一种水酶法提取火麻仁中油脂的方法和一种火麻仁蛋白质饮料的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种水酶法提取火麻仁中油脂的方法，该方法包括挤压膨化、提取火麻蛋白及油脂、酶解和灭酶离心的步骤；离心分离后得到游离油、液相和火麻仁渣，游离油过滤、脱水处理后得到火麻仁油，渣作为饲料原料。本发明还提供一种火麻仁蛋白饮料，该饮料的原料是对水酶法提取火麻仁中油脂的液相副产物的回收利用，是液相经过过滤后加入水、甜味剂，均质、灭菌后得到。本产品的蛋白含量在3％～8％，与其他市售的火麻饮料相比，本产品的添加剂用量大大降低，具有天然植物香味。
【专利说明】一种水酶法提取火麻仁中油脂的方法和一种火麻仁蛋白质饮料
【技术领域】
[0001]本发明涉及提取加工的【技术领域】。更具体地，涉及一种水酶法提取火麻仁中油脂的方法和一种火麻仁蛋白质饮料。
【背景技术】
[0002]火麻仁是火麻籽经过脱壳的产物，脂肪含量43%?48%，除油以外，还含有30%左右的蛋白质，5%左右的糖以及丰富的钙、磷、铁、锌、锰等。火麻仁油中不饱和脂肪酸含量超过85%，尤其是亚麻酸含量较高，在16%以上。亚油酸和亚麻酸的比值(ω-6):(ω-3)接近3:1，符合国际公认的营养比例标准；火麻仁油可以提高SOD/GSH-Px等酶活力，清除DPPH自由基的能力超过了橄榄油，适合作为一种抗氧化的膳食资源。火麻仁蛋白质的主要氨基酸是精氨酸、组氨酸、含硫氨基酸，精氨酸、组氨酸在儿童生长期非常重要，含硫氨基酸中的甲硫氨酸和半胱氨酸是产生生物酶所必需的，火麻仁是优质植物蛋白来源之一。
[0003]水酶法提油做为一种生物提油方法，以其条件温和、效率高、操作简单安全、油质高、环保性等优点成为近年来国内油脂提取研宄的热点。在水酶法提取过程中，较多采用总油提取率评价提油率，即:总油提取率(％)=(原料总油质量-残渣中总有质量)*100%/原料中总油质量，由于乳状液的存在以及无法彻底破乳，一般实际游离清油得率(清油提取率)=游离清油质量*100% /原料总油质量)大大低于总油提取率。因而，减少乳化，提高清油得率是酶法提油非常重要的环节。
[0004]挤压膨化技术作为一种植物油料的前处理技术，原理是利用挤压膨化机内断齿螺旋和剪切销钉的联合挤压、揉搓、剪切等机械作用，以及摩擦生热和喷入蒸汽的湿热作用，使物料处于瞬间高温高压环境，从而破坏细胞组织结构。在物料挤压出模孔的瞬间，压力瞬间释放，水分迅速蒸发，细胞组织再次被破坏。作为酶法提油的前处理技术，可以与酶先后协同作用，起到促进油料中油脂释放及易于提取目的。
[0005]专利CN102816631A公开了一种酸法挤压膨化水酶法提取火麻籽油脂的方法，其在挤压膨化前用物料重量2% -5%的2mol/L的硫酸喷洒物料，硫酸对设备会存在一定腐蚀，同时，在后续利用碱性蛋白酶酶解时需要在酶解体系中引入更多的碱，高含量的盐会对水相质量带来不利影响；而且专利中以“总油提油率”为指标，未提及清油提取率；加酶量以混合液总量计，用酶量较大，且未提及副产物液相的再利用。专利CN103445259A利用火麻仁直接磨浆酶解后制作蛋白质饮料，通过整粒煮沸、打浆、胶体磨细磨三个环节使蛋白质溶解，但最终液相中溶解蛋白质的量并不明确。专利CN101828739A公开了一种银耳火麻仁饮料食品及其制备方法，是在常规的直接利用火麻仁制作饮料的基础上加入银耳起到增稠剂的作用，在制备过程中，将火麻仁打浆过滤的滤液进行调配，也未提及滤液中蛋白质的含量，而大部分的营养物质脂肪及蛋白质等尚存在残渣中，是对整体资源利用的极大浪费。
