黄浆水中大豆异黄酮的回收黄浆水的预处理.docx

1、黄浆水中大豆异黄酮的回收黄浆水的预处理黄浆水中大豆异黄酮的回收黄浆水的预处理2oO7.Vo1.28.No.o1食品研究与jif发科学研究黄浆水中大豆异黄酮的回收黄浆水的预处理顾建明.潘春云(上海大学生命科学学院,上海200444)摘要:为了提高混合活性炭吸附法回收豆制品加工黄浆水中大豆异黄酮的效率,对黄浆水进行预处理.最佳工艺条件为调节废水pH=7.5,按废水固形物含量的10%加入CaCI2,加热至100,处理15min,滤其沉淀后,再进行超滤.最佳操作条件为压力0-3MPa0.4MPa,温度40一50,滤膜PS一10,截留分子量10000.经预处理后.黄浆水中蛋白质去除率为95.3%,大豆异

2、黄酮损失率12.9%.关键词:大豆;大豆异黄酮;超滤;废水处理;沉淀THERECOVERYOFSOYBEANISOFLAVONEFROMSOYBEANPROCESSINGrASTEWATERTHEPRETREATMENTOFSOYBEANPROCESSINGW_ASIEW_AIERGUJian-ming.PANChun-yun(SchoolofLifeSciences,ShanghaiUniversity,Shanghai200444,China)Abstract:Soybeanprocessingwastewaterispretreatedtoimprovetherecoveryeffici

3、encyofsoybeanisoflavonefromthewastewater.eoptimumpretreatingprocessincludesadjustedtopH7.5.CaChaddedby10%ofthesolidcontentinthewastewater,andheatedto1ooc【=for15rains,furtherultrafihratedwithauhrafihratiOilmembrane(PS一10,cut-offM.W.10ooo)afterfiltratedunderoperatingpressure0.3MPa一0.4MPaandthewastewat

4、ertemperature40C-50cI=.95.3%oftheproteinisremovedand12.9%ofsoybeanisoflavoneislostfromthewastewaterafterpretreated.Keywords:soybean;soybeanisoflavone;ultrafihration;wastewatertreatment;precipitate在我国豆制品加工具有悠久的历史,大小加工厂遍及城乡各地,每年用于加工的大豆数量十分巨大,在加工老豆腐,豆腐干,豆腐皮,素鸡等传统豆制品时,有大量废水,俗称黄浆水,排入下水道,对环境造成了严重的污染,据测定,黄

5、浆水的化学需氧量作者简介:顾建明(1961一),男(汉),副教授,博士,从事食品资源开发与利用研究.(COD)高达20000m#L一30000mg/Lt,黄浆水除含蛋白质和油脂外,还含有对人体具有保健功能的成分,如大豆异黄酮(soybeanisoflavone),大豆皂甙,大豆低聚糖等31,大豆中大豆异黄酮的含量为0.05%0.4%t41,约有44%的大豆异黄酮流失于豆浆凝固后经压滤流出的黄浆水中IS-61.异黄酮在自然界中资源十分有限,仅分布于豆科的蝶形花亚科的极少数植物中,如大豆,墨西哥小白andFishWaste.FoodScienceandTechnologyre8earch,2003

6、.9(1):91-93.【4】王南平,郭鹏达.鱼鳞胶原蛋白的研制【j】.水产科技情报,2004.31(6):263-264,【5】陈胜军,曾名勇,董士远.水产胶原蛋白及其活性肽的研究进展L玎.水产科学,2004(6):4546.6张俊杰,段蕊,杜修桥.鱼鳞胶原蛋白的提取及其性质研究JJ冲国水产.2005.10:6869.f71ZHANGMing-fang,CHEN1.,i-Ping,IRATAYutakaetalRapidde-tectionofspecificproteinsexpressedincytoplasmicmale-sterilelineoftubermustardusingSD

