申请日2017.04.14
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号A23J1/16
摘要
一种利用发酵法从豌豆淀粉废水中制备消除了重金属的豌豆蛋白的方法，利用木葡糖酸醋杆菌发酵豌豆淀粉废水，产生有机酸螯合第一次重金属，利用木葡糖酸醋杆菌菌体与其产生的细菌纤维素吸附豌豆蛋白中的第二次重金属，最后豌豆蛋白精制过程中酸沉洗脱豌豆蛋白中的第三次重金属。本发明利用发酵法从豌豆淀粉废水中精制豌豆蛋白结合三步脱除豌豆蛋白中的重金属，得到重金属达标的高蛋白含量的豌豆蛋白。
权利要求书
1.一种从豌豆淀粉废水中制备除重金属的豌豆蛋白的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将豌豆淀粉废水溶液经过高压瞬时灭菌，送入机械搅拌通风发酵罐中，接入5%～20%木葡糖酸醋杆菌种子，温度在25～37℃下发酵5h～96h，发酵结束，发酵液的pH在4.0～4.8，得到含有微团状细菌纤维素和有机酸的豌豆淀粉废水发酵液;
(2)将上述发酵液利用离心机进行分离，离心力为2500-3000×g，得到上清液和沉淀，上清液为螯合了重金属的发酵有机酸酸液，沉淀为有机酸螯合脱除一次重金属的豌豆蛋白、木葡糖酸醋杆菌菌体和细菌纤维素;
(3)将步骤(2)制备得到的沉淀送入调浆罐，加1～3倍水调浆，加碱液调节pH至8.0～13.0，在40～50℃，搅拌速度50-70r/min，反应20～80min，在溶解豌豆蛋白的同时，利用木葡糖酸醋杆菌菌体和其产生的细菌纤维素吸附豌豆蛋白中的重金属;
(4)将步骤(3)制备得到的反应液利用离心机进行分离，离心力为2500-3000×g，得到上清液和沉淀，上清液为脱除两次重金属的豌豆蛋白溶液，沉淀为吸附了重金属的木葡糖酸醋杆菌菌体和细菌纤维素;
(5)将步骤(4)制备得到的上清液送入调浆罐，加1～3倍水调浆，加酸液调节pH至4.0～4.8，在40～45℃，搅拌速度50-70r/min，反应20～60min，在得到豌豆蛋白的同时，洗脱豌豆蛋白中的重金属;
(6)将步骤(5)制备得到的反应液利用离心机进行分离，离心力为2500-3000×g，得到脱除三次重金属的豌豆蛋白;
(7)将步骤(6)制备得到的豌豆蛋白送入调浆罐，加1～3倍水调浆，在温度30～35℃水洗10～30min，搅拌速度50-70r/min，利用离心机分离，离心力为2500-3000×g，得到豌豆蛋白;
(8)将步骤(7)制备得到的豌豆蛋白送入调浆罐，加1～3倍水调浆，加碱液调节pH至中性，在温度30～35℃中和10～30min，利用离心机分离，离心力为(2500-3000)×g，得到豌豆蛋白。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述重金属为铅、镉、汞。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于豌豆淀粉废水中重金属的浓度不超过3.0mg/L，其中铅浓度不超过1.0mg/L，镉浓度不超过1.0mg/L，汞浓度不超过1.0mg/L。
说明书
一种从豌豆淀粉废水中制备除重金属的豌豆蛋白的方法
技术领域
本发明涉及食品加工技术领域，尤其是涉及一种利用发酵法从豌豆淀粉废水中精制豌豆蛋白结合三步脱除豌豆蛋白中的重金属、得到重金属达标的高蛋白含量的豌豆蛋白的方法。
背景技术
豌豆蛋白质是一种优质蛋白质，氨基酸的比例较平衡，消化利用率98%以上，人体所需的八种必需氨基酸中，除了蛋氨酸的含量稍低外，其余均达到FAO/WHO推荐模式值。豌豆蛋白是非过敏蛋白，不含抗营养因子，因此，我们可以看到豌豆蛋白本身存在着较高的附加值。可广泛应用于保健品、肉制品、饮料、烘烤食品、乳制品等。豆类植物不含胆固醇，这一点优于动物蛋白。
豌豆淀粉生产需要消耗大量的水，废水排放，既浪费蛋白资源，又造成环境的严重污染。从豌豆淀粉中回收豌豆蛋白很有必要，否则会造成很大的浪费。上世纪90年代初，人们发明了一种自然沉淀加大锅煮沸的简陋方法来回收豌豆蛋白。然而，这种方法存在这很大的弊端，自然沉淀耗时长，容易造成蛋白质的腐败，尤其是夏天更是如此，这不仅降低了蛋白质的营养价值，而且污染了周围的空气;大锅煮沸得到的豌豆蛋白经过高温发生变性，理化性质不佳。