[0006]要使火麻仁等小油料产业健康发展，必须重视资源的整体加工效益。因此，需要提供一种能最大程度保障清油提取率的水酶法提取火麻仁中油脂的方法，同时还能提供一种将液相回收利用制作成蛋白质饮料，避免油脂含量高导致口感及稳定性不佳的火麻仁蛋白质饮料。
【发明内容】
[0007]本发明的一个目的在于提供一种水酶法提取火麻仁中油脂的方法，该方法可以克服现有技术中水酶法存在的乳化严重，破乳繁琐，清油得率低，液相利用不充分的问题，该方法是一种无乳化或者微乳化的高清油得率的酶法提油技术。
[0008]本发明的另一个目的在于提供一种火麻仁蛋白质饮料，该饮料的原料是对水酶法提取火麻仁中油脂的液相副产物的回收利用，且液相中富含蛋白质，因此本产品的蛋白含量在3%?5%，与其他市售的火麻饮料相比，本产品的添加剂用量大大降低，具有天然植物香味。
[0009]为达到上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0010]一种水酶法提取火麻仁中油脂的方法，包括以下步骤:
[0011](I)挤压膨化:将火麻仁粗粉碎后进行挤压膨化；
[0012](2)提取火麻蛋白和油脂体:将挤压膨化后的火麻仁粉碎，加入水，得到混合液，用稀碱溶液调节混合液的pH至8.0?8.5，50?65 °C下搅拌提取20?40min ；
[0013]火麻仁中的蛋白质主要是球蛋白，可以溶解在稀碱溶液中，蛋白质的溶解可以促进油的释放，提高油脂的提取率，但PH不宜过高，碱用量过大会影响体系中可溶物的色泽、增加液相中的盐浓度，不利于后期利用液相制备蛋白质饮料。
[0014](3)酶解:搅拌提取后调节混合液pH至酶的最适作用pH，加入挤压膨化后的火麻仁重量0.5%?2.0 %的碱性蛋白酶，酶解2?6h ;加入挤压膨化后的火麻仁重量0.5%?
1.5%的中性蛋白酶，酶解2?4小时后得到酶解液；
[0015]碱性蛋白酶是针对火麻仁水酶法提油使用效果较好的蛋白质内切酶，但单独使用该酶易形成乳化层，与中性蛋白酶复合使用，几乎无乳化层，可以大大提高清油及总油提取率。这是因为碱性蛋白酶与中性蛋白酶对蛋白质的作用位点不同，单独使用碱性蛋白酶时依然有大分子蛋白质存在，易作为表面活性剂促成稳定乳状液的形成，使用中性蛋白酶对碱性蛋白酶作用的蛋白质C-端或N-端在此进行降解，减少蛋白质分子的分子量和柔性程度，降低其乳化能力，从而可以提高清油提取率。
[0016]控制碱性蛋白酶和中性蛋白酶用量以及酶解时间，既使各种酶充分发挥酶解效力，油脂从被包裹的蛋白质中释放，又能节省成本，降低能耗。
[0017](4)灭酶离心:将酶解液在90?95°C进行灭酶处理5?lOmin，然后离心分离，得到游离油、液相和残渣三部分；游离油脱水处理后即得。
[0018]灭酶离心使体系中的碱性蛋白酶和中性蛋白酶失活，防止蛋白质过度水解，保证后续饮料的口感。残渣可以作为饲料原料。
[0019]优选地，步骤⑴所述粗粉碎是将火麻仁粉碎为目数多10目的颗粒。
[0020]优选地，步骤(I)所述挤压膨化过程中，控制膨化机转速60-90rpm，喂料机转速160-200rpm，膨化机套管温度5_70°C，控制膨化后火麻仁含水率为5.0%?10.0%。
[0021]由于火麻仁含油量及蛋白质含量均较高，蒸汽较大时使物料吸水后含水量增大，性状粘稠极易造成堵腔并影响膨化效果，因此保持适宜蒸汽量尤为重要；喂料转速过快，膨化机转速较慢时造成喂料口堵料，反之使膨化出料断断续续，因此协调的转速才能保证膨化的顺利进行；套管温度过高，会使物料中蛋白质发生变性，对后期水酶法提油产生不利影响。
