CN101401658A - 一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试方法 - Google Patents

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一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试方法，属于生物技术在食品工业中的应用技术领域。本发明以花生为原料，用单一的碱性蛋白酶进行酶解，引入三相分离机同时分离油、油水混合物和不溶残渣，并使用碟片式离心机对分离得到的油水混合物进一步分离，得到乳状液和水解液，其中乳状液经冷冻解冻破乳后得到破乳油，水解液经喷雾干燥后得到花生水解蛋白粉。本发明为水酶法提取油和水解蛋白方法的工业化提供了一个较好的工艺，具有工艺路线简单，产品利用率高的优点。

Description

一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试方法
技术领域
一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试方法，属于生物技术在食品工业中的应用技术领域。
背景技术
花生是世界上最重要的油料作物之一，种植面积仅次于油菜，居油料作物第二位，在世界油脂生产中具有举足轻重的地位。我国是世界重要的花生生产国之一，花生年种植面积达7500多万亩，占世界花生种植面积的20％以上，列印度之后居第二位，平均年产量1400多万吨，占世界花生总产量的42％以上，居第一位。花生油气味清香，滋味纯正，营养丰富，烟点高(226.7℃)，容易澄清和反复利用，是煎炸食品和烹饪的优良油脂。花生中蛋白质的含量为24％～36％，与几种主要油料作物相比，仅次于大豆而高于芝麻和油菜。研究表明，花生蛋白是一种营养价值较高的植物蛋白，它含有人体必需的8种氨基酸，易被人体消化和吸收。花生经过压榨或浸出法取油后，留在饼粕中的蛋白质含量高达50％以上，由于变性或有机溶剂污染，难以分离食用，多用作饲料或肥料，致使花生蛋白质资源未能得到合理的利用。因此，探索分离花生油和花生蛋白的新工艺，以达到油脂和蛋白质双重利用的效果，已引起国际的普遍关注。
随着生物技术的深入发展，早在上个世纪50年代就有人提出，应用酶制剂预处理油料，可以提高制油工艺效率，但经济因素阻止了它的工业化应用。至上世纪70年代后期，许多新酶种投入了工业化生产，酶的生产成本不断下降，因此，开发此项技术再一次引起了国外许多学者的兴趣。水酶法的最大优势之一就是能同时得到油与高质量的植物蛋白。1978年，Adler-Nissen提出了大豆蛋白酶法改性制备等电可溶水解蛋白工艺，为酶法分离大豆油和蛋白质奠定了理论基础。1979年，Olsen等将微生物蛋白酶Alcalase运用到大豆油和大豆蛋白质的水法分离中，使油的得率接近60％，蛋白质得率接近40％。1983年，FullBook从废弃的西瓜籽中制取可溶性水解蛋白时发现，在蛋白质水解过程中，部分油被释放出来。于是他尝试将由黑曲霉产生的复合酶水解整粒西瓜籽以制得油和水解蛋白，并取得成功。随后，他用同样的方法从油菜籽和大豆中提取油与蛋白质，均取得了预期的效果。1986年，Mcglon等采用聚半乳糖醛酸酶、α-淀粉酶、蛋白酶处理椰子浆，使蛋白质提取率达到80％。90年代以后，酶法分离油料中的油和蛋白质的研究倍受国内外学者的关注。1994年，Tano-Debrah等以蛋白酶为主体，辅以纤维素酶和半纤维素酶对牛油树籽进行处理，出油率提高20％，他认为采用对细胞有降解作用的酶处理牛油树籽可以提高出油率。1996年，他们又研究了经碳水化合物酶处理后牛油树籽的微观结构，电镜照片表明酶处理能急剧降解牛油树籽细胞壁的结构，从而有力地证实了酶解提油工艺的科学性。2000年，P.Hanmoungjai等用商业蛋白酶Alcalase从米糠中提取油和蛋白质，并采用响应面分析不同因素对油得率和水解蛋白得率的影响，最高得率分别为79％和68％。至今，酶法提油已在除上所述的多种油籽或油果(花生、葵花籽、玉米胚芽等)中都得到了应用，酶法处理橄榄已进行了中试和工业化，油菜籽进行了中试，椰子进行了半中试，均取得了令人满意的结果，但还未见有水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试规模的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试方法。引入三相分离机同时分离油、蛋白水解液和不溶残渣，以期得到一个具有先进生产技术、较大经济规模、低消耗、低成本、高质量及高产出的花生油和花生蛋白加工方法。
本发明的技术方案：一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试方法，将脱皮花生干法磨碎后加水碱提，然后用单一碱性蛋白酶进行酶解反应，升温灭酶后采用三相分离机对酶解体系进行三相分离，得到清油I、油水混合物和渣三部分；所得油水混合物再用碟片式离心机进行分离，得到两部分，一部分为油相和乳状液，另一部分为含油水解液；油相和乳状液经静置后得到清油II和乳状液，其中乳状液经冷冻解冻破乳后得到破乳油；含油水解液再次碟片式离心得到水解液，喷雾干燥后得到小肽形式的水解蛋白粉。
(1)干法磨碎：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，增加物料与酶液接触面积，有利于后面酶解操作。采用机械粉碎，最大程度破坏油籽细胞，作为水酶处理前道工序十分关键。本发明采用石磨进行干法磨碎，避免在磨碎过程中形成乳状液。粉碎后物料的平均粒径为50-60μm。
