液壓冷榨大豆餅粕蛋白提取工藝優化及其應用現狀分析

摘要：隨著消費者對植物蛋白的需求不斷增加，在植物蛋白市場中，大豆蛋白由于其營養價值和功能特性而被廣泛應用。然而，工業生產的大豆餅粕中含有機溶劑，嚴重制約著大豆蛋白在綠色食品和有機食品領域中的應用。大豆的壓榨方式主要為螺旋壓榨法和液壓冷榨壓榨法，兩種壓榨方法對大豆餅粕中蛋白的品質均會產生影響。該研究基于此，對比螺旋壓榨法和液壓冷榨壓榨法對大豆餅粕蛋白提取率和品質的影響，最終確定采用液壓冷榨壓榨法壓榨大豆，獲得的大豆餅粕中蛋白提取率和品質均更高。以液壓冷榨壓榨法壓榨的大豆餅粕為原材料，對其蛋白和脂質的提取工藝進行研究和優化。結果表明，最佳的大豆餅粕蛋白和脂質提取工藝為pH值10、提取時間45 min和料液比例1∶20。

關鍵詞：液壓冷榨法；大豆蛋白；副產物；工藝優化

中圖分類號：TS214.9文獻標志碼：A文章編號：1000-9973（2025）03-0125-04

Optimization of Hydraulic Cold-Pressed Soybean Cake Meal Protein

Extraction Process and Analysis of Its Application Status

JIANG Lin-bin¹， HUANG Guang-jun^2*

（1.School of Chemistry and Chemical Engineering， Guangxi University， Nanning 530004， China;

2.College of Food and Quality Engineering， Nanning University， Nanning 530200， China）

Abstract： With consumers' increasing demand for plant protein， soybean protein is widely used in the plant protein market due to its nutritional value and functional properties. However， the industrially produced soybean cake meal contains organic solvents， which seriously restricts the application of soybean protein in the fields of green food and organic food. The main pressing methods of soybean are screw pressing method and hydraulic cold-pressing method. Both pressing methods have an effect on the quality of protein in soybean cake meal. On this basis， the effects of screw pressing method and hydraulic cold-pressing method on the extraction rate and quality of soybean protein are compared. It is finally determined that the soybean pressed by hydraulic cold-pressing method has higher extraction rate and quality of protein in the soybean cake meal. With soybean cake meal pressed by hydraulic cold-pressing method as the raw material， the extraction process of its protein and lipid is studied and optimized. The results show that the optimal process for the extraction of protein and lipid from soybean cake meal is pH value of 10， extraction time of 45 min and solid-liquid ratio of 1∶20.

Key words： hydraulic cold-pressing method; soybean protein; by-products; process optimization

收稿日期：2024-09-06

基金項目：廣西重點研發項目（2023AB01324）；2022年廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目（2022KY1788）；2021年南寧學院教授培育工程項目（2021JSGC05）；2022年國家級大學生創新創業訓練計劃項目（202211549008）

作者簡介：蔣林斌（1965—），男，教授，博士，研究方向：生物基材料。

*通信作者：黃廣君（1982—），女，副教授，碩士，研究方向：天然產物化學。

大豆是豆類植物，迄今為止已經有超過5 000年的歷史，據相關報道，我國2020年的大豆產量就超過了10 000萬噸，約占全球大豆消費量的30%^[1-2]。大豆是全球最重要的油料作物之一，也是植物蛋白的主要來源^[3]。大豆中含有豐富的蛋白質和脂質，其中蛋白質含量為30%～45%，脂質含量為15%～25%。目前大豆主要被加工成脫脂豆油和豆粕餅，豆粕餅又被進一步加工成大豆蛋白和脂質^[4-5]。大豆蛋白中含有人體必需的氨基酸、鈣、磷、鐵和維生素類物質，是營養最齊全的蛋白之一^[6-7]。大豆蛋白不僅能夠有效降低膽固醇，而且能改善新陳代謝和提高機體免疫力^[8]。