[0022]优选地，步骤(2)将膨化后的火麻仁粉碎至平均粒径< 50 μm ;加入水的重量为火麻仁重量的3-8倍；
[0023]物料粉碎的细度影响水酶法的提油率，粉碎粒径越小，提油率越高，但粉碎过细，乳化层严重，增加破乳的难度。
[0024]更优选地，加入水的重量为火麻仁重量的4-6倍。
[0025]优选地，步骤(3)所述碱性蛋白酶选自食品级Alcalase 2.4L、FoodPro蛋白酶、2709碱性蛋白酶或木瓜蛋白酶中的一种或多种；
[0026]上述喊性蛋白酶最适pH范围分别为:Alcalase 2.4L6.5?8.5、FoodPro蛋白酶9?10，2709碱性蛋白酶8.5?9.5、木瓜蛋白酶8.0?9.5 ；
[0027]所述中性蛋白酶选自食品级蛋白酶Alphalase、复合风味蛋白酶或Neutrase中的一种或多种；
[0028]上述中性蛋白酶最适pH范围分别为:食品级蛋白酶Alphalase6?8、复合风味蛋白酶 5.0 ?7.0、Neutrase5.5 ?7.5 ;
[0029]优选地，所述碱性蛋白酶为Alcalase 2.4L，中性蛋白酶为Alphalase ；
[0030]优选地，所述碱性蛋白酶用量为火麻仁重量的0.5%?1.5%，中性蛋白酶用量为火麻仁重量的0.5%?1%。
[0031]优选地，步骤(4)所述离心分离采用三相离心机或者卧式离心机。
[0032]一种火麻仁蛋白质饮料，所述火麻仁蛋白饮料的主要原料为本发明所述的水酶法提取火麻仁中油脂的方法中得到的液相。
[0033]优选地，所述火麻仁蛋白饮料中蛋白质含量为3% -8%。
[0034]优选地，所述火麻仁蛋白饮料的原料中还包括甜味剂和水，优选地，所述甜味剂的重量为所述液相重量的1% -10% ;所述水的重量为液相的0-1倍。加水的目的是，直接出来的液相中蛋白质含量太高，加水不但可以适当稀释，达到饮料稳定的作用，又可以一定程度上增加产品产量。
[0035]所述甜味剂选自蔗糖或低聚果糖。
[0036]本发明还提供一种火麻仁蛋白饮料的制备方法，是将上述水酶法提取火麻仁中油脂的方法中得到的液相经过过滤后加入水、甜味剂，均质、灭菌后得到产品火麻仁蛋白饮料。
[0037]优选地，均质压力为20?50Mpa ;灭菌条件为121 °C下15min。
[0038]在水酶法提油过程中，大量的水解蛋白、可溶性碳水化合物、矿物质等溶解于液相，制备的饮品营养丰富，对促进人体健康具有多种功效，是很好保健功能植物营养饮料。调配时，加入甜味剂低聚果糖使饮料口感更好，均质处理可以提高饮料的稳定性。
[0039]本发明中的各项指标的测定依据:
[0040]清油得率(％ )=清油质量*100% /原料中油质量
[0041]总油得率(％ )=(原料中油质量-残渣中油质量)*100% /原料中油质量。
[0042]本发明的有益效果如下:
[0043]本发明与有机溶剂提油工艺相比，不使用有机溶剂，属于环境友好型，且毛油质量好，减少精炼环节，节省设备投资；与压榨法制油相比，在保证油质的同时可以再利用蛋白质，最大程度开发该资源的价值。
[0044]本发明与其它火麻仁水酶法提油专利相比，加酶量以原料的百分比计算，用酶量少，降低了经济成本；采用碱性蛋白酶+中性蛋白酶进行酶解，极大的减少了乳化的程度，降低了破乳工序负担，并提高了清油提取率；利用液相直接制备植物蛋白饮品，提高了副产物的利用率。