(2)碱提：pH同时影响着酶的活力和蛋白质的溶解度，是一个至关重要的工艺参数。为了更好地发挥蛋白酶的作用，必须使体系中的蛋白质以溶解状态存在。通常，蛋白质溶出率的提高也能相应地提高游离油得率。因而，在酶解之前，有必要进行碱提。将干粉碎后的物料130-150kg倒入电加热式1000L生化反应器中，加入原料花生粉重量5倍量的水并使物料分散，用氢氧化钠调节pH为8.5～9.5，温度为60℃，碱提时间为30min。
(3)酶解工艺：水酶法是一种条件温和的新兴的提油方法，在机械破碎的基础上，采用对油料细胞壁以及对油脂复合体有降解作用的酶处理油料，可增加油的流动性，提高出油率，在得到油的同时能得到高质量的蛋白产品。本工艺中用单一碱性蛋白酶Alcalase进行酶解，加酶量为原料花生中所含的每100g蛋白质加入1.5mL的酶，酶解温度60℃，酶解时间5-8h，酶解过程中不控制体系的pH值，让其自然降解。灭酶条件为80℃，15min。
(4)三相分离：采用三相分离卧式螺旋离心机同时分离得到油、油水混合物和不溶残渣。
(5)对三相分离得到的油水混合物再分离：采用碟片分离机分离得到两部分，一部分为油相和乳状液，另一部分为含油水解液；并对得到的含油水解液采用碟片分离机进行二次分离得到水解液，喷雾干燥后得到小肽形式的水解蛋白粉。
(6)破乳工艺：水酶法提油中破乳是十分关键的步骤，也是很难解决的步骤，破乳越彻底，油的回收率越高。冷冻解冻破乳的原理如下：冷冻过程中，乳状液体系温度降低，达到过冷状态，油相结晶，部分晶体刺穿界面膜，与另一油滴发生局部凝结，从而大幅度降低O/W乳状液的稳定性。解冻过程中，油相溶解，油滴失去其球形形状，聚集成各种尺寸的大粒子，最终形成连续相，经离心得到游离油。将分离得到的乳状液用冷冻解冻法破乳，-18℃冷冻20h，80℃解冻2h后获得破乳油。
(7)回收花生水解蛋白：将体系离心后得到的水解液进行喷雾干燥，进风温度130～140℃，出风温度75℃，得到小肽形式的花生水解蛋白粉。
1.工艺路线，如图1所示。
2.分析方法
蛋白质测定：凯氏定氮法；
脂肪测定：索氏提取法；
粗纤维的测定：酸性洗涤法；
灰分测定：重量法；
总糖的测定：苯酚硫酸法；
还原糖的测定：DNS法；
折光指数检验：GB/T 5527；
酸值检验：GB/T 5530；
过氧化值检验GB/T 5538；
色泽检验：GB/T 5525-1985；
皂化价测定GB/T 5534-1995；
游离油得率：清油I与清油II之和与原料含油量之比；
总游离油得率：清油I、清油II与破乳油之和与原料含油量之比；
水解蛋白得率：水解蛋白与原料含蛋白量之比；
总蛋白回收率：水解蛋白与渣中蛋白之和与原料含蛋白量之比；
总干物质回收率：所得各部分产品干重之和与总投料干物质之比。
本发明的有益效果：将实验室水平的水酶法从花生中提取油与水解蛋白进行了中试，引入三相分离机同时分离油、油水混合物和不溶残渣，并尝试使用碟片分离机将油和水进行分离。其中，总游离油得率为73.77％，水解蛋白得率为55.10％。对于此工艺过程中最终残余的乳状液进行冷冻解冻破乳，破乳率为81.18％。水解蛋白粉中蛋白质的相对分子质量小于2000的组分占80％以上，具有生理活性功能，能在饮料及其它产品中得到广泛的应用。花生渣中含有丰富的蛋白质和粗纤维，也是一种很好的食品加工原料。该工艺得到的花生油的各项指标基本达到国家三级花生油的标准。
附图说明
图1水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
将脱皮花生用石磨干粉碎后，称取130kg加入到电加热式1000L生化反应器中，再加入650L自来水，混合均匀后用2mol/LNaOH调节pH到9.5，在60℃下碱提30min后；加入Alcalase碱性蛋白酶，加酶量为1.5mL/100g蛋白质，在60℃下酶解5h，升温到80℃灭酶15min；然后采用三相分离机对酶解体系进行三相分离，得到清油I、油水混合物和渣三部分；所得油水混合物再用碟片式离心机进行分离，得到两部分，一部分为油相和乳状液，另一部分为含油水解液。油相和乳状液经静置后得到清油II和乳状液，其中乳状液经冷冻解冻破乳后得到破乳油。含油水解液再次碟片式离心得到水解液，喷雾干燥后得到小肽形式的水解蛋白粉。
游离油得率：68.95％；
总游离油得率：73.77％；
水解蛋白得率：55.10％；
总蛋白回收率：78.11％；
总干物质回收率：78.88％。
实施例2
将脱皮花生用石磨干粉碎后，称取150kg加入到电加热式1000L生化反应器中，再加入750L自来水，混合均匀后用2mol/LNaOH调节pH到8.5，在60℃下碱提30min后；加入Alcalase碱性蛋白酶，加酶量为1.5mL/100g蛋白质，在60℃下酶解8h，升温到80℃灭酶15min；然后采用三相分离机对酶解体系进行三相分离，得到清油I、油水混合物和渣三部分；所得油水混合物再用碟片式离心机进行分离，得到两部分，一部分为油相和乳状液，另一部分为含油水解液。油相和乳状液经静置后得到清油II和乳状液，其中乳状液经冷冻解冻破乳后得到破乳油。含油水解液再次碟片式离心得到水解液，喷雾干燥后得到小肽形式的水解蛋白粉。
游离油得率：66.67％；
总游离油得率：73.03％；
水解蛋白得率：52.62％；
总蛋白回收率：76.89％；
总干物质回收率：79.06％。

