超滤法提取大豆乳清废水中乳清蛋白的研究文献综述

 2021-09-25 08:09

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超滤法提取大豆乳清废水中乳清蛋白的研究

大豆乳清蛋白(WSP)是生产大豆分离蛋白过程中,在豆片经碱提酸沉离心分离后产生的废水中的酸溶蛋白。乳清中含有乳清蛋白0.25%~0.5%,而且还含有大豆低聚糖,大豆异黄酮以及大豆皂甙等多种有效成分和无机盐类,COD达到了20000mg/L左右,属于高浓度有机废水[1]。国内对乳清蛋白多以废水的形式排放,这样不仅造成了极大的资源浪费,而且严重地污染了环境[2]。研究发现,大豆乳清蛋白是一种高质量的水溶蛋白,分散性较好,对许多食品体系如饮料特别是酸性饮料,它是一个合适的营养和功能成分;乳清蛋白在pH值2~10范围内具有良好的发泡能力等。大豆乳清蛋白具有生物活性,其中低浓度的胰蛋白酶抑制剂是广谱抗致癌因子,能预防结肠癌、肝癌、口腔癌、肺癌等多种癌症的发生。此外还有降低胆固醇水平的作用;能增强胰脏生长和增加胰消化酶的活性,且对动物内皮细胞生长因子具有活化作用;能控制肾小球肾炎或肾盂肾炎的一些炎症发展过程;微量胰蛋白酶抑制剂对于糖尿病治疗,调节胰岛素失调有一定效果;医药上提取胰蛋白酶抑制剂(抑肽酶)治疗急性胰腺炎[3]。目前,我国年产大豆分离蛋白40万~50万t,内销和外销各占一半,出口全球90多个国家和地区,约占全球贸易总量的50%[4]。大部分生产工艺仍以传统的碱溶酸沉工艺为主。在碱溶酸沉工艺中,会排放出大量的大豆乳清废水[5]。大豆乳清废水中含有少量未沉淀的大豆球蛋白、可溶性低分子蛋白质(乳清蛋白)、低聚糖类、异黄酮类和一些盐类。其中乳清蛋白、低聚糖和异黄酮具有很高的经济价值和营养价值;大豆乳清蛋白的分子量为2~20kDa,作为纯天然植物型添加剂,其起泡性、乳化性等独特的功能特性可以有效地改善食品的营养结构和质量,因此在食品加工中有广泛的应用前景[6]。鉴于大豆乳清蛋白的优点,采取合适方法对其进行提取就显得极为重要了,其中超滤方法由于其工艺简单、能耗低、分离完全等优点被广泛采用[7]。

1.1大豆加工废水来源及水质

1.1.1大豆加工废水来源

大豆分离蛋白是一种含蛋白质高达90%以上的大豆蛋白制品,这种产品不但去除了豆粕中的某些可溶性非蛋白成分,而且还去除了原料中的大部分不溶性成分。大豆分离蛋白的主要生产过程为:低温脱脂豆粉中的蛋白质大部分能溶于稀碱溶液。将低温脱脂大豆粉用稀碱液浸提后,经过滤或离心分离就可以除去豆粕中的不溶性物质(主要是多糖或残留蛋白)[8]。当用酸把浸出液pH调至4.5左右时,蛋白质处于等电状态而凝集沉淀下来,经分离可得蛋白沉淀物,再经多次淋洗,尽可能除去可溶性非蛋白质成分然后经中和、喷雾干燥即得SPI(图1-1)。大豆加工废水在生产大豆分离蛋白(SPI)的过程中产生[9]。

1.1.2大豆加工废水水质

大豆乳清废水不含有毒有害物质,pH偏酸性,水温适中,COD浓度高达两万,可生化系数(COD/BOD5,简写为B/C)大于0.6,是微生物生长的良好底料。由于生产工艺和运行状况的变化,乳清废水水质会有一定波动,正常情况下,乳清废水水质比较稳定,典型水质如表1-1所示[10]。

1.2大豆乳清的营养价值综述

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