一種高溶解性黑豆蛋白的提取方法
【專(zhuān)利摘要】一種高溶解性黑豆蛋白的提取方法屬于植物蛋白加工技術(shù)，該方法包括以下步驟：（1）將黑豆清理粉碎后過(guò)篩得黑豆粉，將黑豆粉與正己烷混合進(jìn)行脫脂，脫脂后離心分離得到脫脂黑豆粉；（2）將脫脂黑豆粉與水混合得到混合液，并調(diào)節(jié)混合液的pH；（3）將混合液進(jìn)行超聲處理；（4）將超聲處理后的混合液進(jìn)行脈沖電場(chǎng)處理；（5）將脈沖電場(chǎng)處理后的混合液離心分離得到上清液，將上清液pH調(diào)至4.5，離心分離得到沉淀，將沉淀反復(fù)水洗和離心分離，即得到高溶解性的黑豆蛋白；本方法可得到高溶解性的黑豆蛋白，所需要的設(shè)備簡(jiǎn)單、操作安全、所得的黑豆蛋白蛋白提取率可達(dá)到70.04%，溶解性可達(dá)到62.29%。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種高溶解性黑豆蛋白的提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于植物蛋白加工技術(shù)，主要涉及一種高溶解性黑豆蛋白的提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著“黑色食品”理論的誕生，黑豆的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值被進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，加工技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了黑豆產(chǎn)品的多樣化，增加了黑豆的使用價(jià)值。黑豆蛋白作為黑豆?fàn)I養(yǎng)成分的典型組分，不僅在蛋白質(zhì)含量上優(yōu)于多種植物蛋白，同時(shí)其氨基酸組成、消化吸收性均可比于動(dòng)物蛋白。黑豆含有豐富的蛋白質(zhì)，黑豆蛋白質(zhì)含量最高可達(dá)49.8%，比黃豆高24.5%，甚至高于肉類(lèi)、雞蛋和牛奶，素有“植物蛋白之王”的美譽(yù)。除此之外，黑豆中還富含異黃酮、維生素E、類(lèi)胡蘿卜素、花青素和多酚類(lèi)物質(zhì)。黑豆蛋白不僅含量高，而且質(zhì)量好，其中蛋白質(zhì)的氨基酸組成與動(dòng)物蛋白相似。黑豆蛋白質(zhì)中含有18種氨基酸，而必需氨基酸占總氨基酸量的40%以上，符合FA0/WH0均衡模式標(biāo)準(zhǔn)，有很好的氨基酸平衡，是一種完全蛋白質(zhì)，因此更容易消化吸收，是一種理想、潛在優(yōu)質(zhì)蛋白資源。將其制成的黑豆蛋白粉同時(shí)非常符合推薦的理想營(yíng)養(yǎng)模式，而且從食用角度看，黑豆蛋白粉口感良好，攜帶方便，是廣大消費(fèi)者喜聞樂(lè)見(jiàn)的保健食品。但由于黑豆蛋白分子結(jié)構(gòu)緊密、高度折疊，致使黑豆蛋白結(jié)構(gòu)柔順性差，整體溶解性相應(yīng)降低，進(jìn)而由于不良的溶解環(huán)境影響了乳化性、起泡性等功能性質(zhì)的發(fā)揮，極大地限制了黑豆蛋白的產(chǎn)業(yè)化推廣及應(yīng)用范圍。
[0003]超聲在食品工業(yè)中的作用日顯突出，如加工，保鮮和提取等方面。超聲改性屬于物理改性方法的一種，與化學(xué)改性相比其具有副產(chǎn)物少，可操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。同樣的完整再現(xiàn)的食品加工過(guò)程，現(xiàn)在可以通過(guò)使用超聲波在幾秒或幾分鐘內(nèi)以高的完成再現(xiàn)性，不但可以降低處理成本，簡(jiǎn)化操作，而且僅消耗小部分就能給出更高的最終產(chǎn)品的純度。此外，在蛋白質(zhì)的處理技術(shù)可以被認(rèn)為是一種可行的技術(shù)用于質(zhì)量保證和食品安全的方式。超聲波具有熱作用、機(jī)械作用、空化作用以及許多次級(jí)效應(yīng)如擊碎、乳化、擴(kuò)散等，能有效地打破細(xì)胞邊界層，使擴(kuò)散速度增加，促進(jìn)固體物料中有效成分的溶出，可顯著地提高提取效率。