[0045]本发明与其它火麻仁饮料相比，是将火麻仁中含量最高的油脂提取后对富含水解蛋白的液相的利用。与其他市售的火麻饮料相比，添加剂用量大大降低，蛋白含量在3%?8 %，含有天然植物香味，适于不同人群饮用。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0047]图1示出本发明实施例1的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0048]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0049]实施例1
[0050]称取2kg脱壳火麻仁，粗粉碎后进行挤压膨化，模具孔径8_，膨化机转速90rpm，喂料机转速200rpm，套管温度为60°C，挤压膨化后物料含水量为9.6% ;
[0051]取挤压膨化后的火麻仁，经粉碎机粗粉碎再过碾磨机碾磨至粒径< 50μπι，称量lkg，加入4L去离子水，搅拌均勾后调节体系pH至8.5，温度为60°C，提取35min ；
[0052]然后调节体系pH至8.5，加入碱性蛋白酶Alcalase 2.4L(加入量为挤压膨化后的火麻仁重量的2% )，作用4小时后，加入中性蛋白酶Alphalase (加入量为挤压膨化后的火麻仁重量的0.5% )，搅拌酶解3h得到酶解液；
[0053]将得到酶解液温度升至90°C并保持5min灭酶，4000rpm下离心分离15min，酶解液分为清油、液相及残渣三层；清油得率为86.12%，总油得率为89.44%。
[0054]所得液相经过滤、加入甜味剂(加入量为液体重量的5% )、等量的水，在30Mpa下均质(2min/次，2次)、灌装，121°C灭菌15min，冷却后得到饮料。饮料中植物蛋白含量4.8%，饮料具有特有的烘培香味。一般植物蛋白饮料中蛋白质含量是3%以下，国家行业标准一般是0.6%以上。
[0055]实施例2
[0056]称取3kg脱壳火麻仁，粗粉碎后进行挤压膨化，模具孔径6_，膨化机转速70rpm，喂料机转速175rpm，套管温度为55°C，挤压膨化后物料含水量为6.2% ；
[0057]取挤压膨化后的火麻仁，经粉碎机粗粉碎再过碾磨机碾磨至粒径< 50μπι，称量500g，加入1.5L去离子水，搅拌均匀后调节体系pH至8.0，温度为60°C，提取30min ；
[0058]调节体系pH至8.5，加入挤压膨化后的火麻仁重量I %的碱性蛋白酶Alcalase2.4L和挤压膨化后的火麻仁重量1%的中性蛋白酶Alphalase，慢速搅拌酶解6h ；
[0059]将体系温度升至95°C并保持5min灭酶，4500rpm下离心分离15min，酶解液分为清油、液相及残渣三层；清油得率为90.69%，总油得率为91.06%。
[0060]所得液相经过滤、加入甜味剂(加入量为液相重量的3% )、液相等量的水，在20Mpa下均质(3min/次，3次)、121 °C灭菌等处理后得到饮料。饮料中植物蛋白含量6.9%，饮料具有特有的烘培香味。
[0061]实施例3
[0062]称取5kg脱壳火麻仁，粗粉碎后进行挤压膨化，模具孔径6_，膨化机转速80rpm，喂料机转速188rpm，套管温度为70°C，挤压膨化后物料含水量为7.8% ；
[0063]取挤压膨化后的火麻仁，经粉碎机粗粉碎再过碾磨机碾磨至粒径< 50μπι，称量
1.5kg，加入7.5L去离子水，搅拌均匀后调节体系pH至8.0，温度为60°C，提取30min ；
