(zhì)的二級(jí)分離，但這不是必需的，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)提取物的質(zhì)量要求符合國(guó)際上推薦的要求。調(diào)節(jié)pH值所需的鈣離子，也可以氧化鈣或石灰水的形式來添加。是否以固態(tài)形式或懸浮液添加氧化鈣或氫氧化鈣在此是不重要的。
對(duì)本發(fā)明重要的是，對(duì)添加到工藝中供浸提用的上清液加熱。通過加熱，通常在上清液中積聚的胰蛋白酶抑制劑就會(huì)失去活性，另外也隨之消了毒。如果不加熱，胰蛋白酶抑制劑的活性就會(huì)在產(chǎn)品中不斷提高。如果經(jīng)短時(shí)間加熱到100℃，例如藉注入蒸汽，趁熱添加氫氧化鈣，以調(diào)節(jié)隨后進(jìn)行的浸提所需的8.0pH值，則在蛋白質(zhì)沉淀的同時(shí)發(fā)生剩余磷酸的沉淀。體積龐大的沉淀物同時(shí)帶下一部分已溶解的種子中所含有機(jī)化物質(zhì)，從而使上清液中干物質(zhì)含量約減少20-30%。不需要對(duì)該沉淀物進(jìn)行分離因?yàn)樗稍陔S后的浸提級(jí)中同不溶性殘余物一起予以分離。經(jīng)上述加熱并添加氫氧化鈣處理過的熱上清液(95℃)同約20℃的溫?zé)岬鞍踪|(zhì)洗滌水混合，該混合液供隨后的脫脂種子粉浸提用。經(jīng)與種子粉混合，產(chǎn)生浸提達(dá)到最高所需的溫度50℃，從而對(duì)總的能量需求不必再花費(fèi)附加能量。蛋白質(zhì)的洗滌在pH4.5時(shí)，以這樣的洗液比例進(jìn)行，因浸提介質(zhì)與水結(jié)合從工藝中分離出的不溶性殘余物和蛋白質(zhì)提取物中因含有水而引起的浸提介質(zhì)虧缺可得到補(bǔ)償。一般，視蛋白質(zhì)分離方法而定，將洗液比調(diào)節(jié)在1∶4至1∶6。在浸提過程中，在第4次循環(huán)使用后，將經(jīng)加熱并添加氫氧化鈣后的上清液中溶解的種子所含物質(zhì)，以干物質(zhì)計(jì)，達(dá)到7.0-7.5%的恒定值。該值在上清液與蛋白質(zhì)洗滌水混合后，降至4%左右。
按該工藝原則制取的蛋白質(zhì)提取物，不論已進(jìn)行的循環(huán)次數(shù)，均含蛋白質(zhì)90-92%(以干物質(zhì)計(jì))，幾乎與蛋白質(zhì)溶解度持平。中和過的蛋白質(zhì)提取物中的NSI值在95%和100%之間。蛋白質(zhì)收率同樣與循環(huán)使用無關(guān)，在一次浸提時(shí)處于同在通常以氫氧化鈉溶液和鹽酸進(jìn)行蛋白質(zhì)浸提和沉淀的浸提方法情況下相當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)。
因此，用本發(fā)明溶液不論在數(shù)量方面，還是在質(zhì)量方面看，均是可以不受限制地制取蛋白質(zhì)提取物。而且重要的優(yōu)點(diǎn)在于，不產(chǎn)生廢水。由于以后不再需要進(jìn)行費(fèi)用龐雜的上清液清除工作，因而彌補(bǔ)了磷酸比常規(guī)方法中所用鹽酸價(jià)格較高所致的額外費(fèi)用有余。此外，與迄今已知工藝相比，其優(yōu)點(diǎn)是，水的用量減少和防止了設(shè)備的腐蝕。常規(guī)方法所用的鹽酸由于會(huì)引起所謂的小孔腐蝕而必需使用高合金鋼。與此相反，磷酸在鋼鐵部件表面形成一層難溶的磷酸鐵膜層，它可防止進(jìn)一步腐蝕。
從營(yíng)養(yǎng)生理學(xué)的觀點(diǎn)來看，還要強(qiáng)調(diào)，用該工藝可成功地制取少食鹽或無食鹽的蛋白質(zhì)提取物。這是因?yàn)樵诮徇^程中，既無鈉離子存在，又無氯離子存在。中和除了氫氧化鈉溶液外同樣也可用其它溶液來進(jìn)行，從而從營(yíng)養(yǎng)學(xué)觀點(diǎn)來看，最終產(chǎn)品在特殊應(yīng)用情況下要比按常規(guī)技術(shù)制取的更有價(jià)值。
本發(fā)明想來可用下面的兩個(gè)實(shí)施例來更為詳細(xì)地予以闡明。
