（食品科学专业论文）低含油量油料大豆酶法提取油脂的研究.pdf

浙江人学博i 学位沦殳 摘璺 象， 同时 摘要 为突破水相酶法提取油脂研究中的难题。本文以低含油量的油料大豆为对 丌展了水相酶解大豆蛋白萃取油脂新方法与相关机理的研究，以追求实现 利用油制的油脂和蛋白。 ( 首先开展了水浸提大豆油脂与蛋白的工艺研究，通过条件试验与正交实验， 得到了大豆水浸提的最适条件为：原料粉碎至2 0 目，以i ：4 固液比d h 为9 , 0 的水5 0 c 浸泡1 5 h ，加水进行研磨至1 0 0 目以上，过滤冲洗，可使9 6 的大豆 油脂及9 5 的大豆蛋白进入水提液。大豆水提液在不同条件下以1 3 9 8 中性蛋白 酶水解，其油脂在乳液与离心分离的固形物中有不同的分布，依此可设计酶解 提取油脂的方法。 为减少酶的用量并提高油脂的提取率，采用了有机溶剂萃取酶解大豆乳液 的油脂。为提高酶解效率研究了三种大豆乳液酶解的方法，即乳液直接酶解， 乳液分离蛋白酶解，乳液预酶解分离蛋白再酶解，酶用量分别为每克大豆 8 4 0 i u ，3 6 0 i u ，5 1 0 i u ，酶解后萃取油脂的总提取率为8 0 2 7 0 1 ，8 4 5 ， 有机相与水相分离的离心力最高要求为1 4 0 0 9 与文献比较在酶用量，离心 力要求及得油率三方面均有突破。 较系统的研究了萃取过程的提油条件与控制乳化的条件，实验结果表明两 者可较好统一。最佳革取工艺条件为：乳液p h 4 5 一石油醚用量为每1 0 0 9 大豆 3 0 0 m l ，在3 5 ( 2 萃取2 0 m i n ，以1 4 0 0 9 离心1 5 m i n 分离两相。三种方法酶解的 乳液萃取，乳化率均不超过2 o 。 首次研究了酶解大豆乳液在石油醚萃取时油脂分配系数的影响因素，实验 表明乳液中的固形物浓度，蛋白的水解度，p h 值及萃取温度对分配系数有明显 影响。以图解法求得了三种方法的大豆乳液中萃取油脂的相平衡方程及萃取分 数，并以此对三种工艺方法作了比较。上述研究对方法实际应用有指导作用。 首次研究了大豆蛋白乳液体系中对1 3 9 9 中性蛋白酶反应速率的影晌因素， 结果表明，乳液的颗粒度及固形物浓度对酶促反应速率有较明显影响，在乳液 i v 浙江上学博 ? 学位论文 摘要 体系中，以米氏方程描述酶促反应速率有较大偏差。固形物颗粒度从8 0 目至1 6 0 目，粒度越细反应速率越大，1 6 0 目以上速率变化平缓反应时间越长则颗粒 度对反应速率影响越小。固形物浓度达1 2 质量体积分数以上，对反应速率的 影响与溶液体系相似，丽浓度低于1 2 ，则乳液中蛋白质浓度不是影响反应速 率的决定因素，起影响作用的因素较多。根据所研究确定的工艺方法蛋白水解 度均较低，提出了蛋白低水解度酶促反应的速率模型：矿= 4 s j o e i - c x ) ，其 中a ，c 为常数，大豆乳液中蛋白水解度1 0 以下，实验值与模型值能较好符 合。 以番红染色显微摄影法研究了大豆水浸泡与研磨及酶解过程对其细胞结构 的破坏结果显示大豆经上述加工过程，细胞结构基本被破坏，水磨为最有效 步骤。首次咀苏丹染色显微摄影法研究了乳液中大豆蛋白酶解过程的油脂释放 及萃取过程的油脂传递状况，结果表明，酶解十分有利于蛋白中油脂的释放， 萃取推动了蛋白内部的油脂向表面传递。首次以高速离心法定量比较了大豆蛋 白的油脂释放及萃过程油脂向蛋白表面传递的状况，以定量数据证实了显微摄 影的研究结果。 以蔗糖梯度超速离心方法研究了大豆蛋白分子量组分经酶解后的变化，三 种方法使大豆蛋白分子量组分发生了不同的变化，根据蛋白分子量的变化可推 断酶解方法的效果优劣。 测定了酶解萃耿油脂后大豆蛋白的水溶性热凝固性，起泡性，乳化容量 与稳定性及粘度，结果表明，酶解与萃取对大豆蛋白的性能影响各不相同蛋 白经酶解萃取后，起泡性明显下降，水溶性明显提高，而热凝固性不同的酶解 方法影响不同，乳化容量下降而乳化稳定性提高，粘度下降较明显。上述性能 测定显示，大豆蛋白经酶解萃取油脂后，以乳液直接加工为食品是可行的。 所研究的新工艺表明，利用大豆蛋白的经济效益可超过提油用酶的成本 j 、 从而为方法走向工业化打下了基础。、) 关键词：油脂，酶，大豆，水解，萃取水浸提，蛋白质 v ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o rp h d d e g r e ei nz h c i a n gu n i v e r s i t y a b s t r a c t a b s t r a c t t ob r e a kt h r o u g hd i f f i c u l t i e ss t u d y i n gi na q u e o u se n z y m a t i ce x t r a c t i o no i l ， t h en e wm e t h o d sa n dr e l a t e dm e c h a n i s m sw e r es t u d i e dw i t hs o y b e a n c o n t a i n i n g l o wo i la sm a t e r i a lt oc o