（食品科学与工程专业论文）水酶法在菜籽加工中的应用研究.pdf

西华大学硕士学位论文 水酶法在菜籽加工中的应用研究 食品科学 研究生谭春兰指导教师袁永俊 中文摘要 菜籽水酶法提油工艺在国内外很多文献都有相关报道，但是使用酶的品种 多、酶添加量大、反应周期长而且提油率较低，这些因素限制了水酶法提油工 艺的工业化推广。本论文对水酶法提取菜籽油和菜籽蛋白的方法及相关机理进 行了研究，以实现同时提取菜籽油和菜籽蛋白，并对油及蛋白质的品质进行了 研究，为其工业应用打下理论基础。 本文对水相酶法制备菜籽油的工艺进行研究，研究内容包括四个部分：菜 籽预处理对水酶法制备菜籽油的影响；酶解方法与酶解影响因素的研究；破乳 对得油率影响的研究以及酶解对菜籽油和菜籽品质的影响的研究。 菜籽在酶解前的预处理对菜籽油的收率有很大的影响。采用干碾磨和湿磨 相结合的方法，先将油籽破碎粒度控制在6 0 8 0 目后进行热处理后采用组织匀浆 机匀浆，达到适宜酶促反应所需的破碎度。通过试验得出，最佳热处理的时间 为1 5 h 2 o h ，加热温度为9 0 ，合适的捣碎时间为l o 1 5 r a i n 。 研究了两种酶解方法，酶解提油，酶解提油再酶解再提油，酶解后用无水 乙醚萃取油脂，在试验确定的最适酶解和萃取条件下提油率分别为：8 6 。7 5 ， 9 0 8 2 。水相酶解提油的效果与体系的p h 、料液比、温度、粉碎度、。以及酶的 添加量等因素有关。由单因数试验得出，酶的最适添加量为2 ，p h 为7 0 ，酶处 理时间为4 h ，最佳料液比为1 ：6 ，酶作用温度为5 0 ；在此条件下菜籽的提取 率为8 6 9 7 ，在单因素基础上进行正交试验得出影响因数的主次表：酶的添 加量 p h 时间 温度。经过优化以后的菜籽油最高提取率为8 8 5 6 。 研究了三种破乳工艺，即不同离心条件、溶剂、离心与溶剂结合对破乳 的影响，通过对三种破乳工艺条件的单因素分析及进行正交优化，从结果中 看出，三种方法均有较好的破乳效果，优化后的得油率均8 0 以上，尤其是 两华大学硕j 学位论文 离心破乳与有机溶剂萃取结合起来，其破乳效果更佳，经验证其最高得油率 为9 6 5 6 ，乳液中的乳化脂肪几乎全部分离了出来。比较三种破乳方法，单 独采用离心或是有机溶剂破乳其效果并不是很理想，而将二者结合起来其效 果更佳，但由于离心与有机溶剂萃取相结合的破乳工艺，将会因为有机溶剂 消耗以及需要添置高速离心设备而增加相应成本。因此考虑到经济的可行性， 则可采用低速离心设备( 5 0 0 0 r r a i n ) ，萃取剂用量控制在6 0 ，如离心与有 机溶剂相结合破乳正交实验2 号实验组合a l b 2 c 2 d 2 ，其出油率亦可达到 9 0 1 8 。 。 从对酶解后油和蛋白质的品质研究结果可知，酶解对菜籽油品质有一定 影响，采用水酶法制得的油品质都可以达到国家二级油标准，酶解后菜籽油 与浸出菜籽油相对密度、折射率没有太大的变化，酶解后酸价、碘值和过氧 化值有所提高，这可能与酶解前热处理有一定关系，皂化价有所下降。在菜 籽等电点区域内溶解性、持水性、发泡性、乳化性较低，偏离这个等电区域， 在等电点左边的p h 区域内，随着p h 值的降低而升高；在其右边的p h 区域 内，随p h 值的升高而升高。泡沫稳定性与以上情况相反，在等电区域泡沫稳 定性好。在水相酶解法工艺过程中，菜籽蛋白发生水解，酶解对菜籽蛋白的 功能特性有一定的影响，表现为低度改性，和水剂法工艺相比较，它能显著 提高菜籽蛋白溶解性、持水性、发泡性、乳化性、吸油性，但泡沫稳定性和 黏度比传统水剂法菜籽蛋白有所降低，这些功能特性的变化使之更有利于用 做食品原料。 关键词：水酶法菜籽油菜籽蛋白出油率中性蛋白酶 西华大学硕士学位论文 s t u d y o nt h ea p p l i c a t i o no f a q u e o u se n z y m a t i c e x t r a c t i o ni nt h ep r o c e s s i n go f r a p e s e e d f o o ds c i e n c e p o s t g r a d u a t e ：t a nc h u n l a n a d v i s o r ：y u a ny o n g j a n a b s t r a c t a q u e o u se n z y m a t i ce x t r a c t i o nt e c h n o l o g yo fr a p e s e e do i la n dr a p e s e e dp r o t e i n h a sb e e nr e p o r t e di nm a n yl i t e r a t u r e si nd o m e s t i ca n df o r e i g nc o u n t r i e s h o w e v e r ，i t c a nn o tb ea p p l i e di ni n d u s t r ys c a l eb e c a u s eo fi t sd i s a d v a n t a g es u c ha sal a r g e