大豆分离蛋白的提取
—— 紫苏
摘要：本文综述述了大豆分离蛋白的碱提酸沉法、双极膜法、泡沫分离法的分离原理，并讨论了其生产中影响提取率的因素。
关键词：大豆分离蛋白 碱提酸沉法 双极膜法 泡沫分离法 大豆蛋白含量较高而且营养丰富，含有8种人体必需氨基酸，且比例比较合理。目前大豆蛋白已成为一种重要的蛋白资源，特别是大豆分离蛋白含蛋白质90%以上，是一种优良的食品原料。
目前大豆分离蛋白的生产应用较多的是以下几种：
1. 碱提酸沉法
大豆分离蛋白的传统提取方法是碱提酸沉法，主要利用大豆蛋白在大豆蛋白在高pH时溶解度最大，在等电ｐＨ条件下溶解度最小的原理，使之凝聚沉淀。一般分3个步骤：弱碱萃取蛋白质、酸沉淀、喷雾干燥。如图[1]
影响等电沉淀的因素较多：
①原料——原料豆粕应是低温或闪蒸脱脂后的低变性豆粕。这种豆粕含杂质少，蛋白含量较高，蛋白变性程度低，适于大豆分离蛋白生产[2]。
②水分——浸提时，加水量越多，蛋白质的提取率就越高；但是加水太多，酸沉时蛋白的损失量增高；加水太少，大豆蛋白的溶出率大大下降，还会增加后续各工序的难度。试验得出,浸提时脱脂豆粕与水的比例为1∶10~12最适合提取[3]。
③pH——蛋白质的溶解度与浸提pH有很大的关系，pH太低的时候，蛋白组分解离; pH太高，易发生“胱赖反应”，生成有毒物质。
④温度——温度的高低对蛋白收率、纯度及色泽有显著影响。浸提温度过高，会使蛋白变性，而且粘度增加，分离困难，耗能提高[4]。经试验认为等电酸沉温度控制在40~45℃为宜 [1]。 ⑤时间——一般来说浸提时间越长，蛋白的溶出率就越高。但一定的时间后，蛋白得率随浸提时间的延长而无显著的变化。生产中要综合考虑能源消耗、生产周期、工艺成本等各种因素来确定合理的时间 [4]。
⑥另外，当浆料粒度太细反而会使蛋白得率和浸提效果下降，同时增加了过滤分离的难度。加酸速度和搅拌速度控制不好容易出现虽到等电点,但蛋白质凝集下沉缓慢,上清液混浊[1]。 ⒉双极膜电解法
双极性膜是一种新型离子交换复合膜,它通常由阳离子交换层和阴离子交换层复合而成,中间是亲水界面层,结构如图1所示[5]：
双极膜由3层组成：阴离子交换膜和阳离子交换膜以及阴阳离子交换膜中间的亲水层。在电流作用下，水分子在双极膜上电离为H+和OH-，离子在电势的驱动下，通过膜选择透过阴离子或阳离子，导致溶液的pH值降低，达到大豆蛋白质的等电点而使蛋白质沉淀。这种方法不需要加入酸或碱调整蛋白质溶液的pH值，避免分离得到的大豆蛋白质中混入盐离子，并且可保护大豆蛋白质的功能性。[3]
现在工业碱提酸沉法中，酸碱接触可能引起蛋白质变性,杂质较多,水化后蛋白质溶解性能改变,局部pH值过高(或低)导致蛋白质的不可逆变性。而双极性膜电渗析中双极性膜的阳膜析出H+,阴膜析出OH-,将萃取得到的蛋白质溶液在双极性膜外循环,膜区的H+和蛋白质接触,能把蛋白质溶液的pH值调到等电位点,使蛋白质沉淀。整个生产过程不需要添加酸和碱,资源可以循环利用,耗水少,分离出的蛋白质中盐含量明显减少[67]。
⒊ 起泡法
泡沫分离法是20世纪兴起的、以气泡作分离介质来浓集表面活性物质的一种新型分离技术。泡沫分离技术是利用分离蛋白质表面活性的差异获得在气液界面的吸附作用力，在鼓泡塔中被吸附在气泡表面得以富集，借气泡上升带出溶剂主体，达到浓缩分离的目的。分离作用主要取决于组分在气液界面吸附的选择性和程度（即物质表面的活性差异） [8]。
蛋白质分子同时拥有疏水基和亲水基两种基团，极性基团分布在分子的表面，而大部分非极性基团被包埋在分子的内部。极性基团容易与水分子作用，而非极性基团则有助于将分子聚集在一起，使蛋白质分子表现出表面活性。
