一種水酶法制取大豆油脂的方法及應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種水酶法制取大豆油脂的方法及應用，屬于植物油脂提取加工【技術領域】。本發明所提供的方法是將大豆清理去皮后粉碎，再將大豆粉碎物進行擠壓膨化處理，處理后粉碎膨化產物，再利用堿性蛋白酶對膨化產物進行水解，水解后利用液氮冷凍法冷凍水解產物，最后通過高壓靜電法進行解凍處理，離心分離解凍液后獲得大豆油。本發明所提供的方法具有提油時間短、總油提取率高的特點，僅在冷凍解凍環節上，本發明所提供方法可節約93.1％的時間，并且總油提取率可達95.36％。同時，所提取的大豆油脂具有較低的過氧化值、p-茴香值和TOTOX值，所提取油脂的質量更好。
【專利說明】一種水酶法制取大豆油脂的方法及應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種水酶法制取大豆油脂的方法及應用，屬于植物油脂提取加工技術 領域。
【背景技術】
[0002] 水酶法提油是一種新穎的生物提油技術，更為安全可靠，水酶法工藝是在機械破 碎的基礎上，采用能降解植物油料細胞壁的酶，或對脂蛋白、脂多糖等復合體有降解作用 的酶，作用于油料種籽，使油脂易于從油料種籽中釋放，利用非油成分對油和水的親和力差 異，同時利用油水比重不同而將油和非油成分分離。水酶法提油技術與傳統工藝相比，具 有反應條件溫和、工藝簡單及操作安全等特點，在能耗、環境和安全衛生等方面具有顯著優 勢。但是，采用水酶法提取大豆油過程中，由于蛋白、油脂及水之間的乳化作用，使得游離油 得率較低。
[0003] 近年來，由于冷凍解凍破乳技術避免油脂提取過程中使用有機溶劑和有毒有害化 學試劑而廣泛應用于食用油脂提取加工中。Van Boekel等對乳狀液的穩定性進行了研宄， 并用冷凍解凍法進行了破乳。他們認為冷凍解凍能較好地破壞乳狀液穩定性是因為冷凍過 程中乳狀液中出現油相結晶，這些脂肪晶體可以刺入水相，假如脂肪晶體恰好出現在相鄰 油滴之間，則將刺穿界面膜引起油滴的聚集，從而大幅度降低乳狀液穩定性達到破乳的目 的。Fennema等做了類似的研宄，他們提出，在冷凍過程中，乳狀液中冰晶體的形成會迫使乳 狀液液滴靠攏在一起，這種情況在解凍時常引起嚴重的聚結。Lamsal等對水酶法提取大豆 油過程中形成的乳狀液進行了冷凍解凍破乳研宄，破乳率很高。王瑛瑤等對水酶法提取花 生蛋白和油脂過程中產生的乳狀液進行了冷凍解凍破乳研宄，乳狀液在_20°C冷凍15h，然 后在35°C解凍2h，3000r/min離心20min，破乳率達到91. 6%。章紹兵等對水酶法從菜籽 中提取油脂和蛋白質過程中產生的乳狀液的破乳問題進行了研宄。破乳分為兩步進行：將 乳狀液在4°C下放置Id后，在不同轉速下離心20min，吸取上層清油，棄去水相；離心后得到 的殘余乳狀液在_18°C下冷凍20h后，40°C水浴中解凍2h，10000r/min離心20min后吸取清 油，總破乳率約為75%。但是，目前采用的冷凍解凍技術都是在較高溫度下進行，加工時間 長，反應效率低，而且破乳率較低，油脂提取率低，不能滿足連續的工業化大規模生產的技 術要求。