大豆是一種多功能植物，其在調味品中的應用廣泛而多樣^[9-10]。大豆及其衍生品在世界各地的飲食中扮演著重要角色，尤其是在亞洲地區^[11]。首先，大豆是豆醬、豆腐和豆漿等傳統亞洲食品的主要原料^[12]。豆醬是一種發酵大豆制成的醬料，味道鮮美，常用于調味菜肴^[13]。豆腐是將大豆漿凝固而成的食品，可制成各種口感和形狀，是許多素食者主要的蛋白來源之一^[14-15]。豆漿則是將大豆磨碎后加水煮沸再過濾而成，是一種富含營養的飲料，也可作為其他菜肴的食材^[16]。此外，大豆還被制成醬油、豆瓣醬等調味料。醬油是一種用大豆、小麥等原料發酵制成的調味品，具有獨特的香味和口感，常用于炒菜、腌制肉類等。豆瓣醬是將大豆和辣椒等原料混合發酵而成，是川菜和湖南菜等中國菜系的重要調味料之一，賦予菜肴香辣可口的味道。總之，大豆在調味品中的應用豐富多彩，不僅為菜肴提供了豐富的口味和營養，而且反映了不同文化對食物的獨特理解和創造力。

超臨界CO2脫脂法又被稱為螺旋壓榨法，廣泛用于菜籽、大豆、核桃和向日葵等油料作物中油與基質的分離、提純和純化，在油料作物脫脂過程中，作物的細胞結構更容易被破壞，出油率也較高，能夠同時處理大量的材料^[17]。然而，采用此方法進行加工，油料在螺旋腔室內不斷地運動，受到較大的剪切力和擠壓力，使得油料作物中的蛋白質被嚴重損壞，利用率大幅度下降。

液壓冷榨壓榨法屬于靜態壓榨方式，通過液體傳遞壓力使得油料不斷地受到擠壓，進一步將大豆進行壓榨，采用此方式壓榨的大豆油品質較好，且餅粕蛋白中的蛋白質變性程度低，能夠再次用于大豆餅粕蛋白和脂質的提取。

隨著消費者綠色和健康觀念的增強，植物類產品越來越受到消費者喜愛，在植物類產品中，大豆中的分離蛋白產量較高、營養均衡，在食品工業中發揮著重要作用。本研究基于此，對大豆餅粕分離蛋白加工工藝進行研究和優化，旨在為大豆副產物的開發和利用奠定基礎。

1材料與方法

1.1試驗材料與試劑

大豆、氫氧化鈉、鹽酸、硫酸銅、甲醇、無水乙醇、氯化鈉、碘乙酸、電泳分子標準蛋白、熒光白和溴酚藍。

1.2試驗儀器

6YY-220型液壓榨油機洛陽洛豐液壓科技有限公司；70型螺旋榨油機鞏義市萬隆實業有限公司；1500C型高速粉碎機東莞市房太電器有限公司；CZ5003型電子天平昆山優科維特電子科技有限公司；PHS-3E型pH計、L7型紫外分光光度計上海儀電分析儀器有限公司；TG16-WS型冷凍離心機湖南湘立科學儀器有限公司；Alpha 1-2LD Plus型冷凍干燥機德國Christ公司；WD-9413B型凝膠成像儀、DYCP-31DN型垂直電泳儀北京六一生物科技有限公司；DSQ Ⅱ型氣質聯用儀賽默飛世爾科技公司；SA-300型冰凍切片機廣州市中麥機械有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1大豆壓榨法

1.3.1.1液壓冷榨壓榨法

將大豆放于托盤上，在80 ℃條件下干燥2～3 h，直到大豆中的水分降至大豆質量的10%以下，冷卻后將大豆進行脫皮，將脫皮后的大豆放于液壓榨油機中進行壓榨，壓榨結束后獲得大豆油和副產物大豆餅粕。