泡沫分离是从稀水溶液回收蛋白质的有效方法。实验证明，较低的进气速度、较高的泡沫高度与液柱高度、适宜的温度（BSA在25°C，HAS在35°C）、适当的pH值（蛋白质的等电点附近）以及较低的母液浓度有利于得到较高的富集比。因为它延长了吸附时间，使夹带的液体回流的比较充分，而且蛋白质的表面活性较高，有利于提高表面浓度，减少对液体的夹带量，从而整体上提高富集比[9]。
不同的方法获得的大豆分离蛋白效果各不相同,可结合实际使用目标选择合适的方法。工业化生产仍以酸沉碱提法为主，但酸沉碱提耗酸碱量大,废水处理费用高,产品收率低。泡沫分离是一种有效的、容易实现的分离方法，对蛋白质的生物活性没有明显的影响。双极性膜技术分离得到的大豆蛋白质中杂质盐离子少，并且可较好地保护大豆蛋白质的功能性，无污染；但工艺尚不成熟，还需要改进膜的制备工艺,降低膜的成本。
参考文献
[1]冯子龙,杨振娟,袁保龙,王雨,高芳梅,大豆分离蛋白生产工艺与实践.[J].中国油
脂,2004,29(11)
[2]董怀海,大豆分离蛋白的提取及其改性方法.[J].西部粮油科技,2001,26(1)
[3]食品伙伴网
[4]王钰,程涛,宋恒祥,大豆分离蛋白的生产工艺.[J].中国乳品工业, 2002,30(5): 110
[5]杨金贤,张军良,叶彦春,郭燕文,双极性膜电渗析技术及应用.[J].化工新型材
料,2005,33(2)
[6] Trivedi G S,Shah B G,Adhikary S K.[J]. Reactive & Func-tional polymers, 1996, 28∶243~251
[ 7] 高从阶,李东,鲁学仁等.[J].水处理技术,1994,20(3)∶133~139
[ 8]严希康,生化分离工程,化学工业出版社,2000:226
[9]王创业,泡沫分离法分离蛋白质的研究
,2004 .
大豆分离蛋白的提取
—— 紫苏
摘要：本文综述述了大豆分离蛋白的碱提酸沉法、双极膜法、泡沫分离法的分离原理，并讨论了其生产中影响提取率的因素。
关键词：大豆分离蛋白 碱提酸沉法 双极膜法 泡沫分离法 大豆蛋白含量较高而且营养丰富，含有8种人体必需氨基酸，且比例比较合理。目前大豆蛋白已成为一种重要的蛋白资源，特别是大豆分离蛋白含蛋白质90%以上，是一种优良的食品原料。
目前大豆分离蛋白的生产应用较多的是以下几种：
1. 碱提酸沉法
大豆分离蛋白的传统提取方法是碱提酸沉法，主要利用大豆蛋白在大豆蛋白在高pH时溶解度最大，在等电ｐＨ条件下溶解度最小的原理，使之凝聚沉淀。一般分3个步骤：弱碱萃取蛋白质、酸沉淀、喷雾干燥。如图[1]
影响等电沉淀的因素较多：
①原料——原料豆粕应是低温或闪蒸脱脂后的低变性豆粕。这种豆粕含杂质少，蛋白含量较高，蛋白变性程度低，适于大豆分离蛋白生产[2]。
②水分——浸提时，加水量越多，蛋白质的提取率就越高；但是加水太多，酸沉时蛋白的损失量增高；加水太少，大豆蛋白的溶出率大大下降，还会增加后续各工序的难度。试验得出,浸提时脱脂豆粕与水的比例为1∶10~12最适合提取[3]。
③pH——蛋白质的溶解度与浸提pH有很大的关系，pH太低的时候，蛋白组分解离; pH太高，易发生“胱赖反应”，生成有毒物质。
④温度——温度的高低对蛋白收率、纯度及色泽有显著影响。浸提温度过高，会使蛋白变性，而且粘度增加，分离困难，耗能提高[4]。经试验认为等电酸沉温度控制在40~45℃为宜 [1]。 ⑤时间——一般来说浸提时间越长，蛋白的溶出率就越高。但一定的时间后，蛋白得率随浸提时间的延长而无显著的变化。生产中要综合考虑能源消耗、生产周期、工艺成本等各种因素来确定合理的时间 [4]。
