一種改進(jìn)的豌豆分離蛋白制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生物發(fā)酵法和快速水溶熱分離技術(shù)相結(jié)合來制備高安全性、高吸收性豌豆分離蛋白的制備方法，屬于農(nóng)副產(chǎn)品深加工及食品工業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的豌豆分離蛋白的制備方法，包括以下步驟：1)階梯式浸泡處理：用不同溫度的溫水對(duì)豌豆進(jìn)行階梯式浸泡，分為快速吸水期：36°C浸泡2h;持續(xù)吸水期：30°C浸泡4?6h;穩(wěn)定吸水期：28°C浸泡1?3h;分離期：24°C浸泡2?5h;酸解期：18°C浸泡3?4h;酸解期結(jié)束后獲得浸泡后的豌豆；2)快速水溶處理；3)連續(xù)式熱分離處理；4)豌豆蛋白的加工。制備的豌豆分離蛋白產(chǎn)品得率高，質(zhì)量好，安全性高、吸收率強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種改進(jìn)的豌豆分離蛋白制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種生物發(fā)酵法和快速水溶熱分離技術(shù)相結(jié)合來制備高安全性、高吸 收性豌豆分離蛋白的制備方法，屬于農(nóng)副產(chǎn)品深加工及食品工業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 豌豆是一種重要的膳食豆類資源，富含淀粉（超過50%)和優(yōu)質(zhì)的蛋白（18? 30% )。由于豌豆淀粉中直鏈淀粉含量高，制成的粉絲光澤好，久煮不斷條，因此在國(guó)內(nèi)，豌 豆主要應(yīng)用于豌豆淀粉的生產(chǎn)，采用酸漿法加工粉絲工藝一直沿用至今，酸漿法的原理如 下：酸漿中的乳酸乳球菌及代謝產(chǎn)物-乳酸，具有凝集淀粉顆粒的能力，利用乳酸乳球菌及 代謝產(chǎn)物-乳酸使得淀粉與蛋白、纖維等物質(zhì)發(fā)生相分離，通過離心即可得到高純度的豌 豆淀粉，而豌豆蛋白、纖維素等組分殘留在淀粉加工廢液中，目前國(guó)內(nèi)少有公司將廢水中的 蛋白進(jìn)行回收利用，造成了幾乎全部的蛋白質(zhì)混入水中被排放掉。豌豆蛋白是一種營(yíng)養(yǎng)均 衡的植物蛋白，富含賴氨酸，其氨基酸組成與FA0/WH0推薦的值較為接近，具有較高的生物 價(jià)，同時(shí)豌豆為非轉(zhuǎn)基因、非過敏源，其含有的異黃酮等雌性激素相較于大豆蛋白幾乎可以 忽略不計(jì)，因此目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥產(chǎn)品、保健食品、運(yùn)動(dòng)員（嬰幼兒）配方食品等高端領(lǐng) 域。目前國(guó)內(nèi)外的豌豆分離蛋白提取工藝主要有兩種：
[0003] 一種是國(guó)外最多見的化學(xué)物理結(jié)合法，即堿溶酸沉法。其基本工藝如下：干豌豆 經(jīng)脫皮后直接粉碎，對(duì)粉碎物（主要由淀粉、蛋白和小部分細(xì)纖維組成）進(jìn)行堿溶處理，即 加水加堿調(diào)配溶液PH值到9. 5-10. 5,采用物理分離將不溶入水的淀粉分離出來，再將含蛋 白的溶液加鹽酸調(diào)配溶液PH值到4. 5,此時(shí)溶液中的蛋白產(chǎn)生絮凝，最后采用物理分離將 絮凝后的蛋白提取、烘干。此種加工工藝的優(yōu)點(diǎn)是蛋白提取率高，從投料加工到蛋白產(chǎn)品提 取時(shí)間快速，蛋白產(chǎn)品色澤較好。缺點(diǎn)是由于采用干法粉碎，蛋白、淀粉等分子結(jié)構(gòu)被破壞， 提取過程中添加大量酸堿，產(chǎn)品中灰分、鈉及鉛砷等重金屬含量較高，化學(xué)反應(yīng)及試劑殘留 導(dǎo)致的食品安全問題限制了蛋白提取物在高端領(lǐng)域的應(yīng)用；其次提取過程中產(chǎn)生的高濃度 C0D廢水很難處理，對(duì)環(huán)境造成污染也較大。
