一种高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法
【专利摘要】一种高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，包括如下步骤：配料，高压脉冲电场处理，配液，亚临界流体萃取，过滤离心，减压蒸馏及油脂精炼。米糠毛油提取率91.3～94.9%；酸值2.3～2.7mgKOH/g。所得成品米糠油精炼率82.6～83.8%；主要脂肪酸组成为棕榈酸14.9～15.3%，油酸42.5～43.8%，亚油酸35.9～37.2%；酸值0.26～0.28mgKOH/g；过氧化值0.4～0.8mmol/kg；色泽Y32R3.5～Y34R3.5，品质良好，符合GB19112-2003中浸出成品米糠油二级标准。本发明方法高效环保、工艺简单，适宜规模化生产。
【专利说明】一种高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种米糠油的制备方法，具体涉及一种高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法。
【背景技术】
[0002]米糠油富含人体所需的多种不饱和脂肪酸，其中，亚油酸和油酸比例约为1:1.1，接近WHO推荐的最佳比例，其营养价值在食用油中名列前茅。此外，米糠油还富含谷维素、维生素E、谷留醇等生理活性物质，被誉为“营养保健油”。
[0003]目前，米糠油的生产方法主要以压榨法、浸出法和超临界流体萃取法为主。但压榨油具有酸值高，浸出法具有溶剂残留等问题，且两种方法所得米糠毛油都需经过脱酸、脱胶、脱蜡、脱色和脱臭等步骤才能达到食用标准，工序复杂(超临界流体萃取与二乙醇胺法综合制备米糠油，食品工业科技，2012，33 (6)，p320~323)。超临界流体萃取法较之二者虽得率较高，但萃取过程所需操作压力高达35MPa (功能性米糠油超临界流体萃取工艺的研究，食品科学，2009，30(18)，pl55 ~158)。
[0004]亚临界流体界萃取技术是一种新型分离技术，具有安全无毒害、绿色无污染、易与产物分离且不影响提取物活性等优点，相比超临界流体萃取技术，所需压强更低、萃取剂选择更多、生产成本更低、使用范围更广。
[0005]亚临界水，是在一定的压力下，将水加热至100°C以上临界温度374°C以下的高温，使水仍然保持液体状态，此时升高亚临界水的温度可以改变水的极性、降低黏度及表面张力、增加扩散力，从而提高其对中极性和非极性有机物的溶解能力。目前已有研究采用亚临界水作为萃取剂提取洋葱精油、中草药挥发油、大豆油脂等，而用亚临界水萃取米糠油还未见报道。
[0006]米糠中存在30种以上的酶，其中以脂肪水解酶活性最高，脂肪水解酶使油脂迅速分解产生游离脂肪酸，数小时后就呈现不被人接受的霉味。不饱和游离脂肪酸在脂肪氧化酶的催化下氧化形成共轭氢过氧化物，导致米糠进一步变质。因此，相比于大豆、菜籽、花生等常规油料，新鲜米糠则具有极易酸败变质的特点。通常米糠毛油的酸值很高，一般在10~30 mg KOH/g，有的甚至高达40~100 mg KOH/g (米糠油精炼新工艺，粮油食品科技，2012，20(2)，p21~22)。如果直接采用亚临界水萃取米糠油，在脂肪水解酶作用下，将加速米糠毛油酸败变质，使米糠毛油的酸值进一步升高。
[0007]目前常用的米糠稳定化方法有化学处理法、低温储藏法、加热处理法、挤压膨化法、辐射处理法等。化学处理法添加的化学物质存在安全性和腐蚀性的问题；低温储藏法和挤压膨化法所需设备较为昂贵，操作费用较高；辐射处理法灭酶效果不理想，且工艺条件难于掌握和操作(米糠稳定化方法的研究现状，粮食加工，2006，31 (6)，p41~43)。
