專利名稱：一種從馬鈴薯汁水中分離制備馬鈴薯蛋白粉的方法
一種從馬鈴薯汁水中分離制備馬鈴薯蛋白粉的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于植物蛋白分離回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種從馬鈴薯淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)物中分離回收馬鈴薯蛋白的方法。
背景技術(shù)：
馬鈴薯蛋白是一種優(yōu)質(zhì)植物蛋白質(zhì)，與動(dòng)物蛋白相比植物蛋白不含膽固醇、飽和脂肪酸含量低；馬鈴薯蛋白的必須氨基酸含量占總氨基酸的40%以上，特別是賴氨酸和色氨酸均高于其他谷類作物，是谷物蛋白的優(yōu)良補(bǔ)充劑。此外，馬鈴薯蛋白的致敏性遠(yuǎn)低于雞蛋蛋白、魚蛋白、大豆蛋白和花生蛋白等，迄今為止未見有馬鈴薯蛋白致敏的報(bào)道。因此，馬鈴薯蛋白產(chǎn)品具有良好的的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
馬鈴薯汁水是馬鈴薯淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)物，來源于馬鈴薯原料在物理加工過程中分離出來的細(xì)胞水，汁水中相對(duì)含量最高的固形物是馬鈴薯蛋白。雖然馬鈴薯汁水量?jī)H占馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廢水總量的10-20%，但其COD占生產(chǎn)廢水總COD的90%以上，目前淀粉生產(chǎn)中馬鈴薯汁水大都與淀粉洗滌工段產(chǎn)生的工藝水一起排入廢水處理站。由此可見，馬鈴薯汁水若不回收蛋白直接排入廢水處理站，不僅極大的增加了廢水處理負(fù)荷，同時(shí)造成了優(yōu)質(zhì)蛋白資源的浪費(fèi)。
目前，國(guó)內(nèi)已有少數(shù)企業(yè)采用酸熱絮凝的方法回收汁水蛋白質(zhì)用做動(dòng)物飼料，但加酸加熱過程和絮凝劑的添加會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯蛋白粉的變性，使其喪失溶解性、起泡性和乳化性，且終產(chǎn)品有明顯苦澀感。同時(shí)，外源性酸和絮凝劑的加入還形成了二次污染源。 ZL97122346. 7為采用酸熱絮凝的方法回收馬鈴薯蛋白的專利。ZL200610003857. 4為采用凝膠劑熱絮凝的方法回收馬鈴薯蛋白的專利。ZL200810006643. 1和ZL201010148994. 3為采用酸堿法沉淀回收馬鈴薯蛋白的專利。
膜分離作為一種有利于保持熱敏性食品品質(zhì)的分離技術(shù)在液體食品分離領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。但是，由于馬鈴薯汁水的特異性，使得蛋白質(zhì)的分離精制十分復(fù)雜，如 汁水中含有大量蛋白質(zhì)發(fā)泡性極強(qiáng)；汁水含鹽量高、懸浮物多、還有微生物及其他雜質(zhì)；而且活性蛋白多具熱敏性。因此，以汁水為原料制備馬鈴薯蛋白粉是一個(gè)多工序、技術(shù)集約的過程。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從馬鈴薯汁水中分離制備馬鈴薯蛋白粉的方法。
本發(fā)明技術(shù)方案如下。
1、馬鈴薯汁水預(yù)處理
馬鈴薯汁水靜置形成沉淀層、液體層和泡沫層，在泡沫層添加質(zhì)量比為 0. 01%。-0. 1%。食品級(jí)有機(jī)硅消泡劑，消泡后的液體經(jīng)3000-4000rpm，5-15min離心分離或者沉淀分離除去不溶性固形物得到分離原液；
馬鈴薯汁水沉淀層洗滌用膜分離得到的透過液洗滌馬鈴薯汁水靜置得到的沉淀，所述透過液用量為沉淀物質(zhì)量的1-10倍；洗滌沉淀所得液體與分離原液混合后進(jìn)入膜分離工序。
2.膜分離處理沉淀洗滌所得液體與分離原液混合后控制溫度在40°C以下進(jìn)行膜分離；膜分離得到截留液和透過液；
分離膜的截留分子量為200 300000道爾頓，優(yōu)選300 200000道爾頓，更優(yōu)選 10000 100000道爾頓。膜分離組件包括卷式、板式、管式及中空纖維式，膜材料包括無機(jī)陶瓷、不銹鋼以及聚砜、CA、PVDF等有機(jī)膜。
3.滲濾處理
