超滤技术在大豆加工工艺中的应用研究.doc

超滤技术在大豆加工工艺中的应用研究 The researches on the applications of the ultrafiltration technology in soybean processing 摘要：本文阐述了超滤技术在大豆的几种加工工艺中的应用，结论表明，超滤技术在大豆蛋白的分离浓缩、大豆低聚糖回收、大豆苦味物质的脱除和大豆异黄酮生产等工艺中发挥着高效作用。 关键词：超滤；大豆蛋白；低聚糖；苦味物质；异黄酮 Abstract： The article describes the applications of the ultrafiltration technology in soybean processing. And the results show that the ultrafiltration technology plays an efficient role in the separation and the concentration of the soy protein, the recovery of the soybean oligosaccharides, the removal of the soybean bitter substances and the production of the soy isoflavones. Keywords： Ultrafiltration；Soy Protein；Oligosaccharides；The Bitter Substances；Isoflavones 超过滤(UF)，简称超滤。它是1861 年由A·Schmidt发现的，1907 年H·bechhold 提出了“超过滤”这一术语。它是目前研究的较为深入并能成熟应用的膜处理技术之一[1],主要用于含分子量500～500,000的微粒溶液的分离，简单高效，已广泛应用于化工、医药、食品、电子、机械、环境工程等方面[2]。 大豆含有丰富的营养成份，约有10% 的蛋白质，20%的脂肪，10%的大豆低聚糖。此外，其维生素、矿物质的含量亦十分丰富，营养价值非其它植物性食物可比[3]。随着食品科技、现代医学、生物技术水平的不断提高，人们饮食观念、健康意识的不断更新，大豆作为一种理想的天然植物蛋白源，引起了世界各国科研机构的高度重视。膜技术，包括超滤技术，在大豆加工工艺中的应用相应地受到了极高的重视，并取得了飞快的发展。 超滤技术的基本原理 超滤机理包括3个方面：膜孔对溶液中大分子和微粒的机械筛分作用机理、膜孔阻塞的阻滞机理和膜面及膜孔对离子的一次吸附机理[4]。三者的统一效应组成了超滤技术分离物质的机理。 超滤技术的过滤粒径介于反渗透与微孔过滤之间，约5～10 nm，可以让溶液中的无机离子、低分子量物质透过膜表面，把各种可溶性大分子，如多糖、蛋白质、酶等相对分子质量大于500的大分子及胶体等截留下来，形成浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的。其核心部件是超滤膜，小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，而大于孔径的微粒则被截留。膜上微孔的尺寸和形状决定膜的分离效率。 超滤技术在大豆加工工艺中的应用 2.1 超滤技术分离和浓缩大豆蛋白 大豆浓缩蛋白以及分离蛋白以其较高的营养价值及多种功能性质在食品生产上有着广泛的应用，进而也促进了大豆分离制造业的发展[5]。传统的大豆分离蛋白(SPI)生产工艺——碱溶酸沉法, 即用稀碱提取豆粕使蛋白溶解，再用酸调pH值至蛋白质等电点，使其凝聚沉淀，再经分离提纯干燥得到蛋白粉[5]。该方法存在蛋白回收率低，产品纯度和溶解度较差、功能性不够稳定，且废水的处理费用高等缺点[7]。而超滤技术有常温下进行、无相变、能耗低等特点，将其引入到大豆蛋白分离生产领域中，可以有效地改善产品质量，提高蛋白质的得率，得到功能性更好、更稳定的产品。 在传统工艺中，等电沉降法使蛋白质可逆变性来分离凝胶和乳清，分离之后，采用碱中和均浆的方法使蛋白质溶解，得到的大豆蛋白的氮溶解指数较低，且采用真空浓缩的方式得到满足喷雾干燥要求的蛋白液，耗用了大量能量，浓缩过程中泡沫和污垢的形成给操作带来不便，较长时间的受热也会损坏产品质量，另外，在其萃取过程中蛋白质的萃取率和等电沉降时蛋白质的沉降率又严重影响着蛋白质的得率[6]。超滤技术的应用可避免蛋白质的可逆变性过程，得到高氮溶解指数的产品，且使物料能在不受热的情况下精制浓缩一次完成，节省了能源，简化了操作，提高了产品质量[6]。更重要的是，只要选择适当的滤膜，就可以把滤膜透过的蛋白损失降低到极少，提高了蛋白质的得率，相比于碱溶酸沉法，可提高10%以上[6]。 2.2 超滤技术回收大豆低聚糖 在超滤技术分离大豆蛋白的透过液，即大豆乳清中，主要成分为大豆