[0004] 液氮冷凍技術的凍結速度快、凍結時間短、凍結品質好、無污染，是一種綠色加工 技術。利用液氮冷凍可為油水兩相同時提供巨大的過冷度，使兩相快速成核結晶。連續油相 的快速結晶，使其結晶更加無序化，破碎后更易形成細碎裂縫。另一方面，分散相珠滴的快 速凍結，使作用于結晶的連續相的體積膨脹功率增加，利于油籠的破裂。油水兩相的快速凍 結相變反應，使結晶的連續相產生更多更細小的裂縫。連續相結晶裂縫越細小其毛細壓力 就越強，毛細作用高度就越高，未凍結的分散相液體越容易滲入裂縫中。液氮急速冷凍較其 它冷凍方法更容易形成更加密集的大的微通道網絡，連接更多的凍結珠滴，當解凍融化后， 在界面張力的作用下更多珠滴聚并在一起，使油水兩相分離更加徹底。然而，目前液氮冷凍 技術主要用于原油開采中乳狀液破乳，在油脂加工【技術領域】中尚沒有得到應用。
[0005] 高壓靜電解凍是一種有極大開發應用前景的解凍新技術。此法是將冷凍食品放置 于高壓靜電場中，電場設于〇-i〇°c左右的低溫環境中，利用高壓電場微能源產生的各種效 應使食品解凍，具有解凍時間短，解凍效果好的優點，并能較好的保護營養物質的活性。但 目前高壓靜電解凍法的應用主要局限于對冷凍肉等冷凍食品的解凍上，在解凍乳狀液方面 及油脂提取加工方面還沒有應用。
【發明內容】
[0006] 為解決上述問題，本發明提供了一種水酶法提取大豆油脂的方法，所采取的技術 方案如下：
[0007] 本發明的目的在于提供一種水酶法制取大豆油脂的方法，是將大豆清理去皮后粉 碎，再將大豆粉碎物進行擠壓膨化處理，處理后粉碎膨化產物，再利用堿性蛋白酶對膨化產 物進行水解，水解后利用液氮冷凍法冷凍水解產物，最后通過高壓靜電法進行解凍處理，離 心分離解凍液后獲得大豆油。
[0008] 所述方法的步驟如下：
[0009] 1)將大豆清理后進行脫皮，脫皮后將大豆粉碎，獲得大豆粉碎物；
[0010] 2)對步驟1)所得的大豆粉碎物進行擠壓膨化處理，獲得擠壓膨化產物；
[0011] 3)粉碎步驟2)所得的擠壓膨化產物并與水混合后加入堿性蛋白酶進行酶解處 理，獲得酶解產物；
[0012] 4)將步驟3)所得酶解產物冷卻至室溫后，進行液氮冷凍處理，獲得冷凍酶解產 物；
[0013] 5)利用高壓靜電法對步驟4)所得的冷凍酶解產物進行解凍處理，獲得解凍液；
[0014] 6)離心分離步驟5)所得解凍液，獲得大豆油。
[0015] 步驟2)所述擠壓膨化，套筒溫度為70-130°C，模孔孔徑為12-24mm，螺桿轉速為 60-140rpm，物料含水率為10-18% ;步驟3)所述酶解處理，是利用Alcalase堿性蛋白酶進 行酶解處理，酶解條件為：膨化物料與水的料液比為1:4-8,加酶量為混合液質量的1-5%， 酶解溫度為45-65°C，酶解pH為7-11，酶解時間為l-5h。
[0016] 優選地，所述擠壓膨化，套筒溫度為95°C，模孔孔徑為18mm，螺桿轉速為llOrpm， 物料含水率為15% ;所述酶解處理，酶解條件為：膨化物料與水的料液比為1:6. 5,加酶量 為混合液質量的2. 5%，酶解溫度為55°C，酶解pH為9. 5,酶解時間為3. 5h。
[0017] 步驟4)所述液氮冷凍處理，是利用-196°C的液氮，處理10_50min ;步驟5)所述高 壓靜電處理，是在電場強度100_300kV/m，解凍溫度0-10°C的條件下，解凍10_50min。
[0018] 優選地，所述液氮冷凍處理，是利用_196°C的液氮，處理40min ;所述高壓靜電處 理，是在電場強度200kV/m，解凍溫度6°C的條件下，解凍30min。
