看华理教授变魔术 【工博会专递】做个“滤网”，从大豆乳清废水里捞出低聚糖

    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 mg /升～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”。