當(dāng)膜分離即將結(jié)束時(shí)，加入0. 5 2倍截留液體積的新鮮水進(jìn)行滲濾脫鹽處理。
所述新鮮水為純凈水。
4、截留液的殺菌和干燥
滲濾處理的截留液，經(jīng)60-72°C，15-30min的巴氏殺菌處理后干燥處理獲得馬鈴薯蛋白粉；
所述干燥選擇噴霧干燥，噴霧干燥進(jìn)口溫度140-220°C ；
噴霧干燥進(jìn)口溫度優(yōu)選140-170°C ；
所述干燥可選擇真空干燥、冷凍干燥。
附

圖1從馬鈴薯汁水中制備馬鈴薯蛋白粉的流程圖
有益效果
本發(fā)明采用相對(duì)溫和的蛋白回收方法，一方面最大限度的保留了馬鈴薯蛋白的活性，以獲得優(yōu)質(zhì)的可食用的植物蛋白；另一方面沒有帶進(jìn)酸、堿、絮凝劑等新的污染源，無二次污染隱患。
本發(fā)明所涉及的原料馬鈴薯汁水含有大量的泡沫，泡沫層主要由蛋白質(zhì)形成，添加消泡劑，將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到液體中，不僅降低了待處理液體的體積，而且提高了膜分離效率。
馬鈴薯汁水預(yù)處理工序的沉淀中蛋白質(zhì)含量較高，采用膜分離前期透過液進(jìn)行洗滌，并將洗滌水與新鮮汁水合并送回到膜分離系統(tǒng)，既可進(jìn)一步回收蛋白質(zhì)，又可節(jié)約洗滌水的用量。
膜分離后期加入新鮮水，對(duì)截留液進(jìn)行滲濾處理。滲濾過程降低了截留液中的礦物質(zhì)等無機(jī)鹽含量，改善了蛋白粉的風(fēng)味。同時(shí)還進(jìn)一步分離去除了小分子糖，提高了蛋白質(zhì)的純度。
對(duì)截留液進(jìn)行巴氏殺菌處理，去除有害微生物，保證產(chǎn)品安全。
采用噴霧干燥、真空干燥或者冷凍干燥的方法進(jìn)行脫水?？奢^好的保持天然馬鈴薯蛋白的性質(zhì)，使所得馬鈴薯蛋白顏色較淺，溶解性、乳化性及起泡性良好。
馬鈴薯蛋白粉中必須氨基酸含量可達(dá)35%，必須氨基酸模式接近FA0/WH0提出的必須氨基酸模式標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)馬鈴薯蛋白致敏性極低。因此，可以說本方法制備的馬鈴薯蛋白粉是一種優(yōu)質(zhì)植物蛋白粉。
具體實(shí)施方式
下面通過具體的實(shí)施方案敘述本發(fā)明中從馬鈴薯汁水中制備馬鈴薯蛋白粉的方法。除非特別說明，本發(fā)明中所用的技術(shù)手段均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方法。另外，實(shí)施方案應(yīng)理解為說明性的，而非限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍僅由權(quán)利要求書所限定。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，對(duì)這些實(shí)施方案中的膜組件、膜處理方法、膜處理效果及噴霧干燥效果進(jìn)行的各種改變或改動(dòng)也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
以下給出本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明不受實(shí)施例的限制。
實(shí)施例1
收集馬鈴薯淀粉車間“濃縮”段產(chǎn)生的馬鈴薯汁水，加入0. 05%。可用于食品的有機(jī)硅消泡劑，消泡、沉淀分離，粗過濾，馬鈴薯汁水過濾所得前期透過液加入到預(yù)處理沉淀分離的沉淀中，洗滌，沉淀分層，得到膜處理原料液體lWkg，液體溫度控制在40°C以下；膜分離采用300道爾頓截留分子量的卷式膜，膜面積7. 6m2，過濾后期加入約12L純凈水進(jìn)行滲濾，得到透過液91. 2kg，截留液22. 5kg，滲濾液14kg。
經(jīng)過膜分離處理，截留液的蛋白質(zhì)含量從2. 04%提高到4.9%，截留液經(jīng) 65°C30min的巴氏殺菌后進(jìn)行噴霧干燥(進(jìn)口溫度220°C，出口溫度75。C )得到馬鈴薯蛋白粉，蛋白質(zhì)含量58%，顏色為淺黃色，溶解性、起泡性、乳化性良好。
另一方面，經(jīng)過膜分離處理，原液的COD從47800mg/L降低到透過液的13000mg/L， COD的去除率高達(dá)72. 8%。
實(shí)施例2