[0004]脈沖電場(chǎng)(PulsedElectric Fields, PEF)能以較高的電場(chǎng)強(qiáng)度(10_50kV/cm)、較短的脈沖寬度(0-100此)和較高的脈沖頻率(0-2000HZ)對(duì)液體、半固體食品進(jìn)行處理，使微生物的細(xì)胞膜穿孔、破裂，酶的結(jié)構(gòu)破壞，達(dá)到殺菌鈍酶的目的。脈沖處理時(shí)間短，熱能損失低，食品成分變化小，能最大限度的保存食品的風(fēng)味、色澤、口感及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。近幾年，脈沖電場(chǎng)在蛋白領(lǐng)域的研究也越來(lái)越廣泛。研究表明PEF能夠誘導(dǎo)蛋白分子的極化現(xiàn)象，破壞維持蛋白空間結(jié)構(gòu)的疏水相互作用力，使蛋白分子部分伸展，疏水基團(tuán)暴露，功能性質(zhì)發(fā)生改變。國(guó)外在高壓脈沖電場(chǎng)方面做了比較多的研究，并且大多數(shù)研究都是針對(duì)高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)食品微生物和酶的影響方面，關(guān)于高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)食品成分的影響研究很少。
[0005]目前，提取植物蛋白的方法有冷榨法、浸出法、堿溶酸沉法、酸沉法、醇法提取、水酶法及膜分離技術(shù)等。但這些方法提取時(shí)間較長(zhǎng)或提取成本較高，本專(zhuān)利在堿溶酸沉法的基礎(chǔ)上采用超聲脈沖電場(chǎng)輔助法提取黑豆蛋白，顯著提高黑豆蛋白的提取率。超聲脈沖電場(chǎng)輔助提取蛋白的方法將超聲震動(dòng)與脈沖電場(chǎng)相結(jié)合，充分利用超聲振動(dòng)的空化作用以及脈沖電場(chǎng)的的作用，縮短了提取時(shí)間，提高了提取效率，同時(shí)促進(jìn)了黑豆蛋白溶解性的提升，在現(xiàn)代提取蛋白的工藝中也幾乎沒(méi)有這方面的工藝的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高溶解性黑豆蛋白的提取方法。
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種高溶解性黑豆蛋白的提取方法，該方法包括以下步驟:(1)將黑豆清理粉碎后過(guò)60目篩得黑豆粉，將黑豆粉與正己烷按I: 3比例混合，并在室溫下攪拌2h進(jìn)行脫脂，脫脂后離心分離得到脫脂黑豆粉；(2)將脫脂黑豆粉與水混合得到混合液，并調(diào)節(jié)混合液的pH，所述的黑豆粉占水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07-0.11，混合液的pH為7-11 ; (3)將混合液進(jìn)行超聲處理，所述的超聲功率為100-500W，超聲時(shí)間為10-30min ;(4)將超聲處理后的混合液進(jìn)行脈沖電場(chǎng)處理，所述的脈沖寬度為2-6 ii S，樣品流速為40-80ml/min，脈沖時(shí)間為60-500 y S，脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度為10-40kV ；(5)將脈沖電場(chǎng)處理后的混合液在10000r/min下離心40min得到上清液，將上清液PH調(diào)至4.5，離心分離得到沉淀，將沉淀反復(fù)水洗和離心分離，即得到高溶解性的黑豆蛋白。
[0008]所述的優(yōu)選黑豆粉占水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.094，優(yōu)選混合液的pH為9.72。
[0009]所述的超聲處理優(yōu)選參數(shù)為:超聲功率378.47W，超聲時(shí)間23.91min。
[0010]所述的脈沖電場(chǎng)處理優(yōu)選參數(shù)為:脈沖寬度4.3 u S，樣品流速61ml/min，脈沖時(shí)間369 ii S，脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度30kV。
