全 文 ：专论与综述 中 国 酿 造
29 0 0 年 第1 2期
总第1 23 期.3
大豆黄浆水中乳清蛋白和低聚糖制备研究进展
体献俊 , ,孙 洋2 , 钱 方 ’
l(
.大连工业大学 生物与食品工程学院 , 辽宁 大连 116 03 ;4 2 . 大连工业大学 信息科学与工程学院 , 辽宁 大连 1160 34)
摘 要 : 大豆黄浆水是豆腐和大豆分离蛋 白生产过程中排放的高浓度废水 , 其 B O D S (生物需氧量 ) 、 C O D值 (化学需氧量 )远远高 于国
家规定的排放标准 , 由于大豆黄浆水 中含有多种生理活性物质 , 具有很好的商业开发价值 , 为此文中阐述了大豆黄浆水中乳清蛋白
和低聚糖的制备和检测方法 。
关 键 词 : 大豆乳清蛋白; 大豆低聚糖 ; 制备方法
中图分类号 : T S 2 0 9 文献标识码 : A 文章编号 : 02 54 一5 07 1 ( 2 00 9 ) 1 2 一0 00 3一 03
R 即肛a t ion of 硒hr e y P r o t e in a n d ol igo sa c c h a ir de s fr o m so 外 e an hw e y
T O N G X ia nj u n ,
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e y Por ot i n a n d o lig o s a e e h a ir d e s ofr m s o yb
e a n w h e y w e r e s tu d ie d in th is P a P e r
1
众 y w o r ds : s o yb e an w h e y Por t e i n : s o y b e an o lig o s a e e h iar d e s ; m e t h o d s o f P re P a rat i o n
大豆黄浆水是工业上生产大豆分离蛋白时产生的乳清 白制备方法主要有等电点沉淀法 、 蒸发浓缩法 、 泡沫分离
废水 , 国内大豆分离蛋白生产企业排放大豆乳清约37 5 xl 0“ 法 、 超滤法 。
灯年 , 化学耗氧量 (e O D ) 为 2 0 0 0 om g几一2 4 0 0 0m叭 , 生化 1 . 1 . 1 等电点沉淀法需氧量 (B O D乡超过 10 0 0 0m留lL 」。 大豆黄浆水中含多种对 大豆乳清蛋白的等电点 p H值一般在 .4 5左右 。 基于等
人体健康有特殊功能作用的生理活性物质 (如大豆乳清蛋 电点原理 , 可调整乳清液 p H值至 4 . 5 , 再与盐析法结合使
白、 大豆低聚糖 、 大豆异黄酮 、 大豆皂贰等 ,其含量分别为 用 。 C O U租O L C等冈利用该法提取乳清蛋白 , 得率很低 , 只
4
.
2m g/ g
、
14
.
g m g/
、
0
.
2m g/ g
、
03 m g/ 乡〔, ]。 主要以大豆乳清蛋 有 30 ;0 左右 。
白和大豆低聚糖为主 (大豆皂试 、 大豆异黄酮含量很少 ) , 1 . 1 . 2 蒸发浓缩法
可回收利用 ,创造更好的商业价值 。 蒸发浓缩是将溶液浓缩 、 溶剂气化或溶质以晶体析出
, 大豆乳清蛋白 的方法 。 用蒸发浓缩回收乳清蛋白 , 由于蛋白质浓度太低 、
1
.
1 大豆乳清蛋白的制备方法 对热敏感 、 蛋白质之间发生反应 、 反应时间长等原因 , 而无
大豆乳清蛋白是生产大豆分离蛋白过程中 , 豆粕经碱 法在工业上得到广泛应用 。
溶酸公几离心分离后产生在废水中的酸溶蛋白 。大豆乳清蛋 S E即 A L等 3l[ 比较超滤法和真空蒸发法处理乳清蛋白
收稿 日期 : 20 0 9 一0 7一 14
作者简介 : 咚献俊 ( 19 84 一 ) , 男 , 满族 , 在读硕十研究 生 , 研究方向为食品科学 。
政府应加强食品可追溯制度建设方面的法律 、 政策方面
的支持 , 降低企业的成本 。
6 结论
通过分析白酒原辅料质量可追溯性的现状 ,找出存在
的问题 。 针对这些问题 , 提出相应的改进措施 ,从而使白
酒的原辅料的质量得以保障 , 进而降低了由原辅料导致的
白酒质量安全问题的影响 , 有利于提高自酒产品的质量与
安全 , 保证消费者的生命安全 。
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0 0 2 9N O
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1 2
.
4
一
S e r ia l No 21 3C h i
n a B r e win g
F o r um a nd S um m ay r
的浓度和回收率 。 乳清分别在室温 、1 .s kg仇 m, 、 65 L加 in 的
超滤条件下和 50 ℃ 、 一 0 . s k g仇m , 、 2 3 0 r八们 in 的真空蒸发条件
下浓缩 3 0m in , 乳清超滤所达到的浓度是真空浓缩的6倍 。
相比之下 ,超滤法则显示出良好的功能特性 。
1
.
1
.
