专利名称：一种水酶法提取葵花籽油及回收蛋白质的方法
技术领域：
一种水酶法提取葵花籽油及回收蛋白质的方法，属于水酶法提油工艺的技术领域。
背景技术：
葵花籽仁中含油脂50％以上，其中含有丰富的必需脂肪酸，亚油酸含量高达66％，油酸含量为15％左右。高含量的亚油酸和油酸使得葵花籽油具有超过其他植物油溶解胆固醇能力的特性，因此长期食用葵花籽油，有降低人体内胆固醇含量的功能，有利于心血管病和高血脂症的防治，达到增强人体健康和延年益寿的作用，所以葵花籽油以其独特的营养保健作用跃居食用油之冠。精炼后的葵花籽油呈清亮的淡黄色或青黄色，其气味芬芳，滋味纯正，而且亚油酸含量与维生素E含量的比例比较均衡，便于人体吸收利用，人体消化率达96.5％。所以，葵花籽油是营养价值很高、有益于人体健康的优良食用油，目前它已成为国际上公认的高级食用植物油。
葵花仁中含蛋白21％～31％，其中，球蛋白占55～60％，精蛋白占17～23％，谷蛋白占11～17％，醇溶蛋白占1～4％。葵花籽通常仅用于榨油、制作小食品和油料食品，其蛋白及糖类未得到充分利用，近年来随着对新蛋白食品的开发，人们认识到葵花籽中含有高于其他谷类优质蛋白，是植物蛋白的重要来源之一。葵花籽蛋白不仅具有较好的吸水性、吸油性、乳化性和泡沫性，还具有较高的营养价值，葵花籽蛋白中除了赖氨酸含量较低外，其它必需氨基酸均高于或与联合国粮农组织推建的(FAO)值相符，具有良好的平衡性。葵花籽中没有有毒成分或抗营养因素，绿原酸是影响葵花蛋白质量的主要酚类化合物。在中性及碱性条件下提取蛋白质时，由于多酚氧化酶或空气氧的作用，绿原酸很容易氧化成绿色的醌，使得蛋白变色。绿原酸生成的绿色产物不仅影响蛋白质的颜色，而且绿原酸可抑制胃蛋白酶，因此必须在提取蛋白过程中将其除去，以保证产品质量。
目前，葵花子制油所采用的机械化油料加工工艺是从上世纪五六十年代油料加工笨重的手工作坊和半机械化生产逐步发展起来的。我国的葵花籽制油工艺过程为脱壳、预榨、浸出。压榨法可以保持产品的特殊风味，但此法残油率高、劳动强度大、成本高、动力消耗大，而且饼粕中蛋白质变性严重，只能用作肥料，造成大量优质植物蛋白的浪费。葵花籽浸出法制油工艺和设备，与大豆、菜籽加工相同。浸出法生产效率高而残油率低，但其所需设备多、投资大；毛油成分复杂，需要严格的精炼处理，油品风味损失大；湿粕在高温脱溶过程中变性大；使用有机溶剂增加了工艺的烦琐性、降低了生产的安全性、造成了环境的污染；成品油中残留的微量有机溶剂对人类健康有危害。
水酶法提油是一种新颖的提油技术，更为安全可靠，曾报道过使用的酶有纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶以及蛋白酶等，复合酶具有多种酶的活性，对于细胞破壁产生了协同作用，尤为有效。1983年Fullbrook已经将水酶法应用于大豆和菜籽油的提取。对于一些种子，如菜籽，以及水果，如椰子、橄榄，水酶法提油的最佳化条件都已有报道。1997年J.Sineiro等人利用水酶法提取了葵花籽油，提油率虽不高，但其结果有助于筛选更有效的酶种。我国采用水酶法提取植物种籽油的研究报道较晚，自1994年王璋，许时婴教授在国内首次报道了水酶法提取大豆油以来，此技术的应用仅限于大豆、玉米胚芽、菜籽和花生等物料。
水酶法提取葵花籽油后离心分离出的水解液中含有绿原酸、低聚糖、蛋白及果胶等。由于温度、盐溶效应和蛋白与脂肪结合形成脂蛋白等原因，使原料中大部分蛋白质存在于其中。目前直接从水解液中回收葵花蛋白的研究还未见其它报道。回收这部分蛋白必须将溶解在水解液里的绿原酸除去，避免其影响蛋白品质。使用水提醇沉法可分离葵花蛋白与绿原酸，缺点是有可能使蛋白质变性，可通过降低温度的方法进行有效的控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种水酶法提取葵花籽油及回收蛋白质的方法。在确定酶法提油工艺路线的基础上，通过优化工艺获得较高的游离油得率，同时回收水解液中的蛋白质。