7、S-PAGE.JournalofZhejiangUniver-sity.2001,27(6):646648,8】8傅燕凤,沈月新.浅谈鱼皮胶原蛋白的利用JJ,食品研究与开发,2004(2):16-18.收稿日期:20060828科学研究茕器麓弹麓豆,苜蓿和绿豆,大豆是唯一含有异黄酮且其含量具有人体保健功能意义的食物资源m.大豆异黄酮是大豆生长过程中形成的次级代谢产物,属黄酮类中的异黄酮多酚化合物,以糖甙的形式存在.易溶于水,生理活性最高的是其配基,现已发现3种配基,染料木素(Genistein),大豆甙元(Daidzein),黄豆黄素(Glycitein)9种配糖物P.-31.糖甙型大豆异黄酮

8、的化学结构为H0H【R1=H.OH;R2=H.OCH3;RH.OCHa.COCH,COOH)大豆异黄酮与大豆制品的苦涩味有关,因而长期以来被视为不良成分而被试图除去,近几年来国内外的研究已证实大豆异黄酮对人体的保健功能,包括:(1)类雌性激素活性,由于其结构与雌激素相似,能结合到细胞表面激素受体上,可起到类雌激素的效果,能缓解妇女更年期综合症18-91;(2)抗氧化活性【-;(3)预防骨质疏松1,其功能与补充类雌激素有关;(4)抗癌活性【;(5)缓解糖尿病症状【ll;(6)预防心血管疾病的发生B-41.国内外市场对大豆异黄酮的需求量正不断增长,年需求量1500t,而目前年产量仅为500.目前市

9、场销售的大豆异黄酮是从脱脂豆粕中提取的,未见有化学合成法和微生物发酵法生产的产品12-13.1q,脱脂豆粕中提取生产成本高.纯度低,尤其是配基含量低,其产品十分昂贵.至今,从豆制品生产排放的废水中回收大豆异黄酮的方法还未见有工业化生产报道.因此,研究从黄浆水中回收大豆异黄酮的方法,这对充分利用有限的食品资源,变废为宝,满足市场对大豆异黄酮的需求,减少环境污染,降低生产成本都具有十分重要的意义.1材料和方法1.1实验材料和仪器1.1.1实验材料黄浆水取自上海市大场豆制品加工厂.乙醇(95%),盐酸.硫酸,氯化钙,葡萄糖,氢氧化钠等均为分析纯.染料木素(Genistein,purity>99

10、%.Sigma).1.1.2实验仪器1767微量凯氏定氮器(改良式),uv一754紫外可见分光光度计,PHS一3C精密酸度计,AB104电子分析天6平(METERTOLEDOGroup,Maxl01g,d=0.1mg),低速离心机(YXJ一1型),恒温干燥箱,超滤膜(ps一10),杯式超滤器.1.2实验方法1.2.1最优化沉淀处理工艺参数的确定1.2.1.1采用正交试验(3),因素水平设计见表1.衰1黄浆水沉淀处理正交试验因素水平裹Table1Thefactorsandlevelsofpretreatingthewastewater1.2.1.2沉淀处理的目的是尽量除去蛋白质(Y.最大)和减少

11、大豆异黄酮损失(Y:最小),因此,必须对该体系参数优化以获得适宜的Y.和Y:值.Yl=(NNI)/Noxl00%Y2=(so-s1)/soxl00%Y.黄浆水蛋白质沉淀率(%)Y:黄浆水大豆异黄酮损失率(%)N.处理前黄浆水中蛋白质浓度S.处理前黄浆水中大豆异黄酮浓度N.处理后黄浆水中蛋白质浓度S处理后黄浆水中大豆异黄酮浓度1.2+2沉淀处理黄浆水的超滤1.2.2.1超滤膜的选择在超滤压力P=0.2MPa,超滤温度T=25条件下,采用超滤膜PS一1O,截留分子量3000,5000和10000,测定膜通量速度和超滤前后黄浆水中蛋白质和大豆异黄酮的浓度,综合评价膜性能.1.2.2.2超滤压力的确定

12、采用1.2.2.1试验中确定的最佳超滤膜,超滤温度T=25,在0.1,0.2,0.3,0.4,0.5MPa的超滤压力下,测定膜通量速度与超滤时间的关系.1.2.2.3超滤温度的确定采用1.2.2.1和1.2.2.2试验中确定的超滤膜和超滤压力,在20.30;40,50,60下,1h内测定膜通量速度与温度的关系.1.2.3超滤前后黄浆水中蛋白质的测定采用凯氏定氮法.1.2.4超滤前后黄浆水中大豆异黄酮的测定采用三波长法181.622oo7.Vo1.28.NO.01磷究糍拜科学研究1.2.4.1标准曲线的绘制准确称取大豆异黄酮标准样品染料木素20.o0mg,定容于100mL容量瓶中,然后分别精确吸

