一种无有机化学溶剂参与的大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖的提取方法

技术领域

本发明涉及豆类食品加工技术领域，具体涉及一种无化学溶剂参与的大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖的提取方法。

背景技术

大豆作为“药食同源”的主要作物，近代研究发现大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖等成份，对人体健康、医疗保健具有重要作用，而且长期服用无毒副作用，既是食物又有药的功效，因此被称为“大豆保健功能因子”，但在“大豆保健功能因子”提取过程，均需加入乙醇、甲醇、丙酮或乙酸乙酯等化学溶剂进行提取，由于乙醇等化学溶剂易燃、易爆，增加生产安全防范工作量，而且残留的溶剂长期对人体危害作用尚难以预测。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种无化学溶剂参与的大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖的提取方法，采用一项，无有机化学溶剂参与的大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖的提取，以克服上述现有技术的不足。

本发明提供的一种无有机化学溶剂参与的大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖的提取方法，其特征具体包括以下步骤：

步骤1、原料选用

选用以大豆浸油后的低温脱溶豆粕(白豆片)为原料，与通用的乙醇提取或甲醇提取工艺不同，为防止在步骤2加热水浸出时，形成浆状，影响功能成份提取，本步骤不对豆粕进行粉碎，而是用白豆片整片为原料；

步骤2、碱性热水浸出

将步骤1的原料豆粕(白豆片)送入带搅拌加热器的浸提罐中，向浸提罐加入90℃以上纯净水，根据大豆异黄酮可溶于碱性热水的原理，同时加入NaOH，调至pH值10～12，加水量为豆粕重的10倍左右，搅拌速度为30～60r/min，搅拌时间4～6h，利用加热器，保持水温在90°～100℃；

步骤3、以上生产原理系根据豆粕中蛋白质在热水中，可全部产生热变性沉析的原理。而在常温下不溶于水的大豆异黄酮(含染料木苷与染料木素)却在＞90℃的碱性热水中可由不溶性转化为可溶性的生物学特性，将溶于90℃以上热水中的大豆异黄酮与原本在常温下即可水溶的大豆皂苷、大豆低聚糖(含水苏糖、棉子糖)共同构成的混合水溶液与被加热沉析的固相大豆蛋白一并送入60目筛分器过滤，输送泵功率为10kw、工作压强为0.2Mpa～0.4Mpa，筛分所得液相物送入步骤5，固相截留物送入步骤4；

步骤4、烘干

将步骤3过滤分离所得固相截留物经功率100kw，转速为1450r/min自动摩擦烘干机烘干，含水率≤9％，所得产品为“饲料级浓缩蛋白”；

步骤5、中和

将步骤3经筛分机所得液相物，送入带加热搅拌器的保温中和罐中，加入食品级盐酸，调至pH7.0；

步骤6、除盐

将5步骤所得温度约90℃左右、pH7.0的中性混合料液泵入电渗析除盐装置，进料泵压强为0.15Mpa～0.25Mpa，电渗析装置电流18A～20A，除盐后混合电导率应在100μs/cm～300μs/cm之间；

步骤7、树脂吸附

将步骤6电渗析除盐后所得温度≥90℃的液相物泵入大孔树脂吸附装置(如HP-20、D33)，被树脂吸附的成分为大豆异黄酮与大豆皂苷，流出液相物为大豆水苏糖、棉子糖等水溶性大豆低聚糖料液；

步骤8、提取大豆水苏糖与棉子糖

将步骤7通过大孔树脂吸附后流出的大豆低聚糖混合料液，泵入纳滤(nF)“膜分离装置”，选用膜孔径以能截留相对分子质量为500以上糖类为度，工作压强为1.5Mpa，即将相对分子质量为594的棉子糖与相对分子质量为738的水苏糖截留，而使相对分子质量小于500的蔗糖(相对分子质量为342)、葡萄糖通过滤膜流出，流出液可作为液体排放物排放至污水处理池统一处理，不属于本专利包含的内容。

纳滤膜(nF)截留的水苏糖与棉子糖纯度≥25％，通过真空浓缩，使含水率≤25％，可直接灌装为“水苏糖与棉子糖混合糖浆”产成品。

步骤9、提取大豆皂苷

利用大豆皂苷能溶于60℃以下常温水，而大豆异黄酮(含染料木苷与染料木素)只能溶于80℃以上热水的生物学特性，用温度60℃以下的常温水对步骤7大孔树脂吸附的大豆皂苷进行洗脱，洗脱液为大豆皂苷溶液，大豆皂苷溶液经浓缩处理后，固形物浓度达到10％左右，经常规灭菌，泵入喷雾干燥塔，所得含水率≤7％的固态粉状物即为大豆皂苷；

步骤10、提取大豆异黄酮

用温度高于90℃的、pH10～12的碱性热水对步骤9洗脱大豆皂苷后的大孔树脂留存物进行洗脱2～3次，使大孔树脂吸附物全部溶解洗脱，再将洗脱液加食品级盐酸中和至pH7.0，经“电渗析”除盐后，送入冷却槽，冷却槽周边通过流水水浴，降温至20℃以下，大豆异黄酮(含染料木苷与染料木素)沉析，呈固相析出，将析出固形物与混合液一并送入压强为0.1Mpa～0.3Mpa、滤布

步骤11、第二次水洗、分离、提纯、干燥

将步骤10所得大豆异黄酮粗品，加纯净水20～30倍，加热至90℃以上，大豆异黄酮(含染料木苷与染料木素)溶化，将温度为90℃以上的溶液泵入压强为0.2Mpa～0.3Mpa、滤布

