一种超声辅助水酶法提取花生油脂和蛋白质的方法
【专利摘要】本发明公开了一种超声辅助水酶法提取花生油脂和蛋白质的方法，属于农产品精细加工及其副产品综合利用的【技术领域】。本发明将脱皮花生经干法粉碎后，加水调碱进行超声辅助提取，进行二次调碱后浸提，低速离心得游离油Ⅰ和乳状液Ⅰ，乳状液Ⅰ继续进行高速离心后得游离油Ⅱ和乳状液Ⅱ，再将乳状液Ⅱ进行复合酶破除得破乳油Ⅰ，顽固乳状液经乙醇辅助破除得破乳油Ⅱ，蛋白液则经超滤脱盐后喷雾干燥得花生分离蛋白粉，最终游离油提取率为83%，总油提取率为92%，蛋白质回收率为91.6%，花生蛋白纯度为89%，乳状液的破除率可高达97%～98%。本工艺与传统的水酶法工艺相比，游离油提取率提高，酶的用量大幅减少，乳状液中的残油率显著降低，并且同时获得纯度高、功能性优良的花生蛋白粉。
【专利说明】一种超声辅助水酶法提取花生油脂和蛋白质的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超声辅助水酶法提取花生油脂和蛋白质的方法，属于农产品精细加工及其副产物综合利用【技术领域】。
技术背景
[0002]花生是人类可食用油脂和蛋白质的重要资源。花生的传统利用方式以压榨或浸出取油为主，传统方法虽具有油脂提取率高的优势，但花生蛋白(柏)一般作为饲料使用，一方面造成蛋白资源严重浪费，另一方面也给环境带来较大压力。随着人们环保意识的不断增强，以及人口增加带来对蛋白质资源的巨大需求，对优质植物蛋白的综合开发，尤其对花生资源的开发利用，不但具有较高的健康价值，还具有很高的环境和经济效益。 [0003]水酶法作为一种新型的提油方法，它以机械和酶解为手段破坏植物细胞壁，在提取过程中不需要有机溶剂，提取的油脂不需要脱胶工序，降低了投资成本和能量消耗，且在提油过程中能够除去一些油料中的有毒或抗营养因子。另外，在提取油脂的同时，能有效回收原料中的蛋白质(或其水解产物)及碳水化合物。专利CN1419837A报道了一种利用复合酶(纤维素酶、果胶酶和中性蛋白酶)提取花生油和花生蛋白的方法，油脂得率为94-96%，蛋白质得率为73-75%。2005年，王瑛姚利用水酶法同时提取花生油脂和水解蛋白，并对工艺中生成的乳状液进行了性质分析和破除研究，结果表明油脂和水解蛋白的最高得率分别达到92.2%和82.5%。2006年，华娣等采用Alcalase水解花生，通过一步酶解反应可提取79.32%的游离油和71.38%的水解蛋白。对工艺所得的渣和乳状液，选用中性蛋白酶Asl398进行二次酶解，最终总游离油得率可达91.98%，总水解蛋白得率可达88.21%。2010年江利华利用水酶法提取带皮花生和脱皮花生中油脂和蛋白质，并进行了中试放大实验，油脂提取率分别为79.68% (带皮花生)和81.95% (脱皮花生)，水解蛋白得率分别达到73.05% (带皮花生)和72.20%(脱皮花生)。中试工艺得到的花生油其色泽、过氧化值、酸值等各项品质基本达到国家三级花生油的标准。虽然传统水酶法获得较高的油脂和蛋白提取率，但由于酶的大量使用，使生产成本增加，且蛋白质被酶解成苦味肽，应用受限。
[0004]近年来，虽然水酶法同时提取花生油脂和水解蛋白的研究得到了大量研究者的关注，但是传统水酶法提油过程中酶的大量使用使得生产成本较高。而新兴的酶辅助水相法中游离油低，且形成的乳状液不能被很好的破除，残油率高，从而大大限制了水酶法应用于工业化生产。因此，开发一种适用于工业化生产，且能够同时以较高提取率提取花生油脂和蛋白质的方法具有重要意义。
【发明内容】
[0005]本发明体提供了一种超声辅助水酶法提取花生油脂和蛋白质的方法，解决了传统方法游离油提取率低，乳状液中残油率高以及蛋白质综合利用不足等问题，技术方案如下:
[0006]( I)将脱皮花生进行干法粉碎，加水调碱后进行超声处理；[0007](2)调整pH，用水浴锅碱提后，低速离心得游离油1、乳状液1、蛋白液和渣；
[0008](3)将步骤(2)中的蛋白液稀释后进行超滤，取截留液喷雾干燥，得花生分离蛋白粉，将乳状液I进行高速离心后得游离油II和乳状液II ；
[0009](4)利用水酶法对步骤(3)中的乳状液II进行酶法破乳，灭酶后得破乳油I和顽固乳状液；
[0010](5)利用乙醇辅助破除步骤(4)中的顽固乳状液，得破乳油II。
[0011]为了达到更好的效果，步骤(1)利用中药粉碎机进行干法粉碎花生，平均粒径控制在20~50 μ m。粉碎后的花生按料液比1:2~1:6 (w/v)加水溶解，用NaOH调至碱性。超声功率300W-500W，超声时间2-5min。
[0012]步骤(2)中碱提温度60°C，时间2_5h。
[0013]步骤(3)蛋白液喷雾干燥的进口温度150°C~200°C，出口温度70°C~100°C。
[0014]步骤(4)中酶法破乳的条件是木瓜蛋白酶和磷脂酶(2: l，w/w)，加酶量0.5%~2%(w/w),酶解温度40°C~60°C，酶解时间2~4h，料液比1: 0.5~1:2 (w/w)。灭酶条件为:温度80°C~100°C，时间10~20min。
[0015]步骤(5)中乙醇破乳条件为浓度20~60% (v/v),0.5h~lh，料液比1:1~1:3
(ν/ν)。
[0016]另外对无法被酶破除的顽固乳状液进行乙醇辅助破乳，使得乳状液中的残油率更低。在实现乳状液的完全破除，总油提取率有显著的提高的同时将花生蛋白溶液进行超滤脱盐，可得到纯度更高、功能性质更好、应用更全面的花生分离蛋白的。
[0017]工艺条件为:
[0018]( I)清理筛选:去除脱皮脱皮花生仁中的杂质和霉变粒；
[0019](2)花生粉碎:采用中药粉碎机将花生粉碎到粒径在20~50 μ m ;
[0020](3)超声条件:超声功率300~500w，超声时间2~5min ；
[0021](4)碱提-离心:将粉碎后的花生与水按一定的比例进行混合溶解，用NaOH溶液将体系调至碱性，浸提30~60min，后，再将pH调回碱性，浸提2~5h，后离心分层得游离油1、乳状液1、蛋白液和渣；
[0022](5)乳状液的破除:将乳状液高速离心后除去油相和水相后进行酶法破乳，加酶种类:木瓜蛋白酶，磷脂酶；加酶量:0.5%~2% (w/w);酶解温度:50~70°C ;酶解时间:3~5h。离心分离得到部分破乳油，进行顽固乳状液的破除。乙醇浓度:40~60% ;时间:1~2h;料液比1:1~1:3 ;离心得另一部分破乳油；
[0023](6)灭酶条件:温度80°C~100°C ;时间10~30min ；
[0024](7)喷雾干燥:将蛋白液进行喷雾干燥，进口温度150°C~200°C，出口温度70~100°c，得到花生分离蛋白。
[0025]分析方法为:
[0026]粗脂肪测定:索氏抽提法
[0027]粗蛋白测定:凯式定氮法(Ν=5.46)
[0028]破乳率=(破乳油I +破乳油II ) /原料中的含油量X 100%
[0029]游离油得率=(游离油I +游离油II ) /原料中的含油量X 100%
[0030]总油得率=(游离油I +游离油II +破乳油I +破乳油II ))/原料中的含油量 X 100%