m p l e t et h es i m u l t a n e o u su t i l i z a t i o no i la n dp r o t e i no f o i l s e e d f i r s t ，t h et e c h n o l o g yo fa q u e o u se x t r a c t i o no i la n dp r o t e i nw a ss t u d i e db y c o n d i t i o nt e s ta n do r t h o g o n a lt e s t t h eo p t i m u mc o n d i t i o n so fe x t r a c t i o no i la n d p r o t e i nf r o ms o y b e a nb yw a t e ri sc r u s h i n gt h em a t e r i a lt o2 0m e s ho fp a r t i c l e s i z e ，t h e r a t i oo f s o l i d t o l i q u i d1 ：4 ，s o a k i n g i n w a t e r o f p h 9 0 a n d5 0 cf o r1 5 h ， g r i n d i n g w i t hw a t e rt ol e s st h e n10 0m e s ho fp a r t i c l e s i z e ，f i l t e r i n g a n d w a s h i n g ，t h e9 6 t o t a lo i l sa n d 9 5 t o t a lp r o t e i nc o u l db ee x t r a c t e di n t os o y b c a n m i l k h y d r o l y z i n gt h es o y b e a nm i l kb y13 9 8n e u t r a lp r o t e a s eu n d e rd i f f e r e n t c o n d i t i o n s t h eo i lh a sd i f f e r e n td i s t r i b u t i o nb e t w e e ni nm i l ka n ds o l i d b y c e n t r i f u g a ls e p a r a t i o n ，a c c o r d i n g t ow h i c h ，b e t t e rm e t h o do f e n z y m a t i ce x t r a c t i o n o i lc a nb ed e s i g n e d t od e c l i n et h ea m o u n to fe n z y m ea n dt o i m p r o v e t h e e f f i c i e n c y o f e x t r a c t i o no i l ，o r g a n i cs o l v e n tw a su s e di ne x t r a c t i n go i lf r o ms o y b e a nm i l k t h r e em e t h o d sf o ra q u e o u se n z y m a t i ch y d r o l y s i sw e r es t u d i e d ，s o y b c a nm i l k d i r e c t l yh y d r o l y z e db ye n z y m e ，e n z y m a t i ch y d r o l y s i s i np r o t e i nm i l ki s o l a t e d f r o ms c l y t ，c a nm i l ko rs o y b e a nm i l kp r e - h y d r o l y z e da n dp r o t e i ni s o l a t e dt o e n z y m a t i ch y d r o l y s i s a m o u n to fp r 0 1 t e a s eu s e di n t h r e em e t h o d sw a s8 4 0 i u ， 3 6 0 1 u ，a n d51 0 i up e rg r a ms o y b e a n ，r e s p e c t i v e l y a f t e re n z y m a t i ch y d r o l y s i s t h ee x t r a c t i n go i l y i e l dw a s8 0 2 ，7 0 1 a n d8 4 5 t h eh i g l l e s tc e n t r i f u g a l f o r c ed e m a n d e dw a s14 0 0 9 c o m p a r e dt op a p e r s ，t h r e ea s p