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目前油脂工業(yè)應(yīng)用最廣泛的是浸出法。浸出之前，要先對油料進行破碎，粉碎、軋胚、烘烤或蒸炒等處理，以機械的和熱力的手段破壞油料細(xì)胞結(jié)構(gòu)，達(dá)到有利的出油條件。這種工藝雖然能提取油料中95％以上的油脂，但步驟較多，設(shè)備復(fù)雜，更主要的是油料提油后蛋白質(zhì)嚴(yán)重變性而利用困難，這特別是對花生大豆等無毒高蛋白含量油料來講，是很大的資源浪費。
而且，在浸出和回收工藝過程中泄漏的己烷，在大氣中同其它污染物反應(yīng)生成臭氧和光化學(xué)氧化劑，已認(rèn)為是空氣污染物。浸出法采用有機溶劑存在易燃問題，且污染環(huán)境還要有脫溶劑過程，因而所需設(shè)備多，投資大。最大限度地從植物中提取油脂成分成為油脂界研究熱點，油脂科技工作者先后研究出植物油常溫快速浸出、超臨界二氧化碳浸出、酶浸出新工藝等。水酶法提取植物油在國外多用于可可、玉米胚、菜籽、大豆、米糠、葵花籽和向日葵等，并取得良好的效果。我國科研工作者也將此技術(shù)應(yīng)用于玉米胚芽、麥胚、大豆、花生、芝麻等油料作物中。本文對國內(nèi)外植物油水酶法浸提工藝研究進展作一簡述。
1植物油料水酶法提油工藝原理
水酶溶液浸出工藝是用水和酶混合溶液從植物中浸提油脂的工藝過程，它是上世紀(jì)末才出現(xiàn)的一種新型制油技術(shù)。油脂存在細(xì)胞器官中，細(xì)胞壁由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠組成，而油脂通常與其他大分子（蛋白質(zhì)和碳水化合物）結(jié)合，構(gòu)成脂多糖，脂蛋白等復(fù)合體，只有將油料組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及油脂復(fù)合體破壞，才能取出其中的油脂。在機械破碎的基礎(chǔ)上，采用對油料組織以及對脂多糖、脂蛋白等復(fù)合體有降解作用的酶（如纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、淀粉酶、葡聚糖酶、蛋白酶等）處理油料，這些水解酶能破壞細(xì)胞壁，而蛋白酶滲透到脂質(zhì)體膜內(nèi)，以及酶對脂多糖，脂蛋白的分解作用，有利于油脂從油脂脂體中釋放，從而提高出油率。另外，在油料磨漿過程中，部分磷脂轉(zhuǎn)移到油中，與蛋白質(zhì)結(jié)合并吸附在油滴表面形成穩(wěn)定的乳狀液，酶作用可破壞脂蛋白膜，降低乳狀液的穩(wěn)定性，提高清油提取率。
2植物油料水酶法提油工藝
到目前為止，綜合國內(nèi)外的文獻(xiàn)報道，至今已研究的酶法提油工藝可分為四類，即水相酶解水提油工藝、水相酶解有機溶劑萃取提油工藝、油料低水分酶解壓榨提油工藝和油料低水分酶解溶劑浸出提油工藝，四類方法中水相酶解效率較高，但從水相中分離油脂難度較大，特別對于含油量低的油料如大豆。低水分酶解效率低，但酶解后以傳統(tǒng)的溶劑低溫浸出或機械冷榨提油，工業(yè)上較易實現(xiàn)，從同時利用油脂與蛋白質(zhì)的角度講，水相酶法提油較理想。對大豆這種物料適宜進行多種酶復(fù)合水解提取油脂。為了盡量使用較少的酶同時獲得高質(zhì)量的蛋白，想到用多種酶復(fù)
合并結(jié)合水相酶法有機溶劑萃取形成一種新的工藝，水相酶法提油工藝對可可、花生等高含油油料的提油效果明顯，但對大豆這種低油分油料則存在油的分離困難與提油率偏低的問題，水相酶法水提油工藝與水相酶解有機溶劑萃取工藝相比，由于有機溶劑的存在不僅推動油料釋放油脂的過程從而使油脂更易進入有機相，而且使油分從蛋白及水相中更加容易地分離出來，因而提高所得蛋白質(zhì)產(chǎn)品的純度也相應(yīng)提高了得油率。水相酶解有機溶劑萃取工藝整個工藝過程中力求避免高溫操作，為以后的大豆蛋白的再利用創(chuàng)造良好的條件，有機溶劑萃取對大豆蛋白的各種性質(zhì)影響很小。水相酶法有機溶劑萃取工藝與傳統(tǒng)工藝如壓榨法、浸取法等相比有如下優(yōu)點：所得的油脂質(zhì)量高，