13、取0.1,0.2,0.3,0.4,0.5mL标准溶液于10mL容量瓶中,定容后其相应的大豆异黄酮含量分别为2,4,6,8,10mg/L,分别在紫外区(199nm一400nm)扫描,在240nm,260nm,280nm处读取吸光度值A240,A瑚,A28D,按A=A26.一(A瑚+A卸)/2计算,并对A与浓度的关系进行回归分析,绘制标准曲线.1.2.4.2样品的测定准确吸取一定量被测溶液于刻度试管中,将其稀释至被测波长下吸光度值在0.52.0之间,样品吸光度的读取和计算方法同1.2.4.1,将相应的A代入标准曲线回归方程得样品大豆异黄酮的浓度(mg/L).2结果与讨论2.1黄浆水沉淀处理最优化工

14、艺参数经正交试验得出沉淀处理最优化工艺条件为pH7.5,按废水固形物含量的10%加入CaC12,温度100oC,处理15min,在此操作条件下蛋白质去除率87.21%,大豆异黄酮损失率仅为10.76%.褒2黄浆水沉淀处理正交试验方案和结果L.(3)Table2TheschemeandresultofpretreatingthewastewaterII3)试验号蛋白质去除率异黄酮损失率No.ABCDProteinmoral(%)Iofl删0nehgg(%111111212223133342123522316231273132832139332lKl0.9430.9120.9010.906K20.

15、9200.9250.9140.920K0.8740.9000.9220.911R0.0690.o250.0210.014据对豆制品加工黄浆水的成分分析,大豆异黄酮67mg/L,其它固形物含量16500m#L,粗蛋白3900mg/L,粗脂肪630mg/L,总糖10800mg/L,大豆皂甙132mg/L,植酸17mg/L.经试验发现粗蛋白含量是影响后续超滤处理和混合活性炭吸附回收大豆异黄酮的主要因素,所以黄浆水沉淀处理效果采用蛋白质去除率和大豆异黄酮损失率为指标.从试验结果的极差分析可看出,影响蛋白质去除率的因素依次为pH值,CaC1.加入量,温度和处理时间.由于不同的pH值能改变蛋白质大分子上基

16、团的解离状态,蛋白质是两性电解质,pH值升高或降低都会影响其在水中的溶解性,从而左右沉淀效果.CaCI:是电解质,可通过静电作用破坏蛋白质胶粒表面的双电层,使蛋白质胶粒聚集,同时还可以使蛋白质分子间通过ca桥相互连接起来,形成立体网状结构侧,此外,CaC1还可和其它一些有机物质结合而沉淀,如植酸.CaC1也能增加油脂的去除量【21】.但CaCI过量会加重后续超滤浓差极化现象,以及对吸附回收和最终废水净化产生不良影响.一般豆制品制作要煮浆,可将压滤出的黄浆水进行保温并迅速处理,以节约能源,比较符合工厂生产实际情况,100oC也可作为实际操作的参考.黄浆水沉淀处理后先进行常规板框压滤,再进行后续处

17、理.2.2最佳超滤工艺条件经沉淀处理后黄浆水的最佳超滤工艺条件为超滤压力0.3MPa一0.4MPa,超滤温度40oC一50aC,PSl0超滤膜,截留分子量10000.2.2.1最佳超滤膜(图1,表3)10080耋主.主加400超滤时间(rain)Time(min)图1不同截留分子量膜通量速度与超滤时间的关系(25.0.2MPa)Fig.1Therelationbetweenultrafi|trationfluxandtimewithvariouscutolfM.W.membranees(25.0.2MPa】襄3不同截留分子膜的截留率Table3Thecut-offefficiencyofdif

