[发明专利]豆制品废水一步法提取大豆蛋白、低聚糖及异黄酮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从食品加工业废水中提取营养物质的方法。

背景技术

在豆制品行业中，卤制品废水的产生源主要来自原料大豆的浸豆、洗豆、制浆及压榨废水等，上述过程中，黄豆中的大豆蛋白、大豆低聚糖和大豆异黄酮部分溶解于水中，使得废水有机含量高，可生化性强，直接排放会使水质的COD（化学需氧量）、BOD（生物需氧量）值明显增高，严重时会导致江河的水生动植物窒息、腐烂，从而破坏我们人类自身的生存和生活环境，因此上述废水是污染环境最为严重的高浓度有机废水。而处理废水的成本高（3-5元/吨），企业的经济负担太重而使得偷排废水的现象很普遍。以我市的豆制品企业集中的南溪区为例：豆腐干规模企业超过13家，总共开发出来的70多种口味豆腐干，累计年生产量已超过50000吨；废水的日产生量约2000吨。放眼全国，这个废水排放量的数量更是惊人。

我们研究发现，在上述废水中，含有1‰左右的大豆蛋白、2‰的低聚糖、百万分之一的异黄酮，这部分具有经济价值的物质以前都是没有利用直接排放的。上述废水中存在的三种物质，都是具有很高经济价值的产品：

大豆中蛋白质的含量约为40%，其蛋白质含量几乎是肉、蛋、鱼的二倍，谷类食物的4～5倍。大豆蛋白质的氨基酸组成与牛奶蛋白质相近，除蛋氨酸略低外，其余必需氨基酸含量均较丰富，属于植物性的优质蛋白质，在营养价值上，可与动物蛋白等同。FAO/WHO（1985）人类试验结果表明，大豆蛋白必需氨基酸组成较适合人体需要，对于两岁以上的人，大豆蛋白的生理效价为100。

大豆低聚糖是指在大豆中所含可溶性碳水化合物的总称，其主要成分为水苏糖、棉子糖和蔗糖。大豆低聚糖的主要作用是使肠道内双歧杆菌增殖，保持良好的肠道环境，增强人体抗疾病能力；同时不生成血糖，可以作为糖尿病人、肥胖病人的保健食品；以及减轻肝脏负担，降低血脂，增强免疫力，预防癌症等功效。同时低聚糖又是一种膳食纤维，可防治便秘。低聚糖有着较好的风味，可以和蔗糖混合或直接代替蔗糖用于各种食品，因此欧洲最早用其替代食品中的脂肪，以降低人体内的胆固醇，达到减肥降脂、降低血压和治疗糖尿病的作用。

大豆异黄酮是黄酮类化合物中的一种，主要存在于豆科植物中，大豆异黄酮是大豆生长中形成的一类次级代谢产物。在每100克大豆中，含异黄酮128毫克，它与雌激素有相似结构，因此大豆异黄酮又称植物雌激素，能够弥补30岁以后女性雌性激素分泌不足的缺陷，改善皮肤水分及弹性状况，缓解更年期综合症和改善骨质疏松，使女性再现青春魅力。大豆异黄酮的雌激素作用影响到激素分泌、代谢生物学活性、蛋白质合成、生长因子活性。

如果能将豆制品废水中的大豆蛋白、大豆低聚糖和大豆异黄酮均提取出来，就能实现豆制品废水真正的零排放，一方面保护了环境，另一方面“变废为宝”，创造了价值，这样就能完全符合国家节能减排的产业政策，起到一举多得的效果。

近年来国内对大豆乳清废水中提取分离大豆蛋白、大豆低聚糖以及大豆异黄酮的研究非常重视，许多研究机构和企业先后公开申请了分离提取专利。最具代表性的如对大豆低聚糖的提取类似的有CN101283746A和CN102838576A提出气浮净化分离蛋白质、多肽再使用二级超滤除去蛋白和胶体，膜集成提取大豆低聚糖；CN102702274A用酶解反应藕合膜分离技术从大豆乳清废水中制备大豆低聚糖的。采用气液净化的泡沫分离至少要有三级泡沫分离阶段，工艺复杂，操作困难，对分离塔温度、表观气速、泡沫层高等因素的操控较难，后续的膜聚成提取大豆低聚糖杂质含量高影响产品质量；由酶解反应分离制取大豆低聚糖反应条件温和，但酶解反应的条件如温度、压力、酸碱度的控制较难，酶的中毒失活常会影响生产的连续性。CN1752036A提出采用无机陶瓷复合超滤膜从大豆乳清废水分离碱性蛋白，在进行纳滤分离出大豆低聚糖。无机陶瓷膜虽然耐酸碱，耐高温但再生利用有难度，成本高，而且工艺中采用的活性碳脱色一是脱色不彻底二是后期分离活性碳困难影响产品质量。

CN1590835A介绍了一种用树脂串联吸附回收大豆异黄酮和大豆皂苷的方法，可获取较高纯度的大豆皂苷。但所涉的工艺流程长，加入有机溶剂量大，操作复杂且未对大豆乳清废水中的大豆蛋白及大豆低聚糖作进一步的综合利用处理，产品脱色的问题也未见解决。

迄今为止，国内尚未见到对大豆制品排放黄水中所含营养物进行整体综合利用，进而做到大豆制品废水零排放的报道，也未见对大豆进行深加工同时得到大豆蛋白、大豆低聚糖、大豆异黄酮的报道。

发明内容