專利名稱：從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低取糖的提取方法，具體地說(shuō)，涉及一種從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法。
大豆乳清水是在對(duì)大豆加工分離蛋白的過(guò)程中產(chǎn)生的，在生產(chǎn)大豆?jié)饪s蛋白、大豆分離蛋白以及生產(chǎn)豆腐等工藝中都可以產(chǎn)生，也可以由熱水浸提脫脂大豆豆粕得到。以前，大豆乳清水一直被視為廢水，通常是直接排放或用傳統(tǒng)生化法處理。近年來(lái)，隨著對(duì)乳清蛋白、低聚糖的功能性和保鍵作用的認(rèn)識(shí)不斷深入，人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)大豆乳清水的開(kāi)發(fā)利用。
大豆乳清水中的固形物總量約為浮清水的0.8-2.5％，主要由大豆乳清蛋白、鹽類及碳水化合物三類物質(zhì)組成，其組成情況見(jiàn)表1。
表1 大豆乳清水的組成(W/V)
大豆乳清水中所含糖類的含量約為0.5-1％，包括雙糖(蔗糖)、三糖(棉子糖)和四糖(水蘇糖)，單糖含量甚微。蔗糖、水蘇糖和棉子糖統(tǒng)稱為大豆低聚糖。其中，水蘇糖和綿子糖具有獨(dú)特的生理活性，能大量增殖人體腸道內(nèi)的雙歧桿菌，顯著改善腸道消化功能。在國(guó)外大豆低聚糖是非常熱銷的產(chǎn)品。我國(guó)大豆低聚糖的發(fā)展還處于初級(jí)階段，消費(fèi)需求增長(zhǎng)很快。
大豆乳清蛋白為非酸沉蛋白，在大豆乳清水中約占0.1-0.5％，為總固形物的6-20％。大豆乳清水中的另一部分物質(zhì)為有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸的鹽類。有機(jī)酸鹽類如檸檬酸鹽、蘋(píng)果酸鹽、琥珀酸鹽、醋酸鹽及焦性麩氨酸鹽，無(wú)機(jī)酸鹽包括在浸提過(guò)程中因加入酸類或堿類物質(zhì)形成的氯化鈉、氯化鈣等。通常在堿溶酸沉工藝所得的大豆乳清水，其有機(jī)酸及無(wú)機(jī)酸鹽類總量占0.2-1％。
膜技術(shù)提取大豆乳清水中的大豆低聚糖，在國(guó)內(nèi)的研究始于九十年代后期?，F(xiàn)在與膜技術(shù)有關(guān)的分離低聚糖的工藝，一般是采用反滲透濃縮，然后用樹(shù)脂或電滲析脫鹽。工藝復(fù)雜，運(yùn)行穩(wěn)定性差，運(yùn)行消耗大。膜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)沒(méi)得到充分利用。而且，采用樹(shù)脂脫鹽，樹(shù)脂需要頻繁再生，消耗大量化學(xué)藥劑，再生液污染環(huán)境，電滲析脫鹽，耗能大，并也存在含有高濃度有機(jī)物的濃鹽水的處理問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)難點(diǎn)而提供一種能充分發(fā)揮膜技術(shù)優(yōu)勢(shì)，膜污染和環(huán)境污染小的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法。
本發(fā)明的上述目的是通過(guò)采用膜技術(shù)來(lái)達(dá)到的，其具體技術(shù)方案如下。
本發(fā)明的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法包括如下步驟
前處理，是對(duì)大豆乳清水進(jìn)行沉淀，過(guò)濾和殺菌處理，以去除大豆乳清水中的不溶懸浮物和微生物，保證后續(xù)超濾膜的正常運(yùn)行；超濾，是將上述經(jīng)前處理的大豆乳清水通過(guò)截留分子量為10000-30000的膜，得到含可溶性固形物濃度為0.7-2.1％，其中灰分為10-25％的透過(guò)液，其所述膜的材質(zhì)為聚醚砜、聚砜或聚偏氟乙烯，其形式為卷式膜、中空纖維膜或管式膜；其運(yùn)行工藝條件中的PH值為2-4，且在運(yùn)行2天內(nèi)至少清洗1次。
納濾，是將上述超濾的透過(guò)液通過(guò)納濾膜，得到含可溶性固形物濃度為3-9％，其中灰分低于8％的糖液。
