大豆分离蛋白提取与性能改善工艺研究进展_黄国平

398大豆分离蛋白提取与性能改善工艺研究进展黄国平1，2，孙春凤1，陈慧卿1，李国辉1，张志燕1，陈克平1（1.江苏大学生命科学研究院，食品与生物工程学院，江苏镇江212013；2.南通光合生物技术有限公司，江苏南通226361）摘要：大豆分离蛋白是植物蛋白中为数不多的可替代动物蛋白的品种之一，在食品加工工业中有广泛的应用。

改善大豆分离蛋白产品性能是近年来的研究热点。

从原料的选择、工艺参数的确定和产品性能改善三个方面综述了碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白工艺研究进展。

关键词：大豆分离蛋白，碱溶酸沉法，性能改善A review of recent advance on extraction technologyand performance improving technology of soybean protein isolateHUANG Guo －ping 1，2，SUN Chun －feng 1，CHEN Hui －qing 1，LI Guo －hui 1，ZHANG Zhi －yan 1，CHEN Ke －ping 1（1.Institute of Life Sciences ，School of Food and Biological Engineering ，Jiangsu University ，Zhenjiang 212013，China ；2.Sun－Green Bio－Tech Co.，Ltd ，Nantong 226361，China ）Abstract ：The soybean protein isolate （SPI ）is one of the few alternative plant proteins to animal proteins and has a wide range of applications in the food processing industry .The performance improvement of soybean protein isolate is a research hotspot in recent years .Here is a review of the selection of raw materials ，technical parameters and the performance improvement of by －products for the extraction of soybean protein isolate with the alkali －solution and acid －isolation method .Key words ：soybean protein isolate ；alkali －solution and acid －isolation ；performance improvement 中图分类号：TS214.2文献标识码：A文章编号：1002－0306（2012）17－0398－07收稿日期：2012－03－16作者简介：黄国平（1977－），男，博士后，副研究员，主要从事功能食品科学研究。

基金项目：中国博士后科学基金第三批特别资助项目（201003560）；江苏大学高级专业人才科研启动基金项目（08JDG035）。

大豆分离蛋白是以大豆油脂生产的副产品低变性脱脂大豆粕为原料，应用现代食品工程技术，通过分离低变性脱脂大豆粕中主要蛋白质而制成的高科技大豆蛋白产品。

大豆分离蛋白含有人体所必需的八种氨基酸，不含胆固醇，对心脑血管疾病有一定的食疗功效，是老少皆宜的保健食品之一［1－2］。

大豆分离蛋白具有许多优良的食品性能，包括溶解性、分散性、凝胶性、持水性、持油性、乳化性、起泡性、成膜性等，添加在食品中可以改善食品的品质和性能，提高食品的营养价值，可广泛应用于肉制品、饮料、糕点、面包、糖果等各种食品加工中［3］。

原料的选择、工艺参数的确定和产品性能改善是大豆分离蛋白生产的重要内容。

本文简要综述了这三方面的研究进展。

1原料的选择目前用于生产大豆分离蛋白的原料普遍是经过清选、去皮、溶剂脱脂，低温或闪蒸脱溶后的低变性大豆粕。

这种大豆粕含杂质少，蛋白质含量较高，蛋白变性程度低，适于生产大豆分离蛋白。

影响低变性大豆粕质量的因素比较多，主要有粗蛋白质含量，氮溶解指数，大豆脱皮率，粗纤维素（干基）等。

选择高质量的低变性大豆粕作为提取大豆分离蛋白的原料，有利于获得高质量和高得率的大豆分离蛋白产品。

表1简要描述了影响低变性大豆粕质量的主要因素、生产时的相应要求和获得或提高相关质量参数所使用的技术或工艺。

2碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白工艺大豆分离蛋白产品是一种高纯度的大豆制品，其蛋白质含量高达90%以上。

目前国内外生产大豆分离蛋白的方法主要是碱溶酸沉法，也有部分发达国家使用超滤膜法和离子交换法，后两种方法是近年来发展的新型提取方法。

2.1原理与工艺流程碱溶酸沉提取工艺是利用弱碱性水溶液浸泡低变性脱脂豆粕，将豆粕中可溶性蛋白质萃取出来，然后用一定量的盐酸水溶液加入已溶解出的蛋白液399表1影响低变性大豆粕质量的主要因素Table 1The main factors affecting the quality of low－denatured soybean residue影响低变性大豆粕质量的主要因素用于生产大豆分离蛋白的相关要求（参考低温食用豆粕国家标准）获得或提高相关质量参数所使用的技术或工艺参考文献粗蛋白质（干基）含量≥55%（一级，国标）≥52%（二级，国标）≥50%（三级，国标）选育和采用7S 和11S 含量较高的大豆品种选用蛋白质含量较高的大豆品种，如吉林28，豫豆12，黑农35，绥农9号等［4－5］氮溶解指数≥80%（一级，国标）≥70%（二级，国标）采用高频电场技术，闪蒸脱溶工艺，卧式脱溶工艺，4号溶剂浸出工艺［6－7］蛋白质分散指数≥80%采用低温脱溶技术，减少蛋白质变性［1］大豆脱皮率≥80%Crown 热脱皮工艺De－Smet 冷脱皮工艺采用调质烘干塔［8－9］大豆成熟度、均匀度颗粒饱满，完整。