1.3.1.2螺旋壓榨法

準確稱取20 g脫皮大豆，將其放于螺旋榨油機中進行壓榨，獲得大豆油和大豆餅粕。

1.3.2大豆蛋白提取率、脂質提取率和大豆蛋白得率的計算

測定不同提取工藝條件下大豆蛋白提取率、脂質提取率和大豆蛋白得率，計算方式如下：

大豆蛋白提取率（%）=提取液蛋白質含量（g）×提取液質量（g）餅粕蛋白質含量（g）×餅粕質量（g）×100%。

脂質提取率（%）=提取液脂質含量（g）×提取液質量（g）餅粕脂質含量（g）×餅粕質量（g）×100%。

大豆蛋白得率（%）=提取液蛋白質含量（g）×提取液質量（g）餅粕質量（g）×100%。

1.3.3數據統計及分析

試驗中所有的數據均重復計算3次，使用Excel 2019軟件對獲得的數據進行分析和制圖。

2結果和討論

2.1螺旋壓榨法和液壓冷榨壓榨法對大豆蛋白提取的影響

2.1.1螺旋壓榨法和液壓冷榨壓榨法對大豆餅粕質量的影響

稱取20 g品質較好且已經脫皮的大豆，將其隨機平均分成兩份，使用螺旋壓榨法和液壓冷榨壓榨法對大豆進行壓榨。

由表1可知，采用兩種不同的壓榨方式，大豆餅粕中的殘油率、蛋白質含量和氮溶解指數均存在明顯差異。螺旋壓榨法和液壓冷榨壓榨法的殘油率分別為3.21%和4.14%，蛋白質含量分別為57.32%和52.13%，氮溶解指數分別為51.24%和90.11%。采用螺旋壓榨法對大豆進行壓榨，大豆餅粕中的殘油率明顯更低，然而，螺旋壓榨法屬于動態壓榨，大豆在壓榨過程中，還受到剪切力的作用，此外，螺旋壓榨法在壓榨過程中還產生了大量的熱量，使得蛋白質變性。采用液壓冷榨壓榨法，在大豆壓榨過程中，大豆餅粕殘油率略低于螺旋壓榨法，在壓榨過程中并無剪切力作用，使得大豆餅粕中的蛋白質變性程度相對較低。

2.1.2螺旋壓榨法和液壓冷榨壓榨法對大豆蛋白提取的影響

由表2可知，螺旋壓榨和液壓冷榨壓榨的大豆蛋白存在明顯區別，螺旋壓榨法和液壓冷榨壓榨法的大豆蛋白提取率分別為72.13%和88.42%，得率分別為61.23%和78.32%，大豆蛋白含量分別為78.32%和84.65%。螺旋壓榨法會使大豆中的蛋白變性增加，提取難度提升；而采用液壓冷榨壓榨法對大豆中的蛋白進行提取，大豆蛋白提取過程中溫度較低，蛋白質變性減少，使得液壓冷榨壓榨法獲得的大豆蛋白更多。

通過對比螺旋壓榨法和液壓冷榨壓榨法對大豆壓榨過程中蛋白質變化的影響，發現液壓冷榨壓榨法壓榨大豆過程中，溫度較低，不產生剪切力作用，蛋白質變性較少，能夠獲得更多且品質較好的大豆蛋白。而采用螺旋壓榨法壓榨大豆過程中，變性的蛋白量更多，使得大豆蛋白的品質和提取率降低。綜合考慮，選擇液壓冷榨壓榨法對大豆壓榨后獲得的大豆餅粕進行后續試驗。

2.2液壓冷榨大豆餅粕蛋白提取工藝及其功能性質研究

2.2.1提取工藝對大豆餅粕蛋白提取率的影響

2.2.1.1pH值對大豆餅粕蛋白和脂質提取率的影響

以液壓冷榨的大豆餅粕作為原材料提取大豆餅粕中的蛋白，由圖1可知，隨著pH值的不斷升高，大豆餅粕中的蛋白和脂質提取率先增加后保持不變。當pH值為7時，大豆餅粕中的蛋白提取率為77%，脂質提取率為60%；當pH值為9時，大豆餅粕中的蛋白提取率達到最高，為90%；而pH值為10時，脂質的提取率達到最高，為70%。當蛋白和脂質的提取率均達到最高時，提取率從最低到最高分別提升了14.44%和14.28%，過高的pH值會使大豆餅粕中的蛋白質變性，營養價值降低。另外，過高的pH值也會影響大豆餅粕蛋白的口感，所以選擇pH值為10對大豆餅粕中的蛋白和脂質進行提取最佳。