[0004] 二種是國(guó)內(nèi)多采用的傳統(tǒng)的酸漿法提取工藝。其基本工藝如下：干豌豆用水浸泡 24-36小時(shí)，再加水和酸漿粉碎成PH值為5. 6左右的溶液，先采用物理法將溶液內(nèi)的纖維 去除，余下的淀粉、蛋白混合溶液進(jìn)入容器內(nèi)再加入酸漿進(jìn)行發(fā)酵，待PH值達(dá)到4-5時(shí)，蛋 白溶解于水中，將含蛋白的溶液分離出來，最后將此部分溶液中的蛋白進(jìn)行濃縮后烘干成 蛋白成品。此種工藝的優(yōu)點(diǎn)是采用濕法粉碎，然后經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵及酸漿作用，蛋白的分子結(jié) 構(gòu)發(fā)生變化，分子量變小，利于人體吸收，加之提取過程中沒有添加任何化學(xué)物質(zhì)，蛋白產(chǎn) 品的安全性有所提高。缺點(diǎn)是提取率低、用水量大，由于酸漿的制備和發(fā)酵需要占用大量空 間，產(chǎn)品發(fā)酵提取過程時(shí)間較長(zhǎng)，致使產(chǎn)品產(chǎn)生褐變，口味較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明通過工藝改造及技術(shù)研發(fā)，形成了一套成熟的豌豆蛋白提取工藝，利用生 物發(fā)酵法和快速水溶熱分離技術(shù)相結(jié)合的快速提取工藝，集合了上述兩種豌豆分離蛋白生 產(chǎn)工藝的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，并克服了上述工藝中存在的缺點(diǎn)，提供了一種將豌豆中淀粉、蛋白、纖 維快速分離提取，產(chǎn)品得率高，質(zhì)量好，且豌豆蛋白具有高安全性、高吸收率的方法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種豌豆分離蛋白的制備方法，包括 以下步驟：
[0007] 1)階梯式浸泡處理：用不同溫度的溫水對(duì)豌豆進(jìn)行階梯式浸泡，包括；
[0008] 快速吸水期 36°C浸泡2h; 持續(xù)吸水期 30fC浸泡4?6 h; 穩(wěn)定吸水期 28X：浸泡1?3 h; 分離期 24°C浸泡2?5 h; 酸解期 18°C浸泡3?4h; 酸解期結(jié)束后獲得浸泡后的婉豆；
[0009] 2)快速水溶處理：浸泡后的豌豆加水破碎，在30?32°C保溫15?20s獲得混合 液；
[0010] 3)連續(xù)式熱分離處理：對(duì)前一步驟的混合液進(jìn)行固液分離除去纖維組織，將含蛋 白和淀粉的分離液進(jìn)行離心分離，取含蛋白的離心液；對(duì)離心液進(jìn)行蛋白絮凝，離心收集蛋 白凝乳；
[0011] 4)豌豆蛋白的加工：對(duì)前一步驟的蛋白凝乳進(jìn)行殺菌、脫氣、均質(zhì)后噴霧干燥獲 得豌豆分離蛋白成品。
[0012] 本發(fā)明的主要機(jī)理如下：
[0013] (1)本發(fā)明經(jīng)過長(zhǎng)期大量的檢測(cè)表明，在豌豆的浸泡過程中共分為吸水、保水、反 滲透三個(gè)階段。豌豆原料的水份一般在12%左右，其外種皮較緊密，因此浸泡初期吸水緩 慢，只有外種皮吸水膨脹后密度增大后內(nèi)部組織才開始快速吸水，本階梯式浸泡工藝初期 (前兩個(gè)小時(shí)）采用36°c熱水浸泡豌豆，促使豌豆表皮快速吸水膨脹，密度增大，內(nèi)部組織 開始少量吸水；實(shí)驗(yàn)表明如果繼續(xù)保持高的浸泡溫度，其內(nèi)部組織的吸水過程反而變的異 常緩慢，通達(dá)大量的模擬實(shí)驗(yàn)，在30°C的浸泡水溫時(shí)吸水速度達(dá)到最佳，本工藝浸泡工藝從 第3小時(shí)起采用30°C的恒定浸泡水溫，浸泡4?6小時(shí)后水份達(dá)到56%，期間豌豆內(nèi)部組 織淀粉、蛋白、纖維分子開始發(fā)生變化，相互緊密的包裹狀態(tài)由于吸后膨脹開始變形；為防 止其變形后分裂的速度過快，此時(shí)將浸泡水溫降至28°C，并保持1?3個(gè)小時(shí)，在此期間水 份達(dá)到58%的飽和水份，水份不再增加，其內(nèi)部的蛋白、淀粉、纖維顆粒開始產(chǎn)生分裂、相分 離，一部分可溶性有機(jī)物開始從組織中析出，浸泡水中乳酸菌、酵母菌等大量繁殖，浸泡水 PH值快速由6. 