e c t si n c l u d i n ga m o u n t o fe n z y m e ，c e n t r i f u g a lf o r c ea n dy i e l do fo i le x t r a c t i o nh a v eb e e nb r o k e n t h r o u g h c o n d i t i o n so fo i le x t r a c t i o na n de m u l s i f i c a t i o nc o n t r o l l i n gd u r i n ge x t r a c t i o n o i lf r o ms o y b e a nm i l kw e r es t u d i e ds y s t e m a t i c a l l y t h ee x p e r i m e n tr e s u l t s s h o w e dt h a tb o t l lc o u l db eu n i f i e dw e l l t h eo p t i m u mc o n d i t i o nw a sa d d i n g 3 0 0 m lp e t r o l e u me t h e rp e r10 0g r a ms o y b e a n ，e x t r a c t i n ga tm i l ko fp h4 5 ，3 5 v l 皇壁! ! ! ! 璺! ! ! ! ! ! ! ! 受! 坠! ! 鱼! ! ! ：望：旦! 堡堡! 也三! 型! ! ! 曼竺! ! ! ! ! ! ! 堡 皇垒苎! 垦垒兰! f o r2 0 m i n u t e s ，c e n t r i f u g i n g15m i n u t e sw i t h14 0 0 9f o rp h a s es e p a r a t i n g t h e e m u l s i f i c a t i o nr a t i oo ft h r e em e t h o d so i lw a sa 1 1b e l o w2 0 i ti st h ef i r s tt i m e ，t h ef a c t o r so f a f f e c t i n gd i s t r i b u t i o nt o e f f l c i e n to fo i li n p e t r o l e u me t h e re x t r a c t i o ns y s t e mw e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e c o n c e n t r a t i o no fs o l i ds u b s t a n c ei nm i l k ，h y d r o l y s i sd e g r e eo f p r o t e i n ，p hv a l u e a n d t e m p e r a t u r e o f e n z y m a t i ch y d r o l y z e ds o y b e a n m i l ki n f l u e n c e dt h e d i s t r i b u t i o nc o e f f i c i e n t o b v i o u s l y p h a s ee q u i l i b r i u me q u a t i o na n de x t r a c t i o n f r a c t i o no ft h r e em e t h o d so fe x t r a c t i o no i lf r o ms o y b e a nm i l kw e r eg a i n e db y i l l u s t r a t i n g a c c o r d i n g t ot h ee x t r a c t i o nf r a c t i o nt h et h r e em e t h o d sw e r e c o m p a r e d t h e a b o v er e s e a r c hc a l lp r o v i d e g u i d e f o r a p p l i c a t i o n i ti st h ef i r s tl i m e ，f a c t o r so fa f f e c t i n gr e a c t i o nv e l o c i t yo f13 9 8n e u t r a l p r o t e a s ei ns o y b e a np r o t e i nm i l ks y s t e mw e r ei n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h ep a r t i c l es i z ea n dc o n c e n t r a t i o no f t h es o l i di nm i l ki n f l u e n c