Claims (8)

1.一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试方法，其特征是将脱皮花生干法磨碎后加水碱提，然后用单一碱性蛋白酶进行酶解反应，升温灭酶后采用三相分离机对酶解体系进行三相分离，得到清油I、油水混合物和渣三部分；所得油水混合物再用碟片式离心机进行分离，得到两部分，一部分为油相和乳状液，另一部分为含油水解液；油相和乳状液经静置后得到清油II和乳状液，其中乳状液经冷冻解冻破乳后得到破乳油；含油水解液再次碟片式离心得到水解液，喷雾干燥后得到小肽形式的水解蛋白粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是干法磨碎，粉碎后物料的平均粒径为50-60μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是碱提，将干粉碎后的物料130-150kg倒入电加热式1000L生化反应器中，加入原料花生粉重量5倍量的水并使物料分散，用氢氧化钠调节pH为8.5～9.5，温度为60℃，碱提时间为30min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是酶解反应条件，用单一碱性蛋白酶Alcalase进行酶解，加酶量为原料花生中所含的每100g蛋白质加入1.5mL的酶，酶解温度60℃，酶解时间5-8h，灭酶条件为80℃，15min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是三相分离，采用三相分离卧式螺旋离心机同时分离得到油、油水混合物和不溶残渣。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是对三相分离得到的油水混合物再分离，采用碟片分离机分离得到两部分，一部分为油相和乳状液，另一部分为含油水解液；并对得到的含油水解液采用碟片分离机进行二次分离得到水解液，喷雾干燥后得到小肽形式的水解蛋白粉。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是破乳，将分离得到的乳状液用冷冻解冻法破乳，-18℃冷冻20h，80℃解冻2h后获得破乳油。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是回收水解蛋白粉，将体系离心后得到的水解液进行喷雾干燥，进风温度130～140℃，出风温度75℃，得到小肽形式的花生水解蛋白粉。
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