提取大豆异黄酮和大豆浓缩蛋白、大豆低聚糖的工艺

摘要

本发明公开了一种提取大豆异黄酮和大豆浓缩蛋白、大豆低聚糖的工艺，包括：(1)将豆粕粉碎，粉碎的豆粕粉与溶剂按1∶10的物料比进行超声循环提取，离心过滤，得到提取液和豆粕渣；(2)将提取液浓缩并回收溶剂，浓缩液中加入蛋白酶，凝析、离心，得净化液与蛋白凝乳；(3)将净化液通过大孔吸附树脂床，得水洗脱液和醇洗脱液；(4)将醇洗脱液浓缩并回收乙醇，浓缩液经喷雾干燥，得大豆异黄酮；(5)将豆粕渣与蛋白凝乳混合干燥、粉碎，得大豆浓缩蛋白；(6)水洗脱液经脱色、过滤、浓缩，得大豆低聚糖；(7)用过的加工助剂经回收，再生或净化的循环利用。本发明在提取大豆异黄酮的同时，利用已分离的副产物制取大豆浓缩蛋白和大豆低聚糖，并将酸、碱废水和用过的加工助剂经再生、净化处理后循环利用，没有废弃物排放，有利于环境保护和资源利用。

说明书

技术领域

本发明属于大豆深加工领域，特别涉及一种能合理利用其副产物，且无废弃物排放的提取大豆异黄酮和大豆浓缩蛋白、大豆低聚糖的工艺。

背景技术

大豆异黄酮、大豆蛋白、大豆低聚糖是大豆中的重要成分。

大豆异黄酮为大豆所含之主要生物活性物质，大豆异黄酮是大豆生长中的次生代谢产品，存在于胚轴及子叶中。目前已知的大豆异黄酮共有12种，包括3种游离型的苷原和9种结合型的糖苷。大豆异黄酮可被肠中细菌转化为类似于激素的化合物，具有雌激素和抗氧化活性，在恶性肿瘤的孕育中可有效地阻滞血管增生、断绝养料来源，从而延缓或阻止肿瘤病变成癌症，可有效抑制白血病、结肠癌、肺癌、胃癌、乳腺癌、前列腺癌的发生。同时大豆异黄酮还具有预防骨质疏松、缓解妇女更年期综合症，调节血脂、防治心血管疾病、延缓衰老等医疗保健功能。由于提取大豆异黄酮的方法复杂，成本高，目前国内外市场的价格均居高不下。

大豆浓缩蛋白富含赖氨酸、色氨酸、缬氨酸等八种人体必须的氨基酸及其它非必须的氨基酸，大豆浓缩蛋白具有保水性、粘着性、凝胶性、吸油性及乳化性等特点，可以广泛用做多种食品的基础原料，还可以直接进入消费市场，为消费者提供优良的植物蛋白，另外大豆浓缩蛋白还可以在饲料加工、制药、塑料工业领域得到广泛的应用。

大豆低聚糖在人的消化道内不能被吸收，可以作为没有能量的甜味剂使用，并且大豆低聚糖可以促进肠道有益菌的增殖，改善肠内环境，具有通便，防治便秘的作用，在食品、制约及医疗保健领域得到广泛的应用。

