專利名稱：大豆種皮制備果膠新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備果膠方法，尤其是以大豆種皮為主要原料，通過深加工提取果膠的新方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外大豆加工行業(yè)的主要產(chǎn)品是豆油和各種大豆蛋白。在大豆加工過程中，首先要進行脫皮、脫胚芽等精選和分選預加工，以確保豆油及各種大豆蛋白的質(zhì)量和收率。大豆種皮是大豆深加工過程中產(chǎn)生的量最大的副產(chǎn)物，約占大豆重量的8～10％。大豆種皮營養(yǎng)價值較低(粗蛋白含量11％，粗纖維含量36％，粗脂肪含量1％)，不易為動物消化吸收，再加上含有大量抗營養(yǎng)因子——植酸，即使勉強作為牛、羊等反芻動物的飼料，利用價值也不高。果膠具有良好的膠凝作用、乳化作用、吸附作用，廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化妝品的生產(chǎn)和水質(zhì)處理等領(lǐng)域。
目前，國內(nèi)外提取果膠的原材料主要是柑橘皮、蘋果渣、甜菜渣等材料，果膠的提取工藝主要是利用稀酸溶液將原果膠質(zhì)水解為水溶性果膠質(zhì)而轉(zhuǎn)移到水相中，又利用果膠不溶于乙醇、丙酮等與水可混溶有機溶劑或在一些金屬鹽離子存在時產(chǎn)生絮凝沉析而提取。其工藝流程為原料預處理→酸液水解→過濾→脫色→脫灰分→濃縮→沉析→干燥→粉碎→標準化處理→成品。果膠生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵是提取和分離兩個步驟。
近幾年，國外開始以大豆種皮為原料開始進行提取果膠的研究和開發(fā)，具有代表性的大豆種皮制備果膠的方法是(1)原料預處理大豆種皮(經(jīng)過篩和風選)為原料，用豆皮重量12倍水攪拌1小時，經(jīng)浮選和洗滌，傾出飄浮部分，經(jīng)淋洗瀝干后使用，以去除泥沙等雜質(zhì)。(2)大豆種皮水解采取酸熱水解，進行一次提取和渣提的兩次提取法。無機酸濃度以摩爾表示，用6摩爾/升濃度的溶液稀釋，在酸度計監(jiān)控下，再微調(diào)節(jié)到額定的pH值，在一定的浴比下攪拌水解和浸提一定時間；并在保溫反應提取中監(jiān)控pH值的變化。(3)中和用4摩爾/升的NaOH溶液調(diào)整pH值，降低酸度，以免長時間存留在強酸性環(huán)境，導致過度水解，影響果膠得率及產(chǎn)品質(zhì)量。(4)固液分離采用抽濾法，在布氏漏斗中進行，真空泵提供負壓。(5)脫色活性碳吸附脫色。溶液預熱到82℃，pH調(diào)到2.5，按溶液的2～5％(重量/體積)加入活性碳，攪拌下保溫處理30分鐘，布氏漏斗中抽濾去活性碳。(6)濃縮分別進行了常壓、減壓(65℃)和超濾濃縮。(7)溶劑沉淀溶劑沉淀是有效的分離出果膠物質(zhì)的方法之一，用甲醇、乙醇和丙酮，絮凝和沉降效果相仿。(8)沉淀物回收采用抽濾法，再經(jīng)含水乙醇淋洗、濃乙醇脫水去雜。(9)產(chǎn)物獲得脫溶、干燥后粉碎，過100目標準篩。該方法從理論解決了大豆種皮為原料提取果膠的技術(shù)可行性，但是實際應用過程中存在產(chǎn)出效率低，工藝控制難度高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種大豆種皮制備果膠新方法。該方法提取果膠依據(jù)是大豆種皮中含有與鈣鎂離子等呈結(jié)合狀態(tài)的果膠物質(zhì)，因而不能溶于水。利用絡合劑能與鈣鎂離子競爭結(jié)合，使與鈣鎂離子結(jié)合狀態(tài)的果膠游離，變成可溶于水的狀態(tài)，從而使果膠進入提取液以達到提取果膠的目的。
其技術(shù)方案包括(1)原料的準備和預處理大豆種皮需經(jīng)過精選、去雜后加10-20倍常溫水，調(diào)整PH值至11，攪拌20-40分鐘水洗凈化。
(2)大豆果膠提取采取絡和劑一次提取和兩次提取的方法。絡合劑用量按配成一定溶液的濃度為0.5％-2.0％，pH值7.5-11.0，攪拌50-70分鐘，并在溫度65℃～95℃條件下監(jiān)控pH值的變化。
(3)提取液脫色活性碳吸附脫色及冷堿脫色兩種方法。
(4)果膠沉淀調(diào)pH值1.5～4.5，酸沉15-25分鐘。
(5)固液分離采用壓濾法脫酸化水。
(6)壓濾后酸洗在pH值1.5～4.5條件下，酸洗10-25分鐘。