[0019] 所述方法的具體步驟如下：
[0020] 1)將大豆清理后進行脫皮，脫皮后將大豆粉碎，獲得大豆粉碎物；
[0021] 2)對步驟1)所得的大豆粉碎物進行擠壓膨化處理，擠壓膨化條件為：套筒溫度為 95°C，模孔孔徑為18mm，螺桿轉速為1 lOrpm，物料含水率為15%，獲得擠壓膨化產物；
[0022] 3)粉碎步驟2)所得的擠壓膨化產物并與水混合后加入Alcalase堿性蛋白酶進行 酶解處理，酶解條件為：膨化物料與水的料液比為1:6. 5,加酶量為混合液質量的2. 5%，酶 解溫度為55 °C，酶解pH為9. 5,酶解時間為3. 5h獲得酶解產物；
[0023] 4)將步驟3)所得酶解產物冷卻至室溫后，利用-196°C的液氮，處理40min，獲得冷 凍酶解產物；
[0024] 5)將步驟4)所得的冷凍酶解產物在電場強度200kV/m，解凍溫度6°C的條件下，解 凍 30min ;
[0025] 6)離心分離步驟5)所得解凍液，獲得大豆油。
[0026] 所述方法用于提取大豆油脂。
[0027] 本發明以擠壓膨化水酶法工藝為基礎，聯合液氮冷凍和高壓靜電解凍的方法制取 大豆油。利用液氮冷凍可為油水兩相同時提供巨大的過冷度，使兩相快速成核結晶，油水兩 相的快速凍結相變反應，使結晶的連續相產生更多更細小的裂縫，在毛細壓力的作用下，未 凍結的分散相液體滲入裂縫中，形成更加密集的微通道網絡，連接更多的凍結珠滴。聯合高 壓靜電解凍技術使凍結的珠滴快速融化，在界面張力的作用下更多珠滴聚并在一起，使油 水兩相分離更加徹底。該方法具有提油時間短、提油效率高等特點，制取的大豆油過氧化值 低，具有較強的抗氧化性，大大提高了產品品質，且氮氣易回收無污染。
[0028] 本發明有益效果：
[0029] 本發明所提供的方法在擠壓膨化水酶法工藝基礎上，聯合液氮冷凍技術和高壓靜 電解凍技術制取大豆油，縮短了提油時間，提高了提油效率，還能最大限度的保護油脂的營 養價值。本發明所提供方法制取的大豆油過氧化值低，具有較強的抗氧化性，大大提高了產 品品質，且氮氣易回收無污染，同時可應用于大規模連續化生產，為大豆油的實際生產及產 業化應用創造有利條件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030] 圖1本發明總工藝路線圖。
[0031] 圖2傳統冷凍解凍工藝條件對總油提取率的影響；
[0032] (a，冷凍溫度對總油提取率的影響；b，冷凍時間對總油提取率的影響；c，解凍溫 度對總油提取率的影響；d，解凍時間對總油提取率的影響）。
[0033] 圖3本發明冷凍解凍工藝條件對總油提取率的影響；
[0034] (a，液氮冷凍時間對總油提取率的影響；b，電場強度對總油提取率的影響；c，解 凍溫度對總油提取率的影響；d，解凍時間對總油提取率的影響）。
【具體實施方式】
[0035] 下面結合具體實施例對本發明做進一步說明，但本發明不受實施例的限制。
[0036] 本發明所用材料、試劑、儀器和方法，未經特殊說明，均為本領域常規材料、試劑、 儀器和方法，均可通過商業渠道和現有方法中獲得。
[0037] 實施例1
[0038] 本實施例提供了一種用傳統冷凍解凍處理的大豆油脂提取方法，具體操作如下：
