豆渣蛋白的提取及在韧性饼干中的应用研究

孙显慧，卜令娜，张爱英，丁美丽

潍坊职业学院 (潍坊 262737)

豆渣是生产豆浆、豆腐等豆制品的副产物，其中湿豆渣中含水量约为85%，蛋白质3.0%，脂肪0.5%，碳水化合物(纤维素、多糖等)8.0%，此外，还含有钙、磷、铁等矿物质[1]。湿豆渣由于水分含量高，不易保存，大部分被用作饲料或肥料，甚至有一部分被丢弃，而大型豆制品生产企业往往将其干燥后进行处理。大豆中的优质蛋白质并没有被充分利用，造成了资源的浪费。近几年国内对豆渣研究主要集中在豆渣纤维上[2-3]，而对豆渣蛋白的利用还比较少。

本研究通过设计合理的工艺路线，将豆渣中残余的优质蛋白质提取分离出来，充分利用优质蛋白质资源的营养价值。将提取的蛋白质用于焙烤食品中，进而弥补食品必需氨基酸的不足或不均衡问题。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干豆渣制品，三通食品(潍坊)有限公司；标准粉、淀粉、白砂糖、饴糖糖浆、小苏打、食用碳酸氢铵、磷脂、植物油等，均为市售；硫酸、硫酸钾、硫酸铜、硼酸、氢氧化钠、盐酸，均为分析纯，天津市东丽区天大化学试剂厂。

1.2 主要仪器设备

KDN04型蛋白质测定仪，浙江托普仪器有限公司；SZC-06型脂肪测定仪，上海纤检仪器有限公司；CXC-06型纤维测定仪，浙江托普仪器有限公司；pHS-3C型精密pH计，上海精密科学仪器有限公司；DC-B8/11型灰化炉，北京独创科技公司；LG10-2.4A型高速离心机，北京医用离心机厂；DK-98-1型电热恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司；WCS-20A型高速粉碎机，江苏常熟中药机械有限公司；HNY-2102C型恒温振荡器，天津市欧诺仪器仪表有限公司；SEC-2Y-P型电烤箱附加醒发箱，三麦机械有限公司；电磁炉；电子秤；100目过滤网等。

1.3 方法

1.3.1豆渣蛋白的提取

豆渣中剩余蛋白质大部分都是非水溶性的，因此在提取研究中存在很大困难。本项目采取碱溶酸沉的方法对对豆渣蛋白进行提取[4]，在保证其他豆制品生产效率的条件下提取豆渣蛋白。

将干豆渣粉碎后，与水按一定料液比混合，用1 mol/L的NaOH溶液调节至碱性，水浴搅拌，随后3 500 r/min离心5min，过滤，收集滤液，滤渣以同样的方法进行二次碱提，合并滤液，接着用1 mol/L的HCl溶液缓慢调节pH至等电点附近停止搅拌，3 500 r/min离心15 min，过滤，所得滤渣在60 ℃烘干即为豆渣蛋白。

1.3.2测定方法

蛋白质含量的测定，参照GB/T 5009.5—2010中凯氏定氮法；纤维素含量的测定，参照GB/T 5009.10—2010中重量法；淀粉含量的测定，参照GB/T 5009.9—2008中酸水解法；灰分含量的测定，参照GB/T 5009.4—2010中灼烧恒重法；水分含量的测定，参照GB/T 5009.3—2010中105 ℃恒重法； 脂肪含量的测定，参照GB/T 5009.6—2010中索氏抽提法。

1.3.3不同酸沉pH条件对豆渣蛋白沉淀质量的影响

通过沉淀质量法测定豆渣蛋白等电点，确定豆渣蛋白酸沉最佳pH值。取过100目筛的豆渣粉 50 g，在料液比(g/mL)1∶30、碱液提取pH值9.5、温度45 ℃、时间60 min等试验条件下，提取豆渣蛋白后，3 500 r/min离心15 min，取上清液，分别用1 mol/L的HCl调节溶液的pH值至4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0、5.2、5.4、5.6、5.8、6.0，静置沉淀2 h 后，3 500 r/min 离心15 min，检测沉淀蛋白质的质量，研究不同酸沉pH条件对豆渣蛋白沉淀质量的影响，从而确定最佳酸沉pH条件。