無需精煉或較低成本的精煉就可達(dá)到食用油的等級要求，酶處理條件溫和，脫脂粕的變性小，所得大豆蛋白的乳化及溶解性都較傳統(tǒng)方法好?？山档吞崛∮椭恼w能耗。酶降解使大豆中諸如纖維素、果膠、果皮等不易溶的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)，從而提高蛋白質(zhì)的純度。由于這種水相酶法有機溶劑萃取工藝與傳統(tǒng)工藝相差不大，所以可將原有的設(shè)備改造成可利用設(shè)備從而節(jié)省生產(chǎn)成本。由于此工藝縮短了提油時間進而提高了設(shè)備處理能力。水相酶解有機溶劑萃取工藝是一種大豆油脂提取技術(shù)的創(chuàng)新，如果將其在生產(chǎn)上大面積推廣必將產(chǎn)生良好社會效益與經(jīng)濟效益。
3水酶法提油工藝的歷史和國內(nèi)外研究動態(tài)
為同時利用油料的油脂和蛋白質(zhì)，1956年，Sugarman[6]首創(chuàng)了以水作溶劑沿用濃縮蛋白的生產(chǎn)工藝從花生中同時分離油和回收分離蛋白質(zhì)；雖然得油率不高，且蛋白中含有9%--10％的油脂。但首次在油脂制取工藝中實現(xiàn)了油脂與蛋白的同時利用，是一個重要突破，在以后的十年中，Eapen等人又報道了類似的研究。Bhatia等人[通過進一步的研究，已將得油率提高至70％以上，而蛋白中含油量也下降至40%。1972年，Rhee[9]又進一步完善了花生水法提取油脂及同時回收蛋白的工藝方法，通過增大花生粉碎度，選用適當(dāng)?shù)墓桃罕?，調(diào)整介質(zhì)pH值，由原來微堿性介質(zhì)調(diào)整為pH3.5-5.5，提取溫度從60-64℃降為40--44℃并適度降低介質(zhì)的離子強度，使提油率進一步提高，蛋白中含油量也降至3.0%以下。近三十年來，水提油工藝在國外先后運用于芝麻、棉籽，菜籽等油料，由于油料不經(jīng)熱處理，提油后的蛋白質(zhì)量明顯提高。但此方法應(yīng)用于含油量低的油料，如大豆，胚芽，幾乎得不到油。
實際上，油料細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的破壞也可通過酶解作用進行的，而且，溫和的酶處理條件在提高油脂的品質(zhì)，提取率以及提高副產(chǎn)物質(zhì)量等方面存在優(yōu)勢。1978年，AlderNissen[14]提出了大豆蛋白酶法改性制備等點點可溶大豆水解蛋白的工藝，為酶法分離大豆油與蛋白質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。1979年，Olsen將微生物蛋白酶A1ealase運用到大豆油和蛋白質(zhì)的水法分離中，開始了水相酶處理提取油脂的研究。進入80年代后，酶在植物油提取方面的研究和應(yīng)用越來越受關(guān)注，國外眾多學(xué)者對大豆、油菜籽、葵花籽等多種油料展開了更廣泛、更深入的研究。
