一种水酶法制取大豆油脂的方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种水酶法制取大豆油脂的方法及应用，属于植物油脂提取加工【技术领域】。本发明所提供的方法是将大豆清理去皮后粉碎，再将大豆粉碎物进行挤压膨化处理，处理后粉碎膨化产物，再利用碱性蛋白酶对膨化产物进行水解，水解后利用液氮冷冻法冷冻水解产物，最后通过高压静电法进行解冻处理，离心分离解冻液后获得大豆油。本发明所提供的方法具有提油时间短、总油提取率高的特点，仅在冷冻解冻环节上，本发明所提供方法可节约93.1％的时间，并且总油提取率可达95.36％。同时，所提取的大豆油脂具有较低的过氧化值、p-茴香值和TOTOX值，所提取油脂的质量更好。
【专利说明】一种水酶法制取大豆油脂的方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水酶法制取大豆油脂的方法及应用，属于植物油脂提取加工技术 领域。
【背景技术】
[0002] 水酶法提油是一种新颖的生物提油技术，更为安全可靠，水酶法工艺是在机械破 碎的基础上，采用能降解植物油料细胞壁的酶，或对脂蛋白、脂多糖等复合体有降解作用 的酶，作用于油料种籽，使油脂易于从油料种籽中释放，利用非油成分对油和水的亲和力差 异，同时利用油水比重不同而将油和非油成分分离。水酶法提油技术与传统工艺相比，具 有反应条件温和、工艺简单及操作安全等特点，在能耗、环境和安全卫生等方面具有显著优 势。但是，采用水酶法提取大豆油过程中，由于蛋白、油脂及水之间的乳化作用，使得游离油 得率较低。
[0003] 近年来，由于冷冻解冻破乳技术避免油脂提取过程中使用有机溶剂和有毒有害化 学试剂而广泛应用于食用油脂提取加工中。Van Boekel等对乳状液的稳定性进行了研宄， 并用冷冻解冻法进行了破乳。他们认为冷冻解冻能较好地破坏乳状液稳定性是因为冷冻过 程中乳状液中出现油相结晶，这些脂肪晶体可以刺入水相，假如脂肪晶体恰好出现在相邻 油滴之间，则将刺穿界面膜引起油滴的聚集，从而大幅度降低乳状液稳定性达到破乳的目 的。Fennema等做了类似的研宄，他们提出，在冷冻过程中，乳状液中冰晶体的形成会迫使乳 状液液滴靠拢在一起，这种情况在解冻时常引起严重的聚结。Lamsal等对水酶法提取大豆 油过程中形成的乳状液进行了冷冻解冻破乳研宄，破乳率很高。王瑛瑶等对水酶法提取花 生蛋白和油脂过程中产生的乳状液进行了冷冻解冻破乳研宄，乳状液在_20°C冷冻15h，然 后在35°C解冻2h，3000r/min离心20min，破乳率达到91. 6%。章绍兵等对水酶法从菜籽 中提取油脂和蛋白质过程中产生的乳状液的破乳问题进行了研宄。破乳分为两步进行：将 乳状液在4°C下放置Id后，在不同转速下离心20min，吸取上层清油，弃去水相；离心后得到 的残余乳状液在_18°C下冷冻20h后，40°C水浴中解冻2h，10000r/min离心20min后吸取清 油，总破乳率约为75%。但是，目前采用的冷冻解冻技术都是在较高温度下进行，加工时间 长，反应效率低，而且破乳率较低，油脂提取率低，不能满足连续的工业化大规模生产的技 术要求。
[0004] 液氮冷冻技术的冻结速度快、冻结时间短、冻结品质好、无污染，是一种绿色加工 技术。利用液氮冷冻可为油水两相同时提供巨大的过冷度，使两相快速成核结晶。连续油相 的快速结晶，使其结晶更加无序化，破碎后更易形成细碎裂缝。另一方面，分散相珠滴的快 速冻结，使作用于结晶的连续相的体积膨胀功率增加，利于油笼的破裂。油水两相的快速冻 结相变反应，使结晶的连续相产生更多更细小的裂缝。连续相结晶裂缝越细小其毛细压力 就越强，毛细作用高度就越高，未冻结的分散相液体越容易渗入裂缝中。液氮急速冷冻较其 它冷冻方法更容易形成更加密集的大的微通道网络，连接更多的冻结珠滴，当解冻融化后， 在界面张力的作用下更多珠滴聚并在一起，使油水两相分离更加彻底。然而，目前液氮冷冻 技术主要用于原油开采中乳状液破乳，在油脂加工【技术领域】中尚没有得到应用。