18、ferentcut-ofM.W.membrances(单位:%)从图1和表3可见,虽然膜3000和5000对蛋白质截留率较高,但两种膜通量速度太低,膜阻力大,实用意义不大.尽管膜10000对蛋白质截留率相对较383492883nm引659O65137盯踮科学研究霞器臻究弩瓣2007.Vo1.28,NO.o1低,但对大豆异黄酮的截留率也较低(2.53%),其超滤后溶液中蛋白质浓度为0.27mg/mL,完全可以满足实际生产的需要,在实际生产中通过控制超滤温度和超滤压力仍可达到理想的效果.2.2.2最佳超滤压力(图2):当餐增脚2O008O604020O1O2O3O405O6o7O超滤时问(rain

19、)Time(rain)圈2不同压力下膜通量速度与超滤时间的关系I25.PS-10/10000)Fig.2Therelati0nbetweenultraflltrationfluxandtimeatvariouspressuresI25.PS一10/10000)从图2可看出,当超滤压力为0.1MPa一0.3MPa,膜通量速度太低,不能满足实际生产需要,压力太高O.4MPa一0.5MPa时,膜易被压实,操作能耗增加,而在压力0.3MPa一0.4MPa时,较适中,膜通量速度也能满足实际生产需要.2.2.3最佳超滤温度(图3):圭虚糖8O60402OO骝1O2O304O5O607O超滤温度()Temp

20、erature()图3不同超滤温度对膜通速度的影响10.3MPa.PS一10/10000.1h)Fig.3Theeffectofdifferenttemperaturesonultraflltrationflux10.3MPa.PS一110000.1h)从图3可看出,随着温度的升高,膜通量速度增加,在30一50之间变化明显,这是由于温度提高,使水中分子热运动加快,液体粘度降低,使各分子向膜表面和由膜表面向溶液扩散速度加快,增大了传质系数,从而提高了膜通量速度.根据膜的特性(最高耐受温度60),故选取最佳超滤温度为4050.黄浆水经沉淀,板框压滤后,滤液温度能满足超滤对废水温63:?度的要求,不

21、必额外加热.2.3黄浆水预处理的效果豆制品加工排放的黄浆水,经预处理(沉淀,压滤,超滤)后能适合后续处理混合活性炭吸附回收大豆异黄酮的操作,同时废水也得到了净化,减轻了对环境的污染.见表4.襄4超滤对废水中一些物质的截留率Table4Thecut-offefficiencyofsomecomponentsfromthewastewaterbyultraflltration根据在黄浆水沉淀处理(见2.1)最佳操作条件下蛋白质去除率87.21%,大豆异黄酮损失率10.76%和超滤(见表4)最佳操作条件下蛋白质截留率63%,大豆异黄酮截留率2.37%,可计算出经预处理后,黄浆水中蛋白质总去除率为95

22、.3%,大豆异黄酮总损失率为12.9%.3结论经过预处理,本试验最大程度地去除了对后续工艺影响最大的蛋白质和最小程度地损失了目标物大豆异黄酮,同时亦兼顾到热能的再利用,控制化学处理剂的使用量,降低废水的COD值,操作工艺简单,符合生产实际的要求,对大规模从黄浆水中回收大豆异黄酮具有重要的参考价值.参考文献:【1】秦亚平,等.豆腐生产废水的治理(I)田.污染防治技术,1996,12(2):9394.【2】顾晓华.等.大豆异黄酮J】_精细专业化妆品,2001(6):11-12.【3】宋永生.影响大豆异黄酮古量与种类的因素J】.粮油食品科技,2003,11(3):45.【4】史宣明,岳琳,吴丽荣.大

23、豆异黄酮的提取与精制明.中国油脂,2001.26(2):35.【5】SabfinaT.Umphmss.SuzanneP.Murphy,eta1.IsoflavonecontentoffoodswithsoyadditivesJ.JournalofFoodCompositionandAnalysis,2005(18):533-550.66WangH.J.andMurphyP.A.IsoflavonecontentincommercialsoybeanfoodsJ.Agric.FoodChem.,1994(42):16661673.f7】孙君明,丁安林.地理环境对大豆种子中异黄酮含量积累的影响趋势

