专利名称：一种水飞蓟籽仁的综合利用方法
技术领域：
本发明涉及一种水飞蓟籽仁的综合利用方法，特别是从水飞蓟籽仁中提取油与水解蛋白的方法，属于生物技术在食品中的应用技术领域。
背景技术：
水飞蓟为菊科草本植物药材，原产于地中海沿岸，现广泛分布于欧洲、北美洲、亚洲、非洲等地，我国陕西、黑龙江、辽宁、江苏、湖北等地均有栽培。水飞蓟籽作为中药材，提取分离其主要成分水飞蓟素，进而纯化为水飞蓟宾。水飞蓟宾主要存在于籽壳中，水飞蓟油和蛋白则存在于籽仁中。研究证明，水飞蓟籽仁中蛋白质含量较高，氨基酸种类齐全，是一种优质蛋白，其效价介于大豆蛋白和小麦蛋白之间。水飞蓟油也具有较高的营养价值，其中的不饱和脂肪酸含量高达80％以上，以亚油酸和油酸为主，且富含维生素E。已有研究证明水飞蓟油无毒无害而且具有降低血浆胆固醇和治疗高血压的作用，对受四氯化碳毒害的老鼠肝组织有较好的抗氧化效果。
研究表明，水飞蓟籽中99％以上的水飞蓟宾分布在壳中，99％以上的水飞蓟蛋白和水飞蓟油分布在水飞蓟仁中。目前国内采用的是全籽提取水飞蓟宾的工艺路线，其工艺是先采用挤压法使水飞蓟籽中的油去除，减少部分干扰，再用正己烷溶剂萃取分离其水飞蓟素，但该工艺难以获得高纯度的水飞蓟宾。该工艺的另一缺陷则是水飞蓟籽在挤压和溶剂萃取过程，其中的蛋白质已经完全变性甚至焦化，丧失了原有的营养价值，无法进行综合利用。因此，其副产物水飞蓟粕一般只能用作肥料或饲料。此外，传统的挤压工艺还有提油率低、油品质差等缺点，限制了水飞蓟油的深度开发和利用。本发明是在水飞蓟籽壳仁分离的基础上，采用低温加压溶剂萃取技术提取水飞蓟籽仁中的油，在提取油的同时保持了水飞蓟粕中蛋白的天然特性和其它热敏性活性物质，既可获得高品质的油又可获得不变性的粕，有效提高了水飞蓟资源的综合利用率。
发明内容
本发明提供的是一种水飞蓟籽仁的综合利用方法，以壳仁分离的水飞蓟籽仁为原料，通过低温加压溶剂萃取技术获得水飞蓟油和粕，所得的水飞蓟粕用蛋白酶水解，制得的水解蛋白具有抗氧化、降血压、提高免疫、延缓衰老等功能，是一种安全有效的抗氧化、延缓衰老的健康制品原料。
本发明上述目的是通过以下技术手段实现的。
(1)干法粉碎一般地说，油料破碎度大，出油率高。粉碎作用在一定程度上实现对油料子叶细胞破碎，增加物料与溶液接触面积，有利于油的溶出，本法采用机械粉碎，粉碎后的物料过60目筛。
(2)加压溶剂萃取提油在0.2MPa～0.6MPa的压力下，选用液化丁烷为溶剂，对经步骤(1)处理的水飞蓟种仁粉逆流浸提1～4次，浸提时间30min～120min，溶料比1～3∶1。浸提结束后，对混合油和湿粕中含的溶剂在减压的状态下脱溶，从而制得水飞蓟油和粕。从混合油中和湿粕中蒸发出的溶剂，经减压汽化后再经过压缩机压缩、冷凝液化后循环使用。
(3)酶解工艺以步骤(2)中干燥的脱脂水飞蓟粕为原料，于水中配成质量分数为2％～6％的悬浮液，放入反应器中，30℃～55℃水浴浸泡30min～90min，80℃～100℃水浴加热变性处理5～30min，冷却至适当温度，按照酶与底物质量比为1％～9％的浓度加入蛋白酶，在pH6～9、温度为40℃～60℃的条件下，酶解0.5～4小时，其中所述的蛋白酶为中性蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶、复合风味酶、木瓜蛋白酶；酶解后酶解液离心，上清液通过截留分子量10kDa的纤维素平板膜超滤，除去大分子量的蛋白质、多糖等物质，透过液进行喷雾干燥，获得水飞蓟水解蛋白粉，其中中性蛋白酶(酶活力为70000U/mL)、碱性蛋白酶(酶活力为154.64万U/mL)、复合风味酶(酶活力为6.9万U/g)；胰蛋白酶(酶活力为26.26万U/g)、木瓜蛋白酶(酶活力为4.96万U/g)。