實(shí)施例1將100KgNSI值為75的脫脂黃豆粉先懸浮于900l水中并加熱到50℃。用氫氧化鈣懸浮液將黃豆粉懸浮液調(diào)節(jié)到pH8.0。浸提時(shí)間為20分鐘。爾后，用潷析器同不溶性殘余物分離，并用盤式分離器除去浸出液中未曾分離掉的固體物。添加20%磷酸使蛋白質(zhì)從所得到的澄清浸出液中沉淀出來。用噴射式分離器分離富含蛋白質(zhì)的沉淀物，得到上清液和尚未洗滌過的蛋白質(zhì)提取物。直接向上清液噴注蒸汽，將之加熱到90℃，然而添加氫氧化鈣懸浮液，直至pH值達(dá)到8.0。沉淀出來的蛋白質(zhì)提取物用冷水按1∶5的比例在pH4.5時(shí)洗滌并分離。使約20℃的洗滌水同已處理過的上清液混合，并在該浸提溶液中重新懸浮脫脂黃豆粉。pH值藉添加氫氧化鈣懸浮液調(diào)節(jié)到8.0，然后按如上所述繼續(xù)處理。該循環(huán)可任意多次重復(fù)進(jìn)行。經(jīng)洗滌的蛋白質(zhì)提取物用氫氧化鈉溶液調(diào)至pH7.0，使之中和，必要時(shí)予以消毒并接著噴霧干燥。
表1中列出了第1、4及12次循環(huán)時(shí)的收率、浸出部分分配及質(zhì)量特性。
實(shí)施例2按實(shí)施例1處理100kg脫脂黃豆粉。其中向分離出不溶性固體物后所得的浸出液中通入二氧化碳，直至pH值達(dá)7.5。用澄清分離器分離沉淀物，添加磷酸，從浸出液中沉淀出蛋白質(zhì)，并用噴射式分離器進(jìn)行分離。如在實(shí)施例1中那樣來處理上清液，并回輸?shù)窖h(huán)中。蛋白質(zhì)提取物干燥物中的蛋白質(zhì)含量，在第15次循環(huán)后為92.5%，鈣離子含量為0.25%，而實(shí)施例1為0.34%。
表1循環(huán)浸出部分量(kg)蛋白質(zhì)(%)干燥物NSITIA絕對(duì)相對(duì)①(%) mg/g絕對(duì)1.浸出液7003.9861.3處理前上清液5800.649.93.47處理后上清液5800.467.02.78洗滌水3200.151.0蛋白質(zhì)提取物 32 91.2②51.4 100 43.74.浸出液7004.5361.4處理前上清液5801.3018.37.34處理后上清液5801.0214.36.72洗滌水3200.181.1蛋白質(zhì)提取物 31 90.8②50.3 100 41.312.浸出液7004.8266.2處理前上清液580、1.4419.87.62處理后上清液5801.0414.27.00洗滌水3200.181.1蛋白質(zhì)提取物 32 91.8②52.5 99.2 32.2(1)以黃豆粉的蛋白質(zhì)含量為基準(zhǔn)(2)以干燥物為基準(zhǔn)關(guān)于可護(hù)護(hù)性審查結(jié)果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)的報(bào)告1.該情況報(bào)告以IRZ進(jìn)行的專利檢索(委托號(hào)1404/75及9、3、8、7、9、9、9、9、9、3、8、7、01)為依據(jù)，該檢索包括DD、DE及US諸國(guó)專利文獻(xiàn)，以及A23C、A21D、A23J及A23L小類。
除此以外，還有選擇地對(duì)各國(guó)專利文獻(xiàn)的A23J1/14小組進(jìn)行了檢索DD84058-248049DE1492959-3619402US3442656-4687793SU291394-1285648WO79/00121-85/00502EP0012485-1804092.未查到與該發(fā)明主題相關(guān)的其他發(fā)明。
3.及4、該發(fā)明用脫脂油料種子粉，尤其用脫脂黃豆粉制取蛋白質(zhì)提取物的解決措施提及一種浸提工藝，其中通常產(chǎn)生的、富集了可溶性種子所含物質(zhì)的上清液，在分離蛋白質(zhì)后不必從流程中排放掉。藉氫氧化鈣或氧化鈣同磷酸結(jié)合起來用于浸提或沉淀，隨后分離出剩余的磷酸，通過添加氫氧化鈣或氧化鈣產(chǎn)生的熱，為使上清液可同蛋白質(zhì)洗滌水一起回輸?shù)焦に囍?，用來浸提蛋白質(zhì)創(chuàng)造了先決條件。因此，保證了一種用水最少的無廢產(chǎn)物工藝系統(tǒng)，因此可取消通常處理大大增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的上清液用的廢水凈化裝置。其它優(yōu)點(diǎn)是，避免使用鹽酸作蛋白質(zhì)沉淀劑，而從營(yíng)養(yǎng)生物學(xué)角度看，則是有可能制取低鹽或無鹽蛋白質(zhì)制劑。在重復(fù)循環(huán)使用時(shí)，尚未觀察到在制取蛋白質(zhì)的質(zhì)量方面和數(shù)量方面有任何不利影響。