[0039] 將脫皮大豆粉碎后，在套筒溫度為95°C，模孔孔徑為18mm，螺桿轉速為100r/min， 物料含水率為14%下，進行擠壓膨化處理得到膨化產物，將膨化產物粉碎后與水混合得到 混合液，在液料比為6:1 (mL :g，下同），酶解溫度為55°C，酶解pH為9的條件下，向混合液 中加入3%的Alcalase堿性蛋白酶進行酶解3h后得到酶解液，在冷凍溫度為_20°C下進行 冷凍處理15h，在解凍溫度為60°C下將冷凍后的酶解液進行解凍處理2h，將解凍的酶解液 進行離心分離即得大豆油。
[0040] 實施例2
[0041] 本實施例提供了一種利用本發明所述方法制備的大豆油脂的例子，具體操作過程 如下：
[0042] 將脫皮大豆粉碎后，在套筒溫度為95°C，模孔孔徑為18mm，螺桿轉速為110r/min， 物料含水率為15%下，進行擠壓膨化處理得到膨化產物，將膨化產物粉碎后與水混合得到 混合液，在液料比為6. 5:1，酶解溫度為55°C，酶解pH為9. 5下，向混合液中加入2. 5%的 Alcalase堿性蛋白酶進行酶解3. 5h后得到酶解液，將酶解液冷卻至室溫后，在冷凍溫度 為-196°C下進行液氮冷凍處理40min并回收氮氣，在電場強度為200kV/m，解凍溫度為6°C 下，將冷凍后的酶解液進行高壓靜電解凍處理30min，將解凍的酶解液進行離心分離即得大 豆油。
[0043] 實施例3
[0044] 本實施例提供了另一種利用本發明所述方法制備的大豆油脂的例子，具體操作過 程如下：
[0045] 將脫皮大豆粉碎后，在套筒溫度為KKTC，模孔孔徑為20mm，螺桿轉速為120r/ min，物料含水率為16 %下，進行擠壓膨化處理得到膨化產物，將膨化產物粉碎后與水混 合得到混合液，在液料比為7:1，酶解溫度為50°C，酶解pH為9下，向混合液中加入3% 的Alcalase堿性蛋白酶進行酶解3h后得到酶解液，將酶解液冷卻至室溫后，在冷凍溫度 為-196°C下進行液氮冷凍處理30min并回收氮氣，在電場強度為150kV/m，解凍溫度為8°C 下，將冷凍后的酶解液進行高壓靜電解凍處理40min，將解凍的酶解液進行離心分離即得大 豆油。
[0046] 實施例4
[0047] 本實施例提供了另一種利用本發明所述方法制備的大豆油脂的例子，具體操作過 程如下：
[0048] 將脫皮大豆粉碎后，在套筒溫度為90°C，模孔孔徑為16mm，螺桿轉速為100r/ min，物料含水率為14 %下，進行擠壓膨化處理得到膨化產物，將膨化產物粉碎后與水混 合得到混合液，在液料比為6:1，酶解溫度為60°C，酶解pH為10下，向混合液中加入2% 的Alcalase堿性蛋白酶進行酶解4h后得到酶解液，將酶解液冷卻至室溫后，在冷凍溫度 為-196°C下進行液氮冷凍處理50min并回收氮氣，在電場強度為250kV/m，解凍溫度為4°C 下，將冷凍后的酶解液進行高壓靜電解凍處理20min，將解凍的酶解液進行離心分離即得大 豆油。
[0049] 實施例5
[0050] 本實施例對實施例1-4所提供方法的條件和效果進行了比較。其中，實施例1和 實施例2的條件和總油提取率見表1和表2。
[0051] 表1實施例1傳統冷凍解凍最優條件下的總油提取率
[0052]
【權利要求】
1. 一種水酶法制取大豆油脂的方法，其特征在于，將大豆清理去皮后粉碎，再將大豆粉 碎物進行擠壓膨化處理，處理后粉碎膨化產物，再利用堿性蛋白酶對膨化產物進行水解，水 解后利用液氮冷凍法冷凍水解產物，最后通過高壓靜電法進行解凍處理，離心分離解凍液 后獲得大豆油。