[0011]本發(fā)明屬于植物蛋·白的提取加工技術(shù)，利用物理和化學(xué)及生物技術(shù)相結(jié)合，提取高提取率兼具高溶解性黑豆蛋白，采用超聲波處理與脈沖電場(chǎng)相結(jié)合，因超聲波具有熱作用、機(jī)械作用、空化作用以及許多次級(jí)效應(yīng)如擊碎、乳化、擴(kuò)散等，能有效地打破細(xì)胞邊界層，使擴(kuò)散速度增加，促進(jìn)脫脂豆粉中蛋白質(zhì)的溶出，可顯著地提高提取效率，并且在超聲波處理脫脂黑豆粉的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行脈沖電場(chǎng)處理，黑豆蛋白更易于在堿性環(huán)境分散到水相中來(lái)，利用蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)析出的原理，將蛋白質(zhì)提取出來(lái)，使提取率得到提高，同時(shí)脈沖電場(chǎng)的處理，誘導(dǎo)了蛋白分子的極化現(xiàn)象，破壞維持蛋白空間結(jié)構(gòu)的疏水相互作用力，使蛋白分子部分伸展，黑豆蛋白的溶解性得到顯著提升，從而制備出高提取率和高溶解性的黑豆蛋白。此過(guò)程中副產(chǎn)物少，可操作性強(qiáng)，所需要的設(shè)備簡(jiǎn)單、操作安全、成本低廉，簡(jiǎn)化操作，而且僅消耗小部分就能給出更高的最終產(chǎn)品的純度。所得的黑豆蛋白無(wú)溶劑殘留，質(zhì)量和食品安全有所保證，同時(shí)得到的黑豆蛋白溶解性高，為全面提升黑豆高值產(chǎn)品精深加工技術(shù)、深化綠色食品加工理念提供智力支撐。
[0012]本發(fā)明采用超聲波與脈沖電場(chǎng)協(xié)同處理堿性豆粉混合液，然后通過(guò)調(diào)節(jié)pH至蛋白等電點(diǎn)的方式提取黑豆蛋白，能夠得到高提取率的黑豆蛋白，同時(shí)得到具有高溶解性的黑J2?蛋白。
[0013]本發(fā)明相比于傳統(tǒng)堿溶酸沉提蛋白的方法主要具有以下工藝優(yōu)點(diǎn):
(1)超聲協(xié)同脈沖電場(chǎng)處理可顯著增加黑豆蛋白的提取率；
(2)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作安全、成本低，僅消耗小部分就能給出更高的最終產(chǎn)品的純度；
(3)采用脈沖電場(chǎng)的處理，誘導(dǎo)了蛋白分子的極化現(xiàn)象，破壞維持蛋白空間結(jié)構(gòu)的疏水相互作用力，使蛋白分子部分伸展，黑豆蛋白的溶解性得到顯著提升。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1本發(fā)明的工藝路線圖；
圖2物料百分?jǐn)?shù)對(duì)黑豆蛋白提取率的影響；
圖3pH對(duì)黑蛋白提取率的影響；
圖4超聲功率對(duì)黑蛋白提取率的影響；
圖5超聲時(shí)間對(duì)黑豆蛋白提取率的影響的影響；
圖67 =f(xlr X2)的響應(yīng)面；
圖rJY=Mx1, X3)的響應(yīng)面；
圖8 Y=f(Xl, X4)的響應(yīng)面；
圖97=//? V的響應(yīng)面；
圖107=//? X4)的響應(yīng)面；
圖117二//^> X4)的響應(yīng)面；
圖12脈沖寬度對(duì)黑豆蛋白提取率的影響；
圖13樣品流速對(duì)黑豆蛋白提取率的影響；
圖14脈沖時(shí)間對(duì)黑豆蛋白提取率的影響；
圖15脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)黑豆蛋白提取率的影響；
圖167 =f(xp X2)的響應(yīng)面；
圖177=//? V的響應(yīng)面；
圖187=//? X4)的響應(yīng)面；
圖197=//? V的響應(yīng)面；
圖207=//? X4)的響應(yīng)面；
圖217=//? X4)的響應(yīng)面；
圖22蛋白質(zhì)的溶解度的標(biāo)準(zhǔn)曲線；
圖23超聲-脈沖電場(chǎng)處理對(duì)黑豆蛋白溶解性的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述:
一種高溶解性黑豆蛋白的提取方法，該方法包括以下步驟:(1)將黑豆清理粉碎后過(guò)60目篩得黑豆粉，將黑豆粉與正己烷按I: 3比例混合，并在室溫下攪拌2h進(jìn)行脫脂，脫脂后離心分離得到脫脂黑豆粉；(2)將脫脂黑豆粉與水混合得到混合液，并調(diào)節(jié)混合液的pH，所述的黑豆粉占水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07-0.11，混合液的pH為7-11 ; (3)將混合液進(jìn)行超聲處理，所述的超聲功率為100-500W，超聲時(shí)間為10-30min ;(4)將超聲處理后的混合液進(jìn)行脈沖電場(chǎng)處理，所述的脈沖寬度為2-6 ii S，樣品流速為40-80ml/min，脈沖時(shí)間為60-500 y S，脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度為10-40kV ；(5)將脈沖電場(chǎng)處理后的混合液在10000r/min下離心40min得到上清液，將上清液PH調(diào)至4.5，離心分離得到沉淀，將沉淀反復(fù)水洗和離心分離，即得到高溶解性的黑豆蛋白。
[0016]所述的優(yōu)選黑豆粉占水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.094，優(yōu)選混合液的pH為9.72。[0017]所述的超聲處理優(yōu)選參數(shù)為:超聲功率378.47W，超聲時(shí)間23.91min。
[0018]所述的脈沖電場(chǎng)處理優(yōu)選參數(shù)為:脈沖寬度4.3 ii S，樣品流速61ml/min，脈沖時(shí)間369 ii S，脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度30kV。
[0019]
實(shí)驗(yàn)例I超聲處理工藝條件參數(shù)的篩選實(shí)驗(yàn)
1.1材料與設(shè)備
1.1.1原料與主要試劑
黑豆，正己烷、氫氧化鈉、鹽酸等均為市售分析純
1.1.2儀器與設(shè)備
【權(quán)利要求】
1.一種高溶解性黑豆蛋白的提取方法，其特征在于該方法包括以下步驟:(1)將黑豆清理粉碎后過(guò)60目篩得黑豆粉，將黑豆粉與正己烷按1:3比例混合，并在室溫下攪拌2h進(jìn)行脫脂，脫脂后離心分離得到脫脂黑豆粉；(2)將脫脂黑豆粉與水混合得到混合液，并調(diào)節(jié)混合液的PH，所述的黑豆粉占水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07-0.11，混合液的pH為7-11 ; (3)將混合液進(jìn)行超聲處理，所述的超聲功率為100-500W，超聲時(shí)間為10-30min ;(4)將超聲處理后的混合液進(jìn)行脈沖電場(chǎng)處理，所述的脈沖寬度為2-6 S，樣品流速為40-80ml/min，脈沖時(shí)間為60-500 u S，脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度為10-40kV ; (5)將脈沖電場(chǎng)處理后的混合液在10000r/min下離心40min得到上清液，將上清液pH調(diào)至4.5，離心分離得到沉淀，將沉淀反復(fù)水洗和離心分離，即得到高溶解性的黑豆蛋白。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溶解性黑豆蛋白的提取方法，其特征在于所述的優(yōu)選黑豆粉占水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.094，優(yōu)選混合液的pH為9.72。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溶解性黑豆蛋白的提取方法，其特征在于所述的超聲處理優(yōu)選參數(shù)為:超聲功率378.47W，超聲時(shí)間23.91min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溶解性黑豆蛋白的提取方法，其特征在于所述的脈沖電場(chǎng)處理優(yōu)選參數(shù)為:脈沖寬度4.3 V- s,樣品流速61ml/min,脈沖時(shí)間369 y s,脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度 30kV。
【文檔編號(hào)】A23J1/14GK103564145SQ201310541550
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】江連洲, 李楊, 齊寶坤, 王晶, 于殿宇, 隋曉楠, 王中江, 馮紅霞, 曹亮 申請(qǐng)人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)