(7)醇/氨溶液洗滌采用濃度40-60％有機醇溶劑將果膠解碎后，用氨水調(diào)pH值8.0-9.0，處理30分鐘；(8)分離沉淀物回收溶劑處理所得的果膠依次用60％、70％和95～98％的含水溶劑淋洗；(9)產(chǎn)物獲得脫溶、干燥后粉碎。
提取大豆果膠所用的絡合劑包括六偏磷酸鈉、EDTA；有機醇溶劑的選擇包括甲醇、乙醇(無水乙醇和工業(yè)乙醇)、丙醇、異丙醇、丙酮等幾種溶劑，以食用級乙醇為宜。
在上述方案的基礎上，就有關(guān)技術(shù)參數(shù)進行對比性研究和實驗，提出以下提高與改善產(chǎn)品的收得率及產(chǎn)品質(zhì)量具體措施。
1、清洗對果膠質(zhì)量的影響。清洗有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，能有效改善產(chǎn)品色澤，降低灰份。
2、豆皮顆粒度對果膠得率的影響。綜合考慮各方面因素采用不粉碎的大豆種皮原料直接使用。
3.提取大豆果膠所用的絡合劑種類對得率及產(chǎn)品質(zhì)量的影響分別采用六偏磷酸鈉、EDTA等多種絡合劑與大豆種皮中的鈣、鎂離子結(jié)合。綜合考慮環(huán)保、價格、來源、效果等因素EDTA作絡合劑有一定的優(yōu)勢。實驗中還發(fā)現(xiàn)，適當調(diào)節(jié)提取液的pH值，可使提取得率有所提高。
4.提取液中絡合劑濃度對得率的影響用不同濃度的絡和劑溶液提取大豆果膠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶液中絡合劑濃度低于0.2％，效果不明顯，得率偏低，絡合劑濃度高，得率平穩(wěn)，但濃度高于0.8％不再呈上升趨勢。
5.提取溫度對果膠得率的影響分別進行了室溫15℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、95℃、100℃下提取果膠實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度低、得率低，但并非溫度高，得率就相應的高，80℃～90℃下提取，收得率相仿，95℃以上條件下提取的得率反而又有所下降，且配出的果膠水溶液的粘度也有所降低?？赡苁窃谳^強的熱條件下造成浸提出的果膠進一步降解，分子變小，難于沉降。
6.浴比對果膠得率及產(chǎn)品質(zhì)量的影響其它條件固定，按浴比5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1的條件進行提取實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)浴比為5∶1時，不能完全浸泡透大豆種皮，浴比為10∶1以上才能完全浸泡透；浴比過低得率低，所的溶劑沉淀物呈絮狀和絲狀，浴比過高得率也較低，且所得果膠溶液的粘度稍差。在較合適的浴比8∶1、15∶1間進一步比較，結(jié)果以10∶1～12∶1為最適。
7.提取時間對果膠得率的影響其它條件固定，提取時間為變量，做一系列對比實驗。結(jié)果為時間過短，大豆種皮中的果膠水解和浸提不完全，得率明顯偏低。時間過長，豆皮中的果膠過度水解成小分子，加入溶劑后，難以沉淀，得率也有所降低，且所得果膠溶于水的粘度較差。提取時間與果膠得率的關(guān)系與用酸法提取試驗的結(jié)果和趨勢相符。在60分鐘以內(nèi)，隨著時間的增加，收率上升，以60分鐘為宜，再延長時間(90分鐘)收率反而略有下降。
8.酸沉pH值與果膠得率的關(guān)系其它條件固定，酸沉pH值為變量，做一系列對比實驗。結(jié)果為酸沉pH值過低，大豆種皮提取液中的果膠沉淀不完全，果膠物質(zhì)都隨液體流失，得率明顯偏低。以pH值1.5～4.5為佳。
9.酸洗pH值與果膠得率的關(guān)系取同等量的酸沉后的果膠，用不同pH值的酸水清洗，比較清洗效果發(fā)現(xiàn)pH過高會有部分果膠溶于水，造成得率偏低；pH過低，對設備及工藝不利。以與酸沉pH值相仿的酸化水清洗較好。
10.與水可混溶的有機溶劑的選擇果膠不溶于乙醇等與水可混溶的有機溶劑。試驗中比較過甲醇、乙醇(無水乙醇和工業(yè)乙醇)、丙醇、異丙醇、丙酮等幾種溶劑，發(fā)現(xiàn)沉淀效果差別不大?？紤]到甲醇的毒性、丙醇和異丙醇的來源、價格、回收的難易、以及用于食品的添加劑的規(guī)格要求等綜合因素，還是選用發(fā)酵法生產(chǎn)的食用級乙醇為宜。
根據(jù)實驗室優(yōu)化的新提取條件，采用改進后的新工藝路線進行了放大和重復試驗，連續(xù)7批EDTA提取果膠法放樣試驗結(jié)果如下表所示注所有批次試驗只經(jīng)過一次提取，如果經(jīng)過二次提取后果膠得率可達14～15％。