[0031]本发明的有益效果:本发明以生物加工工艺代替传统的物理化学工艺，不使用有机试剂，设备与工艺简单，显著降低能源和资源消耗。相对传统的水酶法工艺，本发明利用超声的机械振动的作用，对纤维素，淀粉，蛋白质等大分子物质进行机械性断键，促进花生中油脂的析出，使游离油的提取率有显著提高。并且选用多位点的木瓜蛋白酶和磷脂酶复合对花生油脂和蛋白质提取过程中形成的乳状液进行破除，大大减少了酶的用量，降低生产成本，并且避免了蛋白质水解成苦味短肽。经超滤脱盐的花生蛋白质的纯度更高，且乳化性、起泡性、持水性和持油性等功能性质更好，促进了蛋白质的综合利用。本发明还并对酶法无法破除的顽固乳状液进行乙醇辅助破除，使乳状液的破除率大大提高，获得更高的总油提取率。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1:酶辅助水相法同时提取花生油脂和蛋白质工艺路线图
【具体实施方式】
[0033]实施例1
[0034]将脱皮花生筛选除杂，干法粉碎至花生平均粒径为38 μ m左右，将粉碎后的花生浆与水按1:5(w/v)的料液比溶解，用IM NaOH将体系的pH调至9.00后，采用400W的超声波超声3min，然后再将pH调至9.00，60°C水浴浸提4h后3000转离心20min后分为四层，分别是游离油1、乳状液1、蛋白液和渣，称量游离油I的质量。蛋白液稀释后选用截留分子量为IOk的膜进行超滤，取截 留液喷雾干燥，进口温度170°C，出口温度80°C。将乳状液I进行8000转离心20min，得到游离油II，称量其质量。将剩余的乳状液相进行酶法破除，条件为:木瓜蛋白酶/磷脂酶(2:1，w/w)，温度60°C，加酶量1.5%(w/w)，酶解时间4h，灭酶温度95°C，时间15min，后离心5000转15min的部分破乳油和顽固乳状液。顽固乳状液与50%的乙醇按1:1的料液比混合，缓慢搅拌30min，离心5000转15min，得破乳油，称量破乳油的质量。
[0035]游离油提取率为82%，总油提取率为93%，蛋白质回收率为90.6%，花生蛋白纯度为88%。
[0036]本发明中结合酶法和乙醇辅助乳状液的破除率可高达97%~98%。
[0037]经风味测定，本发明所得的花生分离蛋白几乎无苦味。
[0038]经功能性质测定，本发明所得的花生分离蛋白在乳化性、起泡性、持水性和持油性方面都显著优于传统水酶法工艺所得的蛋白。
[0039]实施例2
[0040]将脱皮花生筛选除杂，干法粉碎至花生平均粒径为40 μ m左右，将粉碎后的花生浆与水按1:4 (w/v)的料液比溶解，用IM NaOH将体系的pH调至8.50，后采用450W的超声波超声4min，后将pH调回8.50，60°C水浴浸提5h后3000转离心20min后分为四层，分别为游离油1、乳状液1、蛋白液和渣，称量游离油I的质量。蛋白液稀释后选用截留分子量为IOk的膜进行超滤，取截留液喷雾干燥，进口温度180°C，出口温度90°C。将乳状液I进行7000转离心20min，得到游离油II，称量其质量。将剩余的乳状液相进行酶法破除，条件为:木瓜蛋白酶/磷脂酶(2:1，w/w)，温度55°C，加酶量l%(w/w)，酶解时间4h，灭酶温度95°C，时间15min，后离心5000转15min的部分破乳油和顽固乳状液。顽固乳状液与40%的乙醇按1:2的料液比混合，缓慢搅拌30min，离心5000转15min，得破乳油，称量破乳油的质量。
[0041]游离油提取率为83%，总油提取率为92%，蛋白质回收率为91.6%，花生蛋白纯度为89%。
[0042]本发明中结合酶法和乙醇辅助乳状液的破除率可高达97%~98%。
[0043]经风味测定，本发明所得的花生分离蛋白几乎无苦味。
[0044]经功能性质 测定，本发明所得的花生分离蛋白在乳化性、起泡性、持水性和持油性方面都显著优于传统水酶法工艺所得的蛋白。
【权利要求】
