豆腐皮廢甜漿中大豆低聚糖的分離純化研究.pdf

1、近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，低聚糖的生理功能越來越受到廣大學(xué)者的關(guān)注。大豆低聚糖是大豆籽粒中含有的可溶性寡糖的總稱，占大豆中總碳水化合物的7—10％。研究發(fā)現(xiàn)大豆低聚糖的攝入對于調(diào)整腸道菌群平衡、預(yù)防許多疾病、增強機體免疫力、延緩衰老等有著重要的作用，研究認為大豆低聚糖的主要作用在于促進雙歧桿菌的增殖。有人認為，低聚糖攝入人體后會引起隔氣、腸鳴、腹痛等腸胃脹氣現(xiàn)象，然而現(xiàn)代安全性檢驗證明大豆低聚糖不是引起脹氣的直接原因，食用大豆低聚

2、糖具有良好的安全性。
　　 在豆腐皮的生產(chǎn)過程中，大豆經(jīng)浸泡、磨漿、過濾和煮漿后，通過保溫蒸發(fā)，表面結(jié)皮，每隔一定時間收獲產(chǎn)品。隨著豆腐皮的不斷形成，留下粘稠狀的濃漿，即甜漿。甜漿是豆腐皮生產(chǎn)過程的終端副產(chǎn)物，其中含有較高濃度的低聚糖。目前甜漿一般被用來做動物飼料；或者重新倒入煮漿池，與新鮮的豆?jié){一起保溫揭皮，但是這樣生產(chǎn)出來的豆腐皮質(zhì)地較脆、易折斷，且顏色褐黃，無光澤，膜也較厚，筋性不好。本研究的目的是系統(tǒng)探索從甜漿中提取大豆

3、低聚糖的路線方案，對甜漿資源進行再利用，拓寬大豆低聚糖的生產(chǎn)途經(jīng)，為工業(yè)上的進一步應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。
　　 本研究采用HPLC方法對豆腐皮生產(chǎn)過程中大豆低聚糖的物料平衡進行了跟蹤測定。結(jié)果表明，低聚糖損失于浸泡階段、過濾階段、成皮階段，損失的低聚糖含量分別為1.43％、48.5％、24.18％(重量比)。浸泡對低聚糖含量的影響不大，蔗糖、棉子糖、水蘇糖分別損失0.91％、0.31％和0.21％；過濾是導(dǎo)致低聚糖損失的重要階

4、段，蔗糖、棉子糖和水蘇糖損失量分別占大豆中低聚糖總量的21.68％、10.76％、16.06％，成品保留有原料中14.66％的低聚糖，副產(chǎn)品甜漿含有原料中11.23％的低聚糖，是一種十分有潛力的大豆低聚糖提取來源。
　　 本研究系統(tǒng)分析了工廠采樣甜漿的成分。結(jié)果顯示：總糖占干重的50％以上，其中大部分物質(zhì)是低聚糖，蔗糖、棉子糖、水蘇糖濃度分別為51.42、6.36、34.16 mg/ml，占甜漿干重的40％左右；可溶性蛋白質(zhì)占甜

5、漿干重的近17％，功能性物質(zhì)如總黃酮和皂苷含量濃度分別為0.07、0.5 mg/ml，分別占甜漿千重的0.03％、0.22％。SDS—PAGE電泳圖譜顯示，主要的蛋白帶有9條，其分子量大小分別為：76.36、50.37、41.35、37.44、27.14、25.78、19.94、17.62、13.64 kDa。甜漿成分的分析表明，功能性低聚糖含量遠遠高于大豆乳清廢水。從甜漿中分離提取大豆低聚糖，得率和綜合能耗可能遠低于以乳清廢水等為原料

6、的提取工藝。
　　 采用PES膜對大豆低聚糖粗提液進行超濾研究。要保證超濾的正常運行，甜漿溶液必須經(jīng)過適當?shù)那疤幚怼＝Y(jié)果表明：pH值為4.5、溫度為70℃、加熱5 min、CaCl2濃度為10％是最佳的前處理方式。經(jīng)過前處理的甜漿溶液中蛋白濃度降到3.99mg/ml，蛋白質(zhì)的去除率達到89％以上。超濾單因素實驗采用MWCO10000 kDa的PES超濾膜進行。結(jié)果表明，甜漿中大豆低聚糖的提取最佳方案為：壓力1.75Ba，超濾溫度

7、為45℃，pH值7.0。正交試驗表明，MWCO對蛋白質(zhì)去除率和低聚糖保留率影響最大。對于蛋白質(zhì)來說，MWCO為3000 kDa的膜蛋白質(zhì)去除率最高，但是低聚糖透過率和滲透通量卻處于所有實驗中的最低水平；而MWCO為10000 kDa的膜低聚糖透過率最大，且滲透通量最高，蛋白質(zhì)截留率偏低。50℃超濾溫度對二者都比較適宜。綜合滲透通量、膜衰減系數(shù)、蛋白質(zhì)截留率和低聚糖透過率四方面因素考慮，認為最佳操作條件為：操作壓力為1.5 Ba、溫度為5

8、0℃、pH值為7.0，膜的截留分子量為10000 kDa。通過這樣的操作可以截留73％的蛋白質(zhì)，低聚糖透過率達到85％以上。
　　 超濾后的大豆低聚糖溶液具有很高的含鹽量，必須經(jīng)過脫鹽處理以達到大豆低聚糖產(chǎn)品的相關(guān)標準。一定濃度的NaCl溶液脫鹽實驗證明本研究中所使用的電滲析器工作性能穩(wěn)定。本實驗所用的電滲析裝置極限電流密度的經(jīng)驗?zāi)Ｐ捅磉_式為：Ilim=4.13 v0.112c0.033。電滲析單因素試驗結(jié)果表明，大豆低聚糖溶液

9、的最佳脫鹽方案為：20 V左右的操作電壓、60L/h左右的流量、稀釋15倍。正交實驗確定了最佳工藝條件，即電壓為20 V、流量為60 L/h、稀釋18倍。對低聚糖保留率影響最大的因素是電壓，其次是流量，再次是稀釋倍數(shù)。通過最佳的操作條件進行脫鹽可以成功脫除大豆低聚糖溶液中95％以上鹽類，保留90％左右的低聚糖。
　　 大豆低聚糖粗提液具有很深的顏色，本研究采用樹脂脫色法對其中的色素進行脫除。以靜態(tài)吸附法從10種樹脂中篩選了對大豆

10、低聚糖粗溶液脫色效果較好樹脂，并探討了吸附動力學(xué)及其機制。大孔吸附樹脂DM—130和AB—8具有較高吸附量，脫色率達到70％以上，解吸率近100％。與AB—8相比，DM—130對糖的吸附較小，是脫色的較合適樹脂。溫度對樹脂脫色效果的影響結(jié)果表明，樹脂對色素的吸附更容易在低溫下發(fā)生，說明吸附過程是放熱的、自發(fā)的。室溫20℃是脫色效果較好的溫度。當樹脂．糖液比例在0.13 g/ml左右時可以達到較高的脫色率，超過這個比例時脫色率變化不明顯。