v a r i e t yo fe n z y m e su s e d , am a s so fe n z y m e sa d d e d , al o n gt i m er e a c t i o np e r i o da n d l o wo i ly i e l d i n g i nt h ed i s s e r t a t i o n t h eo p t i m u mt e c h n o l o g ya n dm e c h a n i s mo f a q u e o u se n z y m a t i ce x t r a c t i o no f r a p e s e e do i la n dr a p e s e e dp r o t e i nh a v e b e e ns t u d i e d , i no r d e rt oe x t r a c tt h er a p e s e e do i la n dt h er a p e s e e dp r o t e i ns i m u l t a n e i t y n l eq u a l i t y o ft h er a p e s e e do i la n dt h er a p e s e e dp r o t e i nh a sa l s ob e e nr e s e a r c h e d o nt h eb a s eo f t l l i s i tc a nd oab a s i ct h e o r yo f t h ei n d u s t r ya p p l i c a t i o n t h i sp a d e rs t u d i e st h ep r o c e s so f a q u e o u se n z y m a t i ce x t r a c t i o no f m p e s e e d o i l t h ep a o e ri n c l u d e sf o u rp a r t sa sf o l l o w s ：t h ei n f l u e n c eo ft h ep r e t r e a t m e n tt ot h e a q u e o u se n z y m a t i ce x t r a c t i o no fr a p e s e e d _ 0 i l t h ed i f f e r e n tm e t h o d so ff f l l z y l t l o l y r s i s a n dt h ee f f e c tf a c t o r s ，t h ee f f e c to fd e m u l s i f i c a t i o nt ot h ee x t r a c t i o nr a t eo fr a p e s e e d o i l f i n a l l yw ed oar e s e a r c ha b o u tt h ee f f e c to fe n z y m o l y s i st ot h eq u a l i t yo f r a p e s e e do i la n f r a p e s e e dp r o t e i n t h ep r e t r e a t m e n tb e f o r ee n z y m o l y s i sh a sag r e a ti n f l u e n c et ot h ee x t r a c t i o nr a t e o fr a p e s e e d 面1 a d o p tt h em e t h o do fc o m b i n e i n gd r vg r i n d i n ga n dw e t g r i n d i n g f i r s tc o n t r o lt h er a p e s e e dg r a i ns i z ea b o u t6 0 8 0m e s h , a f t e rh e a tp r o c e s s i n g t h e na d o p tt i s s u e sh o m o g e n a t em a c h i n et oh o m o g e n a t et h er a p e s e e dt ob et h e f e a s i b l es i z eo fe n z y m a t i cr e a c t i o n t 1 l ee x p e r i m e n ts h o w st h a t , t h eh i g h e s tq u a n t i t y c o u l db eo b t a i n e di nt h ee o n d i t i 0 1 1o ft h eh e a t i n gt i m eo f0 1 5 h 一2 h ，t h eh e a t i n g t e m p e r a t u r eo f 9 0 a n dt h eg r i n d i n gt i m eo f1 5m