本发明的有益效果加压溶剂萃取不仅能显著减少溶剂消耗量，大大缩短萃取时间，而且整个制油过程是在较低温度下进行，因而可抑制油脂的氧化和水飞蓟蛋白的变性。水飞蓟粕通过蛋白酶酶解后，其酶解液通过膜超滤可进一步浓缩纯化蛋白。得到的水解蛋白粉可以配制成口服液或直接服用，或与赋形剂混合制成粉剂、胶囊等，另外还可以做为食品添加剂，添加于其它食品中，一方面提高营养价值，另一方面增强抗氧化能力，延长食品的保质期。该工艺得到的水飞蓟油不饱和脂肪酸含量高，而且色泽浅、黏度低，很适合食用，也可用于高级化妆品制作。
本发明具有原料来源广泛、制备工艺简单、效率高、无污染等优点。不需要经过复杂繁琐的提取过程，符合大规模生产要求，制作成本低，容易实施。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式 下面结合实施例对本发明做进一步阐述 本发明中使用的蛋白酶，其中中性蛋白酶(酶活力为70000U/mL)、碱性蛋白酶(酶活力为154.64万U/mL)、复合风味酶(酶活力为6.9万U/g)，无锡杰能科酶制剂有限公司提供；胰蛋白酶(酶活力为26.26万U/g)、木瓜蛋白酶(酶活力为4.96万U/g)上海化学试剂公司提供。
实施例1 (1)加压溶剂萃取提油 水飞蓟籽仁粉碎后，在0.2MPa压力下，选用液化丁烷为浸出溶剂，室温下逆流浸提3次，每次浸提30min，溶料比2∶1。混合油经减压蒸发，使溶剂与油脂分离，得到毛油。采取三级负压蒸发系统，真空度0.095MPa，脱溶温度为55℃。浸出后的水飞蓟粕经减压蒸发，使其中的溶剂汽化并与粕分离，即得到脱脂水飞蓟粕。采取单级负压蒸发系统，真空度0.095MPa，脱溶温度为65℃。从混合油中和水飞蓟粕中蒸发出的溶剂，经减压汽化，汽化后的溶剂气体再经过压缩机压缩、冷凝液化后循环使用。毛油得率为23.57％；粕残油≤4.5％。
(2)水飞蓟水解蛋白的制备 准确称取干燥脱脂的水飞蓟粕，加水配成蛋白质量分数为4％的悬浮液，放入反应器中，30℃水浴浸泡90min，80℃水浴加热处理30min，冷却，按照酶与底物质量比为2％的浓度加入木瓜蛋白酶，用氢氧化钠和盐酸溶液调节溶液pH至6，并保持pH值恒定；置于恒温水浴锅中40℃下酶解0.5小时，酶解液加热煮沸10分钟灭酶，4000r/min离心20分钟，上清液用截留分子量10kDa的超滤膜超滤，除去大分子量的蛋白质、多糖等物质，透过液进行喷雾干燥，获得水飞蓟水解蛋白粉。
实施例2 (1)加压溶剂萃取提油 水飞蓟籽仁粉碎后，在0.6MPa压力下，选用液化丁烷为浸出溶剂，室温下逆流浸提1次，浸提时间120min，溶料比1.5∶1。混合油经减压蒸发，使溶剂与油脂分离，得到毛油。采取三级负压蒸发系统，真空度0.095MPa，脱溶温度为55℃。浸出后的粕经减压蒸发，使其粕中的溶剂汽化分离，得到低温脱脂水飞蓟粕。采取单级负压蒸发系统，真空度0.095MPa，脱溶温度为65℃。从混合油中和浸出粕中蒸发出的溶剂，经减压汽化，汽化后的溶剂气体再经过压缩机压缩、冷凝液化后循环使用。毛油得率为22.91％；粕残油≤5.2％。