e do nr e a c t i o n v e l o c i t yo b v i o u s l y t h e r ei sg r e a te r r o rb e t w e e ne x p e r i m e n ta n dm i c h a e l i s - m e n t e n e q u a t i o nf o re n z y m a t i c r e a c t i o nv e l o c i t yi nm i l ks y s t e m o nt h er a n g eo f 8 0m e s ht o1 6 0m e s ho f p a r t i c l es i z e ，v e l o c i t yw a si n c r e a s e dg r e a t l yw i t hs i z e d e c r e a s i n g ，w h e nt h ep a r t i c l es i z ed e c r e a s e dt o 16 0m e s ho rm o r e ，t h ev a r i a t i o n o fv e l o c i t yl e v e l e do f f , a st h er e a c t i o nt i m ee x t e n d e d ，t h ei n f l u e n c ew a s w e a k e n e d t h ec o n c e n t r a t i o no fs o l i di ns o y b e a nm i l kw a sa b o v e1 2 ( w v ) ，t h e i n f l u e n c eo nr e a c t i o nv e l o c i t yw a ss i m i l a rt os o l u t i o ns y s t e m ，a ss o l i dc o n t e n t w a sb e l o w1 2 ( w l v ) ，t h ec o n c e n t r a t i o no f p r o t e i nw a s n o tt h ed e c i s i v ef a c t o rt o i n f l u e n c ee n z y m a t i ch y d r o l y s i sv e l o c i t yi nt h ee m u l s i o n m a n yo t h e rf a c t o r sh a d a f f e c t e dt h er e a c t i o n a c c o r d i n gt ol o wp r o t e i nh y d r o l y s i sd e g r e ei nt e c h n o l o g y s t u d i e d ，t h el o w - p r o t e a s e - d e g r e ev e l o c i t y m o d e lw a s p u tf o r w a r d v = a s 0 e 。b 柏 a m o n gw h i c h ，a ，ca r ec o n s t a n t s ，e x p e r i m e n tr e s u l t sc a nb ew e l la c c o r d e dw i t h t h em o d e lw h e nt h ep r o t e i nh y d r o l y s i sd e g r e ew a sl e s st h a n1 0 i ns o y b e a n m i l k t h ed a m a g eo fc e l ls t r u c t u r ew a ss t u d i e dd u r i n gt h ep r o c e s so fs o a k i n g ， m i l l i n ga n de n z y m a t i ch y d r o l y s i si nw a t e r , w i t hm i c r o p h o t o g r a p h yo f s a f r a n i n s t a i n e dt e c h n o l o g y t h er e s u l t se x h i b i t e dt h a ts o y b e a n c e l ls t r u c t u r ew a sd a m a g e d d u r i n ga b o v ep r o c e s s i n g ，a n dm i l l i n gw i t h w a t e rw a s t h em o s t ：a v a i l a b l ep r o c e s s - v i ti st h ef i r s tt i m et h em i c r o p h o t o g r a p h yo fs u d a ni i l s t a i n e dt e c h n i q u ew a su s e d t or e s