⑥另外，当浆料粒度太细反而会使蛋白得率和浸提效果下降，同时增加了过滤分离的难度。加酸速度和搅拌速度控制不好容易出现虽到等电点,但蛋白质凝集下沉缓慢,上清液混浊[1]。 ⒉双极膜电解法
双极性膜是一种新型离子交换复合膜,它通常由阳离子交换层和阴离子交换层复合而成,中间是亲水界面层,结构如图1所示[5]：
双极膜由3层组成：阴离子交换膜和阳离子交换膜以及阴阳离子交换膜中间的亲水层。在电流作用下，水分子在双极膜上电离为H+和OH-，离子在电势的驱动下，通过膜选择透过阴离子或阳离子，导致溶液的pH值降低，达到大豆蛋白质的等电点而使蛋白质沉淀。这种方法不需要加入酸或碱调整蛋白质溶液的pH值，避免分离得到的大豆蛋白质中混入盐离子，并且可保护大豆蛋白质的功能性。[3]
现在工业碱提酸沉法中，酸碱接触可能引起蛋白质变性,杂质较多,水化后蛋白质溶解性能改变,局部pH值过高(或低)导致蛋白质的不可逆变性。而双极性膜电渗析中双极性膜的阳膜析出H+,阴膜析出OH-,将萃取得到的蛋白质溶液在双极性膜外循环,膜区的H+和蛋白质接触,能把蛋白质溶液的pH值调到等电位点,使蛋白质沉淀。整个生产过程不需要添加酸和碱,资源可以循环利用,耗水少,分离出的蛋白质中盐含量明显减少[67]。
⒊ 起泡法
泡沫分离法是20世纪兴起的、以气泡作分离介质来浓集表面活性物质的一种新型分离技术。泡沫分离技术是利用分离蛋白质表面活性的差异获得在气液界面的吸附作用力，在鼓泡塔中被吸附在气泡表面得以富集，借气泡上升带出溶剂主体，达到浓缩分离的目的。分离作用主要取决于组分在气液界面吸附的选择性和程度（即物质表面的活性差异） [8]。
蛋白质分子同时拥有疏水基和亲水基两种基团，极性基团分布在分子的表面，而大部分非极性基团被包埋在分子的内部。极性基团容易与水分子作用，而非极性基团则有助于将分子聚集在一起，使蛋白质分子表现出表面活性。
泡沫分离是从稀水溶液回收蛋白质的有效方法。实验证明，较低的进气速度、较高的泡沫高度与液柱高度、适宜的温度（BSA在25°C，HAS在35°C）、适当的pH值（蛋白质的等电点附近）以及较低的母液浓度有利于得到较高的富集比。因为它延长了吸附时间，使夹带的液体回流的比较充分，而且蛋白质的表面活性较高，有利于提高表面浓度，减少对液体的夹带量，从而整体上提高富集比[9]。
不同的方法获得的大豆分离蛋白效果各不相同,可结合实际使用目标选择合适的方法。工业化生产仍以酸沉碱提法为主，但酸沉碱提耗酸碱量大,废水处理费用高,产品收率低。泡沫分离是一种有效的、容易实现的分离方法，对蛋白质的生物活性没有明显的影响。双极性膜技术分离得到的大豆蛋白质中杂质盐离子少，并且可较好地保护大豆蛋白质的功能性，无污染；但工艺尚不成熟，还需要改进膜的制备工艺,降低膜的成本。
参考文献
[1]冯子龙,杨振娟,袁保龙,王雨,高芳梅,大豆分离蛋白生产工艺与实践.[J].中国油
脂,2004,29(11)
[2]董怀海,大豆分离蛋白的提取及其改性方法.[J].西部粮油科技,2001,26(1)
[3]食品伙伴网
[4]王钰,程涛,宋恒祥,大豆分离蛋白的生产工艺.[J].中国乳品工业, 2002,30(5): 110
[5]杨金贤,张军良,叶彦春,郭燕文,双极性膜电渗析技术及应用.[J].化工新型材
料,2005,33(2)
[6] Trivedi G S,Shah B G,Adhikary S K.[J]. Reactive & Func-tional polymers, 1996, 28∶243~251
[ 7] 高从阶,李东,鲁学仁等.[J].水处理技术,1994,20(3)∶133~139
[ 8]严希康,生化分离工程,化学工业出版社,2000:226
[9]王创业,泡沫分离法分离蛋白质的研究
,2004 .