[0008]高压脉冲电场技术是一种非热处理技术，其工作原理是对两电极间的流态食品反复施加高电压的短脉冲作用，具有操作条件温和、处理时间短、参数易控制、可连续性操作、对食品营养成分破坏少等特点，非常适合于食品杀菌、灭酶和天然活性物质的提取。目前已有研究表明，高压脉冲电场可以改变脂肪氧化酶的二级和三级结构，从而钝化脂肪氧化酶的酶活(高压脉冲电场对脂肪氧化酶二级和三级构象的影响效果，光谱学与光谱分析，2009,29(3)，p765~768)。但采用高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取的方法还未见报道。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题是，提供一种高效环保、工艺简单的高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，以克服现有米糠油生产过程中原料易变质、精炼难度大的问题，所得产品符合GB19112-2003中浸出成品米糠油二级标准。
[0010]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，包括以下步骤:
(1)配料:以新鲜米糠为原料，将粉碎后过30目筛的米糠与萃取剂去离子水配制成5~8 w/v%的悬池液；
(2)高压脉冲电场处理:将步骤(1)制成的悬浊液进行高压脉冲电场处理，电场强度25~55kV/cm，脉冲时间90~220 μ s，脉冲宽度1.5~4.5 μ s，脉冲频率180~450Hz，悬池液流速I~2mL/s ；
(3)配液:将步骤(2)高压脉冲电场处理后的悬浊液加入占去离子水体积5~8v/v %的共溶剂无水乙醇混合均匀，得到混合液；
(4)亚临界流体萃取 :将步骤(3)所得的混合液进行亚临界水萃取，萃取温度155~190°C，萃取压力5.8~7.2MPa,萃取时间10~15 min,得到萃取液；
(5)过滤离心:将步骤(4)所得的萃取液抽滤去除米糠柏，再将滤液离心分层，得到上层油液；
(6)减压蒸馏:将步骤(5)得到的上层油液减压蒸馏脱除乙醇，得到米糠毛油；
(7)油脂精炼:将步骤(6)所得的米糠毛油进行吸附剂脱色和碱炼脱酸处理，得到成品米糠油。
[0011]进一步，步骤(2)中，所述电场强度为30~50kV/cm，脉冲时间为100~200μ S，脉冲宽度为2~4μ S，脉冲频率为200~400Hz。
[0012]进一步，步骤(4)中，所述萃取温度为160~180°C，萃取压力为6~7 MPa。
[0013]进一步，步骤(5)中，所述抽滤采用的是布氏漏斗在0.08~0.1MPa下进行；所述离心的转速为3000~5000r/min,离心时间为8~lOmin。
[0014]进一步，步骤(6)中，所述减压蒸馏的工艺参数为:真空压力0.08~0.1MPa，脱溶温度36~40°C，脱溶时间8~IOmin。
[0015]进一步，步骤(6)中，将减压蒸馏脱除的乙醇冷却收集后，可在步骤(3)中再利用。
[0016]进一步，步骤(7)中，所述吸附剂为活性白土和活性炭的混合物，所述混合物中，活性白土:活性炭的质量比为1:0.5~2，所述吸附剂用量为米糠原料的0.1~0.2w/w% ;脱色温度为90~110°C，脱色时间为20~30min。
[0017]进一步,步骤(7)中，所述碱炼脱酸是指在米糠毛油中添加0.02~0.03mL/g米糠，浓度为2~3mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌脱酸，然后离心去除沉淀皂脚。
[0018]进一步，步骤(7)中，所述搅拌速率为100~120r/min，脱酸温度为50~60°C，脱酸时间为20~30min，离心转速为3000~5000r/min，离心时间为8~IOmin0[0019]米糠油品质检测依照以下标准执行:米糠油主要脂肪酸组成依照GB/T17377-2008 ;酸值依照 GB/T 5530-2005 ;过氧化值依照 GB/T 5538-2005 ;色泽依照 GB/T22460-2008。