[0064]调节体系pH至9.0，加入火麻仁重量1.5%的碱性蛋白酶八10313862.礼和1%的中性蛋白酶Alphalase，慢速搅拌酶解5h ；
[0065]将体系温度升至95°C并保持5min灭酶，4500rpm下离心分离15min，酶解液分为清油、液相及残渣三层；清油得率为89.21%，总油得率为92.40%。
[0066]液相经过滤、加入甜味剂7%，在35Mpa下均质(3min/次，3次)、121 °C灭菌等处理后得到饮料。饮料中植物蛋白含量7.6%，饮料具有特有的烘培香味
[0067]实施例4
[0068]称取2kg脱壳火麻仁，粗粉碎后进行挤压膨化，模具孔径10mm，膨化机转速70rpm，喂料机转速175rpm，套管温度为65°C，挤压膨化后物料含水量为9.6% ；
[0069]取挤压膨化后的火麻仁，经粉碎机粗粉碎再过碾磨机碾磨至粒径< 50μπι，称量lkg，加入5L去离子水，搅拌均勾后调节体系pH至8.5，温度为50°C，提取40min ；
[0070]然后调节体系pH至8.5，加入碱性蛋白酶Alcalase 2.4L(加入量为火麻仁重量的2% )，作用4小时后，加入中性蛋白酶Alphalase (加入量为火麻仁重量的0.5% )，搅拌酶解3h得到酶解液；
[0071]将得到酶解液温度升至90°C并保持5min灭酶，采用卧式离心机离心分离，酶解液分为清油、液相及残渣三层；清油得率为90.38%，总油得率为93.25%。
[0072]所得液相经过滤、加入甜味剂低聚果糖(加入量为液相重量的I % )，在30Mpa下均质(2min/次，2次)、灌装，121°C灭菌15min，冷却后得到饮料。
[0073]实施例5
[0074]称取2kg脱壳火麻仁，粗粉碎后进行挤压膨化，模具孔径8mm，膨化机转速60rpm，喂料机转速160rpm，套管温度为60°C，挤压膨化后物料含水量为9.6% ；
[0075]取挤压膨化后的火麻仁，经粉碎机粉碎再过碾磨机碾磨至平均粒径< 50 μπι ;称量1kg，加入8L去离子水，搅拌均匀后调节体系pH至8.5，温度为65°C，提取20min ；
[0076]然后调节体系pH至8.5，加入碱性蛋白酶Alcalase 2.4L(加入量为火麻仁重量的2% )，作用4小时后，加入中性蛋白酶Alphalase (加入量为火麻仁重量的0.5% )，搅拌酶解3h得到酶解液；
[0077]将得到酶解液温度升至90°C并保持1min灭酶，采用三相离心机离心分，酶解液分为清油、液相及残渣三层；清油得率为88.67%，总油得率为91.73%。
[0078]所得液相经过滤、加入甜味剂蔗糖(加入量为液相重量的10% )，在50Mpa下均质(2min/次，2次)、灌装，121°C灭菌15min，冷却后得到饮料。饮料中植物蛋白含量4.97%，饮料具有特有的烘培香味
[0079]实施例6-8
[0080]同实施例1，其不同之处仅在于:所述碱性蛋白酶分别为FoodPro蛋白酶、2709碱性蛋白酶或木瓜蛋白酶。
[0081]实施例9-11
[0082]同实施例1，其不同之处仅在于:所述中性蛋白酶分别为食品级蛋白酶Alphalase、复合风味蛋白酶或蛋白酶Neutrase。
[0083]实施例10
[0084]采用现有技术中CN102816631A公开的一种酸法挤压膨化水酶法提取火麻籽油脂的液相，将液相经过滤、加入甜味剂蔗糖(加入量为液相重量的10% )，在50Mpa下均质(2min/次，2次)、灌装，121°C灭菌15min，冷却后得到饮料。饮料产生絮凝，不能成为稳定均一的饮品体系，且略带不良的刺鼻味道。
