CN103621872A - 一种豆类淀粉、蛋白及胰蛋白酶抑制剂浓缩物联产技术 - Google Patents
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Abstract
一种豆类淀粉、蛋白及胰蛋白酶抑制剂浓缩物联产技术，涉及食用豆深加工领域。发明的主要工艺流程为：豆→清杂→浸泡→磨浆→过筛→回收淀粉→酸沉回收蛋白→超滤浓缩胰蛋白酶抑制剂→乙醇沉淀回收胰蛋白酶抑制剂。浸泡工艺为10～50℃浸泡6～28小时，酸沉工艺为pH2.5～5.5，超滤膜截流分子量为3000～8000道尔顿，乙醇沉淀浓度为15～65％(v/v)。本发明采用湿法生产，可以联产淀粉、蛋白及胰蛋白酶抑制剂浓缩物等3种主要产品，其最终的提取液可以用来生产饮品或用于培养微生物，不污染环境，最大限度利用了资源，可以大幅度提高豆类的经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种豆类淀粉、蛋白及胰蛋白酶抑制剂浓缩物联产技术，属豆类深加工领域。
背景技术
豆类含有23～42％的蛋白质、35～65％淀粉和丰富的胰蛋白酶抑制剂，豆类蛋白氨基酸组分平衡，营养价值高；其淀粉品质优异，历来受消费者所喜爱。
胰蛋白酶抑制剂(Trypsin inhibitor，TI)泛指具有抑制胰蛋白酶活性作用的一类物质，广泛存在于动物、植物和微生物中，在体内能与相应的胰蛋白酶形成一定的动态平衡，调节生物体内许多重要的生命活动，在生物的生理体系中发挥重要作用。临床上，TI对溃疡性结肠炎(Gary R，等.Dig Dis Sci，2008，53：175-180)、辐射损伤(Katoh H，等.J Radiat Res(Tokyo)，2010，51(3)：325-32；Klaus Dittmann,等.Radiotherapy and Oncology，2008，86：375-382)、HIV和肿瘤(Fang EF，等.Protein Pept Lett.2011，18(1)：64-72；Ma DZ,等.Protein Pept Lett，2010，17(6)：782-8；Vincent S.M.HO，等.J Pept Sci，2008，14：278-282)等有一定的疗效；农业上，可以用于病虫害防治；食品工业，用来抑制蛋白酶，防止香肠、肉丸、低盐鱼产品、海洋蓝鲹鱼糜凝胶软化，改善肉类食品的质构。因此，TI具有广泛的应用价值。
迄今为止，有关豆类淀粉及蛋白质的生产技术已有相应专利CN1528181A(豆类淀粉工业化生产及综合利用工艺)，但未见豆类淀粉、蛋白及TI联产技术。已有豆类TI制备方法存在致命的不足，即未考虑淀粉、蛋白质的分离提取，此外TI分离纯化工艺不适合工业化生产，导致成本过高，无法实现商业化。如专利CN102295700A公开了绿豆胰蛋白酶抑制剂的分离纯化方法及在鱼糜制品生产中的应用。该专利是这样实施的：将绿豆粉碎，用4-6倍的0.05-0.1mol/L硫酸溶液提取TI，然后经过多步分离纯化，获得绿豆TI。该专利未考虑绿豆淀粉与蛋白质的综合利用，因此TI的生产成本会很高，其次，该工艺因用4-6倍的0.05-0.1mol/L硫酸溶液提取TI，会产生含硫酸的废液，对环境产生污染。
以上分析表明，研发豆类淀粉、蛋白及TI联产技术，有利于降低豆类淀粉、蛋白及TI的生产成本，提高豆类的经济效益，促进豆类产业的发展，其意义深远。
发明内容
本发明旨在利用可工业化环保节能的分离提取工艺，建立豆类淀粉、蛋白及TI联产技术，降低豆类淀粉、蛋白及TI的生产成本，提高豆类的经济效益，促进豆类产业的发展。
本发明所提供的豆类淀粉、蛋白及TI联产技术的工艺流程为：
所述浸泡工艺中，加入2-5倍豆重的水，于10-50℃浸泡(最适温度20～30℃)，浸泡时间根据豆的种类而异，一般为8～30h。
所述磨浆工艺中，加约10倍豆重的水，采用豆类磨浆机磨浆，二次磨浆亦加约10倍豆重的水磨浆。
所述离心工艺中，采用卧螺离心机离心。
所述酸沉蛋白工艺中，可用2N酸调pH2.5～5.5，酸包括磷酸、柠檬酸、L-苹果酸、醋酸、乳酸、硫酸、盐酸。
所述超滤浓缩工艺中，用截流分子量3000～5000Dalton的中空纤维膜或卷式膜。
所述乙醇沉淀工艺中，乙醇终浓度25～35％。
本发明的生产工艺的特点适合可以联产淀粉、蛋白粉、TI、豆渣，最大限度提高了经济效益，而且，在酸沉蛋白工艺中，使用食品级磷酸、柠檬酸、L-苹果酸、醋酸、乳酸、硫酸、盐酸，其最终的提取液可以用来生产饮料或培养微生物，最大限度利用了资源，也不污染环境。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围。
下述实例中所使用的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
豆的种类：芸豆、黑豆、大豆、蚕豆、绿豆、红小豆、刀豆、饭豆、豇豆、豌豆、小扁豆、鹰嘴豆等等。某些种类的豆淀粉含量低，因此得不到淀粉，如大豆、黑豆。