[0020]本发明高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法以资源丰富的稻谷加工副产物——米糠作为加工原料，以绿色环保可再生资源——水作为萃取剂，是一种良好的米糠油生产模式。采用高压脉冲电场钝化米糠脂肪水解酶和脂肪氧合酶，再以亚临界水萃取得到米糠毛油，所得米糠毛油酸值为2.3~2.7mgK0H/g，大大低于通常米糠毛油的酸值10~30 mgKOH/g，米糠毛油提取率91.3~94.9%，与浸出法和超临界流体萃取法的提取率相当，大大高于传统压榨法70%~80%的提取率。经过简单的脱酸、脱色处理，所制得的米糠油主要脂肪酸组成为豆蘧酸0.5~1.0%，棕榈酸14.9~15.3%，棕榈一烯酸0.2~0.3%，硬脂酸2.5~2.8%,油酸42.5~43.8%,亚油酸35.9~37.2%,亚麻酸0.2~0.7%,花生酸 0.6 ~0.9% ;酸值 0.26 ~0.28mgK0H/g ;过氧化值 0.4 ~0.8mmol/kg ;色泽 Y32 R3.5 ~Y34 R3.5，所得米糠油品质良好，符合GB19112-2003中浸出成品米糠油二级标准。由于减少了脱胶、脱蜡、脱臭等步骤，缩短了精炼工艺，米糠油精炼率为82.6~83.8%，略高于常规工艺80%的精炼率。在减压蒸馏过程中得到的乙醇水分含量< 0.3%，可以直接回收用于亚临界水萃取前的溶液配制。本发明采用亚临界水萃取米糠油，绿色环保、安全系数高。同时，采用高压脉冲电场辅助处理，钝化脂肪水解酶和脂肪氧化酶，可降低米糠毛油的酸败程度和精炼难度，且相比于其它米糠稳定化方法，该技术用于辅助亚临界水萃取米糠油，操作简便、易于控制。
[0021 ] 本发明高效环保、工艺简单，适宜米糠油规模化生产。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0023]实施例1
(I)称取50g新鲜米糠，用粉碎机粉碎后过30目筛，量取去离子水1000mL与米糠配制成5 w/v %的悬浊液；(2)将制成的悬浊液进行高压脉冲电场处理，电场强度30kV/cm，脉冲时间200 μ S，脉冲宽度2 μ S，脉冲频率400Hz，悬浊液流速lmL/s ; (3)将高压脉冲电场处理后的悬浊液加入50mL无水乙醇混合均匀，得混合液；(4)将所得混合液加入亚临界蒸馏釜中进行萃取，萃取温度160°C，萃取压力7 MPa,萃取时间15 min ; (5)将萃取液用布氏漏斗在
0.08MPa下抽滤去除米糠柏，再将滤液在3000r/min下离心8min ； (6)取上层油液在旋转蒸发器中减压蒸馏(真空压力0.08MPa，脱溶温度36°C，脱溶时间8min)脱除乙醇，得到8.9g米糠毛油，并冷却收集15.2mL乙醇，乙醇水分含量0.22 w/w% ；(7)将米糠毛油用0.06g吸附剂(其中，活性白土 0.04g，活性炭0.02g)进行脱色处理，脱色温度90°C，脱色时间20min ；然后加入ImL浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液进行碱炼脱酸处理，搅拌速率lOOr/min，脱酸温度60°C,脱酸时间30min ;最后在3000r/min下离心8min去除沉淀阜脚,得到7.4g成品米糠油。
[0024]本实施例中米糠毛油提取率为91.3% (以米糠中含油量计)；酸值2.3 mgKOH/g。米糠油精炼率83.1% (以米糠毛油计)；主要脂肪酸组成为:豆蘧酸1.0%，棕榈酸15.2%，棕榈一烯酸0.2%，硬脂酸2.8%，油酸43.8%，亚油酸35.9%，亚麻酸0.2%，花生酸0.9% ;酸值0.26mgK0H/g ;过氧化值0.4mmol/kg ;色泽Y33 R3.5，符合GB19112-2003中浸出成品米糠油二级标准。
[0025]实施例2