本發(fā)明的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，其中所述超濾的其它運(yùn)行工藝條件為運(yùn)行壓力0.1-0.7MPa；運(yùn)行溫度35-45℃；循環(huán)流量使膜表面橫向流速達(dá)到1-3m/s；所述納濾膜的截留分子量為300-1000，其所述膜的材質(zhì)為聚醚砜、聚砜或聚偏氟乙烯，其形式為卷式膜、中空纖維膜或管式膜；運(yùn)行工藝條件為運(yùn)行壓力1.0-1.8MPa；運(yùn)行溫度35-45℃；循環(huán)流量使膜表面橫向流速達(dá)到1-3m/s；PH值5-8，且在運(yùn)行3天內(nèi)至少清洗1次。
本發(fā)明的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，還包括用常規(guī)減壓濃縮法，將所述糖液濃縮至其可溶性固形物濃度為15-30％的糖漿的步驟。
本發(fā)明的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，還包括用常規(guī)噴霧干燥法，將上述糖漿干燥成水分低于3％的大豆低聚糖粉的步驟。
本發(fā)明的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，還包括對(duì)所述糖液或/和糖漿進(jìn)行脫色的步驟。
本發(fā)明從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，其中所述脫色是采用粉末活性炭脫色。
本發(fā)明的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法的有益效果在于1、有效解決膜污染問(wèn)題由于大豆蛋白的高粘滯性，使之極易吸附在膜上，造成膜通量的迅速降低。而膜清洗的不徹底，往往使膜設(shè)備很快趨于癱瘓。本方法選擇了合適的膜，采用了合適的運(yùn)行條件，如正確的運(yùn)行壓力、溫度、PH值和清洗方法等，可有效地解決膜污染的問(wèn)題，確保膜設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而保證了生產(chǎn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
2、工藝簡(jiǎn)捷，費(fèi)用低廉現(xiàn)有技術(shù)采用反滲透濃縮，然后用樹(shù)脂或電滲析脫鹽，其工藝復(fù)雜，運(yùn)行穩(wěn)定性差，運(yùn)行能耗大，且采用樹(shù)脂脫鹽，樹(shù)脂需要頻繁再生，消耗大量化學(xué)藥劑，再生液會(huì)污染環(huán)境。采用電滲析脫鹽，耗能大，還存在含有高濃度有機(jī)物的濃鹽水的處理問(wèn)題。本方法用超濾分離蛋白，用納濾濃縮和脫鹽，可減小環(huán)境污染，且簡(jiǎn)化了工藝，降低了運(yùn)行費(fèi)用。
3、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，品質(zhì)有較大提高產(chǎn)品品質(zhì)的提高，一方面在于本方法用膜法分離出低聚糖和蛋白，使產(chǎn)品的風(fēng)味得到保持和改善；另一方面，利用本方法生產(chǎn)出來(lái)的低聚糖以水蘇糖和棉子糖為主，且它們的含量達(dá)到40％以上，大于國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例以用本發(fā)明的方法從大豆乳清水中提取大豆低聚糖粉為例詳細(xì)說(shuō)明如下。
某大豆分離蛋白生產(chǎn)廠家，所產(chǎn)生的大豆乳清水為340噸/天。首先用板式滅菌器對(duì)大豆乳清水進(jìn)行滅菌處理，滅菌溫度為100℃，滅菌時(shí)間為3秒鐘；再經(jīng)過(guò)3小時(shí)沉淀；然后用袋式過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾；隨后進(jìn)入超濾設(shè)備，其中使用截留分子量為10000的聚醚砜卷式超濾膜，運(yùn)行工藝條件為壓力在0.15-0.3MPa之間變動(dòng)，溫度38℃，循環(huán)流量使膜表面橫向流速達(dá)2m/s，PH值3.0，得固形物濃度為1.39％的透過(guò)液306噸；使該透過(guò)液進(jìn)入納濾設(shè)備脫鹽和濃縮，其中使用截留分子量為300的聚醚砜卷式膜，運(yùn)行工藝條件為壓力1.5MPa，溫度40℃。