i n u t e s t w oe n z y m o l y s i sm e t h o d sh a v eb e e nd i s c u s s e di nt h i sr e s e a r c h ，t h e s ea r e - e n z y m o l y s i s - e x t m c t i n g ；e n z y m o l y s i s _ e x t r a c t i n ga n dr e e n z y m o l y s i s _ r e e x t r a c t i n g ， a tt h eo p t i m u me n z y m o l y s i sa n de x t r a c t i o nc o n d i t i o n s ，t h ee x t r a c t i o nr a t eo f m p e s e e do i la r e8 6 7 5 ，9 0 8 2 r e s p e c t i v e l y t h ee x t r a c t i o nm t eo f r a p e s e e do i li s d e t e r m i n e db yt h ef o l l o w i n gf a c t o r s ：t h ep ho f t h es y s t e m ，t h es o l i dt ol i q u i dr a t i o ， t h et e m p e r a t u r e ，t h ed e g r e eo fg r i n d i n ga n dt h ed o s a g eo fe n z y m e i nt h es i n g l e 西华大学硕士学位论文 f a c t o re x p e r i m e n t s ，t h eo p t i m u mc o n d i t i o n so fe n z y m o l y s i sa r e ：w h e l lt h e 臼l z y m e d o s a g ei s2 ，p hi s7 0t h et r e a t m e n tt i m ei s4 h ，t h es o l i dt ol i q u i dr a t i oi sl ：6 ，t h e t r e a t m e n tt e m p e r a t u r ei s5 0 砒t l l i sc o n d i t i o nt h er a p e s e e do i le x t r a c t i n gr a t ei s 8 6 9 7 b a s eo nt h es i n g l ef a c t o re x p e r i m e n t s w ed oao r t h o g o n a le x p e r i m e n t , t h e n w ef i n dt h a tt h ee f f e c tf a c t o rp r i m a ya n ds e c o n d r r yl i s ti s ：t h ec o n t e n to fe n z y m e p h t i m e t e m p e r a t u r e ；t h r o u g ho p t i m i z a t i o n t h er a p e s e e do i le x t r a c t i o nr a t e r e a c h e s8 8 5 6 n m ed e m u l s i f i c a t i o nt e c h n o l o g i e sh a v e b e e nr e s e a r c h e d t h o s ea r e - t h e d i f r e r e n tc o n d i t i o n so f c e n t r i f u g a t i o n 、s o l v e n t sa n dt h ec o m b i n i n go f c e n t r i l u g a t i o n a n ds o l v e n t s t h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n t ss h o w e dt h a t ：t h r e em e t h o d sa l lh a v ea g o o de f f e c tt od e m u l s i f i c a t i o n 。