本发明的优点及积极效果是：

1、本发明针对目前大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆低聚糖制备需用乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂提取的技术缺陷，根据大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖在水溶时，对溶剂水的温度与pH值条件要求不同的生物学特性，采用一项无有机化学溶剂参与的大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖提取新技术。

2、本发明彻底消除了大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖在提取过程使用乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯等有机化学溶剂，对应用人群造成的有机化学药剂对人体危害的恐惧心理。由于生产全过程无乙醇等有机化学溶剂参与，消除了生产工艺易燃、易爆的消防隐患，使工业生产更安全。

3、本发明中不对豆粕进行粉碎，而是用白豆片整片为原料，可防止在步骤2加热水浸出时，形成浆状，影响功能成份提取。

4、本发明的工艺按照依次提取大豆水苏糖、棉子糖-提取大豆皂苷-提取大豆异黄酮的连续提取方式，使得流程短、能源消耗低、适合于工业化生产。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

本实施例提供的一种无有机化学溶剂参与的大豆异黄酮、大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖的提取方法，具体包括以下步骤：

步骤1、原料选用

选用以大豆浸油后的低温脱溶豆粕(白豆片)为原料，与通用的乙醇提取或甲醇提取工艺不同，为防止在步骤2加热水浸出时，形成浆状，影响功能成份提取，本步骤不对豆粕进行粉碎，而是用白豆片整片为原料；

步骤2、热水浸出

将步骤1的原料豆粕(白豆片)送入带搅拌加热器的浸提罐中，向浸提罐加入90℃以上纯净水，根据大豆异黄酮易溶于碱性热水的生物学特性，同时加入食品级NaOH，调至pH值10～12，加水量为豆粕重的5～10倍，搅拌速度为30～60r/min，搅拌时间4～6h，利用加热器，保持水温在80°～100℃；

步骤3、以上生产原理系根据豆粕中蛋白质在80℃以上热水中，可全部产生热变性沉析的原理。而在常温下不溶于水的大豆异黄酮(含染料木苷与染料木素)却在＞90℃的碱性热水中可由不溶性转化为可溶性的生物学特性，将溶于高于90℃以上热水中的大豆异黄酮与原本在常温下即可水溶的大豆皂苷、大豆水苏糖、棉子糖共同构成的混合水溶液与被加热沉析的固相大豆蛋白一并送入60目筛分器过滤，输送泵功率为10kw、工作压强为0.2Mpa～0.4Mpa，筛分所得液相物送入5步骤，固相物送入4步骤；

步骤4、烘干

将步骤3过滤分离所得固相截留物经功率100kw，转速为1450r/min自动摩擦烘干机烘干，含水率≤9％，本项产品为“饲料级浓缩蛋白”。

步骤5、中和

将步骤3经筛分机所得液相物，送入带加热搅拌器的保温中和罐中，加入食品级盐酸，调至pH7.0；

步骤6、除盐

将5步骤所得温度≈90℃、pH7.0的中性混合料液泵入“电渗析除盐装置”，进料泵压强为0.15Mpa～0.25Mpa，电渗析装置电流18A～20A，除盐后混合电导率应在100μs/cm～300μs/cm；

步骤7、树脂吸附

将步骤6经电渗析除盐后所得温度≈90℃的液相物送入大孔树脂吸附装置(如HP-20、D33)，被树脂吸附的成分为大豆异黄酮与大豆皂苷，流出液相物为大豆水苏糖、棉子糖等水溶性大豆低聚糖；

步骤8、提取大豆水苏糖、棉子糖

将步骤7通过大孔树脂吸附后流出的大豆水苏糖、棉子糖混合料液，泵入纳滤(nF)“膜分离装置”，选用膜孔径以能截留相对分子质量为500以上糖类为度，工作压强为1.5Mpa，即将相对分子质量为594的棉子糖与相对分子质量为738的水苏糖截留，而使相对分子质量小于500的蔗糖(相对分子质量为342)、葡萄糖通过滤膜流出，流出液可作为液体排放物排放污水处理池统一处理，不属于本专利包含的内容。

纳滤膜(nF)截留的水苏糖与棉子糖纯度≥25％，通过真空浓缩，使含水率≤25％，可直接灌装为“水苏糖与棉子糖混合糖浆”产成品。

步骤9、提取大豆皂苷

利用大豆皂苷能溶于60℃以下常温水，而大豆异黄酮(含染料木苷与染料木素)只能溶于80℃以上热水的生物学特性，用温度60℃以下的常温水对步骤7大孔树脂吸附的大豆皂苷进行洗脱，洗脱液为大豆皂苷溶液，大豆皂苷溶液经浓缩处理后，固形物浓度达到10％，经常规灭菌，泵入喷雾干燥塔，所得含水率≤7％的固态粉状物即为大豆皂苷；

步骤10、提取大豆异黄酮

用温度高于90℃的、pH值10～12的碱性热水对步骤9洗脱大豆皂苷后的大孔树脂留存物进行洗脱2～3次，使大孔树脂吸附物全部溶解洗脱，再将洗脱液加食品级盐酸中和至pH7.0，经“电渗析装置”除盐后，送入冷却槽，冷却槽周边通过流水水浴，降温至20℃以下，大豆染料木苷与染料木素沉析，呈固相析出，将析出固形物混合液一并送入压强为0.1Mpa～0.3Mpa、滤布

步骤11、第二次水洗、分离、提纯、干燥

将步骤10所得大豆异黄酮粗品，加纯净水20～30倍，加热至90℃以上，大豆异黄酮(含染料木苷与染料木素)溶化，将温度为90℃以上的溶液泵入压强为0.2Mpa～0.3Mpa、滤布

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。