1.一种超声辅助水酶法提取花生油脂和蛋白质的方法，其特征在于，步骤如下: (1)将脱皮花生进行干法粉碎，加水调碱后进行超声处理； (2)调整pH至碱性，用水浴锅碱提后，低速离心得游离油1、乳状液1、蛋白液和渣； (3)将步骤(2)中的蛋白液稀释后进行超滤，取截留液喷雾干燥，得花生分离蛋白粉，将乳状液I进行高速离心后得游离油II和乳状液II ； (4)利用水酶法对步骤(3)中的乳状液II进行酶法破乳，灭酶后得破乳油I和顽固乳状液； (5)利用乙醇辅助破除步骤(4)中的顽固乳状液，得破乳油II。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)利用中药粉碎机进行干法粉碎花生，平均粒径控制在20~50 μ m。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)将粉碎后的花生按料液比1:2~1:6 (w/v)加水溶解，用NaOH调至碱性。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中超声功率300W-500W，超声时间2-5min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中碱提温度60°C，时间2-5h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)蛋白液喷雾干燥的进口温度150 ~200°C，出口温度 70°C~100°C。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中酶法破乳的条件是木瓜蛋白酶和磷脂酶(2:1，w/w)，加酶量0.5%~2% (w/w)，酶解温度40。。~60°C，酶解时间2~4h,料液比 1: 0.5 ~1:2 (w/w)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中灭酶条件为:温度80°C~100。。，时间 10 ~20min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中乙醇破乳条件为浓度20 ~60% (v/v), 0.5h ~Ih,料液比 1:1 ~1:3 (v/v)。
10.根据权利1-9所述方法，其特征在于，具体步骤如下: (1)将脱皮花生筛选除杂，干法粉碎至花生平均粒径为40μ m左右，将粉碎后的花生浆与水按1:4 (w/v)的料液比溶解，用IM NaOH将体系的pH调至8.50，后采用450W的超声波超声4min ； (2)将脱皮花生筛选除杂，干法粉碎至花生平均粒径为40μ m左右，将粉碎后的花生浆与水按1:4 (w/v)的料液比溶解，用IM NaOH将体系的pH调至8.50，后采用450W的超声波超声4min ； (3)将溶液pH调回8.50，60°C水浴浸提5h后3000转离心20min后分为四层，分别为游离油1、乳状液1、蛋白液和渣； (4)将步骤(2)所述蛋白液稀释后选用截留分子量为IOk的膜进行超滤，取截留液喷雾干燥，出口温度170°C，进口温度90°C，再将乳状液I进行7000转离心20min，得到游离油II和乳状液II ； (5)将步骤(3)所述乳状液II进行酶法破除，条件为:木瓜蛋白酶/磷脂酶(2:l，w/w)，温度55°C，加酶量1%(w/w)，酶解时间4h，灭酶温度95°C，时间15min，后离心5000转15min的后得破乳油I和顽固乳状液； (6)将步骤(4)所述顽固乳状液与40%的乙醇按1:2的料液比混合，缓慢搅拌30min，离心5000转15min,得破乳油I·I。
【文档编号】C07K1/14GK103588856SQ201310557567
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】杨瑞金, 张文斌, 迟延娜, 赵伟, 华霄 申请人:江南大学