浸泡时间对淀粉、蛋白质、TI产率的影响：取20.0g红小豆用水洗涤2次，每次用水量约为原料重量的2.5倍，沥干水，加100mL水于25℃水浴锅中浸泡12-28小时，去掉浸泡水，用自来水洗涤2遍，加自来水至200.0克，打浆30秒，打浆3次，每次间隔2分钟。过100目筛，滤液静置，淀粉沉于底部，倒出上清，测定上清中蛋白质、TI浓度。往淀粉中加200mL水，搅拌均匀，静置，弃上清，共洗涤5～6次，得精制淀粉，室温自然干燥，称重。其产率见表1。在25℃下，浸泡20小时淀粉及蛋白质得率最高，浸泡12小时TI产率最高，随时间延长产量降低。
表1浸泡时间对淀粉、蛋白质、TI产率的影响
| 浸泡时间(h) | 12 | 16 | 20 | 24 | 28 |
| 淀粉产率(％) | 27.1 | 33.2 | 34.1 | 33.8 | 29.9 |
| 蛋白质相对产率(％) | 93.9 | 97.5 | 100.0 | 98.0 | 96.6 |
| TI活性(TIU/ml) | 45.688 | 32.258 | 32.032 | 34.568 | 35.041 |
酸沉pH值对蛋白、TI沉淀效果的影响：取50ml淀粉黄浆液用2N HCl调pH至5.5、4.5、4.2、2.8，静置至蛋白质分层，上清液中残留蛋白质浓度及TI活性如表2。在pH2.8～pH5.5之间，蛋白质沉淀效果及TI收率均较好，在pH4.2时蛋白质沉淀最完全，TI纯化倍数最高，其TI收率为71.3％。
表2酸沉pH值对蛋白沉淀及TI收率的影响
酸的种类对酸沉蛋白效果及TI收率的影响：取35mLTI提取液(26.2TIU/ml，比活为1.94TIU/A595)用2N酸调pH至4.2，室温静置12h，上清液中蛋白质浓度及TI活性见表3。结果表明酸的种类对蛋白质沉淀效果影响不大，但对TI收率有轻微影响，用H3PO4、H2SO4处理其收率和比活稍高。
表3酸的种类对酸沉蛋白效果及TI收率的影响
| 酸 | HCl | HAc | H2SO4 | H3PO4 |
| pH | 4.17 | 4.17 | 4.17 | 4.17 |
| 上清液中蛋白质浓度(A595nm) | 0.833 | 0.835 | 0.838 | 0.832 |
| 上清液中TI含量(U/mL) | 17.0 | 17.7 | 18.2 | 18.2 |
| 上清液中TI比活(U/A595nm) | 20.4 | 21.2 | 21.7 | 21.9 |
| 回收率(％) | 64.9 | 67.6 | 69.5 | 69.5 |
| 纯化倍数 | 10.5 | 10.9 | 11.2 | 11.3 |
超滤浓缩：400g红小豆按上述最适条件进行浸泡、磨浆、沉淀蛋白后，得上清液4950mL，采用切割分子量3000Dalton的膜超滤，浓缩20倍得TI浓缩物，酶收率达99％(TI回收率见表4)。
表4超滤对TI活性的影响
| 体积(ml) | 蛋白质浓度(mg/ml) | 酶活性(U/mL) | 总活性 | 回收率(％) | |
| 原液 | 4950 | 0.77 | 12.8 | 63360 | 100 |
| 浓缩液 | 245 | 20.83 | 256.4 | 62818 | 99.1 |
干燥：将超滤浓缩液用乙醇沉淀(终浓度25％，V/V)，10000转/分钟离心10分钟，将沉淀冻干或喷雾干燥，得到TI浓缩物干品。
Claims (6)
1.一种豆类淀粉、蛋白及胰蛋白酶抑制剂浓缩物联产技术，其主要工艺流程为：豆→清杂→浸泡→磨浆→过筛→回收淀粉→酸沉回收蛋白→超滤浓缩胰蛋白酶抑制剂→乙醇沉淀回收胰蛋白酶抑制剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于采用湿法生产，浸泡温度10～50℃，浸泡时间6～28小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于采用酸沉法回收蛋白，酸沉pH值2.5～5.5，酸的种类包括磷酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸、醋酸、硫酸、盐酸和其任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于采用超滤方法浓缩胰蛋白酶抑制剂，超滤膜的截流分子量为3000～8000道尔顿。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于采用乙醇沉淀方法回收胰蛋白酶抑制剂，乙醇终浓度为15～65％(v/v)。
6.根据权利要求1所述的方法，该方法适用于豆的种类包括大豆、绿豆、红小豆、黑豆、芸豆、豌豆、蚕豆、刀豆、饭豆、豇豆、小扁豆、鹰嘴豆。
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