(I)称取60g新鲜米糠，用粉碎机粉碎后过30目筛，量取去离子水1000mL与米糠配制成6 w/v %的悬浊液；(2)将制成的悬浊液进行高压脉冲电场处理，电场强度40kV/cm，脉冲时间150 μ s，脉冲宽度3 μ s，脉冲频率300Hz，悬浊液流速1.5mL/s ；(3)将高压脉冲电场处理后的悬浊液加入60mL无水乙醇混合均匀；(4)将所得混合液加入亚临界蒸馏釜中进行萃取，萃取温度170°C， 萃取压力6.5 MPa，萃取时间12 min ；(5)将萃取液用布氏漏斗在
0.09MPa下抽滤去除米糠柏，再将滤液在4000r/min下离心9min ； (6)取上层油液在旋转蒸发器中减压蒸馏(真空压力0.09MPa，脱溶温度38°C，脱溶时间9min)脱除乙醇，得到10.9g米糠毛油，并冷却收集17.8mL乙醇，乙醇水分含量0.21 w/w% ; (7)将米糠毛油用0.09g吸附剂 (其中，活性白土 0.03g，活性炭0.06g)进行脱色处理，脱色温度100°C，脱色时间25min ；然后加入1.5mL浓度为2.5 mo I /L的氢氧化钠溶液进行碱炼脱酸处理，搅拌速率110r/min，脱酸温度55?,脱酸时间25min ;最后在4000r/min下离心9min去除沉淀阜脚,得到9.0g成品米糠油。
[0026]本实施例中米糠毛油提取率为93.3% (以米糠中油量计);酸值2.7mgK0H/g。米糠油精炼率82.6%(以米糠毛油计);主要脂肪酸组成为豆蘧酸0.9%，棕榈酸15.3%，棕榈一烯酸
0.3%,硬脂酸2.8%,油酸42.5%,亚油酸36.6%,亚麻酸0.7%,花生酸0.9% ;酸值0.28mgK0H/g ;过氧化值0.6mmol/kg ;色泽Y32 R3.5，符合GB19112-2003中浸出成品米糠油二级标准。
[0027]实施例3
(I)称取80g新鲜米糠，用粉碎机粉碎后过30目筛，量取去离子水1000mL与米糠配制成8 w/v %的悬浊液；(2)将制成的悬浊液进行高压脉冲电场处理，电场强度50kV/cm，脉冲时间100 μ S，脉冲宽度4 μ S，脉冲频率200Hz，悬浊液流速2mL/s ；(3)将高压脉冲电场处理后的悬浊液加入80mL无水乙醇(其中，15.2mL为实施例1中冷却收集，17.8mL为实施例2中冷却收集)混合均匀；(4)将所得混合液加入亚临界蒸馏釜中进行萃取，萃取温度180°C，萃取压力6MPa，萃取时间IOmin ; (5)将萃取液用布氏漏斗在0.1MPa下抽滤去除米糠柏，再将滤液在5000r/min下离心10min ； (6)取上层油液在旋转蒸发器中减压蒸馏(真空压力0.1MPa，脱溶温度40°C，脱溶时间IOmin)脱除乙醇，得到14.8g米糠毛油，并冷却收集23.6mL乙醇，乙醇水分含量0.24 w/w% ; (7)将米糠毛油用0.08g吸附剂(其中，活性白土
0.04g，活性炭0.04g)进行脱色处理，脱色温度110°C，脱色时间30min ;然后加入2.4mL浓度为3mol /L的氢氧化钠溶液进行碱炼脱酸处理，搅拌速率120r/min，脱酸温度60°C，脱酸时间30min ;最后在5000r/min下离心10min去除沉淀阜脚,得到12.4g成品米糠油。
[0028]本实施例中米糠毛油提取率94.9% (以米糠中油量计);酸值2.5 mgKOH/g。米糠油精炼率83.8% (以米糠毛油计)；主要脂肪酸组成为豆蘧酸0.5%，棕榈酸14.9%，棕榈一烯酸
0.2%,硬脂酸2.5%,油酸43.4%,亚油酸37.2%,亚麻酸0.7%,花生酸0.6% ;酸值0.27mgK0H/g ;过氧化值0.8mmol/kg ;色泽Y34 R3.5，符合GB19112-2003中浸出成品米糠油二级标准。
【权利要求】