3 泡沫分离法
蛋白质等生物大分子主要根据2个机理进行分离 :
( l) 表面吸附机理 。 很多蛋白质分子具有较强的表面
活性 ,可在泡沫的气液界面吸附 。
(2 ) 泡沫水分外排机理 。 即泡沫层泡沫的上升过程中
水分和蛋白质都会从其中流 出 , 但蛋白质流 出速度比水
的流出速度要慢 , 使得蛋 白质在泡沫中富集 , 同时小泡沫
间合并也促使水分流出 ,有利于蛋白质的富集 。
泡沫分离法具有分辨率高 、 选择性好 、 富集率高 、 能耗
低 、 不使用无机盐或有机溶剂等优点 , 目前对泡沫分离的
方法主要集中在微量组分的提取 , 而分离装置和分离工
艺流程还不够完善 , 还停留在各种因素对分离效果的影
响等方面 , 难以实现大批量 、 连续化生产 。
杨 向平等叫用泡沫分离法回收大豆废水中的乳清蛋
白 , 低进气速度 、 高泡沫层高度 、 适当PH 值及低进料浓度
等有利于较好地分离蛋白质 。 当进料浓度为 .0 54 留L 、 p H值
为 5 、 泡沫层与液池高度 比为 4 : l 、 通气量为 15 L h/ 时 , 富集
比可达到3 . 2 5 。
1
、
1
.
4 超滤法
超滤是在压力差为推动力的作用下 , 截留分子量为
s 0 0 l o 00 0 0
u的膜分离过程 。 由于具有无相变 、 能耗低等
优点 ,超滤技术被广泛应用于食品 、 医药 、 水处理及生物技
术等领域 。 超滤法分离大豆黄浆水的效果主要受膜材料
和膜截留分子量影响 。 A L M亡CI J A M C等问认为亲水性
超滤膜和疏水性超滤膜都能有效的分离大豆乳清蛋白 。
对于疏水性膜应选择接近等电点p H值 , 此时大豆蛋白分
子表现亲水性 , 不易在疏水性膜表面吸附 ; 而对于亲水性
膜则应选择远离等电点p H值 , 最好是偏碱性条件 ,膜对蛋
白的吸附较弱 。 伍军等 〔咋匕较不同截留分子量和膜材料的
超滤膜分离大豆乳清蛋 白效果 , 认为截留量 IO0 0 u的聚
飒膜是分离大豆乳清蛋白的适宜膜 。
1
.
2 大豆乳清蛋白的检测方法 (见附表 )
2 大豆低聚糖
2
.
1 大豆低聚糖的制备方法
大豆低聚糖 由2一 10 个相同或不相同的单糖以糖普键
结合而成 ,不能被胃酸及酶降解 , 是一种功能性低聚糖 , 主
要有棉子糖 (aR if no se )和水苏糖 (S t ac 场os e) 等 。 大豆低聚
糖的制备主要有4种工艺 。
2
.
1
.
1 提取法
K IM S等12[] 用碱溶酸沉法提取大豆低聚糖 。 碱性溶剂
作用于细胞壁 , 能钝化大豆中的酶 , 使细胞壁溶胀 , 利于大
豆低聚糖浸出 , 还能抑制低聚糖的水解 ; 酸沉除去蛋白质
的干扰 ,增加了大豆低聚糖的纯度 。
附表 大豆乳清蛋白检测方法的 比较
tA
a e h e d ta b le
.
C o rn P a r is o n o f a n a }y s is m e th o d s o f s o y b e a n w h e y
P r o te in
方法 灵敏度 时间 说明
凯氏定氮法 8[]
( jK
e d a h l法 )
灵敏度低 , 适用于
0 2 m g一 l
.
o m g 氮 ,误差为士 2%
费时 ,
s h ~ 10h
用十标准蛋白准确测
定 ,干扰少 ,耗时长
双缩脉法四
( B iur e t法 )
灵敏度低 ,
] m g一 2 0m g
中速 ,
2 0 m in 一 3 0 m in
川于快速测定 ,不太灵敏 ,不同蛋白质显色相
似
福林 一酚法 ! l0]
( L o 、、 了y法 )
灵敏度较高 ,
1 m g一 s m g
慢速 ,
4 0m in一6 0m in
耗时长 , 操作要严格
计时 , 颜色深浅随不
同蛋白变化 , 标准曲
线非严格直线 , 专一
性差
考马斯亮蓝法臼’ ]
( B r a d of dr 法 )
灵 敏 度 更 高 ,
一m全s m g , 最 小
测量体积O . h l l L
较好方法 , 干扰少 , 颜
快速 , 色稳定 , 颜色深浅随
s m in一 15 m in 不 I司蛋白变化 , 标准
曲线有轻微的非线性
醇沉法与碱溶酸沉法制备大豆低聚糖的含量相近 ,
但消耗醇量大 ,成本高 。
刘铮等 l3] 进行了微波法提取大豆低聚糖的研究 。 结果
表明 , 微波条件下大豆低聚糖的溶出率较非微波条件明
显提高 ,且溶出时间大为缩短 。 同时发现 ,微波平均辐射
功率及辐射时间的增加 ,均有利于低聚糖的提取 。
以上 3种传统方法生产的大豆低聚糖纯度都不高 , 且
生产过程能耗大 。
2
.