e a r c hf o ro i l r e l e a s i n gd u r i n g t h ep r o c e d u r eo fp r o t e a s e b ye n z y m a t i c h y d r o l y s i ss o y b e a np r o t e i n i nm i l ka n dt r a n s f e r r i n g d u r i n g t h ep r o c e d u r eo f e x t r a c t i o n ，w h i c hs h o w e dt h a tt h ee n z y m a t i ch y d r o l y s i sw a sv e r yf a v o r a b l et oo i l r e l e a s i n gf r o mp r o t e i na n dt h ee x t r a c t i o np r o m o t e do i lt r a n s f e r r i n gf r o mp r o t e i n i n n e rt os u r f a c e t h eq u a n t i t yc o m p a r i s o no fo i l r e l e a s i n gd u r i n ge n z y m a t i c h y d r o l y s i sa n do i lt r a n s f e r r i n gf r o mp r o t e i ni n n e rt o s u r f a c ed u r i n ge x t r a c t i o n w a si n v e s t i g a t e db yh i g h s p e e d c e n t r i f u g a t i o n t h eq u a n t i t yc o m p a r i s o na l s o p r o v e dt h er e s u l t so f m i c r o p h o t o g r a p h y t h ev a r i a t i o n so f s o y b e a np r o t e i n sm o l e c u l a rw e i g h tg r a d i n gc o m p o n e n t s d u r i n ge n z y m a t i ch y d r o l y s i sw e r ei n v e s t i g a t e db ys u c r o s eg r a d i e n th y p e r v e l o c i t y c e n t f i f u g a t i o n t h r e em e t h o d so fe n z y m a t i c t r e a t m e n te x h i b i t e dd i f f e r e n tr e s u l t s t h ee f f i c i e n c yo fe n z y m a t i ch y d r o l y s i sc o u l db ei n f e r r e df r o mt h ev a r i a t i o no f p r o t e i n sm o l e c u l a rw e i g h t t h es o l u b l ep r o p e r t y , h e a tc o a g u l a b i l i t y , f o a m i n gp r o p e r t y , e m u l s i f y i n g c a p a c i t ya n de m u l s i o ns t a b i l i t y , v i s c o s i t yo fp r o t e i no fs o y b e a na f t e re n z y m a t i c h y d r o l y z e da n do i le x t r a c t e dw e r ed e t e r m i n e d ，t h er e s u l t ss h o w e dt h ee f f e c to f e n z y m a t i ch y d r o l y s i sa n d e x t r a c t i o nt op r o p e r t yo f s o y b e a np r o t e i nw a s d i f f e r e n t s o y b e a np r o t e i n sf o a m i n gp r o p e r t yd e c r e a s e da n ds o l u b l ep r o p e r t y i n c r e a s e d o b v i o u s l ya f t e re n z y m ea n do r g a n i cs o l v e n te x t r a c t i o n h e a tc o a g u l a