本发明的技术方案脱壳葵花籽经干法粉碎后，加入柠檬酸盐缓冲液，用复合纤维素酶进行酶解反应，酶解结束后离心，得到游离油、乳状液、水解液及饼粕，得到的乳状液经高速离心，再获得部分游离油，水解液经过滤、真空浓缩、醇沉、离心、脱溶和冷冻干燥回收得到蛋白质。
1.工艺路线，如图1所示。
2.分析方法水分含量的测定常压干燥法油脂含量的测定索氏提取法蛋白质含量的测定微量凯氏定氮法总灰分含量的测定干法灰化法粗纤维含量的测定重量法碳水化合物含量的测定直接滴定法还原糖含量的测定DNS法绿原酸含量的测定紫外分光光度法 3.工艺条件干法粉碎即用中药粉碎机粉碎脱壳葵花籽，破坏原料的组织细胞，粉碎度越高，酶可作用的面积就越大，提油率也会相应的提高，但粉碎度太高，脂肪、蛋白质显著释放，乳化现象严重，对提油率有较大的影响。
酶解工艺粉碎后的脱壳葵花籽按3∶1-7∶1(w/w)的液/籽比加入pH4.8的0.05mol/L柠檬酸盐缓冲液，搅匀成浆料后加入以脱壳葵花籽质量计1％-3％的复合纤维素酶，酶解过程中的温度为50℃，搅拌速度为250r/min，酶解5-7h。酶解液直接离心，离心速度为3000r/min，分离得到游离油I、乳状液层I、水解液和饼粕。将得到的乳状液层I再进行离心，离心力为8000g，分离得到游离油II和乳状液层II。在优选工艺条件下，合并游离油I和游离油II，总的游离油得率可以达到85％-90％。
植物细胞壁主要由纤维素和多糖类物质组成，蛋白质被纤维素类物质包裹在其中。利用复合纤维素酶可降解植物细胞壁的纤维素骨架，使细胞破壁而崩溃，细胞内有效成分游离出来，提高游离油的得率。本发明所用复合纤维素酶是NOVO公司的Viscozyme L。
在含油、水及具两亲性质的蛋白质存在的体系中，搅拌过程中不可避免地会形成乳状液。加快搅拌速度，可以破坏乳状液的形成，减少乳状液体积，提高游离油得率。
离心后得到的水解液用于回收蛋白质，水洗饼粕得到的水洗液与该水解液合并可进一步提高蛋白质回收率。
回收蛋白质水解液过滤后，真空浓缩至9％-15％的固形物含量，用-20℃的终浓度为50％-75％的乙醇沉淀，静置一定的时间后离心，沉淀用去离子水复溶，旋转蒸发脱溶，冷冻干燥得到蛋白质粉。
绿原酸是一种极性物质，溶于水，易溶于乙醇、丙酮，微溶于乙酸乙酯。蛋白质的水溶液，在逐渐加入乙醇、丙酮等有机溶剂后，蛋白质在此体系中的溶解度可不同程度的显著降低，从溶液中沉淀出来。使用水提醇沉法可分离葵花蛋白与绿原酸。
本发明的有益效果设备简单，操作安全，污染少；可提高出油效率，且获得的游离油质量较高，易于精炼；酶法处理条件温和，可从水解液中回收大部分的蛋白质；油与残渣易分离，如采用三相离心机分离油、水解液和残渣，可大大提高设备处理能力；有效的分离了蛋白和绿原酸，分离方法简单，所得的蛋白粉质量高，色泽好。
图1水酶法提取葵花籽油及回收蛋白的工艺流程示意图。
具体实施例方式
实施例1脱壳葵花籽用中药粉碎机进行干法粉碎。将粉碎后的葵花籽150g加入750mlpH4.8的0.05mol/L柠檬酸缓冲液，搅匀成浆料后加入2.5％(w/w脱壳葵花籽干基计)的复合纤维素酶，在50℃下酶解7h。以3000rpm离心，离心后得到游离油、乳状液层、水解液及沉淀。小心取出乳状液层，进行二次离心，离心力为8000g，将乳状液层中的油分离出来。计算游离油得率，可达到87％。
取200ml过滤后的水解液，真空浓缩至固形物含量为13％左右，加入600ml约-20℃的无水乙醇沉淀蛋白，静置一定时间后3000rpm离心，沉淀用去离子水复溶，真空旋转蒸发脱溶，冷冻干燥后得到蛋白质粉。绿原酸除去率为84％，蛋白回收率达80％，蛋白粉呈乳白色。