8降至4. 8左右；此時(shí)如果不對(duì)其生物發(fā)酵速度進(jìn)行抑制，大量可溶性蛋白 將被析出，造成提取率下降，此階段浸泡水溫降至24°C浸泡2?5小時(shí)后，降溫至18°C浸泡 3?4小時(shí)，豌豆內(nèi)部物質(zhì)的析出得到抑制，但內(nèi)部蛋白分子結(jié)構(gòu)在乳酸菌的作用下逐步酸 解，變?yōu)樾》肿恿康鞍住?br> [0014] 采用上述獨(dú)創(chuàng)的階梯式浸泡工藝，控制和抑制生物發(fā)酵過程，使得浸泡時(shí)間大大 縮短。
[0015] (2)在快速水溶處理階段，浸泡水pH值達(dá)到4. 6-4. 9后開始進(jìn)行粉碎，利用粉碎機(jī) 將豌豆粉碎成< 0. 8mm的顆粒，在粉碎過程中加入定量36°C的熱水調(diào)整混合液的含固量達(dá) 到40%左右、pH值5. 8-6. 0、溫度30-32°C，在此環(huán)境條件下豌豆中的淀粉、蛋白顆粒和纖維 組織迅速脫離，蛋白分子瞬間溶于水中，整個(gè)水溶過程在管道反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，時(shí)間15-20S。 [0016] 通過快速水溶處理，使豌豆中的淀粉、蛋白顆粒和纖維組織迅速脫離，蛋白分子瞬 間溶于水中。
[0017] (3)粉碎后的混合溶液通過管道進(jìn)入離心篩分系統(tǒng)，纖維組織被篩網(wǎng)隔離，蛋白、 淀粉混合溶液通過篩網(wǎng)進(jìn)入一次離心分離系統(tǒng)。在離心分離系統(tǒng)內(nèi)由于淀粉不溶于水，t匕 重大于蛋白，從固相出口分離出來；含蛋白的溶液從液相分離出來進(jìn)入專用連續(xù)熱分離設(shè) 備，其溫度達(dá)到47-49°C，管道反應(yīng)器內(nèi)保溫時(shí)間20-30S，此時(shí)蛋白分子產(chǎn)生絮凝，再通過 二次離心分離系統(tǒng)濃縮成蛋白凝乳。
[0018] 通過分離處理及熱分離處理，使蛋白分子產(chǎn)生絮凝，再通過離心分離系統(tǒng)濃縮成 含固量約25%的蛋白凝乳。
[0019] (4)由于從粉碎到蛋白烘干采用快速水溶熱分離技術(shù)，整個(gè)提取過程控制在60s 以內(nèi)，提取過程不添加任何化學(xué)物質(zhì)，僅通過部分物理改性措施，可以使豌豆蛋白的含量以 及色澤、口味及提取能耗較其他回收利用方法有更大幅度的提高，在浸泡發(fā)酵階段蛋白分 子被酸解形成10萬以下的小分子量蛋白，消化吸收率得到較大提高，解決了以往回收技術(shù) 中存在的不足之處，進(jìn)而提供了一種高安全性、高吸收性豌豆分離蛋白的制備方法。
[0020] 蛋白凝乳經(jīng)殺菌脫氣、均質(zhì)后進(jìn)行噴霧干燥，得到豌豆分離蛋白成品。
[0021] 進(jìn)一步，步驟2)中混合液的含固量為39?4lwt %，pH值為5. 8?6.0。
[0022] 進(jìn)一步，步驟3)蛋白絮凝方法為：調(diào)節(jié)離心液溫度在47?49°C，保溫20?30s使 蛋白高溫絮凝；
[0023] 更進(jìn)一步，步驟3)蛋白絮凝方法為：調(diào)節(jié)離心液溫度為48°C，保溫20?30s使蛋 白高溫絮凝。
[0024] 進(jìn)一步，步驟4)中殺菌溫度條件為110?115°C，殺菌時(shí)間為15?20s ;真空脫氣 負(fù)壓0. 08?0. 09mpa ;噴霧干燥的烘干溫度為170?175°C，出風(fēng)溫度58?62°C。
[0025] 本發(fā)明第二方面公開了前述制備方法在豌豆蛋白生產(chǎn)中的應(yīng)用。