收集馬鈴薯淀粉車間“濃縮”段產(chǎn)生的馬鈴薯汁水，加入0. 02%?？捎糜谑称返挠袡C(jī)硅消泡劑，消泡、離心分離(3600rmp，lOmin)，得到膜處理原料液體110kg，液體溫度控制在 36°C以下膜分離；膜分離采用20000道爾頓截留分子量的板式膜，膜面積1. 08m2，過濾后期加入約3L純凈水進(jìn)行滲濾，得到透過液105. 3kg，截留液4. ^kg,滲濾液3kg。
馬鈴薯汁水過濾所得前期透過液加入到預(yù)處理沉淀分離的沉淀中，洗滌，沉淀分層，洗滌水與新鮮汁水合并后送回到膜分離系統(tǒng)。
經(jīng)過膜分離處理，截留液的蛋白質(zhì)含量從2. 3%升高到10. 21%，截留液經(jīng) 720C 15min的巴氏殺菌，然后進(jìn)行冷凍干燥得到馬鈴薯蛋白粉，蛋白質(zhì)含量為75. 98 %，顏色為淺褐色，溶解性、起泡性、乳化性良好。
馬鈴薯蛋白粉氨基酸含量檢測(cè)結(jié)果如下表，總氨基酸含量為72.8%，其中必須氨基酸含量35. 04%,占總氨基酸的48. 13%，必須氨基酸模式接近FAO/WHO提出的必須氨基酸模式標(biāo)準(zhǔn)?？梢哉f本方法制備的馬鈴薯蛋白粉是一種優(yōu)質(zhì)植物蛋白粉。
馬鈴薯蛋白粉氨基酸檢測(cè)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種從馬鈴薯汁水中分離制備馬鈴薯蛋白粉的方法，包括如下步驟(1)馬鈴薯汁水預(yù)處理馬鈴薯汁水靜置形成沉淀層、液體層和泡沫層，在泡沫層添加質(zhì)量比為0. 01%。-0. 1%0 食品級(jí)有機(jī)硅消泡劑；(2)馬鈴薯汁水沉淀層洗滌用膜分離的前期透過液洗滌馬鈴薯汁水預(yù)處理靜置得到的沉淀，得到沉淀洗滌所得液體，洗滌沉淀所得液體與分離原液混合；(3)膜分離處理膜分離過程中控制截留液的溫度在40°C以下；(4)滲濾處理當(dāng)膜分離結(jié)束時(shí)，加入0.5 2倍截留液體積的純凈水進(jìn)行滲濾脫鹽處理；(5)截留液的殺菌和干燥滲濾處理的截留液，經(jīng)60-72°C，15-30min的巴氏殺菌處理后干燥獲得馬鈴薯蛋白粉。
2.如權(quán)利要求1所述一種從馬鈴薯汁水中分離制備馬鈴薯蛋白粉的方法，其特征在于所述干燥為噴霧干燥，噴霧干燥進(jìn)口溫度140-220°C。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種從馬鈴薯汁水中分離制備馬鈴薯蛋白粉的方法，其特征在于所述噴霧干燥進(jìn)口溫度為140-170°C。
4.如權(quán)利要求1或2所述一種從馬鈴薯汁水中分離制備馬鈴薯蛋白粉的方法，其特征在于所述液體需維持在38°C以下。
5.如權(quán)利要求1或2所述一種從馬鈴薯汁水中分離制備馬鈴薯蛋白粉的方法，其特征在于所述分離膜的截留分子量為200 300000道爾頓。
6.如權(quán)利要求1或2所述一種從馬鈴薯汁水中分離制備馬鈴薯蛋白粉的方法，其特征在于所述分離膜的截留分子量為300 200000道爾頓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從馬鈴薯汁水中分離制備馬鈴薯蛋白粉的方法，新鮮馬鈴薯汁水經(jīng)消泡、粗分離等預(yù)處理后進(jìn)行膜分離。膜分離所得截留液經(jīng)滲濾脫鹽、殺菌與干燥等工序后得到馬鈴薯蛋白粉；膜分離所得前期透過液回用于洗滌預(yù)處理沉淀物，洗滌水與新鮮汁水合并后送回到膜分離系統(tǒng)。發(fā)明采用相對(duì)溫和的膜分離技術(shù)可較好地保持天然馬鈴薯蛋白的活性；通過消泡處理，提高膜分離效率；通過膜分離前期透過液回收預(yù)處理固體物中的殘留蛋白，提高蛋白回收率；通過對(duì)膜分離截留液的滲濾處理提高蛋白質(zhì)的純度。集約化技術(shù)應(yīng)用可獲得有一定生理活性的馬鈴薯蛋白粉，不僅可為行業(yè)提供新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，同時(shí)可有效降低工業(yè)廢水的污染物濃度。
文檔編號(hào)C07K1/34GK102504011SQ201110393938
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者劉凌, 吳娜, 周明, 孫慧 申請(qǐng)人:中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院