本發(fā)明從大豆種皮中提取果膠與從柑橘皮、蘋果渣、甜菜渣等材料中提取果膠的傳統(tǒng)方法相比，至少有以下優(yōu)點(1)、大豆種皮作為大豆加工企業(yè)的副產(chǎn)品，價格便宜，收集容易；(2)、大豆種皮不需進一步加工就可儲存和運輸；(3)、預測低糖、低熱量健康食品和功能食品的發(fā)展趨勢以及市場需求的增加，大豆種皮中得到的天然低酯果膠(鈣凝膠化)將成為傳統(tǒng)果膠(柑橘果膠、蘋果果膠等高酯果膠，高糖凝膠化)以外的果膠新品種。從本發(fā)明的技術(shù)方案經(jīng)過實驗室和中試實驗證明，提取和分離工藝更加成熟合理，具有很好的應用前景。
四

附圖是本發(fā)明的工藝流程圖。
五、具體實施例參照附圖，本發(fā)明的具體實施方案包括(1)原料的準備和預處理大豆種皮需經(jīng)過精選、去雜后加15倍常溫水，調(diào)整PH值至11，攪拌30分鐘水洗凈化。
(2)大豆果膠提取采取絡和劑一次提取和兩次提取的方法。絡合劑用六偏磷酸鈉或EDTA，按配成一定溶液的濃度為1.0％，pH值9.5，攪拌60分鐘，并在溫度85℃條件下監(jiān)控pH值的變化。
(3)提取液脫色活性碳吸附脫色及冷堿脫色兩種方法。
(4)果膠沉淀調(diào)pH值2.5，酸沉20分鐘。
(5)固液分離采用壓濾法脫酸化水。
(6)壓濾后酸洗在pH值2.5條件下，酸洗15分鐘。
(7)再次壓濾后進行醇/氨溶液洗滌采用濃度50％乙醇溶劑將果膠沉淀后，用氨水調(diào)pH值8.5，處理30分鐘；(8)分離沉淀物回收溶劑沉淀所得的果膠依次用60％、70％和95％的含水溶劑淋洗；(9)分離的產(chǎn)物經(jīng)螺旋擠壓、干燥、粉碎、包裝后得到成品。
權(quán)利要求
1.一種大豆種皮制備果膠新方法，其特征是包括(1)原料的準備和預處理大豆種皮需經(jīng)過精選、去雜后加10-20倍常溫水，調(diào)整PH值至11，攪拌20-40分鐘水洗凈化；(2)大豆果膠提取采取絡和劑一次提取和兩次提取的方法；絡合劑用量按配成一定溶液的濃度為0.5％-2.0％，pH值7.5-11.0，攪拌40-70分鐘，并在溫度65℃～95℃條件下監(jiān)控pH值的變化；(3)固液分離采用抽濾法脫酸化水；(4)提取液脫色活性碳吸附脫色及冷堿脫色兩種方法；(5)果膠沉淀調(diào)pH值1.5～3.5，酸沉15-25分鐘；(6)壓濾后酸洗在pH值1.5～3.5條件下，酸洗10-25分鐘；(7)醇/氨溶液洗滌采用濃度40-60％有機醇溶劑將果膠沉淀后，用氨水調(diào)pH值8.0-9.0，時間30分鐘；(8)分離沉淀物回收溶劑沉淀所得的果膠依次用60％、70％和95～98％的含水溶劑淋洗；(9)產(chǎn)物獲得脫溶、干燥后粉碎。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大豆種皮制備果膠新方法，其特征是提取大豆果膠所用的絡合劑包括六偏磷酸鈉、EDTA；有機醇溶劑的選擇包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丙酮等幾種溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大豆種皮制備果膠新方法，其特征是有機醇溶劑的選擇以食用級乙醇為宜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備果膠方法，尤其是以大豆種皮為主要原料、通過深加工提取果膠的新方法。本發(fā)明的技術(shù)方案包括(1)原料預處理大豆種皮經(jīng)過精選、去雜和水洗凈化；(2)大豆果膠提取采取絡和劑一次提取和兩次提取的方法；(3)脫色活性炭吸附脫色及冷堿脫色兩種方法；(4)果膠沉淀采用6摩爾/升無機酸調(diào)pH值到1.5～3.5下酸沉方式；(5)固液分離采用壓濾法脫酸化水；(6)溶劑處理溶劑采用果膠不溶于其與水可混溶的有機溶劑，用這類有機溶劑將其從濃縮液里沉淀洗滌出來，也可用直接噴霧干燥提取液來回收果膠；(7)沉淀物回收采用抽濾法和進一步溶劑淋洗脫水去雜；(8)產(chǎn)物獲得脫溶、干燥后粉碎。本發(fā)明從大豆種皮中提取果膠有以下優(yōu)點(1)大豆種皮作為原料，價格便宜；(2)大豆種皮中得到的天然低脂果膠將成為傳統(tǒng)果膠以外的果膠新品種。
文檔編號A23L1/0524GK1826949SQ20051010445
公開日2006年9月6日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者劉季善, 張慶軒, 于文華, 佟國誠 申請人:山東萬得福實業(yè)集團有限公司