[0005] 高压静电解冻是一种有极大开发应用前景的解冻新技术。此法是将冷冻食品放置 于高压静电场中，电场设于〇-i〇°c左右的低温环境中，利用高压电场微能源产生的各种效 应使食品解冻，具有解冻时间短，解冻效果好的优点，并能较好的保护营养物质的活性。但 目前高压静电解冻法的应用主要局限于对冷冻肉等冷冻食品的解冻上，在解冻乳状液方面 及油脂提取加工方面还没有应用。
【发明内容】
[0006] 为解决上述问题，本发明提供了一种水酶法提取大豆油脂的方法，所采取的技术 方案如下：
[0007] 本发明的目的在于提供一种水酶法制取大豆油脂的方法，是将大豆清理去皮后粉 碎，再将大豆粉碎物进行挤压膨化处理，处理后粉碎膨化产物，再利用碱性蛋白酶对膨化产 物进行水解，水解后利用液氮冷冻法冷冻水解产物，最后通过高压静电法进行解冻处理，离 心分离解冻液后获得大豆油。
[0008] 所述方法的步骤如下：
[0009] 1)将大豆清理后进行脱皮，脱皮后将大豆粉碎，获得大豆粉碎物；
[0010] 2)对步骤1)所得的大豆粉碎物进行挤压膨化处理，获得挤压膨化产物；
[0011] 3)粉碎步骤2)所得的挤压膨化产物并与水混合后加入碱性蛋白酶进行酶解处 理，获得酶解产物；
[0012] 4)将步骤3)所得酶解产物冷却至室温后，进行液氮冷冻处理，获得冷冻酶解产 物；
[0013] 5)利用高压静电法对步骤4)所得的冷冻酶解产物进行解冻处理，获得解冻液；
[0014] 6)离心分离步骤5)所得解冻液，获得大豆油。
[0015] 步骤2)所述挤压膨化，套筒温度为70-130°C，模孔孔径为12-24mm，螺杆转速为 60-140rpm，物料含水率为10-18% ;步骤3)所述酶解处理，是利用Alcalase碱性蛋白酶进 行酶解处理，酶解条件为：膨化物料与水的料液比为1:4-8,加酶量为混合液质量的1-5%， 酶解温度为45-65°C，酶解pH为7-11，酶解时间为l-5h。
[0016] 优选地，所述挤压膨化，套筒温度为95°C，模孔孔径为18mm，螺杆转速为llOrpm， 物料含水率为15% ;所述酶解处理，酶解条件为：膨化物料与水的料液比为1:6. 5,加酶量 为混合液质量的2. 5%，酶解温度为55°C，酶解pH为9. 5,酶解时间为3. 5h。
[0017] 步骤4)所述液氮冷冻处理，是利用-196°C的液氮，处理10_50min ;步骤5)所述高 压静电处理，是在电场强度100_300kV/m，解冻温度0-10°C的条件下，解冻10_50min。
[0018] 优选地，所述液氮冷冻处理，是利用_196°C的液氮，处理40min ;所述高压静电处 理，是在电场强度200kV/m，解冻温度6°C的条件下，解冻30min。
[0019] 所述方法的具体步骤如下：
[0020] 1)将大豆清理后进行脱皮，脱皮后将大豆粉碎，获得大豆粉碎物；
[0021] 2)对步骤1)所得的大豆粉碎物进行挤压膨化处理，挤压膨化条件为：套筒温度为 95°C，模孔孔径为18mm，螺杆转速为1 lOrpm，物料含水率为15%，获得挤压膨化产物；
[0022] 3)粉碎步骤2)所得的挤压膨化产物并与水混合后加入Alcalase碱性蛋白酶进行 酶解处理，酶解条件为：膨化物料与水的料液比为1:6. 5,加酶量为混合液质量的2. 5%，酶 解温度为55 °C，酶解pH为9. 5,酶解时间为3. 5h获得酶解产物；
[0023] 4)将步骤3)所得酶解产物冷却至室温后，利用-196°C的液氮，处理40min，获得冷 冻酶解产物；
[0024] 5)将步骤4)所得的冷冻酶解产物在电场强度200kV/m，解冻温度6°C的条件下，解 冻 30min ;
[0025] 6)离心分离步骤5)所得解冻液，获得大豆油。
[0026] 所述方法用于提取大豆油脂。
[0027] 本发明以挤压膨化水酶法工艺为基础，联合液氮冷冻和高压静电解冻的方法制取 大豆油。利用液氮冷冻可为油水两相同时提供巨大的过冷度，使两相快速成核结晶，油水两 相的快速冻结相变反应，使结晶的连续相产生更多更细小的裂缝，在毛细压力的作用下，未 冻结的分散相液体渗入裂缝中，形成更加密集的微通道网络，连接更多的冻结珠滴。联合高 压静电解冻技术使冻结的珠滴快速融化，在界面张力的作用下更多珠滴聚并在一起，使油 水两相分离更加彻底。该方法具有提油时间短、提油效率高等特点，制取的大豆油过氧化值 低，具有较强的抗氧化性，大大提高了产品品质，且氮气易回收无污染。