a f t e ro p t i m i z a t i o nt h ee x t r a c t i o nr a t i oa r ea l la b o v e 8 0 ，e s p e c i a l l yt h ec o m b i n i n go fc e n t r i f u g a t i o na n ds o i v e n t s t h ee f f e c ti sv e r y p r o m i n e n t t h eh i g h e s te x t r a c t i o nr a t ei s 9 6 5 6 a l m o s ta l lo i li sb r e a k o u t c o m p a r e t h r e em e t h o d s t h ee 仃j c t0 fu s es i n g l ec e n t r i f u g a t i o no rs i n g l es o l v e n t si sn o tv e r y i d e a l ，s ow es h o u l dc o m i c l i n et h e mt o g e t h e r ，b u tt h et e c h n o l o g yo ft h ec o m b i t i o nm a y i n c r e a s ec o s t ，b e c a u s et h el a r g ec o n s u m eo fs o l v e n t sa n dn e e dh i g h s p e e d c e n t r i f u g a t i o n m a c h m e w ec a n a d o p t l o w e r s p e e dc e n t r i f u g a t i o n m a c h i n e ( 5 0 0 0 r m i n ) t h ed o s a g eo fs o l v e n t sc o n t r o li n6 0 , j u s t 嬲t h eo r h o g o n a l e x p e r i m e n t2 t h t h ee x t r a c t i o nr a t eo f r a p e s e e do i lm a yr e a c h e s 9 0 1 8 t h er e s e a r c hr e s u l t so ft h eq u a l i t yo fr a p e s e e do i la n dr a p e s e e dp r o t e i n s h o w e st h a te n z y m o l y s i s ，m a ya 岱 c tm eq u a l i t yo fr a p e s e e do i l ，t h eo i lw h i c hi s m a d eb ye n z y m o l y s i sc a na c h i e v et h e n a f i o n a ls e c o n d a r ys t a n d a r d , t h e r ea r en o r e m a r k a b l ec h a n g ea b o u tt h er e l a t i v ed e n s i t y 、i n d e xo fr e f r a c t i o nb e t w e e n e n z y m o l y s i sa n dn o n e n z y m o l y s i s ，b u tt h ea c i dv a l u e 、i o d i n ev a l u e 、p e r o x i d ev a l u e i s h i g h e rt h a nn o n e n z y m o l y s i s ，t h i sm a yh a s s o m et od ow i t ht h eh e a t t r e a t m e n t h o w e v e r ，t h es a p o n i f i c a t i o nv a l u ei sl o w e rt h a nn o n e n z y m o l y s i s i nt h e i s o e l e c t r i cp o i n ta r e ao f r a p e s e e d ，t h es o l u b i l i t y 、m o i s t u r er e t e n t i o n 、f o a m a b i l i t y 、 e m u l s i b i l i t ya r er e l a t i v el o w e t ，b e y b n dt l l i sa r e a ，o nt h e1 e f ta r e ao ft h ei s o e l e c t i l e p o i n t ，t h el o w e ro ft h ep h ，t h eh i g h e l o ft h ev a l u e ，o nt h el e f ta r e ao ft h ei s o e l e c t r i c p o i i l ta r e a ，t h eh i g h e ro f t h ep h ，t h eh i g h e ro f t h ev a l u e ，b u tf o a m - s t a b i l i t yi so p p o s i t e ， i nt h ei s o e l e c t r i cp o i n ta r e a ，t h ef o a ms t