許多學(xué)者也對其他油料用水酶法制油進行了廣泛的研究，并且認(rèn)為運用混合酶通常比使用單一酶更有利于提高出油率。McGlon，采用水解酶法提油工藝提取椰子油時，酶作用效果順序為（果膠酶+α-淀粉酶+蛋白酶）>α-淀粉酶>蛋白酶，而Sosculski等人采用低水分酶法工藝提取菜子油時，酶作用效果為復(fù)合酶>β-葡聚糖酶>果膠酶>半纖維素酶>纖維素酶。所有的研究都認(rèn)為細(xì)胞壁由多種物質(zhì)組成，因此，其降解若有多種酶共同作用，效果更佳，這包括甘露聚糖酶、阿拉伯木糖酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶等。Fantozzi介紹了一種工藝，指出對碾碎預(yù)榨后的橄欖餅使用果膠酶和纖維素酶可以使提取率提高20％。預(yù)榨后的廢水可以產(chǎn)生果膠酶微生物發(fā)酵的媒介，經(jīng)發(fā)酵可以富集果膠酶并直接用于水酶法提油之中，這樣既減少了工業(yè)污染和工藝成本又提高了出油率，應(yīng)用前景非常廣闊。Cheah等人指出，使用纖維素酶可從棕櫚果中得到57％的棕櫚油，而未使用纖維素酶的僅僅得到28％。Lanzani使用蛋白水解酶和纖維素酶、α-1，4葡聚糖酶使花生油提取率從無酶情況下的72%提高到74-78%。Deng[17]等人使用商業(yè)碳水化合物水解酶使菜籽油的提取率達(dá)到80％。ApraraSharma等人，研究了水酶溶液浸出米糠油，以提高水酶溶液浸出工藝中油脂產(chǎn)率。在其研究中，單獨或組合使用ProtiztmeTM[蛋白酶，75,000蛋白酶活性單位／g，由酸性(pH=3-4)，中性(pH=5-7)和堿性(PH=7-10)蛋白酶組成]，PalkodexTM(淀粉酶，300單位／mlα—淀粉
酶，最佳pH：4.0-5.0，最佳溫度60--65℃)和纖維素酶(半纖維素酶)。對兩種方法的油脂浸出產(chǎn)量進行比較，研究認(rèn)為淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶的協(xié)同作用可顯著提高油脂回收率，無酶溶液浸出油脂回收率很低。采用酶水溶液浸出米糠油的最佳條件是淀粉酶(80U)，蛋白酶(380U)，纖維素酶(380U)與10g米糠在40ml蒸餾水中混合，pH7.0，溫度65℃，浸出時間18h，恒定攪拌80rpm．混合物在10,000g下離心分離20分鐘，油脂回收率77％。Dominguez[19]等人進行水酶法從葵花籽中同時制備葵花籽油和蛋白質(zhì)工藝的研究，實驗結(jié)果表明，油的提取率達(dá)到30%，而且得到顏色淺無抗?fàn)I養(yǎng)成分的蛋白粉。在水浸提過程中，有87%的像綠原酸這樣的酚類化合物成功地被除去。特定的酚類在水浸提過程中去除的同時，蛋白質(zhì)在人體外消化能力增加到75%，超過了一般加工過程得到的蛋白質(zhì)消化率能力。Sineiro[20]等人研究了用纖維素酶浸提葵花籽油和蛋白質(zhì)的工藝，以水解反應(yīng)的程度、油浸
提率和多酚類物質(zhì)的去除率為指標(biāo)，確定了較優(yōu)的酶法浸提工藝條件，即葵花籽的大小為0.75-1.0mm,固液比為1：7.5-8.0，加酶量為1.25-1.4g/100g葵花籽，pH4.5-5.0,溫度為50℃。在此條件下，油得率和多酚類物質(zhì)的去除率分別提高到30%和80%以上。
九十年代中后期，王璋[10]等人研究了酶法從全脂大豆中同時制備大豆油和大豆水解蛋白的工藝，水提過程的最佳工藝條件為固液比1：10，溫度44℃，pH7.7和提取時間36min。含油大豆蛋白進行兩次有控制的酶解，得到等電點可溶大豆水解蛋白(ISSPH)和穩(wěn)定性低的乳化油。確定了轉(zhuǎn)相法破乳的工藝條件，從乳化油分離得到純度較高的大豆油。水解蛋白和油的得率分別達(dá)到74％和66％。探討了等電點可溶大豆水解蛋白的功能性質(zhì)及其在食品中的應(yīng)用。錢俊清等人研究了用中性蛋白酶水解大豆，開創(chuàng)了大豆水相酶法有機溶劑萃取提取大豆油的工藝并對其進行優(yōu)化，使油的酶法制取成為現(xiàn)實。這個工藝是在水相提油工藝的基礎(chǔ)上加入與水不相溶的有機溶劑，以提高取油效