(2)水飞蓟水解蛋白的制备 准确称取干燥脱脂水飞蓟粕，加水配成蛋白质量分数为6％的悬浮液，放入反应器中，55℃水浴浸泡30min，100℃水浴加热变性处理5min，冷却，按照酶与底物质量比为1％的浓度加入碱性蛋白酶，用氢氧化钠溶液调节溶液pH至9，置于恒温水浴锅中60℃下酶解4小时。酶解过程中保持pH恒定。酶解结束后酶解液加热煮沸10分钟灭酶，4000r/min离心20分钟，上清液用截留分子量10kDa的超滤膜超滤，除去大分子量的蛋白质、多糖等物质，透过液进行喷雾干燥，获得水飞蓟水解蛋白粉。
实施例3 (1)加压溶剂萃取提油 水飞蓟籽仁粉碎后，在0.4MPa压力下，选用液化丁烷为浸出溶剂，室温下逆流浸提次数4次，每次浸提时间60min，溶料比1.3∶1。混合油经减压蒸发，使溶剂与油脂分离，得到毛油。采取三级负压蒸发系统，真空度0.095MPa，脱溶温度为55℃。浸出粕经减压蒸发，使粕中的溶剂汽化分离，得到低温脱脂水飞蓟粕。采取单级负压蒸发系统，真空度0.095MPa，脱溶温度为65℃。从混合油中和粕中蒸发出的溶剂，经减压汽化，汽化后的溶剂气体再经过压缩机压缩、冷凝液化后循环使用。毛油得率为26.27％；粕残油≤2.2％。
(2)水飞蓟水解蛋白的制备 准确称取干燥脱脂水飞蓟粕，加水配成蛋白质量分数为2％的悬浮液，放入反应器中，40℃水浴浸泡60min，85℃水浴加热变性处理20min，冷却，按照酶与底物质量比为9％的浓度加入中性蛋白酶，用氢氧化钠溶液调节溶液pH至7，于恒温水浴锅中55℃下酶解2小时。酶解过程中保持pH恒定。酶解结束后酶解液加热煮沸10分钟灭酶，4000r/min离心20分钟，上清液用截留分子量10kDa的超滤膜超滤，除去大分子量的蛋白质、多糖等物质，透过液进行喷雾干燥，获得水飞蓟水解蛋白粉。
试验1清除DPPH自由基试验 取实施例3所制备得到的水飞蓟水解蛋白，配制浓度为0.4mg/mL、0.8mg/mL、1.2mg/mL、1.6mg/mL、2.0mg/mL，DPPH溶液浓度为0.04g/L，溶剂为无水乙醇，检测波长为517nm。清除率计算公式为 K＝[1-(Ai-Aj)/A0]×100 式中K为对DPPH自由基的清除率，％；A0为2mL的DPPH无水乙醇溶液加2mL无水乙醇的吸光值；Ai为2mL的DPPH无水乙醇溶液加2mL水解蛋白溶液的吸光值；Aj为2mL无水乙醇加2mL水解蛋白溶液的吸光值。每个样品重复测定三次求平均值。
表1水飞蓟水解蛋白清除DPPH自由基的能力
由试验结果可知，随着水飞蓟水解蛋白浓度的增大，其清除DPPH自由基的能力呈增大的趋势，当浓度为2.0mg/mL时，其对DPPH自由基的清除率达到了82.33％，说明水解蛋白对DPPH自由基有很强的清除能力。