目前，有少数公司采用喷雾干燥方法，将废水中的蛋白进行回收，减少蛋白的浪费。然而采用喷雾干燥法回收所得物料中，由于蛋白发生变性导致豌豆蛋白功能性差，且回收所得蛋白含量较低，只能作为豌豆豆粕添加于饲料中，附加值极低，造成蛋白资源的浪费。
由于工业、采矿业对农业的污染，豌豆重金属污染问题逐步暴露。镉、铅、汞等与豌豆蛋白以络合物的形式结合，导致豌豆蛋白中重金属富集，使其食用安全性受到影响。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种从豌豆淀粉废水中制备除重金属的豌豆蛋白的方法。本发明将发酵过程结合豌豆蛋白的制备工艺，利用发酵过程和发酵产物，能够得到除重金属的精制豌豆蛋白，克服了目前豌豆蛋白除重金属工艺复杂的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种从豌豆淀粉废水中制备除重金属的豌豆蛋白的方法，具体步骤如下：
(1)将豌豆淀粉废水溶液经过高压瞬时灭菌，送入机械搅拌通风发酵罐中，接入5%～20%木葡糖酸醋杆菌种子，温度在25～37℃下发酵5h～96h，发酵结束，发酵液的pH在4.0～4.8，得到含有微团状细菌纤维素和有机酸的豌豆淀粉废水发酵液;
(2)将上述发酵液利用离心机进行分离，离心力为2500-3000×g，得到上清液和沉淀，上清液为螯合了重金属的发酵有机酸酸液，沉淀为有机酸螯合脱除一次重金属的豌豆蛋白、木葡糖酸醋杆菌菌体和细菌纤维素;
(3)将步骤(2)制备得到的沉淀送入调浆罐，加1～3倍水调浆，加碱液调节pH至8.0～13.0，在40～50℃，搅拌速度50-70r/min，反应20～80min，在溶解豌豆蛋白的同时，利用木葡糖酸醋杆菌菌体和其产生的细菌纤维素吸附豌豆蛋白中的重金属;
(4)将步骤(3)制备得到的反应液利用离心机进行分离，离心力为2500-3000×g，得到上清液和沉淀，上清液为脱除两次重金属的豌豆蛋白溶液，沉淀为吸附了重金属的木葡糖酸醋杆菌菌体和细菌纤维素;
(5)将步骤(4)制备得到的上清液送入调浆罐，加1～3倍水调浆，加酸液调节pH至4.0～4.8，在40～45℃，搅拌速度50-70r/min，反应20～60min，在得到豌豆蛋白的同时，洗脱豌豆蛋白中的重金属;
(6)将步骤(5)制备得到的反应液利用离心机进行分离，离心力为2500-3000×g，得到脱除三次重金属的豌豆蛋白;
(7)将步骤(6)制备得到的豌豆蛋白送入调浆罐，加1～3倍水调浆，在温度30～35℃水洗10～30min，搅拌速度50-70r/min，利用离心机分离，离心力为2500-3000×g，得到豌豆蛋白;
(8)将步骤(7)制备得到的豌豆蛋白送入调浆罐，加1～3倍水调浆，加碱液调节pH至中性，在温度30～35℃中和10～30min，利用离心机分离，离心力为(2500-3000)×g，得到豌豆蛋白。
所述重金属为铅、镉、汞。豌豆淀粉废水中重金属的浓度不超过3.0mg/L，即铅浓度不超过1.0mg/L，镉浓度不超过1.0mg/L，汞浓度不超过1.0mg/L。
本发明有益的技术效果在于：
木葡糖酸醋杆菌发酵产生细菌纤维素，一方面细菌纤维素可以很好的吸附重金属，另一方面，木葡糖酸醋杆菌的菌体，不管是死菌还是活菌均可以吸附重金属，再者，木葡糖酸醋杆菌发酵产生有机酸，可以螯合重金属。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1：
(1)将豌豆淀粉废水溶液经过高压瞬时灭菌，送入机械搅拌通风发酵罐中，接入5%木葡糖酸醋杆菌种子，温度在25℃下发酵96h，发酵结束，发酵液的pH在4.8，得到含有微团状细菌纤维素和有机酸的豌豆淀粉废水发酵液;
(2)将上述发酵液利用离心机进行分离，离心力为3000×g，得到上清液和沉淀，上清液为螯合了重金属的发酵有机酸酸液，沉淀为有机酸螯合脱除一次重金属的豌豆蛋白、木葡糖酸醋杆菌菌体和细菌纤维素;
(3)将步骤(2)制备得到的沉淀送入调浆罐，加3倍水调浆，加碱液调节pH至13.0，在45～48℃，搅拌速度70r/min，反应80min，在溶解豌豆蛋白的同时，利用木葡糖酸醋杆菌菌体和其产生的细菌纤维素吸附豌豆蛋白中的重金属;