[0028] 本发明有益效果：
[0029] 本发明所提供的方法在挤压膨化水酶法工艺基础上，联合液氮冷冻技术和高压静 电解冻技术制取大豆油，缩短了提油时间，提高了提油效率，还能最大限度的保护油脂的营 养价值。本发明所提供方法制取的大豆油过氧化值低，具有较强的抗氧化性，大大提高了产 品品质，且氮气易回收无污染，同时可应用于大规模连续化生产，为大豆油的实际生产及产 业化应用创造有利条件。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图1本发明总工艺路线图。
[0031] 图2传统冷冻解冻工艺条件对总油提取率的影响；
[0032] (a，冷冻温度对总油提取率的影响；b，冷冻时间对总油提取率的影响；c，解冻温 度对总油提取率的影响；d，解冻时间对总油提取率的影响）。
[0033] 图3本发明冷冻解冻工艺条件对总油提取率的影响；
[0034] (a，液氮冷冻时间对总油提取率的影响；b，电场强度对总油提取率的影响；c，解 冻温度对总油提取率的影响；d，解冻时间对总油提取率的影响）。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
[0036] 本发明所用材料、试剂、仪器和方法，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、 仪器和方法，均可通过商业渠道和现有方法中获得。
[0037] 实施例1
[0038] 本实施例提供了一种用传统冷冻解冻处理的大豆油脂提取方法，具体操作如下：
[0039] 将脱皮大豆粉碎后，在套筒温度为95°C，模孔孔径为18mm，螺杆转速为100r/min， 物料含水率为14%下，进行挤压膨化处理得到膨化产物，将膨化产物粉碎后与水混合得到 混合液，在液料比为6:1 (mL :g，下同），酶解温度为55°C，酶解pH为9的条件下，向混合液 中加入3%的Alcalase碱性蛋白酶进行酶解3h后得到酶解液，在冷冻温度为_20°C下进行 冷冻处理15h，在解冻温度为60°C下将冷冻后的酶解液进行解冻处理2h，将解冻的酶解液 进行离心分离即得大豆油。
[0040] 实施例2
[0041] 本实施例提供了一种利用本发明所述方法制备的大豆油脂的例子，具体操作过程 如下：
[0042] 将脱皮大豆粉碎后，在套筒温度为95°C，模孔孔径为18mm，螺杆转速为110r/min， 物料含水率为15%下，进行挤压膨化处理得到膨化产物，将膨化产物粉碎后与水混合得到 混合液，在液料比为6. 5:1，酶解温度为55°C，酶解pH为9. 5下，向混合液中加入2. 5%的 Alcalase碱性蛋白酶进行酶解3. 5h后得到酶解液，将酶解液冷却至室温后，在冷冻温度 为-196°C下进行液氮冷冻处理40min并回收氮气，在电场强度为200kV/m，解冻温度为6°C 下，将冷冻后的酶解液进行高压静电解冻处理30min，将解冻的酶解液进行离心分离即得大 豆油。
[0043] 实施例3
[0044] 本实施例提供了另一种利用本发明所述方法制备的大豆油脂的例子，具体操作过 程如下：
[0045] 将脱皮大豆粉碎后，在套筒温度为KKTC，模孔孔径为20mm，螺杆转速为120r/ min，物料含水率为16 %下，进行挤压膨化处理得到膨化产物，将膨化产物粉碎后与水混 合得到混合液，在液料比为7:1，酶解温度为50°C，酶解pH为9下，向混合液中加入3% 的Alcalase碱性蛋白酶进行酶解3h后得到酶解液，将酶解液冷却至室温后，在冷冻温度 为-196°C下进行液氮冷冻处理30min并回收氮气，在电场强度为150kV/m，解冻温度为8°C 下，将冷冻后的酶解液进行高压静电解冻处理40min，将解冻的酶解液进行离心分离即得大 豆油。
[0046] 实施例4
[0047] 本实施例提供了另一种利用本发明所述方法制备的大豆油脂的例子，具体操作过 程如下：