大小均匀，质地坚实在前处理工段配备清理和分级处理装置，如采用TQLZ 系列振动分级筛［10］粗纤维素（干基）≤3.5%（国标）采用大豆去皮工艺［11］粗脂肪（干基）≤1.0%（国标）采用De－Smet 浸出工艺［12］水分≤10%（国标）采用流化床烘干去水［13］灰分（干基）≤6.5%（国标）采用清选机去除土壤污染采用大豆去皮工艺［14］虫害，霉变，微生物污染无虫害，无霉变，无微生物污染采用基于机器视觉的大豆细菌斑点病粒检测技术［15］残溶≤700PPM采用低温真空脱溶技术或“闪蒸”脱溶技术［6］含砂量与杂质≤0.1%（国标）采用风筛式清选机采用窝眼筒式清选机选用高频振动筛和平面回转筛采用重力分级去石机选用磁选器去除铁等金属［10］中，调节其pH 到大豆蛋白的等电点（pH4.2 4.6），使大部分蛋白质沉析下来，最后通过中和、灭菌和喷雾干燥，得到粉状大豆分离蛋白产品。

其生产工艺流程如下：2.2工艺参数粉碎，浸提，酸沉，中和，杀菌，喷雾干燥是碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白工艺的主要步骤。

这些步骤目前都已实现自动化或半自动化流水作业。

各个步骤在生产时一般都有明确的要求。

生产时每个步骤参数的符合程度是确保产品质量合格的重要因素。

表2简要描述了碱溶酸沉法工艺的各个提取步骤中影响大豆分离蛋白产品质量的主要参数、生产时的参数要求、和参数不符合要求时引起的大豆分离蛋白产品质量后果。

3改善大豆分离蛋白性能的工艺大豆分离蛋白有溶解性、分散性、凝胶性、持水性、持油性、乳化性、起泡性、成膜性等多种食品性能。

目前一种大豆分离蛋白很难同时兼具上述多种功能特性。

因此在食品应用上，具有专项最佳功能或兼具某几种功能平衡点的产品往往在市场上有比较大的竞争力。

改善大豆分离蛋白性能的加工方法有很多，可分为物理方法、化学方法、生物酶法和复合方法。

表3简要描述了获得不同大豆分离蛋白功能特性的加工方法及其最佳工艺参数。

4展望在碱溶酸沉法提取大豆分离蛋白工艺中，低变性大豆粕杂质多，质量不稳定是限制大豆分离蛋白产品质量的主要因素之一。

要得到高品质的低变性大豆粕首先要从大豆的种植抓起，发展一些7S 和11S 含量较高或蛋白质含量较高的大豆品种，如吉林28，豫豆12，黑农35，绥农9号等，加强生产用大豆的优质品种的定向培育，以确保低变性大豆粕质量的稳定［4－5］。

也可以采用基因工程方法改造大豆球蛋白和β－伴球蛋白，提高大豆分离蛋白的食品功能特性［60］。

其次要制定较高的产品标准和采用先进的生产工艺。

比如低变性大豆粕含皮量越低越好，最好在5%以下，蛋白质和氮溶解指数越高越好，这有利于获得高质量和高得率的蛋白产品。

我国有一些大豆蛋白生产线采用两次提取的工艺，蛋白得率高达41%。

但有一些蛋白工厂仍采用一次提取工艺，蛋白得率不超过33%，经济效益较差。

一般来讲，产品类型越多，市场通道越广。

在国400表2碱溶酸沉法工艺中影响产品质量的主要参数Table 2The main factors affecting the quality of by－products in the extraction processing of soybean protein isolate by Alkali－Solution and Acid－Isolation提取步骤影响SPI 质量的参数生产时的参数要求参数不符合要求时引起的产品质量后果参考文献粉碎粉碎粒度60 80目粒度越小，产品提取率升高，但增加过滤和浆渣分离的难度粒度越大，产品提取率降低［16］预处理超声输出声密度2.56W /mL ，处理时间120s与不采用超声预处理相比，超声预处理后SPI产率可提高34%，但乳化和发泡能力降低了26%［17］浸提pH 一般采用7 9pH 过低，大豆蛋白质的溶解度降低，到达pH4.3（等电点）时大豆球蛋白基本不溶解pH 过高，蛋白质易引起脱氨、脱羧、肽键断裂，会发生“胱赖反应”，把氨基酸转变为有毒的化合物，失去食用价值［18］浸提温度浸提温度一般控制在50ħ为佳浸提温度过低，容易使浸出效率偏低浸提温度过高，容易使蛋白质变性，粘度增加，不易分离，浸提耗能也增高［1，4］加水量加水量一般为豆粕重量的10 15倍加水量过少，大豆蛋白的溶出率会大大下降，成品得率下降加水量过多，碱液需要量加大，酸沉时溶解在乳清中的蛋白量增加，成品得率也下降［1］浸提时间浸提时间一般不超过120min ，以50min 为最佳浸提时间过短，蛋白质溶出率低，影响产品产量。