a b i l i t yi sg o o d o nt h ep r o c e s s i n go fa q u e o u s e n z y m a t i ce x t r a c t i o n ，t h er a p e s e e dp r o t e i nh y d r o l y z e d ，e n z y m o l y s i sh a ss o m et h i n g t od ow i t ht h ef u n c t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c t h a ti sl o w - g r a d em o d i f i c a t i o n c o m p a r et o a q u e o u se x t r a c t i o n i tc a l li m p r o v et h es o l u b i l i t y 、m o i s t u r e ，r e t e n t i o n ，f o a m a b i l i t y ， e m u l s i b i l i t y 、 o i la b s o r p t i o na b i l i t y ，b u tt h ef o a ms t a b i l i t ya n dv i s c o s i t ya r el o w e r t h a nt m d i t i o n a le x t r a c t i o n t h e s ec h a n g e sm a k et h e mm o r ef a v o r a b l ef o rf o o d m a t e r i a l k e yw o r d s ：a q u e o u se n z y m a t i c ，r a p e s e e do i l ，r a p e s e e dp r o t e i n ，o i le x t r a c t i o n r a t e ，n e u t r a lp m t c i n a s e 西华大学硕士学位论文 申明 本人申明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西华大学或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在西华大学读书期间在导师的指导下取得的，论文 成果归西华大学所有，特此申明。 作者签名：埠看兰咏 导师签名：和霞圹 8 8 r 只 f 其 ，口日 o 日 西华大学硕士学位论文 前言 传统的植物油制取方法有压榨法、压榨浸出法等，这些方法虽然能够得到 油料中9 5 以上的油脂，但提油后油料蛋白变性严重，很难作为食品原料或饲 料锝到利用，造成巨大的蛋白资源浪费。为了能同时利用油料中的油脂积蛋白， 水酶法是一种很有前途的方法，这种方法与传统压榨法、压榨浸出法有本质的 区别，同时也与水代法有本质的区别。水代法制油过程中，油料的变性程度超 过传统的压榨法和压榨浸出法，而水酶法的最大优点是在获得植物油脂的同时 能保持油料蛋白的良好性能。1 9 5 6 年，s u g a r m a n 【1 1 首创了以水作溶剂，源用浓 缩蛋白的生产工艺从花生中同时分离出了油脂和蛋白质，虽然得油率不高，但 首次实现了油料中油脂和蛋白的同时回收，是一个重要的突破。此后的三十年 左右，s u b mh k 及r h e e 等1 2 对水提花生油的工艺方法进行了进一步完善，并 将该工艺应用于芝麻、菜籽等高含油量油料中。水提植物油不需要高温处理， 条件温和，故提油后油料蛋白的性能几乎不发生变化，无论是水相中直接加工 利用，还是回收分离蛋白再利用，效果都十分理想。在1 9 7 9 年，o l s e n 0 为解 决低含油量油料用水提取油脂得率低的问题，将微生物蛋白酶运用到大豆油脂 和蛋白的水法分离中，开始了水相酶解提取植物油的研究工作。随着生物技术 的发展，酶制剂工业从2 0 世纪8 0 年代以来得以迅猛发展，从而为酶在植物油 和植物蛋白提取中的应用研究创造了良好的条件。菜籽是我国的大宗油料作物， 我国同时又是蛋白质资源较为紧张的国家，将水酶法技术应用于菜籽加工中， 既能有效利用菜籽油，又能有效利用菜籽蛋白，这不仅有利于实现资源最大化， 还有利于解决我国的蛋白质资源紧张问题。 西华大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 菜籽概述 菜籽是世界重要的油料作物之一，随着世界油脂工业的发展，菜籽的产量 得到了大幅度提高，目前占世界油料总产量的2 5 左右。菜籽油是一种营养丰 富的油脂，不饱和脂肪酸含量占8 0 以上，其中油酸在4 0 以上，易为人体吸 收，有良好的煎炸性和抗氧化性，长期食用，可降低人体内血清胆固醇的含量， 防治动脉硬化，促进微血管循环，防结肠癌，降压减肥，尤其对肥胖病、高血 压、心脏病、动脉硬化和糖尿病更为有益。菜籽中的蛋白质是全价蛋白，其中 大部分是球蛋白，赖氨酸高达5 8 左右，且富含其它人体必需氨基酸，其生物 学价值高。