欢迎访问中国膜工业协会官方网站!
 
热门标签:
碳足迹 薄膜蒸发
科技动态
Technology News
华东理工赵黎明教授研发酶膜耦合大豆低聚糖制备技术
华东理工大学党委宣传部 章田田 / 时间:2015-12-01 10:04:38

  据华东理工大学新闻网2015年11月15日讯 我们平常吃的鱼豆腐、火腿肠、蛋白粉等食物中,都不同比例地含有一种物质——大豆分离蛋白。这是一种以低温脱脂大豆粕作原料生产出的植物蛋白。在大豆分离蛋白中,蛋白质含量在90%以上,氨基酸种类近20种,而且不含胆固醇,是植物蛋白中生物效价最接近牛奶的品种。
  大豆分离蛋白受欢迎,但其生产过程中产生的大豆乳清废水却让众多厂家头疼不已。据介绍,目前,国内大豆分离蛋白产能每年达80万吨,由此排放的乳清废水量高达3000万~4000万立方米,其COD(Chemical Oxygen Demand,是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量)为18000~20000mg/升,如果不能有效处理,将会造成严重的环境污染。而与此同时,在大豆乳清废水中,约含0.7~2.0%左右的乳清蛋白和乳清球蛋白,以及0.7~1.5%的大豆低聚糖,还有异黄酮、大豆皂甙、植酸、酚酸等物质。如果对此不加以利用,只是按照国家污水排放标准去处理,不仅会造成高额的处理费用,也大大地浪费了资源。
  令人高兴的是,本次工博会参展项目、华东理工大学赵黎明老师研发的“酶膜耦合高纯度大豆低聚糖制备关键技术”,其亮点就在于,除了回收大豆乳清废水中的乳清蛋白和进行中水回用之外,特别是能够将废水中的“宝贝”——大豆低聚糖的纯度提升,并让提取出来的低聚糖中的蔗糖、果糖、葡萄糖等总量不超过5%。  大豆低聚糖是什么?这是一种在大豆中天然存在的,以棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖为主的功能成分,能促进人体肠道内双歧杆菌的繁殖,改善肠道菌群分布,增强人体抗疾病能力,同时又不生成血糖,可以作为糖尿病人、肥胖病人的保健食品,并有减轻肝脏负担、降低血脂等功效。不过,由于大豆本身含有大量的蔗糖,按照传统的提取技术,蔗糖在大豆低聚糖产品中的含量很高,一般在50~79%,这样,大豆低聚糖的功效就不能很好地发挥。所以,科研人员在处理大豆乳清废水的同时,还必须要将功能低聚糖和蔗糖等分离。
  而赵黎明老师从2006年开始,一共花了将近6年的时间,才解决了这个问题。
  2009年,赵老师和他的项目组在前期研究的基础上,建立了组合膜综合利用大豆乳清废水技术,通过不同孔径的膜的组合利用,回收废水里的有用物质,并实现中水回用,使大豆乳清废水处理达到资源综合利用,实现减排的效果。但是,在推广这项技术的过程中,他却屡屡碰壁。原来,即使运用了这项技术,由于回收的物质市场价值抵不过投资和运行成本,在当时环保理念还没那么深入人心、执法力度不是特别严的情况下,企业积极性不大。
  不过,赵黎明他们没有放弃。
  2010年,来到华东理工大学之后,赵黎明继续他的研究。从环境保护、资源循环利用的角度出发,也考虑企业的利益,经过两年的不懈努力,赵黎明和他的团队研究发明了高效酶膜耦合技术,实现了大豆乳清废水资源化的高值利用,既回收了大豆乳清蛋白和高纯度大豆低聚糖,也能循环利用中水。
  简单地说,赵黎明研发出来的这种技术,是以“基于分子修饰和物性调控的膜分离技术”共性技术体系为基础,针对大豆乳清废水中复杂的待分离组分的分子结构特征、理化性质、分子量差异等,利用酶技术,把需要分离的物质分子量差异扩大,再用合适的膜去有效分离这些物质,这样,就能像孔径大小不一的“滤网”一样,把不同的目标产物“滤出来”。而废水中的营养物质被提取出来后,大部分废水就可以作为中水循环利用了。
  2012年,这项技术在山东蓝山集团正式投入应用,效果喜人:大豆低聚糖回收率大于90%,产品中3、4糖含量大于95%(这种低聚糖还被厂家做成了甜蜜的大豆植物蜜);乳清蛋白回收率达到80%以上;废水COD总量减排90%以上,中水回用达到90%。经过2年多的工业化运行,该技术工艺稳定、成本低,副产品附加值高,有效解决了大豆蛋白加工废水的排放问题,取得了极好的经验和社会效益。
  赵黎明就是这样运用酶、膜技术这两个神奇的工具,让大豆乳清废水变废为宝,实现了“华丽蜕变”。


华东理工大学赵黎明教授

 

  赵黎明教授
  工学博士,教授,博士生导师;华东理工大学发酵工业分离提取技术研发中心主任、华东理工大学恒天生物基材料联合研究院院长,上海市生物制造产业技术协同创新中心研究员;中国生物发酵产业协会理事、技术委员会专家委员;中国食品科学技术学会青年工作委员会委员;中国保健协会专家委员会专家委员;上海食品学会理事;国家辣木产业技术创新联盟专家委员会委员;中国轻工业西安轻工设计院专家顾问;《生物技术进展》编委。分别于无锡轻工大学、江南大学食品学院获得食品科学专业工学学士、硕士、博士学位。2002年5月~2010年5月,兼任上海市高校毕业生就业指导中心流动党支部书记。2002~2004年在上海生远食品科技有限公司从事科研、管理工作,先后任总经理助理、副总经理。2004年12月~2009年1月,任职于凯能高科技工程(上海)有限公司,任工业流体事业部技术总监、高级项目经理。2009年1月出任江苏欣瑞食品科技发展有限公司总经理。2010年4月调入华东理工大学生物工程学院任教。2013年3月~2014年3月在美国加州大学戴维斯分校生物与农业工程系访问教授。主持国家自然科学基金项目2项,主持或参加国家科技部 “863”计划项目3项、主持山东省成果转化和自主创新专项课题1项、其他各类纵向课题5项;同时承担10余项企业横向课题研发工作。成果获得2014年中国轻工业联合会科技进步一等奖1项(排名第1)、2012年上海市科技进步三等奖1项(排名第1)、2014年海南省科技进步二等奖1项(排名第6);2013年度中国食品科技最高奖“中国食品科学技术学会科技创新奖-杰出青年奖”获得者;2015年“上海市山东十大杰出青年”获得者。编著《膜分离技术在食品发酵工业中的应用》(2011.7),参编《孕产乳母食品》(2001.6),主编“十二五”食品科学与工程专业规划教材《食品工程原理》(2013.9)。申请发明专利25项,实用新型专利6项,共计授权16项。发表或录用学术论文40余篇,其中SCI论文28篇。作为项目主持人和负责人研发、设计和建造了我国第一条膜工艺生产大豆食用磷脂生产线(日产15吨)、2万吨异维C钠分离提取车间、2万吨PDO分离提取车间、2条1000吨PDO生产线;参与研发和设计、建造了40万吨结晶葡萄糖提取车间、5万吨L-乳酸工厂等。