果，有機溶劑可以在酶處理之前加入也可以在酶解之后加入。錢志娟[22]人也在國外酶解預(yù)處理的研究基礎(chǔ)上建立了玉米胚水酶法提取油脂及蛋白質(zhì)的新工藝，對熱處理工藝進一步優(yōu)化，同時對酶配方進行了研究。結(jié)果表明：經(jīng)過反復(fù)解凍凍結(jié)的原料浸泡于0.05mol／L的檸檬酸溶液中，112℃處理65min，在酶最適條件下依次加入酸性蛋白酶和纖維素酶，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.5％，1.5％，提油率達(dá)到91.0％。納濾、濃縮、噴霧干燥得到低脂蛋白質(zhì)和碳水化合物。王素梅等人探索了玉米胚水酶法提油工藝機理。結(jié)果表明：緩沖液中蛋白質(zhì)溶出量隨熱處理時間的延長而增加，在pH5.0時，溶出量最低，偏離pH5.0越遠(yuǎn)，溶出量越高。熱處理時間越長，緩沖液PH越低，酶解體系中低分子量蛋白質(zhì)及肽所占比例越高。李君等人研究了用纖維素酶和中溫α淀粉酶提取玉米胚芽油，在水酶法制取玉米胚芽的工藝中，纖維素酶和中溫α-淀粉酶的復(fù)合作用能顯著提高玉米胚芽油的收率。其最適參數(shù)為：料液比為1：5；蒸汽預(yù)處理時間為25min，加酶量為0.8％(纖維素酶和淀粉酶的配比為5：3)，反應(yīng)時間為6h。楊慧萍等人對水酶法提取米糠油進行了研究。結(jié)果表明：在蒸汽預(yù)處理、淀粉酶用量0.5％、蛋白酶用量0.2％、反應(yīng)時間6h條件下，經(jīng)正交實驗得到水酶法提取米糠油的最佳工藝為：酶解溫度60℃，纖維素酶用量1.2％，pH值5.0，料
液比1：5，米糠出油率達(dá)到85.76％。在上述影響因素中，纖維素酶用量為主要影響因素，其它依次是料液比、pH值和溫度。王瑛瑤[25]等人采用水酶法從花生中同時提取油與水解蛋白質(zhì)，對酶制劑的篩選、酶解工藝中酶用量、蛋白質(zhì)的水解度(DH)、降低乳狀液穩(wěn)定性以及部分破乳的方法等進行了研究。確定選用Alcalase作為水解酶，酶與底物比為2.5g／dL，酶解5h后，清油與花生水解蛋白得率分別為86％與89％。
隨DH升高，清油得率與等電可溶花生水解蛋白得率相應(yīng)增加。隨DH從16％上升到20％，相對分子質(zhì)量較低的花生水解蛋白所占的比例稍有增加，但相對分子質(zhì)量分布范圍無顯著差異，它集中在200—300之間?；ㄉ獾鞍椎娜芙庑阅懿皇躳H值影響；水酶法制得的花生油品質(zhì)符合精練花生油的質(zhì)量要求。劉志強等人為降低花生水酶法制油的花生蛋白殘油率，以花生含油蛋白水提液為研究對象，研究酶解花生蛋白條件對其殘油率的影響。在單因素實驗的基礎(chǔ)上采用響應(yīng)曲面分析(RSA)法優(yōu)化處理條件，得出AS1.398中性蛋白酶處理的適宜參數(shù)為:溫度49℃、pH7.3、時間1.5h、加酶量200u／g(油料)；在此條件下花生蛋白殘油率可下降到2.3％-2.5％：花生蛋白殘油率與其水解度呈現(xiàn)一定相關(guān)性。張慧敏等人對水酶法提取杏仁油進行了研究。經(jīng)過一系列水酶法萃取試驗后發(fā)現(xiàn)，不同萃取條件對于出油率的影響很大，從中篩選出水酶法萃取的最佳條件為，選取進口(日本Yakult公司)纖維素酶與木瓜蛋白酶的復(fù)合酶(1：1)，加酶量3％，作用時間3h，料液比1：2，反應(yīng)溫度40℃。初步油質(zhì)檢驗表明，水酶法比浸出法制得的毛油更清亮，酸價略低，磷脂少，油質(zhì)穩(wěn)定。
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植物油水酶法浸提工藝研究進展
來源：環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時間：2015-08-23 11:12:29