但传统的加工方法由于蛋白质严重变性从而使得尽管菜籽饼粕中粗 蛋白含量高达2 8 , , - 4 0 ，但却难以利用，造成了蛋白质资源的巨大浪费。 1 2 菜籽的主要组成成分 1 2 1 菜籽中的油脂 油脂是自然界存在的一种主要物质，是食品的三大主要成分之一，其主要 功能是提供热量，其热量为3 9 j 幢，提供人体必需的脂肪酸和脂溶性维生素等， 以及赋予食品良好的风味和口感。精制菜油的组成如表1 1 所示【4 】。 表1 1 菜籽油的组成 ! ! ! ! ! ! ：! ! 堕! ! ! ! ! ! 盥! ! ! ! 尘! ! ! ! 业i ! 成分质量成分质量 2 西华大学硕士学位论文 从表1 1 可以看出，菜油中多不饱和脂肪酸酯在6 0 以上，且不含胆固醇。 长期食用，不仅可以提高血液中不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例，且可减少 胆固醇的摄入量，从而改善血脂代谢。菜油中v e 含量相对较多，v e 是肌肉进行 正常代谢、维持中枢神经系统、血管系统完整等许多功能所必需的营养素，缺 乏时便出现生殖障碍等多种疾病，同时v z 又是一种抗氧化剂，能控制体内对细 胞膜有害的过氧化物游离基保持在最低水平。 1 2 2 菜籽中的蛋白质 。 油菜籽含有2 5 左右的蛋白质，以目前我国年产菜籽1 0 0 0 万吨以上网的产 量计算，菜籽中的蛋白含量达2 0 0 万吨以上。菜籽蛋白质为全价蛋白质，其氨基 酸组成如表1 2 所示 5 1 。 表l - 2 菜籽蛋白中的氨基酸组成惭蛋白质) t a b l e l - 2t h ec o n s t i t u t e so f a 幽oa c i d si nr a p e s e e dp r o t e i n 由此可见，菜籽蛋白具有必需氨基酸平衡性强的组成模式，其含硫氨基酸 和赖氨酸含量较高，赖氨酸含量与大豆蛋白相当，而含硫氨基酸含量比大豆蛋 白为高，蛋氨酸、胱氨酸和苏氨酸含量也高于其它植物蛋白，接近联合国粮农 组织( f a o ) 和世界卫生组织( w h o ) 推荐值，几乎不存在限制氨基酸。据有关资 料报道，菜籽粕中含丰富粗蛋白质、粗脂肪、卵磷脂、多种维生素、氨基酸等。 一般来说，其蛋白质含量可达3 0 - 4 5 ，比稻米、小麦、玉米含量高数倍， 其中可消化蛋白质达2 7 8 ，此外，菜籽粕中还含有较高胆碱、生物素、叶酸、 烟酸、泛酸及硫胺素、核黄素等b 族维生素和c a 、p 、f e 、s e 、c u 、z n 、m n 等 3 西华大学硕士学位论文 多种微量元素。菜籽蛋白效率比值( p e r ) 为3 3 5 、而酪蛋白p e r 值为2 5 ；且其 蛋白质净利用率( n p u ) 、蛋白质生物价( b v ) 均高于其它植物蛋白，与各油料蛋 白质、禾谷类蛋白质相比具有明显营养互补优势，是一种量多质优植物蛋白资 源。在绿色营养学理论指导下研究表明，无论是与酪蛋白比，还是与油料蛋白、 谷类蛋白比，菜籽蛋白质均显示了营养功效大的实用价值优势 7 1 。 s u g a r m a n 也报道了纯菜籽蛋白利用率州p u ) 为8 7 , - 9 0 ，可见菜籽蛋白是 一种非常优良的蛋白质。尽管如此，菜籽中含有硫代葡萄糖苷和抗营养物质如 植酸、单宁、芥子碱等，硫代葡萄糖苷本身也是抗营养物质，它经芥予酶或胃 肠道中的细菌酶的催化作用下会水解生成异硫氰酸( i t c ) 、恶哇烷硫酮( o z t ) 、 硫氰酸酯等有毒物质。这些物质的存在严重影响了菜籽蛋白的食( 饲) 用安全性 和食( 饲) 用价值，只有采用合适的技术手段去除或大幅度降低这些物质，才能 提高菜籽蛋白的利用价值【8 】。由于传统的带皮高温预榨浸取工艺不可避免会造 成蛋白质严重变性和营养成分损失等问题，从蛋白质严重变性的菜籽饼中去除 或大幅度降低这些物质的技术和经济成本非常高，到目前为止，报道的脱毒技 术其工业应用价值并不高。以上原因极大地限制了菜籽蛋白的合理开发利用。 目前菜籽饼粕只能在饲料中限量使用甚至大部分用作肥料，造成了这种优质蛋 白资源的极大浪费。 1 3 现有的菜籽油制取技术 1 3 1 现有的菜籽油制取工艺简介 ( 1 ) 压榨法：是借助机械外力的作用，将油脂从油料中挤压出来的取油方 法【9 】，目前是国内植物油生产的主要方法，压榨法工艺操作简单、生产设备可 简可繁、生产规模大小灵活，适合各种植物油的生产但是压榨法存在出油率低， 劳动强度大，生产效率低的缺点并且由于榨油过程中有生坯蒸炒的工序，使粕 中蛋白质变性严重，利用率低。压榨法菜籽油工艺流程： 菜籽一清理一调整一轧胚一蒸炒一压榨一压榨毛油 j工 饼 精炼一成品油 ( 2 ) 浸出法：是一种较先进的制油方法，它应用固液萃取的原理，选用能 4 西华大学硕士学位论文 够溶解油脂的有机溶剂，经过对油料的接触浸泡或喷淋，使油料中油腊被萃取 出来。浸出法出油率高，浸出过程的温度相对较低，蛋白质变性程度小，粕的 质量较好，其缺点为毛油含非油物质较多，色泽较深。质量较差，所用溶剂易 燃易爆，并具有一定毒性。预榨浸出法工艺流程为： 菜籽+ 一清理+ 一调整一一轧胚+ 一蒸炒一一预榨一一菜籽油 工土 ( 循环使用) 溶剂一脱溶一浸出一破碎一饼 j 浸出毛油一精炼 精炼 i 成品油 以上两种传统工艺都是着重于对油脂的提取，提油后的饼粕由于蛋白质变 性程度比较严重，限制了其蛋白质的深加上和再利用，基本上被用于动物饲料、 肥料等。 