2. 權利要求1所述方法，其特征在于，步驟如下： 1) 將大豆清理后進行脫皮，脫皮后將大豆粉碎，獲得大豆粉碎物； 2) 對步驟1)所得的大豆粉碎物進行擠壓膨化處理，獲得擠壓膨化產物； 3) 粉碎步驟2)所得的擠壓膨化產物并與水混合后加入堿性蛋白酶進行酶解處理，獲 得酶解產物； 4) 將步驟3)所得酶解產物冷卻至室溫后，進行液氮冷凍處理，獲得冷凍酶解產物； 5) 利用高壓靜電法對步驟4)所得的冷凍酶解產物進行解凍處理，獲得解凍液； 6) 離心分離步驟5)所得解凍液，獲得大豆油。
3. 權利要求2所述方法，其特征在于，步驟2)所述擠壓膨化，套筒溫度為70-130°C， 模孔孔徑為12-24_，螺桿轉速為60-140rpm，物料含水率為10% -18% ;步驟3)所述酶解 處理，是利用Alcalase堿性蛋白酶進行酶解處理，酶解條件為：膨化物料與水的料液比為 1:4-8,加酶量為混合液質量的1-5%，酶解溫度為45-65 °C，酶解pH為7-11，酶解時間為 l-5h〇
4. 權利要求3所述方法，其特征在于，所述擠壓膨化，套筒溫度為95 °C，模孔孔徑為 18mm，螺桿轉速為llOrpm，物料含水率為15% ;所述酶解處理，酶解條件為：膨化物料與水 的料液比為1:6. 5,加酶量為混合液質量的2. 5%，酶解溫度為55°C，酶解pH為9. 5,酶解時 間為3. 5h。
5. 權利要求2所述方法，其特征在于，步驟4)所述液氮冷凍處理，是利用-196°C的液 氮，處理 10-50min。
6. 權利要求5所述方法，其特征在于，所述液氮冷凍處理，是利用-196°C的液氮，處理 40min〇
7. 權利要求2所述方法，其特征在于，步驟5)所述高壓靜電處理，是在電場強度 100-300kV/m，解凍溫度0-10°C的條件下，解凍10_50min。
8. 權利要求7所述方法，其特征在于，所述高壓靜電處理，是在電場強度200kV/m，解凍 溫度6°C的條件下，解凍30min。
9. 權利要求2所述方法，其特征在于，具體步驟如下： 1) 將大豆清理后進行脫皮，脫皮后將大豆粉碎，獲得大豆粉碎物； 2) 對步驟1)所得的大豆粉碎物進行擠壓膨化處理，擠壓膨化條件為：套筒溫度為 95°C，模孔孔徑為18mm，螺桿轉速為1 lOrpm，物料含水率為15%，獲得擠壓膨化產物； 3) 粉碎步驟2)所得的擠壓膨化產物并與水混合后加入Alcalase堿性蛋白酶進行酶解 處理，酶解條件為：膨化物料與水的料液比為1:6. 5,加酶量為混合液質量的2. 5%，酶解溫 度為55 °C，酶解pH為9. 5,酶解時間為3. 5h獲得酶解產物； 4) 將步驟3)所得酶解產物冷卻至室溫后，利用-196°C的液氮，處理40min，獲得冷凍酶 解產物； 5) 將步驟4)所得的冷凍酶解產物在電場強度200kV/m，解凍溫度6°C的條件下，解凍 30min ； 6)離心分離步驟5)所得解凍液，獲得大豆油。
10.權利要求1-9所述方法，其特征在于，用于提取大豆油脂。
【文檔編號】C11B1/04GK104450154SQ201410605037
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】江連洲, 李楊, 齊寶坤, 隋曉楠, 王中江, 馮紅霞, 王歡, 馬文君 申請人:東北農業大學