[0026] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0027] 1)本發(fā)明提取過程中不添加任何化學(xué)試劑、溶劑，有效提高了產(chǎn)品的安全性，解決 了廢水嚴(yán)重污染環(huán)境的問題；
[0028] 2)本發(fā)明采用了生物發(fā)酵法，通過控制浸泡不同階段的水分、水溫、PH值，蛋白分 子得到有限酸解，獲得了分子量少于10萬的高消化率、高吸收性蛋白；
[0029] 3)在后續(xù)的快速水溶熱分離過程中，整個(gè)提取過程控制在60s以內(nèi)，有效抑制了 蛋白分子在酸性條件下的褐變，避免了過長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間造成的酸腥口味；
[0030] 4)本發(fā)明顯著降低了豌豆分離蛋白提取過程中的能耗，水、電、汽等能源消耗相比 其它工藝降低了 40%，提取率達(dá)到98%，有利于豌豆蛋白粉的綜合開發(fā)利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明豌豆分離蛋白的制備工藝流程；
[0032] 圖2為階梯式浸泡處理步驟豌豆隨浸泡時(shí)間變化圖；
[0033] 圖3為階梯式浸泡水溫示意圖；
[0034] 圖4為豌豆分離蛋白分子量電泳圖譜。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0036] 實(shí)施例1原理性監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)
[0037] 1.浸泡時(shí)間的影響
[0038] 采用自動(dòng)溫度控制儀30°C的溫水對(duì)豌豆進(jìn)行浸泡，浸泡時(shí)間分別為浸泡0h，浸泡 6h，浸泡10h，浸泡16h，浸泡后通過對(duì)豌豆中分離出的蛋白顆粒進(jìn)行顯微鏡下觀察，具體實(shí) 驗(yàn)方法如下：
[0039] a.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察豌豆在不同的浸泡溫度，分離出的蛋白顆粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)。
[0040] b.實(shí)驗(yàn)器材：小型粉碎機(jī)，TDL-80-2B離心機(jī)，140目過濾篩，電子顯微鏡等。
[0041] c.實(shí)驗(yàn)方法：將浸泡到規(guī)定時(shí)間的豌豆和水取適量，粉碎后，用140目的過濾篩去 除豆渣，然后用離心機(jī)將淀粉和蛋白分離，取蛋白少量，在載玻片上均勻涂片染色后，用80 倍的顯微鏡下觀察。
[0042] 通過上述方法觀察豌豆中蛋白顆粒形態(tài)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：浸泡前顆粒形狀 不規(guī)則，透明度較差，說明蛋白與淀粉之間的組織膜沒有軟化，蛋白顆粒沒有被釋放，和淀 粉顆粒完全交融在一起，浸泡6-10小時(shí)后，隨著豌豆吃水膨脹，內(nèi)部組織淀粉、蛋白、纖維 分子開始發(fā)生變化，相互緊密的包裹狀態(tài)由于吸水后膨脹軟化，蛋白顆粒與淀粉分離，從顯 微鏡下觀察：此時(shí)的蛋白顆粒的形狀規(guī)則，但邊緣有鞭毛，具有一定的透明度，中間有陰影， 說明浸泡6-10小時(shí)，淀粉和蛋白分子處于活動(dòng)階段，蛋白顆粒從軟化的包囊組織中被釋放 出來。當(dāng)浸泡至16小時(shí)觀察蛋白的顆粒：形狀規(guī)則，邊緣光滑，透明度較好，說明蛋白與淀 粉之間分離完全。
[0043] 8.階梯式浸泡實(shí)驗(yàn)
[0044] 在0-16小時(shí)內(nèi)，檢測(cè)不同浸泡溫度（10_36°C )下豌豆的含水率（％ )與浸出液的 pH值變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。