[0048] 将脱皮大豆粉碎后，在套筒温度为90°C，模孔孔径为16mm，螺杆转速为100r/ min，物料含水率为14 %下，进行挤压膨化处理得到膨化产物，将膨化产物粉碎后与水混 合得到混合液，在液料比为6:1，酶解温度为60°C，酶解pH为10下，向混合液中加入2% 的Alcalase碱性蛋白酶进行酶解4h后得到酶解液，将酶解液冷却至室温后，在冷冻温度 为-196°C下进行液氮冷冻处理50min并回收氮气，在电场强度为250kV/m，解冻温度为4°C 下，将冷冻后的酶解液进行高压静电解冻处理20min，将解冻的酶解液进行离心分离即得大 豆油。
[0049] 实施例5
[0050] 本实施例对实施例1-4所提供方法的条件和效果进行了比较。其中，实施例1和 实施例2的条件和总油提取率见表1和表2。
[0051] 表1实施例1传统冷冻解冻最优条件下的总油提取率
[0052]
【权利要求】
1. 一种水酶法制取大豆油脂的方法，其特征在于，将大豆清理去皮后粉碎，再将大豆粉 碎物进行挤压膨化处理，处理后粉碎膨化产物，再利用碱性蛋白酶对膨化产物进行水解，水 解后利用液氮冷冻法冷冻水解产物，最后通过高压静电法进行解冻处理，离心分离解冻液 后获得大豆油。
2. 权利要求1所述方法，其特征在于，步骤如下： 1) 将大豆清理后进行脱皮，脱皮后将大豆粉碎，获得大豆粉碎物； 2) 对步骤1)所得的大豆粉碎物进行挤压膨化处理，获得挤压膨化产物； 3) 粉碎步骤2)所得的挤压膨化产物并与水混合后加入碱性蛋白酶进行酶解处理，获 得酶解产物； 4) 将步骤3)所得酶解产物冷却至室温后，进行液氮冷冻处理，获得冷冻酶解产物； 5) 利用高压静电法对步骤4)所得的冷冻酶解产物进行解冻处理，获得解冻液； 6) 离心分离步骤5)所得解冻液，获得大豆油。
3. 权利要求2所述方法，其特征在于，步骤2)所述挤压膨化，套筒温度为70-130°C， 模孔孔径为12-24_，螺杆转速为60-140rpm，物料含水率为10% -18% ;步骤3)所述酶解 处理，是利用Alcalase碱性蛋白酶进行酶解处理，酶解条件为：膨化物料与水的料液比为 1:4-8,加酶量为混合液质量的1-5%，酶解温度为45-65 °C，酶解pH为7-11，酶解时间为 l-5h〇
4. 权利要求3所述方法，其特征在于，所述挤压膨化，套筒温度为95 °C，模孔孔径为 18mm，螺杆转速为llOrpm，物料含水率为15% ;所述酶解处理，酶解条件为：膨化物料与水 的料液比为1:6. 5,加酶量为混合液质量的2. 5%，酶解温度为55°C，酶解pH为9. 5,酶解时 间为3. 5h。
5. 权利要求2所述方法，其特征在于，步骤4)所述液氮冷冻处理，是利用-196°C的液 氮，处理 10-50min。
6. 权利要求5所述方法，其特征在于，所述液氮冷冻处理，是利用-196°C的液氮，处理 40min〇
7. 权利要求2所述方法，其特征在于，步骤5)所述高压静电处理，是在电场强度 100-300kV/m，解冻温度0-10°C的条件下，解冻10_50min。
8. 权利要求7所述方法，其特征在于，所述高压静电处理，是在电场强度200kV/m，解冻 温度6°C的条件下，解冻30min。
9. 权利要求2所述方法，其特征在于，具体步骤如下： 1) 将大豆清理后进行脱皮，脱皮后将大豆粉碎，获得大豆粉碎物； 2) 对步骤1)所得的大豆粉碎物进行挤压膨化处理，挤压膨化条件为：套筒温度为 95°C，模孔孔径为18mm，螺杆转速为1 lOrpm，物料含水率为15%，获得挤压膨化产物； 3) 粉碎步骤2)所得的挤压膨化产物并与水混合后加入Alcalase碱性蛋白酶进行酶解 处理，酶解条件为：膨化物料与水的料液比为1:6. 5,加酶量为混合液质量的2. 5%，酶解温 度为55 °C，酶解pH为9. 5,酶解时间为3. 5h获得酶解产物； 4) 将步骤3)所得酶解产物冷却至室温后，利用-196°C的液氮，处理40min，获得冷冻酶 解产物； 5) 将步骤4)所得的冷冻酶解产物在电场强度200kV/m，解冻温度6°C的条件下，解冻 30min ； 6)离心分离步骤5)所得解冻液，获得大豆油。
10.权利要求1-9所述方法，其特征在于，用于提取大豆油脂。
【文档编号】C11B1/04GK104450154SQ201410605037
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】江连洲, 李杨, 齐宝坤, 隋晓楠, 王中江, 冯红霞, 王欢, 马文君 申请人:东北农业大学