1 3 2 现有的菜籽油制取技术存在的问题以及改进方法 ( 1 ) 压榨法工艺简单，配套设备少，对油料品种适应性强，生产灵活，但 压榨后的饼利用率低，蛋白质变性剧烈，且残油率高，动力消耗大。 ( 2 ) 浸出法生产效率高而残油率低。但浸出法也有不足之处，设备多，投 资大，使用的有机溶剂易燃易爆，降低了生产的安全性，造成了环境的污染， 成品油中残留的微量有机溶剂对人类健康不利。 ( 3 ) 菜籽油的品质变化较大，这主要是菜籽在浸泡、干燥、储藏期间，胚 芽内部许多酶如过氧化物酶、脂酶使菜籽油发生降解反应，其降解产物在预榨、 浸出过程中进入油中，使油脂品质下降。 在传统工艺的基础上，近年来为了获取高质量的植物油脂和分离蛋白质， 在提油溶剂与工艺方面开展了相关的研究工作。 ( 一) 对传统溶剂的改进研究 采用丙烷、丁烷等作为溶剂提取小麦胚芽油的研烈1 0 1 。这种方法适合 一些特种油脂的提取，油脂中有效成分不被破坏，所得的蛋白粕可以用于深加 工，有很好的发展前景。双相溶剂浸出法提取菜籽油的研究，这种方法可得 到优质食品级菜籽粕和优质油脂，避免了普通浸出法蛋白粕中残留硫甙等有毒 5 西华大学硕士学位论文 物质，导致蛋白质无法再利用的缺点，但己烷和甲醇的使用造成一定的环境和 能耗问题，这种方法的应用还需进一步的研究和探讨。超临界c 0 2 萃取技术， 近年来，用超临界的c 0 2 作为萃取溶剂提取各种特种油的研究较多【1 ”，这种方 法是利用超临界流体具有的优良溶解性及这种溶解性随温度和压力变化而变化 的原理，通过调整气体密度来提取不同物质。 ( 二) 对传统工艺工序的改进 油料生坯挤压膨化后直接进行浸出制油的研究是对传统工艺中蒸炒工序改 进的方法，生坯挤压膨化后，多孔性增加，酶类被钝化。溶剂对料层的渗透性 和排泄性都大为改善，浸出溶剂比减小，浸出速率提高，混合油浓度增大，湿 粕含溶降低，浸出毛油品质提高，出油率大大提高。我国对这一技术的研究和 应用也有了较大的进展。在提高蛋白质利用方面有低温脱溶技术的研究，可以 降低蛋白质的变性程度，以利于蛋白质的再利用。 ( 三) 植物油脂与蛋白质分离新方法的研究和应用 水剂法 水剂法即以水为溶剂【12 】，利用油和蛋白质的溶解性质，将处理后的原料中 的油脂和蛋白质浸提出来，并在适宜条件下离心分离成乳油相、固相、液相， 再经过加工处理、分别从乳油相和液相中得到油和蛋白质。 反胶束( r e v e r s em i c e l l e s ) 萃取技术 反胶束是指分散于连续有机溶剂介质中的包含有水分子内核的表面活性剂 的纳米尺寸的聚集体，反胶束也称逆胶束或反胶团b 3 。用反胶束系统萃取分离 植物油脂和植物蛋白质的基本工艺过程为，将含油脂和蛋白质的原料溶于反胶 柬体系，蛋白质增溶于反胶束极性水池内，同时油脂萃取入有机溶剂中，这一 步称为前萃，然后用水相，通过调节离子强度等，使蛋白质转入水相，离心分 离，实现反萃。上层有机相降温或柱层分离出表面活性剂，然后蒸馏分离有机 物质和油脂。下层蛋白液经精制得蛋白质产品。这样将传统工艺的提油得粕再 脱溶的复杂冗长流程，改进为直接用反胶束系统分离油脂和蛋白质，工艺过程 大为缩短，能耗大为降低。反胶束分离过程中，蛋白质由于受周围水层和极性 头的保护，蛋白质不会与有机溶剂接触，从而不会失活。避免了传统方法中蛋 白质容易变性的缺点。 - 6 西华大学硕士学位论文 从上述各种方法原理和优缺点的介绍和比较来看，要确定一种既能提供优 质植物油脂，同时又能得到优质植物蛋白质的工艺的关键在于，对油的提取率 高，蛋白质性质影响小，适合于工业化生产等因素进行综合考虑。这就需要我 们作进一步的研究和探索，近年来，水酶法对提取植物油和植物蛋白的效果良 好，下面对其进行了研究和探讨。 1 4 酶法提取植物油脂概述 在2 0 世纪5 0 年代，国际上就有学者提取酶处理提取油脂的方法，但受酶制 剂工业发展的影响，研究工作进展缓慢。进入九十年代，生物技术的迅猛发展 大力促进了酶制剂产业的进步，多种酶类已投入批量生产，为酶法提取油脂的 研究创造了良好的条件。酶法提取油脂的最大优点是能同时利用油料的油脂与 蛋白，因而，酶法提取油脂的研究成为了植物油制备技术研究的一大热点，至 今已有近二十种油料进行了试验，研究涉及的酶有近十种。所有的试验均表明， 应用酶处理油料，对各种提油工艺均能提高得油率且提高油的品质及副产品的 质量。根据已报道的研究工作可知，在几种酶法提取油脂的工艺中，水相酶处 理是提取油脂和利用油料蛋白最理想的方法，因而，研究菜籽水相酶法提取油 脂和蛋白的工作意义重大。 近几十年来，水提油工艺在国外先后运用于芝麻、棉籽、菜籽等油料，由 于油料不经热处理，所提油质量明显提高【l ”。但此方法得油率较低，所以需要 进一步改进其工艺条件。实际上，油料细胞壁结构的破坏也可通过酶解作用进 行【15 1 ，并且温和的酶处理条件在提高油脂的品质、提取率以及提高副产物质量 等方面存在优势【1 6 1 。1 9 6 7 年，s o r o a 证实了酶处理油籽和油果后能提高油脂的 提取率。