实施例2脱壳葵花籽用中药粉碎机进行干法粉碎。将粉碎后的葵花籽150g加入750mlph4.8的0.05mol/L柠檬酸盐缓冲液，搅匀成浆料后加入2％(w/w脱壳葵花籽干基计)的复合纤维素酶，在50℃下酶解5h。以3000rpm离心，离心后得到游离油、乳状液层、水解液及沉淀。小心取出乳状液层，进行二次离心，离心力为8000g，将乳状液层中的油分离出来。计算游离油得率，可达到80％。
取200ml过滤后的水解液，真空浓缩至固形物含量为9％左右，加入200ml约-20℃的无水乙醇沉淀蛋白，静置一定时间后3000rpm离心，沉淀用去离子水复溶，真空旋转蒸发脱溶，冷冻干燥后得到蛋白质粉。绿原酸除去率为80％，蛋白回收率达60％，蛋白粉呈淡黄色。
实施例3脱壳葵花籽用中药粉碎机进行干法粉碎。将粉碎后的葵花籽150g加入900mlpH4.8的0.05mol/L柠檬酸盐缓冲液，搅匀成浆料后加入1％(w/w脱壳葵花籽干基计)的复合纤维素酶，在50℃下酶解5h。以3000rpm离心，离心后得到游离油、乳状液层、水解液及沉淀。小心取出乳状液层，进行二次离心，离心力为8000g，将乳状液层中的油分离出来。计算游离油得率，可达到78％。
取200ml过滤后的水解液，真空浓缩至固形物含量为15％左右，加入370ml约-20℃的无水乙醇沉淀蛋白，静置一定时间后3000rpm离心，沉淀用去离子水复溶，真空旋转蒸发脱溶，冷冻干燥后得到蛋白质粉。绿原酸除去率为82％，蛋白回收率达69％，蛋白粉呈淡黄色。
权利要求
1.一种水酶法提取葵花籽油及回收蛋白质的方法，其特征是以脱壳葵花籽为原料，经干法粉碎后，加入柠檬酸盐缓冲液，用复合纤维素酶进行酶解反应，酶解结束后离心，得到游离油、乳状液、水解液及饼粕，得到的乳状液经高速离心，再获得部分游离油，水解液经过滤、真空浓缩、醇沉、离心、脱溶和冷冻干燥回收得到蛋白质，工艺为a)干法粉碎用中药粉碎机粉碎脱壳葵花籽，破坏其组织细胞；b)酶解工艺粉碎后的脱壳葵花籽按液/籽比w/w 3∶1-7∶1的比例加入pH4.8的0.05mol/L柠檬酸盐缓冲液，搅匀成浆料后加入以脱壳葵花籽质量计1％-3％的复合纤维素酶，酶解过程中的温度为50℃，搅拌速度为250r/min，酶解5-7h，酶解液直接离心，离心速度3000r/min，分离得到游离油I、乳状液I、水解液及饼粕，将得到的乳状液I再进行离心，离心力为8000g，分离得到游离油II和乳状液II，合并游离油I和游离油II，总的游离油得率达85％-90％；c)回收蛋白质水解液经过滤，真空浓缩至9％-15％的固形物含量，用-20℃的终浓度为50％-75％乙醇沉淀，静置一定的时间后离心，沉淀用去离子水复溶，旋转蒸发脱乙醇后冷冻干燥得到蛋白质粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所用复合纤维素酶是NOVO公司的Viscozyme L。
全文摘要
一种水酶法提取葵花籽油及回收蛋白质的方法，属于水酶法提油工艺的技术领域。本发明是以脱壳葵花籽为原料，经干法粉碎后，加入柠檬酸盐缓冲液，用复合纤维素酶进行酶解反应，酶解结束后离心，得到游离油、乳状液、水解液及饼粕，得到的乳状液经高速离心，再获得部分游离油。水解液经过滤、真空浓缩、醇沉、离心、脱溶和冷冻干燥回收得到蛋白质。本发明通过这些特色处理工艺大大提高了游离油的得率，游离油质量较高易于精炼；采用水提醇沉法从水解液中直接回收蛋白质，工艺简单，效率较高，并较好的保持了葵花蛋白的营养价值和功能价值。本发明与传统压榨法、水提法工艺相比，生产过程设备简单、操作安全、能耗较低、污染少。
文档编号C12S3/00GK1952094SQ20061009692
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月18日 优先权日2006年10月18日
发明者许时婴, 王璋, 杨瑞金, 冷玉娴, 袁搏 申请人:江南大学