有此發(fā)明，SKET公司作為蛋白質(zhì)制取設(shè)備的生產(chǎn)者，就能以競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)所沒有的決定性優(yōu)越性擠身于市場(chǎng)中。因?yàn)?，我們認(rèn)為，這是首創(chuàng)的方法，可使浸提蛋白質(zhì)用的水完全而任意多次重復(fù)循環(huán)使用，并可用國(guó)際上常規(guī)的制取蛋白質(zhì)提取物的工藝線來實(shí)施的工藝。作為附加設(shè)備，只需安裝向上清液噴注水蒸汽的加熱段和各種輔助計(jì)量調(diào)節(jié)單元。
5.該發(fā)明是瑪格德堡國(guó)營(yíng)企業(yè)SKET和雷布呂卡ZfE之間為綜合開發(fā)油料作物種子用于人類食物，按計(jì)劃承擔(dān)合同義務(wù)的研究工作結(jié)果。它是瑪格德堡國(guó)營(yíng)企業(yè)SKET和柏林INGAN許可證貿(mào)易的主要組成部分。
權(quán)利要求
1.用脫脂油料作物種子及脫脂豆類種子，經(jīng)在堿性PH范圍內(nèi)浸提蛋白質(zhì)，在等電點(diǎn)沉淀出大部分蛋白質(zhì)，用水洗滌沉淀出來的蛋白質(zhì)，接著將之中和并干燥，來制取蛋白質(zhì)提取物的方法，其特征在于，添加氫氧化鈣或氧化鉦來調(diào)節(jié)浸提蛋白質(zhì)用的水相浸提介質(zhì)的堿性PH范圍，在沉淀和分離碳酸鈣及/或磷酸鈣以后，在等電點(diǎn)沉淀蛋白質(zhì)，將分離出蛋白質(zhì)后的上清液加熱到80-150℃，并在該溫度下，添加碳酸鈣或氧化鈣以除去剩余磷酸，在這當(dāng)中一部分溶于其中并在等電點(diǎn)不沉淀的蛋白質(zhì)和溶于其中的碳水化合物共沉淀，然后使這樣處理過的上清液同洗滌過蛋白質(zhì)的洗滌水匯合，并作為蛋白質(zhì)浸提介質(zhì)回輸?shù)浇嵫h(huán)中。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，蛋白質(zhì)的浸提在pH7-9，溫度20-70℃，滯留時(shí)間5-30分鐘及固液比1∶7至1∶12的條件下進(jìn)行。
3.權(quán)利要求1及2所述的方法，其特征在于，氫氧化鈣或氧化鈣以固體形式或以懸浮液添加。
4.權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于，沉淀逐漸進(jìn)行，而且在進(jìn)行沉淀時(shí)，首先添加二氧化碳，將pH值降到7.5所沉淀出來碳酸鈣予以分離，并接著添加磷酸，在等電點(diǎn)進(jìn)行蛋白質(zhì)沉淀。
5.權(quán)利要求1至4所述的方法，其特征在于，鈣離子同蛋白質(zhì)一起藉添加磷酸進(jìn)行沉淀，并分離出沉淀物。
6.權(quán)利要求1至5所述的方法，其特征在于，將上清液在加熱并添加氫氧化鈣或氧化鈣后，同沉淀物分離，并接著同洗滌過蛋白質(zhì)的洗滌水匯合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用脫脂油料作物種子及脫脂豆類種子，尤其是脫脂黃豆制取蛋白質(zhì)提取物的無廢產(chǎn)物的工藝方法。按本發(fā)明，將脫脂油料作物種子粉或脫脂豆粉在氫氧化鈣存在下，于堿性pH范圍內(nèi)進(jìn)行浸提，并用磷酸使蛋白質(zhì)從浸出液中沉淀下來，將分離出蛋白質(zhì)后的清液加熱，用氫氧化鈣調(diào)節(jié)到堿性pH值，使之同洗滌過蛋白質(zhì)提取物的洗滌水匯合，并重新輸至浸提循環(huán)。這種回輸可任意地經(jīng)常重復(fù)進(jìn)行，不會(huì)形成富集種子中所含物質(zhì)的廢水。
文檔編號(hào)A23J1/14GK1041263SQ8910775
公開日1990年4月18日 申請(qǐng)日期1989年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月21日
發(fā)明者喬基姆·波爾, 格哈特·米西, 馬齊爾格, 克里斯托?！ぐ８ニ孤? 里賈納·邦克爾, 弗蘭克·德特萊夫·溫德, 杰拉爾德·卡斯珀斯, 弗蘭克·紐珀特 申請(qǐng)人:馬格德堡“愛恩斯特·臺(tái)爾曼”國(guó)營(yíng)重型機(jī)械制造聯(lián)合企業(yè)