[0045] 本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)酸漿法的原理，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的乳酸乳球菌的最佳生成環(huán)境是溫 度37°C，PH5. 5-6. 0,20°C以下不易生長(zhǎng)。具有耐熱性差，耐酸性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合豌豆 在浸泡的過程中內(nèi)部淀粉，蛋白和纖維分子結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化情況；因此選擇36°C，浸泡2小 時(shí)，豌豆迅速軟化吸水膨脹，水分增加一倍多，選擇30°C，浸泡4?6小時(shí)，使豌豆吸水達(dá)到 飽和狀態(tài)，同時(shí)要為乳酸菌的生產(chǎn)環(huán)境創(chuàng)造基礎(chǔ)，降溫至28-24°C，為產(chǎn)生的乳酸菌提供最 佳生成環(huán)境，在浸泡過程中的充分發(fā)揮作用，使豌豆的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)完全分離，并保持穩(wěn)定 狀態(tài)：水分58%，pH 4. 8 ;選擇18°C，目的是抑制乳酸菌的發(fā)酵，防止PH的繼續(xù)降低，對(duì)蛋 白顆粒的破壞。因此通過本實(shí)驗(yàn)，最終獲取了一種最佳的階梯式浸泡工藝，如下表1所示。
[0046] 表1階梯式浸泡工藝流程
[0047]

【權(quán)利要求】
1. 一種豌豆分離蛋白的制備方法，包括以下步驟： 1) 階梯式浸泡處理：用不同溫度的溫水對(duì)豌豆進(jìn)行階梯式浸泡，包括： 快速吸水期 36°C浸泡2h; 持續(xù)吸水期 30°C浸泡4?6 h; 穩(wěn)定吸水期 28°C浸泡1?3 h; 分離期 241：浸泡2?5 h; 酸解期 18°C浸泡3?4 h; 酸解期結(jié)束后獲得浸泡后的婉豆； 2) 快速水溶處理：浸泡后的豌豆加水破碎，在30?32°C保溫15?20s獲得混合液； 3) 連續(xù)式熱分離處理：對(duì)前一步驟的混合液進(jìn)行固液分離除去纖維組織，將含蛋白和 淀粉的分離液進(jìn)行離心分離，取含蛋白的離心液；對(duì)離心液進(jìn)行蛋白絮凝，離心收集蛋白凝 乳； 4) 豌豆蛋白的加工：對(duì)前一步驟的蛋白凝乳進(jìn)行殺菌、脫氣、均質(zhì)后噴霧干燥獲得豌 ?分尚蛋白成品。
2. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中混合液的含固量為39? 41wt%，pH 值為 5. 8 ?6. 0。
3. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)蛋白絮凝方法為：調(diào)節(jié)離心液 溫度在47?49 °C，保溫20?30s使蛋白高溫絮凝。
4. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟4)中殺菌溫度條件為110? 115°C，殺菌時(shí)間為15?20s。
5. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟4)中真空脫氣負(fù)壓0.08? 0. 09mpa〇
6. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟4)中噴霧干燥的烘干溫度為 170?175°C，出風(fēng)溫度58?62°C。
7. 權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述制備方法在豌豆蛋白生產(chǎn)中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】A23J3/16GK104206644SQ201410464637
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】王雪源 申請(qǐng)人:山東健源食品有限公司