b i l i t y o f s o y b e a np r o t e i nv a r i e df r o m d i f f e r e n te n z y m a t i c h y d r o l y s i sm e t h o d s ，e m u l s i f y i n g c a p a c i t y d e c r e a s e da n de m u l s i o ns t a b i l i t y i m p r o v e d ，v i s c o s i t y o f p r o t e i n d e c r e a s e do b v i o u s l y t h e s ep r o p e r t i e se x h i b i t e dt h a tt h em i l ko f s o y b e a np r o t e i n c o u l dp r o d u c ef o o da f t e re n z y m a t i ch y d r o l y s i sa n do i le x t r a c t i o n t h en e wt e c h a o l o g ys t u d i e ds h o w e df h a 出ee c o n o m i c a lb e n e f i to f u t i l i z i n gs o y b e a np r o t e i nc o u l ds u r p a s st h ec o s to fe n z y m e f o ro i le x t r a c t i o n i ti s af o u n d a t i o nf o rt h em e t h o dt ob ea p p l i e di ni n d u s t r y k e y w o r d ：o i l ，e n z y m e ，s o y b e a n ，h y d r o l y s i s ，e x t r a c t i o n ， a q u e o u s e x t r a c t i o n ，p r o t e i n v 1 1 1 浙江入学博士学位论文前言 日u舌 传统的植物油制取方法虽然能得到9 5 以上的油脂，但提油后油料蛋白变 性严重，作为食品原料再利用困难。全球植物油料每年的产量巨大，特别是无 毒的大宗油料，如花生、大豆，提取油脂后蛋白变性严重，难以开发为食用蛋 白，是巨大的资源浪费。为同时利用无毒油料的油脂和蛋白，进行水相提取油 脂是一种良好的方法这种水相提油与传统的水代法有本质的区别，传统水代 法油料蛋白的变性程度超过机械压榨和溶剂浸出法，而水相提取油脂的最大优 点足能良好的保持油料蛋白的性能。1 9 5 6 年，s u g a r m a n 首创了以水作溶剂沿用 浓缩蛋白的生产工艺从花生中同时分离油和蛋白质。此后的三十年左右，水提 油工艺逐步在芝麻、菜籽等高含油量油料中得以应用。水法提油条件温和，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。但是水为溶剂提取植物油的方法应用于低含油量 的油料，如大豆、胚芽等，则效果很差。几乎得不到油，而象大豆、胚芽等油 料所含的蛋白不仅量多且质量优异，是植物蛋白中的精品，因而，解决低岔 油量油料水提取油脂的困难，逐渐成为国内外食品化工研究的热点。 将酶应用于油料制取油脂，以提高得油率，在6 0 年代未至7 0 年代已有工 作开展，但当时受酶制剂工业发展水平的限制，研究难以深入。在1 9 7 9 年o l s e n 为解决低含油量油料水提取油脂得率低的问题，将微生物蛋自酶运用到大豆油 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，酶制剂工业突飞猛进从而为酶法提取植物油的研究创造了良好的 条件。油料的酶处理不仅有水相进行，也有固相进行：酶处理油料的目的有的 是为提高得油率如酶处理后仍按传统方法进行机械压榨或溶剂浸出，有的则 是为同时利用油脂和蛋白，如水相酶处理后再提取油脂。近年来，国内外学者 开展了大量的研究工作，发表了近百篇研究论文。由于同时利用油料油脂和蛋 白的方法前景更好，特别是近几年，欧美国家对植物蛋白食品日益重视，所以 水相酶法提取植物油逐渐成为研究的中心。而大豆不仅全球产量列各类油料第 一，且蛋白含量高品质优，是应用最广泛的植物蛋白食品原料，因而，以水 相酶法提取大豆油脂并同时利用大豆蛋白是项集酶法提油与同时利用油料的 浙江大学博士学t 芷论文 前矗 油脂和蛋白的最为典型的研究课题。 在中国人多地少，不可能拿出大量的粮食束发展畜牧业，因而也不可能 以大量的动物蛋白来改善全国人民的饮食结构，而我国大众的饮食结构中，人 均每天蛋白质的摄入量为6 7 9 ，低于维持人体健康的7 5 9 最低需要量，更谈不 上供给蛋白质氨基酸的配合比例问题。要解决上述问题，唯一的出路就是发展 植物蛋白制品。而大豆蛋白的营养价值高于动物蛋白，且大豆蛋白制品特别 是豆腐类制品，在中国历史悠久，深受百姓喜爱，因而，在我国开展水相酶法 提取大豆油脂并同时利用蛋白的研究工作。