1
.
2 酶法
酶法主要是利用酶制剂将低聚糖混合物中的某一或
某些组分专一性地除去 。 马莺等 l4[] 以大豆低聚糖为底物 ,
采用米 曲霉 ( A sP 盯ig l l u s o 口aZ e) 中提取的 p一峡喃果糖普
酶 , 可有效地将蔗糖水解成葡萄糖和果糖 , 并将果糖转移
到蔗糖分子的果糖残基上 , 通过 p (l 、 2) 糖昔键连接 1一2
个果糖基 , 形成低聚果糖 (F 0 5) 。 其中61 %的蔗糖被转化 ,
产物中低聚糖的含量由原来38 . 98 %提高为 5 . 80 % 。 此法
优点是设备投资少 ,操作简单 ; 不足是反应条件难于控制 ,
且很多酶制剂的价格较高 ,使得分离纯化操作变得不经济 。
2
.
1
.
3 微生物发酵法
微生物发酵法是利用多数功能性低聚糖难发酵性 ,
选择适当微生物将非功能性低聚糖成分发酵除去 。 乳酸
菌发酵精制大豆低聚糖法就是根据微生物对底物的选择
性 , 通过菌种筛选 ,得到只利用蔗糖 、 不利用棉子糖和水
苏糖的微生物 l5[ 。 在乳酸菌乳杆菌属中的德氏乳杆菌德
氏亚种伍del bnj e c k i s u b .sP del bur e Ck fD 、 德氏乳杆菌乳亚种
.(L del bnj
e c k万 su b.sP al c is)t
、 食淀粉乳杆菌 亿 .a l n夕10~ s)
、
专论与综述 中 国 酿 造
2 00 9年 第 12 期
总第 21 3 期 . 5 .
卷曲乳杆菌 (L . rci Ps ta su ) 、 詹士乳杆菌 (L j即 sne i) 旧本乳
杆菌 (L .ya m na a劝 ine s si) 等都能除去大豆低聚糖中的蔗糖 ,
提高大豆低聚糖功能性 。利用微生物对糖类发酵的选择性
可分离纯化功能性低聚糖 ,且投资少 、 成本相对低廉 , 是很
有前途的生物分离方法 。
2
.
1
,
4 膜分离技术
膜分离是一种借助于外界能量或化学位差的推动 , 通
过特定膜的渗透作用 , 对 2组分或多组分混合的气体或液
体进行分离 、 分级 、 提取和富集的方法 。与传统分离技术相
比 , 具有如下优点 : 浓缩不需要变相 ,分离系数大 ,分离选
择性强 ,且不需要蒸发器或冷冻设备 , 所以投资成本低 , 能
源消耗少 ; 特别对热敏性物质 (如食品 、 药品或生物工程产
品 ) 处理 , 由于分离过程不受热 ,可保留被分离物质原有的
色 、 香 、 味 、 营养和 口感 。 M A T SU B A RA Y等1Q[ 对反渗透和
纳滤方法分离纯化大豆低聚糖进行了比较 。 其分离后大
豆低聚糖的浓度分别为 10% (w v/ ) 和 2 % (w八口) , 制备液化
学 需 氧 量 明 显 从 8 4 0 m留L一8 7 0 0m留L 降 为 27 m留卜
160 m叭 。 F o D A M l等 ln[ 利用膜反应器连续化从乳清中生产大豆低聚糖 。
2
.
2 大豆低聚糖的检测方法
大豆低聚糖的测定方法已经有很多报告 。 比色法虽可
靠 , 但只测定总糖含量 ; 纸上层析法和薄层层析法提供了
定性分析方法 , 但很难定量 ; 气相色谱法检测大豆低聚糖 ,
需要糖的衍生作用 ,操作复杂 、 糖的损失量大 、 误差多 ; 而
高效液相色谱法因具有简捷 、 快速 、 分离效果好的特点 , 可
广泛应用于大豆低聚糖的定性 、 定量分析 l[啊 。
G IA N 卜O C C A R O E等 l2[ l用 2种高效液相色谱和酶法定
量评价大豆低聚糖进行比较 , 认为在分离定量低聚糖时
高效阴离子交换色谱比高效体积排阻色谱具有更高的专
业性和高效性 。而酶法虽然简单 、 迅速 ,但不能定量分析棉
子糖和水苏糖 。
3 展望
从国内外大量实践看 ,废水回用 、 将废水资源化的经
济可行性是十分明显的 。 但 目前就我国而言 , 废水回用进
展较缓慢 ,其主要原因是对废水回收的思想认识不足和资
金投入不多 。 开发各类效率高 、 投入低 、 可达到一定治理深
度的大豆废水处理新技术 , 对于经济尚不够发达而污染急
待治理的中国具有重要意义 。 随着现代工业的提高和市场
的发展 , 一度被认为 昂贵 的膜分离技术变得越来越经
济 , 更加具有竞争力 , 膜分离技术势必在废水深度加工中
得到广泛应用 。
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