[0085]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【权利要求】
1.一种水酶法提取火麻仁中油脂的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)挤压膨化:将火麻仁粗粉碎后进行挤压膨化； (2)提取火麻蛋白和油脂体:将挤压膨化后的火麻仁粉碎，加入水，得到混合液，用稀碱溶液调节混合液的pH至8.0?8.5，50?65 °C下搅拌提取20?40min ； (3)酶解:搅拌提取后调节混合液pH至酶的最适作用pH，加入挤压膨化后的火麻仁重量0.5%?2.0 %的碱性蛋白酶，酶解2?6h ;加入挤压膨化后的火麻仁重量0.5%-1.5%的中性蛋白酶，酶解2?4h后得到酶解液； (4)灭酶离心:将酶解液在90?95°C进行灭酶处理5?lOmin，然后离心分离，得到游离油、液相和残渣三部分；游离油脱水处理后即得。
2.根据权利要求1所述的水酶法提取火麻仁中油脂的方法，其特征在于:步骤(I)所述粗粉碎是将火麻仁粉碎为目数多10目的颗粒； 步骤(I)所述挤压膨化过程中，控制膨化机转速60-90rpm，喂料机转速160-200rpm，膨化机套管温度5-70°C，控制膨化后火麻仁含水率为5.0%?10.0%。
3.根据权利要求1所述的水酶法提取火麻仁中油脂的方法，其特征在于:步骤(2)将膨化后的火麻仁粉碎至平均粒径< 50 μm ;加入水的重量为火麻仁重量的3-8倍； 更优选地，加入水的重量为火麻仁重量的4-6倍。
4.根据权利要求1所述的水酶法提取火麻仁中油脂的方法，其特征在于:步骤(3)所述碱性蛋白酶选自食品级Alcalase 2.4L、FoodPro蛋白酶、2709碱性蛋白酶或木瓜蛋白酶中的一种或多种；所述中性蛋白酶选自食品级蛋白酶Alphalase、复合风味蛋白酶或蛋白酶Neutrase中的一种或多种； 优选地，所述碱性蛋白酶为Alcalase 2.4L，中性蛋白酶为Alphalase ； 优选地，所述碱性蛋白酶用量为火麻仁重量的0.5%?1.5%，中性蛋白酶用量为火麻仁重量的0.5%?1.0%。
5.根据权利要求1所述的水酶法提取火麻仁中油脂的方法，其特征在于:步骤(4)所述离心分离采用三相离心机或者卧式离心机。
6.—种火麻仁蛋白饮料，其特征在于:所述火麻仁蛋白饮料的主要原料为权利要求1-5任一项所述的水酶法提取火麻仁中油脂的方法中得到的液相。
7.根据权利要求6所述的火麻仁蛋白饮料，其特征在于:所述火麻仁蛋白饮料中蛋白质含量为3% -8%。
8.根据权利要求6或7所述的火麻仁蛋白饮料，其特征在于:所述火麻仁蛋白饮料的原料中还包括甜味剂和水，优选地，所述甜味剂的重量为所述液相重量的1-10% ;所述水的重量为液相的ο-1倍。
9.根据权利要求6或7所述的火麻仁蛋白饮料，其特征在于:所述甜味剂选自蔗糖或低聚果糖。
10.如权利要求8所述的火麻仁蛋白饮料的制备方法，其特征在于:权利要求1-5任一项所述的水酶法提取火麻仁中油脂的方法中得到的液相经过过滤后加入水、甜味剂，均质、灭菌后得到产品火麻仁蛋白饮料。
【文档编号】A23L2/38GK104450156SQ201410676901
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】王瑛瑶, 李秀娟, 栾霞, 何少卿, 方冰 申请人:国家粮食局科学研究院