(4)将步骤(3)制备得到的反应液利用离心机进行分离，离心力为3000×g，得到上清液和沉淀，上清液为脱除两次重金属的豌豆蛋白溶液，沉淀为吸附了重金属的木葡糖酸醋杆菌菌体和细菌纤维素;
(5)将步骤(4)制备得到的上清液送入调浆罐，加3倍水调浆，加酸液调节pH至4.8，在43～45℃，搅拌速度70r/min，反应60min，在得到豌豆蛋白的同时，洗脱豌豆蛋白中的重金属;
(6)将步骤(5)制备得到的反应液利用离心机进行分离，离心力为3000×g，得到脱除三次重金属的豌豆蛋白;
(7)将步骤(6)制备得到的豌豆蛋白送入调浆罐，加3倍水调浆，在温度35℃水洗30min，搅拌速度70r/min，利用离心机分离，离心力为3000×g，得到豌豆蛋白;
(8)将步骤(7)制备得到的豌豆蛋白送入调浆罐，加3倍水调浆，加碱液调节pH至中性，在温度35℃中和30min，利用离心机分离，离心力为3000×g，得到豌豆蛋白。
实施例2：
(1)将豌豆淀粉废水溶液经过高压瞬时灭菌，送入机械搅拌通风发酵罐中，接入20%木葡糖酸醋杆菌种子，温度在37℃下发酵5h，发酵结束，发酵液的pH在4.0～4.8，得到含有微团状细菌纤维素和有机酸的豌豆淀粉废水发酵液;
(2)将上述发酵液利用离心机进行分离，离心力为2500×g，得到上清液和沉淀，上清液为螯合了重金属的发酵有机酸酸液，沉淀为有机酸螯合脱除一次重金属的豌豆蛋白、木葡糖酸醋杆菌菌体和细菌纤维素;
(3)将步骤(2)制备得到的沉淀送入调浆罐，加1倍水调浆，加碱液调节pH至8.5，在40℃，搅拌速度50r/min，反应25min，在溶解豌豆蛋白的同时，利用木葡糖酸醋杆菌菌体和其产生的细菌纤维素吸附豌豆蛋白中的重金属;
(4)将步骤(3)制备得到的反应液利用离心机进行分离，离心力为2500g，得到上清液和沉淀，上清液为脱除两次重金属的豌豆蛋白溶液，沉淀为吸附了重金属的木葡糖酸醋杆菌菌体和细菌纤维素;
(5)将步骤(4)制备得到的上清液送入调浆罐，加1倍水调浆，加酸液调节pH至4.2，在40℃，搅拌速度50r/min，反应20min，在得到豌豆蛋白的同时，洗脱豌豆蛋白中的重金属;
(6)将步骤(5)制备得到的反应液利用离心机进行分离，离心力为2500×g，得到脱除三次重金属的豌豆蛋白;
(7)将步骤(6)制备得到的豌豆蛋白送入调浆罐，加1倍水调浆，在温度30℃水洗10min，搅拌速度50r/min，利用离心机分离，离心力为2500×g，得到豌豆蛋白;
(8)将步骤(7)制备得到的豌豆蛋白送入调浆罐，加1倍水调浆，加碱液调节pH至中性，在温度30℃中和10min，利用离心机分离，离心力为2500×g，得到豌豆蛋白。
实施例3：
(1)将豌豆淀粉废水溶液经过高压瞬时灭菌，送入机械搅拌通风发酵罐中，接入10%木葡糖酸醋杆菌种子，温度在20℃下发酵48h，发酵结束，发酵液的pH在4.4，得到含有微团状细菌纤维素和有机酸的豌豆淀粉废水发酵液;
(2)将上述发酵液利用离心机进行分离，离心力为2800×g，得到上清液和沉淀，上清液为螯合了重金属的发酵有机酸酸液，沉淀为有机酸螯合脱除一次重金属的豌豆蛋白、木葡糖酸醋杆菌菌体和细菌纤维素;
(3)将步骤(2)制备得到的沉淀送入调浆罐，加2倍水调浆，加碱液调节pH至10.0，在45℃，搅拌速度60r/min，反应60min，在溶解豌豆蛋白的同时，利用木葡糖酸醋杆菌菌体和其产生的细菌纤维素吸附豌豆蛋白中的重金属;
(4)将步骤(3)制备得到的反应液利用离心机进行分离，离心力为2800×g，得到上清液和沉淀，上清液为脱除两次重金属的豌豆蛋白溶液，沉淀为吸附了重金属的木葡糖酸醋杆菌菌体和细菌纤维素;
(5)将步骤(4)制备得到的上清液送入调浆罐，加2倍水调浆，加酸液调节pH至4.5，在42℃，搅拌速度60r/min，反应40min，在得到豌豆蛋白的同时，洗脱豌豆蛋白中的重金属;
(6)将步骤(5)制备得到的反应液利用离心机进行分离，离心力为2800×g，得到脱除三次重金属的豌豆蛋白;
(7)将步骤(6)制备得到的豌豆蛋白送入调浆罐，加2倍水调浆，在温度32℃水洗20min，搅拌速度60r/min，利用离心机分离，离心力为2800×g，得到豌豆蛋白;
(8)将步骤(7)制备得到的豌豆蛋白送入调浆罐，加2倍水调浆，加碱液调节pH至中性，在温度32℃中和20min，利用离心机分离，离心力为2800×g，得到豌豆蛋白。