循環(huán)流量使膜表面橫向流速達(dá)2m/s，PH值6.0，得到固形物濃度為6.36％的濃縮大豆低聚糖液38噸；對(duì)該濃縮大豆低聚糖液進(jìn)行粉末活性炭脫色，使其色澤潔白，其中粉末活性炭用量為該糖液重量的1％，脫色溫度為80℃，脫色時(shí)間為30分鐘；然后用雙效濃縮蒸發(fā)器濃縮所述脫色的糖液，得到濃度達(dá)20％的大豆低聚糖漿，其中濃縮溫度為88℃，真空度為-0.06MPa；最后對(duì)所述糖漿進(jìn)行噴霧干燥，得到水蘇糖和棉子糖含量為44％的大豆低聚糖粉1.2噸/天，其水分低于3％。所用噴霧干燥塔的進(jìn)風(fēng)溫度為170℃，出風(fēng)溫度為80℃，塔壓為-100Pa。在連續(xù)提取過(guò)程中，超濾和納濾每運(yùn)行20小時(shí)，要對(duì)超濾膜和納濾膜分別清洗1次，包括先用45℃的熱水沖洗15分鐘，再用PH＝11.5的NaOH溶液化學(xué)清洗兩遍，每遍各45分鐘，以便完全恢復(fù)所述膜的膜通量。
使用本發(fā)明的方法可分別得到未經(jīng)脫色的大豆低聚糖液、糖漿和糖粉及脫色后色澤潔白的糖液、糖漿和糖粉，以供不同的使用。
權(quán)利要求
1.一種從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，它包括如下步驟前處理，是對(duì)大豆乳清水進(jìn)行沉淀，過(guò)濾和殺菌處理，以去除大豆乳清水中的不溶懸浮物和微生物，保證后續(xù)超濾膜的正常運(yùn)行；超濾，是將上述經(jīng)前處理的大豆乳清水通過(guò)截留分子量為10000-30000的膜，得到含可溶性固形物濃度為0.7-2.1％，其中灰分為10-25％的透過(guò)液，其所述膜的材質(zhì)為聚醚砜、聚砜或聚偏氟乙烯，其形式為卷式膜、中空纖維膜或管式膜；其運(yùn)行工藝條件中的PH值為2-4，且在運(yùn)行2天內(nèi)至少清洗1次。納濾，是將上述超濾的透過(guò)液通過(guò)納濾膜，得到含可溶性固形物濃度為3-9％，其中灰分低于8％的糖液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，其中所述超濾的其它運(yùn)行工藝條件為運(yùn)行壓力0.1-0.7MPa；運(yùn)行溫度35-45℃；循環(huán)流量使膜表面橫向流速達(dá)到1-3m/s；所述納濾膜的截留分子量為300-1000，其所述膜的材質(zhì)為聚醚砜、聚砜或聚偏氟乙烯，其形式為卷式膜、中空纖維膜或管式膜；運(yùn)行工藝條件為運(yùn)行壓力1.0-1.8MPa；運(yùn)行溫度35-45℃；循環(huán)流量使膜表面橫向流速達(dá)到1-3m/s；PH值5-8，且在運(yùn)行3天內(nèi)至少清洗1次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，還包括用常規(guī)減壓濃縮法，將所述糖液濃縮至其可溶性固形物濃度為15-30％的糖漿的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，還包括用常規(guī)噴霧干燥法，將上述糖漿干燥成水分低于3％的大豆低聚糖粉的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，還包括對(duì)所述糖液或/和糖漿進(jìn)行脫色的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，還包括對(duì)所述糖液或/和糖漿進(jìn)行脫色的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，所述脫色是采用粉末活性炭脫色。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法，所述脫色是采用粉末活性炭脫色。
全文摘要
本發(fā)明的從大豆乳清水中提取大豆低聚糖的方法包括前處理、超濾和納濾。前處理是對(duì)大豆乳清水進(jìn)行沉淀、過(guò)濾和殺菌處理;超濾是用超濾膜去除大豆乳清水中的乳清蛋白;納濾是用納濾膜脫鹽和濃縮,得到大豆低聚糖液。經(jīng)濃縮可得到大豆低聚糖漿,再經(jīng)噴霧干燥可得到大豆低聚糖粉。對(duì)所述糖液或/和糖漿進(jìn)行脫色處理,則可得到色澤潔白的大豆低聚糖液、糖漿和糖粉。本方法可有效解決膜污染和環(huán)境污染問(wèn)題,且工藝簡(jiǎn)捷,費(fèi)用低廉。
文檔編號(hào)C07H3/00GK1364763SQ0110196
公開(kāi)日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月19日
發(fā)明者武嘉文, 孔凡賓 申請(qǐng)人:北京中聯(lián)捷思科技發(fā)展有限公司