意义更为深远。 然而国内外学者长时间，多方法的研究却始终无法将工艺方法实行大规 模应用，根本原因是存在二方面的难题一是水相酶法提油得油率在6 0 以上， 食用级酶制剂用量需每克油料3 0 0 0 8 0 0 0 i u ，经济成本太高：二是水相酶处理 后，将油脂从水中分离出来，无论是以溶剂萃取，还是先分离蛋白再破乳化提 油，所需设备要求偏高，分离需1 0 0 0 0 9 以上的离心力，使大规模应用难度较大。 本文针对上述难点，以低含油量的油料大豆为对象，寻求突破口，以便推 动各类高低含油量的油料均可实现水相酶法提油。首先通过探索新的工艺方法 以提高酶解效果来力求降低酶用量，使食用级酶的用量控制在每克油料1 0 0 0 i u 以下并通过酶解效果的提高来减轻油水乳化。使分离油水两相离心力要求在 2 0 0 0 9 以下，这样，将提油后的大豆蛋白利用起来，经济上就可弥补用酶及设 备的成本。同时，将提油率的目标锁定为7 0 以上，使所研究的方法能圆满实 现油脂和蛋白的同时利用并为走向工业化打下扎实基础。 为追求研究工作在学术上与应用上均有创新。同时开展酶解油料蛋白乳液 中苹取油脂过程的工程分析，开展油料蛋白乳液中对蛋白酶反应速率影响因素 的研究，开展水相油料酶解过程及萃取过程油脂释放的机理研究及提油后油料 蛋白应用性能的研究。上述研究不仅可加深对水相酶法提取植物油方法的理解 并且对方法的大规模应用有指导作用，也是文献报道尚未开展的工作。 水相酶法提取大豆油并同时利用大豆蛋白的研究工作不仅关系到改善大 众，特别是欠发达地区人民的饮食结构，也关系到农产品深加工的经济增值， 如果能成为一项新型的食品加工产业则工作意义十分重大。因而，非常有必 要开展系统的研究工作。 浙江大学博j 学位论立 第一章文献综述 第一章文献综述 在2 0 世纪7 0 年代，国际上就有许多学者提出酶法提取油脂的方法，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。随着人们对饮食营养与保健的重视植物蛋白不 仅在亚洲而且在全球范围日益受到关注，而酶法提取油脂的最大优点就是能同 时利用油料的油脂与蛋白，因而酶法提油的研究逐步成为当前国内外食品化 学工业的热点，至今已有近二十种油料进行了实验研究涉及的酶有近十种。 所有的实验均表明应用酶处理油料，对各种制油工艺均能提高得油率，提高 油的品质及副产物的质量。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，水相酶处理提取油脂是同时利用油料蛋白最理想的方法，但也是研 究难度较大的工艺方法，特别是低含油量的油料，最为典型的是大豆加工经 济成本偏高，得油率较低。而大豆蛋白又是比肉类蛋白还理想的植物蛋白且 大豆又是农作物中蛋白质含量最高的，因而，研究大豆水相酶法提取油脂的工 作意义重大，同时对酶解提油后大豆蛋白性质的研究也十分重要。在我国，将 大豆水相酶法提油与豆制品工业相结合不仅能快速实现产业化，而且提油后 大豆蛋白的制品而也能普遍为大家接受，意义更明显。 1 酶法提取油脂 1 1 酶法提取油脂概述 在油脂加工中引入生物技术，提高油脂工业的科技含量是我国油脂科技 工作的主要任务之一【l i ，在油脂提取工业中应用酶，主要作用是提高油脂的提取 率及提高油脂和副产物的质量t 2 , 3 】。 油脂的主要来源是植物含油种籽。油脂主要存在于油料细胞的液泡中，还 有部分油与蛋白质、多糖等大分子化合物相结合，存在于细胞质中i | l 。要把油 脂提取出来，首先要把油料细胞壁破坏。细胞壁由两层组成，一层由果胶、半 纤维素、蛋白质和纤维素构成的复合层，另一层是由纤维素和半纤维素组成， 在整个细胞壁中，纤维素和半纤维素的量占了5 2 左右1 5 ”。油料种籽在富含油 浙江大学博士学位论文 第一章史献综述 脂的同时，一般还含有丰富的蛋白质。因此，在提取油脂的同时必须考虑操作 条件对蛋自质性能的影响及提油后如何充分利用蛋白质的问题。 目前从油料种籽中制取植物油的主要方法是压榨法和浸出法口i 。在压榨或 浸出之前，要先对油料进行破碎、粉碎、轧胚、烘烤或蒸炒等处理，以机械的 和热力的手段破坏油料细胞结构达到有利的出油条件n , 9 1 。这种工艺虽然能提 取油料中9 5 以上的油脂，但步骤较多，设备复杂。更主要的是油料提油后蛋 白严重变性而利用困难，这特别是对花生大豆等无毒高蛋白含量油料来讲，是 很大的资源浪费。另一种提取植物油的方法是水代法该法常用于油果类，如 牛油树果、椰子果、芝麻等【1 0 1 油料的提油，在预处理阶段同样要进行机械和热 处理，使蛋白高度变性，如我国传统的芝麻水代取油，要将芝麻炒至冒青烟， 然而提油效果不及压榨法和溶剂浸出法f i l l 。为同时利用油料的油脂和蛋白质 1 9 5 6 年，s u g a r m a n1 1 2 1 首创了以水作溶剂沿用浓缩蛋白的生产工艺从花生中同时 分离油和回收分离蛋白质：虽然得油率不高，且蛋白中含有9 l o 的油脂。 但首次在油脂制取工艺中实现了油脂与蛋白的同时利用，是一个重要突破。在 阻后的十年中，s u b r a , h j 等mo 和e a p e n 等m 1 又报道了多项类似的研究。