到了7 0 年代，m o m e d o r o f l - q 等学者对酶处理在油料提油方面的研究非 常关注，并在橄榄油提取的应用方面取得了重大成果，进入8 0 年代后，酶在植 物提取方面的研究和应用越来越受关注，国外众多学者对大豆、油菜籽、葵花 籽等多种油料展开了更广泛、更深入的研究。在国内，王璋【1 8 1 、唐年初【1 9 】、刘 志强 2 0 】等人也分别对大豆、玉米坯芽、芝麻渣【2 1 】、花生、油菜籽等油料进行了 酶解提油的研究，张福维还对酶解提取植物挥发油进行了研究。随着生物技术 的发展，酶技术日益完美，酶的品种增多、生产能力提高、酶活力提高、稳定 7 西华大学硕士学位论文 性提高以及价格下降，酶处理提取植物油已成为当今研究的热点。 到目前为止，已对近2 0 种油料进行过酶处理后提油的研究，分别是：橄榄 果( o l i r ef r u i t ) 椰子果( p a l mf i u i t ) ，可可豆( c o c o n u t ) ，牛油树果( s h e a f a t ) 油梨l 珂a v a c a d o ) ，大豆( s o v b e a n ) ，油菜籽( r a p e s e e d ) ，c 孤o l a 菜籽， 芥菜籽( m u s t a r ds e e d ) ，葵花籽( s u n f l o w e r ) ，花生( p e 锄u “g f o u n d i l u t ) ，玉 米坯芽( c o r ng e r m ) ，芝麻( s e s a m e ) ，米糠( r i c eb r a n ) ，梅核仁( p l u mk e r n e l ) 等。所使用的酶种类有：纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、多聚葡糖 酶、淀粉酶、以及微生物混合酶系掣2 2 1 。几乎所有的研究文献都显示，与非酶 处理工艺相比，经酶处理后油脂的提取率上升。因为，油脂在植物油料细胞中 以两种形式存在：一种是“自由”形式，另一种是“结合”形式，即与细胞内 的蛋白质和碳水化合物结合存在，构成脂蛋白、脂多糖等复合体。一般的提油 方法，只能把“自由油”提取出来，“结合油”是不能提取出来的。在机械处 理的基础上用酶处理植物油料，酶的降解作用使油料细胞进一步被“打开”， 而且酶对脂蛋白、脂多糖等复合体具分解作用，从而增加了“结合油”的可提 取性瞄】。此外，在一些油料( 特别是油料果实) 的取油过程中，油料( 加热水) 磨浆时部分磷脂与蛋白质在水中结合，在部分油滴表层产生了一层蛋白膜，并 形成稳定的乳化胶体状态，不利于油脂的分离提取，酶的作用可使此脂蛋白膜 破坏，从而也使油的得率提高l 硎。 1 5 酶法提油工艺 1 5 1 水酶法提油工艺的研究历史和现状 随着近代油脂工业的发展，人们在传统制油工艺的基础上，为了能够克服 传统制油工艺中蛋白质严重变性而利用困难的缺点，利用油料中蛋白质和油脂 的理化特性，大胆探索新的制油工艺，水提法 2 s - 2 5 ( a q u e o u se x t r a c t i o n ) 是最先 被探索的工艺，该工艺是用水和稀碱液溶解油料中的可溶性蛋白质、糖类等物 质，继而调节溶液p h 值至蛋白质等电点，通过离心，喷雾干燥等步骤分离油和 蛋白质的一种制备方法。 二十世纪中叶，西欧许多食品工作者曾开始尝试将水提法用于油脂提取。 1 9 5 6 年，s u g a r m a n 首先使用水提法从花生中同时分离油和蛋白质，但蛋白质中 8 西华大学硕士学位论文 残油率高达9 - 1 0 ；1 9 7 2 年r h e e 【2 9 】等在s u g a 衄柚工作基础上，沿用分离蛋白 的生产工艺，成功地将花生中油和蛋白质分离，使花生蛋白质中残油率下降至 4 ，并将此工艺用于可可、葵花籽、椰子等，均取得较满意的结果。 虽然水提法比传统的压榨法、浸出法有着独特的优点，能将油和蛋白质同 时分离，且温和的加工条件使蛋白质保持较高的营养价值和功能性质，又使色 素及其他有毒物质溶于水而除去。但是水提法对油料施加的机械剪切力和压迫 力不足以彻底破坏植物组织细胞壁而导致出油率低、蛋白质收率不高。 1 9 7 8 年a i d e rn i s s e n 蚓提出了大豆蛋白酶法改性等电制备可溶性水解蛋白 ( i s s p h ) - v 艺，为酶法制备大豆油和大豆蛋白质奠定了理论基础。1 9 8 3 年 f u l m o o k 【3 1 从废弃的西瓜籽中制取可溶性水解蛋白时发现，在蛋白质水解过程 中，部分油脂被释放。于是他尝试将由黑曲霉产生的复合酶水解整粒西瓜籽以 制得油和可溶性水解蛋白，并取得成功，他又将这一成果用于油菜、大豆等油 和蛋白质分离，均取得预期结果。1 9 8 6 年，m c g l o n 3 2 等采用聚半乳糖醛酸酶、 淀粉酶、蛋白酶处理椰子浆，使蛋白质提取率达到8 0 ，1 9 8 8 年，s o s u l s l 【i 【3 3 等采用碳水化合物酶降解c a n o l a 细胞组织，大大缩短溶剂浸提的时间。九十年 代以后，酶法分离油料中油和蛋白质的研究日趋成为国内外关注的热点。1 9 9 0 年，b a a r i o s 3 4 等对酶法提取