试验2清除羟自由基的试验 取实施例3所制备得到的水飞蓟水解蛋白，配制浓度分别为4mg/mL、6mg/mL、8mg/mL、10mg/mL。各取2mL上述浓度的水解蛋白溶液，依次加入2mL 6mmol/L的FeSO4、2mL 6mmol/L的H2O2，混匀后静置10min，再加入2mL 6mmol/L水杨酸，混匀，静置30min，在510nm处测其吸光值记为Ai，当用双蒸水代替水杨酸时的吸光值记为Aj。空白对照组以双蒸水代替水解蛋白溶液，吸光值记为A0。按照下式计算水解蛋白对羟自由基的清除率K K＝[1-(Ai-Aj)/A0]×100 表2水飞蓟水解蛋白清除羟自由基的能力
水飞蓟水解蛋白具有较强的清除羟自由基的能力，且量效关系显著，其IC50为6.66mg/mL。
经过试验证明，根据本发明提供的方法得到的水飞蓟水解蛋白具有显著的抗氧化功效，可以用于制备相应的产品，应用于食品、保健品等方面。
权利要求
1.一种水飞蓟籽仁的综合利用方法，其特征在于包括以下步骤
(1)干法粉碎对壳仁分离后的水飞蓟籽仁，采用机械粉碎，粉碎后的物料过60目筛；
(2)加压溶剂萃取提油在0.2MPa～0.6MPa的压力下，选用液化丁烷为溶剂，对经步骤(1)处理的水飞蓟籽仁粉逆流浸提1～4次，浸提时间30min～120min，溶料比1～3∶1；浸提结束后，对混合油和湿粕中含的溶剂在减压的状态下脱溶，从而制得水飞蓟油和粕；从混合油中和湿粕中蒸发出的溶剂，经减压汽化后再经过压缩机压缩、冷凝液化后循环使用；
(3)酶解工艺以步骤(2)中干燥后的脱脂水飞蓟粕为原料，于水中配成质量分数为2％～6％的悬浮液，放入反应器中，30℃～55℃水浴浸泡30min～90min，80℃～100℃水浴加热变性处理5～30min，冷却至适当温度，按照酶与底物质量比为1％～9％的浓度加入蛋白酶，在pH为6～9、温度为40℃～60℃的条件下，进行酶解0.5～4小时；其中所述的蛋白酶为中性蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶、复合风味酶、木瓜蛋白酶；酶解液离心，上清液通过截留分子量10kDa的纤维素平板膜超滤，透过液进行喷雾干燥，获得水飞蓟水解蛋白粉。
2.根据权利要求1所述的一种水飞蓟籽仁的综合利用方法，其特征在于其中所述的中性蛋白酶的酶活力为70000U/mL；碱性蛋白酶的酶活力为154.64万U/mL；复合风味酶的酶活力为6.9万U/g；胰蛋白酶的酶活力为26.26万U/g；木瓜蛋白酶的酶活力为4.96万U/g。
全文摘要
本发明公开了一种水飞蓟籽仁的综合利用方法，包括以下步骤(1)机械粉碎后的物料过60目筛；(2)加压溶剂萃取提油选用液化丁烷为溶剂，对经步骤(1)处理的水飞蓟籽仁粉逆流浸提1～4次，浸提时间30min～120min，得到水飞蓟油；(3)酶解工艺干燥后脱脂水飞蓟粕为原料，于水中配成质量分数为2％～6％的悬浮液，放入反应器中，水浴加热变性后冷却至适当温度，按照酶与底物质量比为1％～9％的浓度加入蛋白酶，在pH为6～9、温度为40℃～60℃的条件下，进行酶解0.5～4小时，上清液通过截留分子量10kDa的纤维素平板膜超滤，透过液进行喷雾干燥，获得水飞蓟水解蛋白粉。本发明具有原料来源广泛、制备工艺简单、效率高、无污染等优点。
文档编号A23L1/29GK101810350SQ20101015201
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者董英, 朱淑云, 徐斌, 陈钧 申请人:江苏大学