24、明.大豆科学,1998,17(4):305310.2oo7.VoL28.NO.o1.霞晶磷究舄拜科学研究不同盐类对调配型酸乳饮料稳定性的影响司卫丽.曾建新.蒋文真(广州合诚实业有限公司,广东广州510620)摘要:系统研究了不同盐类对调配型酸乳稳定性的影响,通过对样品稳定性的分析测试,得出了各种盐类及其相互复配对酸性含乳饮料稳定性影响的重要指标.关键词:调配型酸乳饮料;盐类;稳定性THEINFLUENCEOFDIFFERENTSAII1sT0THESTABIITY0FMIXEDACIDMILKSIWeili.ZENGJianxin.JIANGWenzhen(GuangzhouHonseaInd

25、ustCo.Ltd,Guangzhou510620,Guangdong,China)Abstract:Difierentofsaltsonstabilityofmixedacidmilkhavestudiedinthispaper.thetestresultsprovidedafewkeyindicationsofinfluencethestabilityofmixedacidmilk.Keywords:mixedacidmilk;salts;stability酸性含乳饮料以其酸甜适口的特点,清爽多样的风味,兼具有营养保健功能等特点,占有很大的市场范围,相应的在各个乳品生产公司中也占有很大的产

26、品份额.但是酸I生含乳饮料在生产过程中,又经常会由于产品原料或加工工艺的变化发生产品的不稳定现象,影响产品的感官质量.因此,对于影响酸性乳饮料稳定性因素的研究也很多,但大部分研究集中在对各种增稠剂,乳化剂,加工工艺等方面,而对不同盐类对其稳定性的研究方面研究较少,故本文侧重于研究不同盐类对调配型酸乳饮料稳定性的影响.作者简介:司卫丽(1976一),女,硕士,主要从事乳品稳定性的研究.-._c+?1材料与方法1.1材料与设备乳化剂:分子蒸馏单甘酯,聚甘油脂肪酸酯;增稠剂:羧甲基纤维素钠,瓜尔豆胶.其它:三聚磷酸钠,柠檬酸钠,六偏磷酸钠Na2HPO,NaH2PO4.PHILIPS电动搅拌机:PHI

27、LIPS公司;800型离心机:上海手术器械厂;高压均质机.1.2粘度的测定保持水浴恒温25下,用NDJ一4旋转粘度计进行测量.1.3稳定性测定在有刻度的离心管中,准确加入配制好的饮料【8彭明.国外大豆食品研究发展动态田.中国食物与营养.1998(2):3132.99HutatL.S.eta1IsoflavonesandCoumestmlinSoybeansandSoybeanProductsfromAustraliaandIndonesiaJ1.JournalofF0odCompositionandAnalysis,2001(14):43-58.【lo】BahrainH_Arjmandi,et

28、a1.Soyisoflavonesosteoproteetiveroleinpostmenopausalwomen:mechanismofactiori【J.JournalofNutri-tionalBiochemistry,2002(13):130137.fll】ThomasB.Clarkson.EstrogenicSoybeanIsoflavonesandChronicDisease:RisksandBenefitsJ.TEM,1995(6):l1-17.【12J井乐刚,等.大豆异黄酮在保健食品和医药中应用的研究进展L.植物学通报,2002,19(6):692一.697.13】koSuza

29、nneHendrieh.BioavailabilityofIsoflavonesJ1.JournalofChromatographyB,2002(777):203210.【141Qing-HeMeng,eta1.Incorporationofesterfiedsoybeanisoflavoneswithanfioxldantactivityintolowdensitylipoprotein1.BioehimieaetBiophysieaActa,1999(1438):369-376.【l5】郭京晓.等.大豆异黄酮的研究开发与利用叨.大豆通报,2003(3):2223.【l6l井乐刚,等.大豆异

30、黄酮合成的进展J1.哈尔滨师范大学自然科学.2oo2(5):7481.【17】大连轻工业学院.食品分析【M】.北京:中国轻工业出版社,1994:167193,【l8】刘大川,汪海波.大豆胚芽中大豆皂甙,异黄酮甙的提取工艺研究J】.食品科学,2000,21(1O):28-31.19】高孑L溶,黄惠华,梁照为.食品分离技术MI.广东:华南理工大学出版社.2005:205-207.【2OlPuppoM.C.SoybeanProteinDispersionsatAcidpH:ThermalandRheologiealPropertiesJ.J.FoodSei.,1999,64(1):56.【21】HanemaaijerJ.H.MierofiltrationinWheyProcessing明.Desalina-tion,1985,53:143-155.收稿日期:20060809