我国大豆资源丰富,大豆低聚糖资源十分丰富。然而,目前国内绝大多数大豆食品加工企业将含有大豆低聚糖的乳水作为污水排放。目前,国内大豆加工基本上从原料中提取1/3的蛋白质,1/3的碳水化合物成为废渣,以较低的价格进行处理。乳清、蛋清和可溶性碳水化合物混合物的1/3作为废水处理,其资源利用率很低,综合效益很差,并且造成严重的环境污染。大豆低聚糖的应用研究不仅为食品工业开发了新型优质天然保健食品添加剂,而且解决了企业的环境污染问题。
大豆低聚糖是可溶性低聚糖的总称,它是2~10个单糖分子脱水、缩合并通过糖苷键连接的组合。其主要成分为水苏糖、棉子糖和蔗糖。大豆低聚糖还含有葡萄糖、果糖、半乳糖肌醇甲醚、右旋肌醇甲醚等。其中水苏糖和棉子糖是功能性低聚糖,可以激活和增加人体内双歧杆菌的价值。同时对人类健康有许多有益的生理功能,其在产品中的比例越高,越有利于促进双歧杆菌的增殖。我国大豆产量居世界第三位。据统计每生产1t大豆分离蛋白就要排放10t 大豆乳清,而大豆低聚糖存在于大豆乳清中,因此大豆低聚糖的资源十分丰富。
大豆低聚糖由日本成功开发,并于1988年正式引入市场。年产量约1500吨。产品包括糖浆、颗粒和粉末。在日本,大豆低聚糖已广泛用于饮料、酸奶、水产品、果酱、蛋糕和面包。它不仅味道好,而且具有良好的生理功能。因此,尝试回收有用组分不仅可以提高原材料的利用率,而且可以大大减少废液对环境的污染。
大豆低聚糖的回收方法很多,如传统的蒸发浓缩法,但该方法回收的乳清蛋白浓度太低,效益差,难以推广应用。随着膜分离技术研究和设备开发的不断完善,它是分离浓缩低浓度溶液的有效手段,适用于大豆乳清的分离和回收。
采用微滤、超滤和反渗透膜的联合处理系统,可以有效分离纯化乳清中的大豆低聚糖。经过预处理的乳清液进入微滤,以去除大豆乳清中的大分子(细菌、病毒)和悬浮颗粒。微滤产生的水进入超滤,截留乳清中约数千至数十万的大豆球蛋白和乳清蛋白。超滤产水进入电渗析系统,有效去除水中的盐离子。产水进入反渗透膜系统,低聚糖在浓水侧截留,达到有效浓缩。通过对这部分低聚糖溶液进行后续处理,可获得高质量的大豆低聚糖。
大豆低聚糖分离提纯采用微滤-超滤-反渗透膜法的特点:
1、纯物理常温操作工艺,无化学反应,能耗低。
2、设计在线再生清洗排污装置,降低劳动强度和生产成本,提高生产效率。
3、反渗透产水可直接回用于生产,节约水资源。
4、膜元件填充面积大,系统占地面积小,便于技术改造、扩建或新建项目,降低了生产成本和投资。
目前,随着大豆深加工技术的快速发展,大豆低聚糖的应用范围也在不断扩大。作为一种功能性低聚糖,已成为新型保健品的原料。它将在世界保健食品、饮料行业、粮油加工等行业独树一帜。