大豆异黄酮目前多以豆粕为原料，以一定浓度的乙醇、甲醇或水为溶剂，采用渗滤法、逆流萃取法或者超声破壁浸提法等方法提取，大孔吸附树脂法分离而制得。在有些工艺中，大豆异黄酮不是主要的目标产物，仅为提取物之一。中国专利00107606.X，专利名称为《连续提取大豆蛋白、异黄酮、皂甙、低聚糖的工艺》，中国专利01128012.3，专利名称为《高、低温豆粕提取蛋白、短肽、核酸、异黄酮、皂甙、低聚糖的方法》均属此类。后者虽然提取了多种成分，但生产周期较长，如仅超声破壁浸提就需6个小时以上，工序繁杂，提取物虽多，但能耗与各产物的分离损耗均较高。另一些工艺则只提取大豆异黄酮，对副产物未合理利用，如豆粕渣以低于豆粕的价格供饲料用、含低聚糖的水洗脱液则弃之不用。这不仅使大豆异黄酮的生产成本偏高，还增加了环保负荷。更须关注的是，在所有应用大孔吸附树脂法分离大豆异黄酮的工艺中，还存在下面的共同缺陷：树脂再生所产生的酸、碱废水(每次约产生3～4倍原料量的废水)没有净化，会造成环境污染，增加环保费用；水洗除杂洗脱液(有机废液)没有净化，同样会造成环境污染。增加环保费用；提取液回收溶剂后，浓缩液的净化(脱蛋白)处理多采用等电点沉析法或钙、镁盐凝析法，这不仅脱不尽蛋白，还势必增加脱盐工序和含盐废水。综上所述，这些工艺均不符合绿色环保工艺与水资源等循环利用的要求。

发明内容

本发明的目的，是提供一种提取大豆异黄酮和大豆浓缩蛋白、大豆低聚糖的工艺。它在提取大豆异黄酮的同时，利用已分离的副产物制取大豆浓缩蛋白和大豆低聚糖，并将酸、碱废水和用过的加工助剂经再生、净化处理后循环利用，没有废弃物排放，有利于环境保护和资源利用。

实现本发明目的的技术方案是：

(1)将豆粕粉碎，粉碎的豆粕粉与70％的乙醇按1∶10的物料比一起进行超声循环提取得到提取液和豆粕渣；

(2)将所述提取液浓缩并回收乙醇，向浓缩液中加入0.02～0.05％蛋白酶(W/V)，充分搅拌后保温静置，用连续流离心机分离，得净化液与蛋白凝乳；将净化液用大孔吸附树脂分离，待树脂吸附近饱和时，依次用去离子水洗脱和70％乙醇洗脱，得水洗脱液和醇洗脱液；醇洗脱液回收乙醇并浓缩，浓缩液经喷雾干燥(进风温度为125～130℃，出风温度为80～85℃)，得到大豆异黄酮；

(3)将豆粕渣与蛋白凝乳混合干燥至水分＜5％(同时回收豆粕渣所吸附的有机溶剂)并用微粉粉碎机粉碎，得到350～400目的大豆浓缩蛋白粉；

(4)向水洗脱液中加入2～2.5％的粉状活性炭和1％的硅藻土W/V，在85～90℃的条件下搅拌脱色30～40分钟，冷却至60℃以下过滤、浓缩，得到大豆低聚糖。

(5)对用过的加工助剂加以循环利用：乙醇经减压蒸馏回收后再利用；活性炭与硅藻土经630～640℃高温烘焙，待所吸附的有机物炭化完全，冷却后再利用；大孔吸附树脂再生所产生的酸、碱废水，用粉状活性炭吸附净化(用量为0.5～3％)，过滤后再利用。

本发明的优点是：

1、本发明以大豆异黄酮为主要产物，合理利用已分离的副产物制取大豆浓缩蛋白与大豆低聚糖，并采用了超声循环提取、木瓜蛋白酶凝析法脱蛋白等高效、实用的设备与方法，因而工艺简捷、流畅，生产周期较短，能耗与分离损失较低。

2、本发明对用过的酸、碱废水和加工助剂，如乙醇、活性炭、硅藻土等进行了回收利用与净化后再利用，因此无废弃物排放，因而能充分利用资源并且有利于环境保护。

3本发明以较低的工艺成本实现了豆粕的全料增值利用和相关资源的循环利用，因而具有产生较好经济效益和社会效益的巨大潜力。

4.本发明适用于工业化生产，其工艺成本相对较低。

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

具体实施方式

一.提取大豆异黄酮

1.将豆粕用粉碎机粉碎为20目的粗粉，豆粕粗粉与70％乙醇按1∶10的料液比(W/V)投入超声循环提取机中，在频率20～25KHz，声强1.5～2.0W/cm²，温度35～40℃的条件下超声循环萃取25～30分钟；