1.3.4豆渣蛋白提取工艺单因素试验

选择豆渣蛋白提取方法，进行单因素试验，初步确定提取工艺参数。准确称取10 g干豆渣粉，按一定料液比分散于水中，用1 mol/L氢氧化钠溶液调节碱提pH值，在不同条件下进行碱溶酸沉法提取豆渣蛋白试验，提取后，3 500 r/min离心15 min，取上清液调pH至等电点进行酸沉，测定蛋白质的提取量，比较不同条件下蛋白质的提取率，确定不同单因素提取条件对蛋白质提取率的影响。豆渣蛋白提取率公式：

蛋白提取率(%)= 所提蛋白质量/豆渣蛋白总质量×100%

1.3.4.1 不同料液比对豆渣蛋白质提取率的影响

称取6份样品，选定温度45 ℃、提取时间60 min，碱提pH值9.5，分别调节料液比(g/mL)分别为1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40、1∶45，研究不同料液比对豆渣蛋白质提取率的影响。

1.3.4.2 不同碱提pH值对豆渣中蛋白质提取率的影响

称取6份样品，选定料液比(g/mL)1∶30、温度45 ℃、提取时间60 min，用1 mol/L氢氧化钠溶液分别调节碱提pH值为8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5，研究不同碱提pH值对豆渣中蛋白质提取率的影响。

1.3.4.3 不同提取温度对豆渣蛋白提取率的影响

称取6份样品，选定料液比(g/mL)1∶30、提取时间60 min、碱提pH值9.5，分别保持提取温度为35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃和60 ℃，研究不同提取温度对豆渣蛋白提取率的影响。

1.3.4.4 不同浸提时间对豆渣蛋白提取率的影响

称取6份样品，选定料液比(g/mL)1∶30、碱提pH值9.5，分别保持提取时间为30 min、45 min、60 min、75 min、90 min和105 min，研究不同浸提时间对豆渣蛋白提取率的影响。

1.3.4豆渣蛋白提取工艺正交试验

在单因素试验基础上，选取料液比、碱提pH值、碱提时间和浸提温度这4个条件，进行四因素三水平正交试验[5]，进而确定豆渣蛋白提取的最优工艺参数。

1.3.5豆渣蛋白饼干的制备

本试验选择普通韧性饼干作为试验产品[6]，添加豆渣蛋白，进行提高产品的营养性的初步研究。

普通韧性饼干配方[7]：标准粉450 g ，淀粉50 g(面粉和淀粉均以面粉计，计为100%)，砂糖150 g，饴糖20 g，植物油38 g，酥油60 g，磷脂5 g，碳酸氢铵2 g，碳酸氢钠 3 g，水100 g，香兰素0.08 g。

韧性饼干的加工工艺过程[7-8]：面粉淀粉、淀粉等过筛处理，砂糖用水溶解，一次将各种原辅材料投入搅拌机调制面团。

通过前期试验获得普通韧性饼干主要操作工艺参数：面团温度40 ℃；面团调制时间35～40 min；面团静置时间15～20 min。面团静置后，进行辊压成型，入炉烘烤，得到成品。焙烤条件：220 ℃，时间8 min。

以传统饼干为基础，在饼干原始配方的基础上分别以20 g、30 g、40 g、50 g豆渣蛋白，代替部分面粉调制韧性饼干面团，制备豆渣蛋白饼干，综合感官品评和蛋白添加量，确定豆渣蛋白在产品中的添加量。