1.一种高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)配料:以新鲜米糠为原料，将粉碎后过30目筛的米糠与萃取剂去离子水配制成5~8 w/v%的悬池液； (2)高压脉冲电场处理:将步骤(1)制成的悬浊液进行高压脉冲电场处理，电场强度25~55kV/cm，脉冲时间90~220 μ s，脉冲宽度1.5~4.5 μ s，脉冲频率180~450Hz，悬池液流速I~2mL/s ； (3)配液:将步骤(2)高压脉冲电场处理后的悬浊液加入占去离子水体积5~8v/v %的共溶剂无水乙醇混合均匀，得到混合液； (4)亚临界流体萃取:将步骤(3)所得的混合液进行亚临界水萃取，萃取温度155~190°C，萃取压力5.8~7.2MPa,萃取时间10~15 min,得到萃取液； (5)过滤离心:将步骤(4)所得的萃取液抽滤去除米糠柏，再将滤液离心分层，得到上层油液； (6)减压蒸馏:将步骤(5)得到的上层油液减压蒸馏脱除乙醇，得到米糠毛油； (7)油脂精炼:将步骤(6)所得的米糠毛油进行吸附剂脱色和碱炼脱酸处理，得到成品米糠油。
2.根据权利要求1所述高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，其特征在于:步骤(2)中，所述电场强度为30~50kV/cm，脉冲时间为100~200 μ S，脉冲宽度为2~4 μ s，脉冲频率为200~400Ηζ ο
3.根据权利要求1或2所述高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，其特征在于:步骤(4)中，所述萃取温度为160~180°C，萃取压力为6~7 MPa。
4.根据权利要求1~3之一所述高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，其特征在于:步骤(5)中，所述抽滤采用的是布氏漏斗在0.08~0.1MPa下进行；所述离心的转速为3000~5000r/min，离心时间为8~IOmin0
5.根据权利要求1~4之一所述高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，其特征在于:步骤(6)中，所述减压蒸馏的工艺参数为:真空压力0.08~0.1MPa,脱溶温度36~40°C，脱溶时间8~IOmin。
6.根据权利要求1~5之一所述高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，其特征在于:步骤(6)中，将减压蒸馏脱除的乙醇冷却收集后，在步骤(3)中再利用。
7.根据权利要求1~6之一所述高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，其特征在于:步骤(7)中，所述吸附剂为活性白土和活性炭的混合物，所述混合物中，活性白土:活性炭的质量比为1:0.5~2，所述吸附剂用量为米糠原料的0.1~0.2w/w% ;脱色温度为90~110°C，脱色时间为20~30min。
8.根据权利要求1~7之一所述高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，其特征在于:步骤(7)中，所述碱炼脱酸是指在米糠毛油中添加0.02~0.03mL/g米糠,浓度为2~3mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌脱酸，然后离心去除沉淀皂脚。
9.根据权利要求8所述高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，其特征在于:步骤(7)中，所述搅拌速率为100~120r/min，脱酸温度为50~60°C，脱酸时间为20~30min,离心转速为3000~5000r/min,离心时间为8~lOmin。
【文档编号】C11B1/04GK104017643SQ201410289492
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】吴伟, 林亲录, 蔡勇建, 吴晓娟, 吴跃, 梁盈, 付湘晋 申请人:中南林业科技大学