2.将超声循环提取机中的混合料液经篮式离心机离心过滤(1500～2000转/分)并甩干滤渣，得提取液与豆粕渣；

3.提取液用离心薄膜蒸发器在真空度为0.08～0.09MPa，温度55～66℃的条件下回收乙醇并浓缩至相当于原料量的1.2～1.4倍(重量/体积)，得浓缩液；

4.称取相当于浓缩液量0.02～0.05％(重量/体积)的木瓜蛋白酶，用相当于木瓜蛋白酶100倍量的去离子水溶解并加入盛浓缩液的保温罐中，充分搅拌后于37～40℃保温静置30～50分钟，然后用连续流离心机分离(5500～6000转/分)，得净化液与蛋白凝乳；

5.将净化液通过大孔吸附树脂床(树脂可选择NKA-9、AB-8、D-101)大豆异黄酮被树脂吸附，流出液则含大豆低聚糖，待树脂吸附近饱和时，先用去离子水洗脱至流出液固形物含量＜0.5％(用折光计法分析)，后用70％乙醇洗脱至流出液含异黄酮＜0.01％(用分光光度法分析)，得水洗脱液和醇洗脱液；

6.醇洗脱液用离心薄膜蒸发器在真空度0.08～0.09MPa，温度55～66℃的条件下回收乙醇，并浓缩至固形物含量达25～30％，浓缩液经喷雾干燥(进风温度125～130℃，出风温度80～85℃)，得含量45～60％的大豆异黄酮，收得率达原料含量的90％以上。

二.制取大豆浓缩蛋白

1.将豆粕渣与蛋白凝乳混合投入加装冷凝皿的迴转式真空干燥机中干燥至水分＜5％，(真空度0.09～0.095MPa，温度50～60℃)，同时回收豆粕渣所吸附的乙醇(约相当于原料量的25～30％)，得干燥豆粕渣；

2.用微粉粉碎机将干燥豆粕渣粉碎至350～400目，得近白色的微粉状大豆浓缩蛋白，其蛋白含量相当于干物质的70％以上；

三.制取大豆低聚糖

1.向提取大豆异黄酮中第5步所得到的水洗脱液(含净化液通过树脂床的流出液)中加入2～2.5％的粉状活性炭和1％的硅藻土(重量/体积)，在温度85～90℃的条件下搅拌脱色30～40分钟，冷却至60℃以下，用硅藻土过滤机过滤，滤饼用适量的去离子水洗滤，洗滤液合并至滤液中，得脱色液；

2.将脱色液用离心薄膜蒸发器在真空度为0.08～0.09MPa，温度75～80℃条件下浓缩至可溶性固形物含量达74～76％，得到澄明糖浆状的大豆低聚糖；

3.将大豆低聚糖浆与糊精按2.5∶1的比例混匀并加去离子水将固形物含量调整为25～30％，然后进行喷雾干燥，可得到含量60％左右的粉状大豆低聚糖，也可将大豆低聚糖稀释后配合适量糊精用沸腾造粒机制成50％左右的颗粒状大豆低聚糖。

四.用过的加工助剂与酸、碱废水之循环利用

1.乙醇  经蒸馏回收并用去离子水调至70％(V/V)浓度后供下次使用；

2.活性炭与硅藻土  将用过并吸附了有机物的活性炭和硅藻土经篮式离心机甩干后置高温炉中于630～640℃烘焙，待所吸附的有机物炭化完全，冷却后供下次使用；

3.向大孔吸附树脂再生所产生的碱性废水中加入2～3％的粉状活性炭、酸性废水中加入0.5～1％的粉状活性炭，然后于室温下搅拌1～2小时，再分别用硅藻土过滤机过滤(滤饼洗滤同前)，滤液供下次使用。