2.2.1.2提取時間對大豆餅粕蛋白和脂質提取率的影響

由圖2可知，隨著大豆餅粕提取時間的增加，蛋白和脂質提取率先增加后保持不變，當提取時間為15 min時，大豆餅粕中蛋白和脂質的提取率分別為85%和65%。隨著提取時間的不斷增加，大豆餅粕中蛋白和脂質的提取率不斷增加。當提取時間為45 min時，大豆餅粕中蛋白和脂質的提取率均達到最高，分別為89%和73%，相比于起始大豆餅粕蛋白和脂質的提取率分別提升了4.49%和10.96%。當大豆餅粕提取時間大于45 min時，大豆餅粕中的蛋白和脂質含量保持不變，說明隨著提取時間的增加，大豆餅粕中蛋白和脂質的提取率并未提升。為了不影響蛋白和脂質的生產效率，選擇45 min作為大豆餅粕蛋白和脂質的最佳提取時間。

2.2.1.3料液比例對大豆餅粕蛋白和脂質提取率的影響

由圖3可知，隨著料液比例不斷增加，大豆餅粕中蛋白和脂質的提取率先增加后基本保持不變。當料液比例為1∶5時，大豆餅粕中蛋白和脂質的提取率分別為68%和55%。當料液比例為1∶20時，大豆餅粕中蛋白和脂質的提取率分別為90%和75%，此時大豆餅粕中蛋白和脂質的提取率均達到最高，相比于料液比例為1∶5時，大豆餅粕中蛋白和脂質的提取率分別提升了13.33%和26.67%。

2.2.2大豆蛋白在食品中的應用

2.2.2.1大豆蛋白在肉制品加工中的應用

大豆蛋白在肉制品加工中的應用十分廣泛。首先，大豆蛋白可以作為一種廉價的蛋白質來源，用于替代部分肉類原料，從而降低產品成本。其次，大豆蛋白具有良好的水分保持性和膠凝性，能夠提高肉制品的保水性和彈性，改善口感^[18]。此外，大豆蛋白還可以提高肉制品的營養價值，豐富蛋白質含量，降低脂肪含量，符合現代消費者追求健康的需求。大豆蛋白還具有較強的乳化性和穩定性，可以增加肉制品的均勻性和口感。

大豆蛋白在肉制品加工中扮演著重要的角色，不僅可以提高產品質量，降低生產成本，而且可以滿足消費者對健康、營養的需求，具有廣闊的市場前景和應用前景。

2.2.2.2大豆蛋白在調味品中的應用

大豆蛋白在調味品中的應用十分廣泛且多樣化，常被用于提高調味品的營養價值。大豆蛋白具有較強的乳化性和穩定性，能夠改善調味品的質地和口感，增加口感的豐富性和層次感^[19]。大豆蛋白可以作為增稠劑和穩定劑使用，幫助調味品保持穩定的物理性質，延長其貨架期。另外，大豆蛋白還可以用作調味品的增味劑，增強調味品的鮮味和風味。大豆蛋白在調味品中應用不僅可以提高產品的質量和營養價值，而且可以改善口感，增強風味，具有廣泛的市場前景和應用前景。

2.2.2.3大豆蛋白在烘焙品中的應用

大豆蛋白可以用于替代部分或全部傳統的動物性蛋白質，如雞蛋、牛奶等，從而適應素食主義者和對動物性蛋白質敏感的人群。其次，大豆蛋白具有良好的水合性和膠凝性，可以增強面團的黏性和彈性，改善烘焙品的質地和口感^[20]。大豆蛋白能夠增加烘焙品的蛋白質含量，提高產品的營養價值。另外，大豆蛋白還能增加烘焙品的保水性，延長產品的保鮮期。

總之，大豆蛋白在烘焙品中應用不僅可以滿足特殊人群的需求，而且可以提高產品的質量和營養價值，具有廣闊的市場前景和應用前景。

3小結

螺旋壓榨法和液壓冷榨壓榨法對大豆餅粕質量的影響主要在于液壓冷榨壓榨法能夠在低溫下進行，有利于保留大豆餅粕中的營養成分和風味物質，從而提高餅粕的品質和營養價值；而螺旋壓榨法雖然工藝簡單，但在生產加工過程中會產生大量的熱量和剪切力，導致大豆餅粕中的蛋白質變性，影響其品質。因此，在本研究中選擇液壓冷榨壓榨法壓榨的大豆餅粕更加有利于后期大豆加工副產物的利用。

通過研究對比不同pH值、料液比例和提取時間對大豆餅粕中蛋白和脂質提取率的影響，結果表明，大豆餅粕中蛋白和脂質的最佳提取工藝為pH值10、提取時間45 min和料液比例1∶20。

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