1.3.6感官质量评价方法

随机选取10名教师和10名学生利用评分法对不同蛋白添加量的产品进行感官评价[9]，产品感官质量评价标准见表1[10]。

表1 韧性饼干感官质量评价标准

2 结果与讨论

2.1 豆渣原料基本成分结果

表2 干燥豆渣基本成分分析结果 g/100 g

由表2可见，豆渣样品中蛋白质的含量占19.16%，仅次于膳食纤维。

2.2 不同酸沉pH条件对豆渣蛋白沉淀质量的影响

通过沉淀质量法测定渣蛋白等电点，结果如图1所示。在pH值5.4处，用盐酸沉淀得到的蛋白质的量最多，进而确定豆渣蛋白质等电点为pH 5.4。

图1 酸沉pH对蛋白质沉淀的影响

2.3 豆渣蛋白提取工艺单因素试验结果

2.3.1不同料液比对豆渣蛋白质提取率的影响

如图2所示，随着料液比数值的增大，蛋白质的提取率逐渐增高。实践过程中发现，当料液比数值较小时，原料不容易分散，部分蛋白溶出后，料液粘度增大，不利于操作；当料液比(g/mL)超过1∶30后，蛋白质提取率提高，但提取率增加不明显。因此，豆渣蛋白提取适宜料液比(g/mL)为1∶30，此时豆渣蛋白的提取率为61.63%。

图2 不同料液比对豆渣蛋白质提取率的影响

2.3.2不同碱提pH值对豆渣中蛋白质提取率的影响

如图3所示，蛋白质的提取率随着pH的升高而升高。当pH值达到10，蛋白质的得率为54.82%；pH达到10.5时以上时蛋白质提取率增高不明显。因此，豆渣蛋白提取适宜碱提pH值为10.0。

图3 不同碱提pH值对豆渣中蛋白质提取率的影响

2.3.3不同提取温度对豆渣蛋白提取率的影响

如图4所示，随着碱提温度的升高，豆渣蛋白的提取率呈缓慢上升的趋势，当提取温度为45 ℃时，达到最大值51.63%。因此，豆渣蛋白提取适宜碱提温度为45 ℃。

图4 不同提取温度对豆渣蛋白提取率的影响

2.3.4不同浸提时间对豆渣蛋白提取率的影响

如图5所示，随着碱提时间的延长，蛋白质的提取率升高。碱提时间为75 min时，蛋白质的提取率达到64.07%，继续延长浸提时间，蛋白质提取率升高变得非常缓慢，逐渐趋于稳定，因此，豆渣蛋白提取适宜浸提时间为75 min。

图5 不同浸提时间对豆渣蛋白提取率的影响

2.4 豆渣蛋白提取工艺正交试验结果

在单因素试验基础上，选取料液比、碱提pH值、碱提时间和浸提温度，进行四因素三水平正交试验，确定豆渣蛋白提取的最优工艺参数，使豆渣蛋白利用率达到最大。正交试验因素水平表见表3[7]。

表3 因素水平表

表4 豆渣蛋白提取正交试验结果

正交试验结果如表4所示 ，豆渣蛋白最佳提取方案是A2B2C3D1，即豆渣的最佳提取条件为料液比(g/mL)为1∶30、碱提pH值10.0、碱提时间90 min、碱提温度为40 ℃，豆渣蛋白产率可达66.05%。

2.5 豆渣蛋白添加比例的单因素试验结果

表5 韧性饼干感官质量评价结果

由表5可见，在产品配方中，豆渣蛋白添加量为40 g时，即在粉料中占8%时，在充分提高产品蛋白含量的同时，仍能保持产品良好的感官品质。

3 结论

采用碱溶酸沉法提取豆渣分离蛋白，通过单因素试验和正交试验发现，豆渣蛋白在料液比为1∶30(g/mL)、碱提pH10.0、碱提时间90 min、碱提温度为40℃等条件下碱提后，调节提取液pH至等电点5.4附近时，豆渣蛋白的得率可达66.05%。将豆渣蛋白按8%(占面粉原料)的比例添加到韧性饼干中，制得蛋白营养强化型饼干。 该研究成果为优质植物蛋白资源的利用利用突进提供了参考和依据；提取的豆渣蛋白后残余物的利用豆渣蛋白在人体内的消化吸收利用率是今后进一步研究的方向。