1 9 6 6 年，b h a t i a 等”1 通过进一步的研究，已将得油率提高至7 0 以上而蛋白中含 油量也下降至4 。1 9 7 2 年，r h e e i “i 又进一步完善了花生水法提取油脂及同时 回收蛋白的工艺方法，通过增大花生粉碎度，选用适当的固液比，调整介质p h 值，由原来微碱性介质调整为p h 3 5 5 5 提取温度从6 0 - 6 4 c 降为4 0 4 4 c 井 适度降低介质的离子强度，使提油率进一步提高，蛋白中含油量也降至3 o 以 下。近三十年来，水提油工艺在国外先后运用于芝麻、棉籽、菜籽等油料，由 于油料不经热处理提油后的蛋白质量明显提高。但此方法应用于含油量低的 油料，如大豆、胚芽，几乎得不到油【1 7 l i l 5 i 。 实际上油料细胞壁结构的破坏也可通过酶解作用进行的吣地2 2 2 。“，而且。 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 9 6 7 年，s o r o a l 2 7 i 证实了酶处理油籽和油果后能提高油脂的提取率。但当时 由于经济方面的原因主要是酶的价格太昂贵，使该方法的研究和工业化应用 受限制| s l 。到了7 0 年代，m o n t e d o r o 等学者i ”。9 j 0 ”。2 。3 1 对酶处理在油料提油方面 4 浙江大学博士学位论文第一章文献综述 的研究非常关注，并在橄榄油酶预处理机械冷榨的研究与应用方面取得了重大 成果| 2 8 ”i 。1 9 7 9 年，o l s e n f 2 ”i 将微生物蛋白酶a l e a l a s e 运用到大豆油和蛋白 质的水法分离中，开始了水相酶处理提取油脂的研究。进入8 0 年代后酶在植 物油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。九十年代中后期，在国内，王 璋f ”l 、唐年初f 3 ”、李浪i ”j 、刘志强p 7 1 等学者也分别对大豆、玉米胚芽、芝麻渣 和花生等油料进行了酶解提油的研究，张福维1 3 8 i 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，酶制剂生产水平日趋提高，酶的品种增多、生 产能力增大，酶的稳定性提高以及价格下降，为酶法提取植物油成为当今研究 i 的一个热点创造了良好的条件。 。 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，总结如表1 1 所示： 表1 1 各类油料酶法提油研究状况 t a b l e l 1t h es t a t eo fs t u d y i n ge x t r a c t i o no i lw i t he n z y m ef o re v e r yo i l s e e d 油料 + 研究者研究年份文献编号 橄榄果 o l i v e 椰子果 p a m p h n 可可豆 c o c o n r f 牛油树果 s h e a f a ! 油梨 v o c a d o 火豆 s o y b e a n m o n t e d o r o ，g s a n t o s f a n t o z z a i b am e n d o z a g a n a l l i ，a m c g i o n e c h e a h s c b o u v i e r , f t a n o - d ，k c h e m a n b a r r i o s v a t a n o - d ，k b u e n r o s t r o ，m c a s t a l d o ，a f u l l b r o o k b b a t n a g a r , s s h a n k a r d s m i t h ，d 1 9 7 3 ，1 9 7 4 1 9 7 8 】9 7 7 1 9 8 7 1 9 9 0 1 9 9 2 ，1 9 9 4 ，1 9 9 5 ， i 9 9 6 ( 3 ) ，1 9 9 7 ，1 9 9 9 1 9 9 6 1 9 9 0 【2 5 ， 2 9 】 【3 3 】 f 3 2 】 【3 9 1 ，1 4 0 】 【4 l 】，1 4 2 ，【4 3 】， 4 3 j ，【4 4 ，【4 5 】，【4 6 1 ，f 4 7 j 【2 0 】 【2 l 】 4 8 】 【4 9 1 ， 5 0 】 【5 1 】 【5 2 】 1 9 9 4 ，1 9 9 5 ，1 9 9 6【5 3 ， 5 4 1 ， 5 5 】 1 9 8 8 1 9 9 7 1 9 8 3 1 9 8 7 1 9 9 7 1 9 9 3 【8 3 】 【5 2 】 【2 5 】 f 58 】 【5 2 】 【8 6 】 k a s h y a p 19 9 7 f 6 0 】 墅巴! 篮坚 ! ! ! ：! ! ! ! 【! ! 垭；】 7盼 6 7 2 5蛇粥的鲫 ! 巫! 三盔兰堡! 兰竺堡兰 塑二塞塞坚鳖堡 p e r e i r a - f r e i t a s ，s 王璋 油菜籽s a r k e r , b c r i p es e e d 1