CN101797009B - 一种麻疯树蛋白的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物蛋白领域，具体是一种麻疯树蛋白的生产方法，以麻疯树饼粕为原料，经脱毒工艺生产蛋白，包括如下步骤：(1)脱毒：麻疯树饼粕、氢氧化钠和甲醇溶液充分混合，加热到160℃-200℃进行脱毒反应，洗涤，干燥；(2)去抗营养因子：步骤(1)得到的麻疯树饼粕中加水在蒸汽下处理20-60分钟；(3)沸腾干燥：步骤(2)得到的湿粕采用40℃-60℃热风沸腾干燥至水分含量低于12％，得到麻疯树蛋白产品。本发明解决了麻疯树饼粕由于含有抗营养因子和毒素无法作为植物蛋白利用的问题，经本法所述的脱毒、灭活抗营养因子和沸腾干燥后的籽粕，蛋白含量为52.0％，可作为植物蛋白直接使用，变废为宝、形成新的植物蛋白资源。
Description
技术领域
本发明涉及植物蛋白领域，具体地说是一种麻疯树蛋白的生产方法。
背景技术
麻疯树(Jatropha curcas)又名黄仲树、亮桐、黑皂树、木花生、油芦子、老胖果、桐油树、Physic Net等，属大戟科(Euphorbiacea)麻疯树属(Jatropha)植物。麻疯树(Jatropha curcas)原产热带美洲，广泛分布于热带和亚热带地区，是一种抗旱耐瘠的速生、多用途植物。麻疯树生长的适应范围广，性喜光，喜暖热气候。世界分布中心为缅甸、泰国、老挝、柬埔寨、马来西亚、印度。我国的麻疯树生长区主要分布在云南、贵州、四川、广西、广东、台湾、福建、海南等省区的热带及干热河谷地区，主要为栽培或半野生状态。麻疯树具有很高的经济价值，是国际公认的生物能源树和生物柴油树，其果实含油率在30％～61％左右，迄今为止已发现的野生品种含油率最高为61.8％，仅次于含油率最高的棕榈树，超过油菜和大豆等常见的油料作物。所以多数国家都将生物柴油的制取目标转向了更经济，不与人畜争粮食的麻风树。美国，欧洲和加拿大地区生物柴油的应用已经十分广泛和成熟，其中英国，印度，日本等国在非洲南部和东南亚大规模建立麻疯树种植基地。基于它的用途，我国以开发生物能源，人工种植的麻疯树多达200万公顷，计划年产生物柴油500万吨。目前，我国四川、广西和云南等地正在积极组织发展麻疯树，以开发生物能源。2006年，国家林业局将麻疯树作为林业生物质能源开发的首选树种。据国家有关部门规划，到2015年我国麻疯树栽培面积将达到800万公顷。据国家有关部门规划，到2015年我国麻疯树栽培面积将达到800万公顷。
国家对生物柴油的重视和麻疯树种植的大力推广，麻疯树种仁制取生物柴油后的副产品是麻疯树饼粕，饼粕含有大量的粗蛋白，麻疯树种仁蛋白质含量高达60％，氨基酸组成平衡。1公顷麻疯树果实榨油后可产2.5吨饼粕，相当于3.4吨豆粕的蛋白含量。按此计算，800万公顷麻疯树所产的饼粕可与2700多万吨豆粕相当。随着我国养殖业连续20多年来的高速度增长，饲料资源尤其是蛋白质饲料短缺问题越来越严重。我国是世界第一畜牧、水产养殖大国，中长期内饲料资源短缺是我国畜牧业面临的主要问题，蛋白质饲料资源年缺口达3000万吨以上，到2020年缺口将达4000万吨，这严重制约我国养殖业的可持续发展。因此，植物蛋白的需求问题越来越重要，我国现有的蛋白饲料资源的利用已经达到很高的程度，开辟新的蛋白饲料资源势在必行，是缓解我国蛋白质资源短缺的有效途径。
麻疯树饼粕还可以作为某些食品的蛋白质添加剂，或者某些药品等，麻疯树饼粕作为一种大量的蛋白质来源加以利用，既可解决蛋白质不足的问题，也可使麻疯树饼粕得到有效的处理和利用。但是由于麻疯树饼粕含有抗营养因子和毒素，对其利用起到制约和限制，而目前仍没有有效的处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种麻疯树蛋白的生产方法，解决目前麻疯树饼粕由于含有抗营养因子和毒素无法作为植物蛋白利用的问题。
本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的：
一种麻疯树蛋白的生产方法，以麻疯树饼粕为原料，经脱毒工艺生产蛋白，其特征在于包括如下步骤：
(1)脱毒：麻疯树饼粕、氢氧化钠和甲醇溶液充分混合，加热到160℃-200℃进行脱毒反应，洗涤，干燥；
(2)去抗营养因子：步骤(1)得到的麻疯树饼粕中加水在蒸汽下处理20-60分钟；
(3)沸腾干燥：步骤(2)得到的湿粕采用40℃-60℃热风沸腾干燥至水分含量低于12％，得到麻疯树蛋白产品。
本发明中所述的麻疯树饼粕是经冷榨脱油处理的麻疯树饼粕，要求该麻疯树饼粕粗脂肪≤3.0，干物质含量≥90％。麻疯树中主要含有毒素佛波醇酯、抗营养因子凝集素，其中，毒素佛波醇酯通过本法第二步去除，抗营养因子凝集素通过本法第三步去除。本发明的方法通过物理化学方法破坏麻疯树籽实的细胞结构，经过溶剂法萃取佛波醇酯，采用湿热处理法灭活植物凝集素，最终使其转化成无毒的饼粕，提供一种品质优良的植物蛋白资源。步骤(2)去抗营养因子的过程，即常规的微生物蒸汽灭菌过程，可根据实际情况，常压或加压处理，加压可以缩短处理时间和适当降低处理温度。本发明人通过多次试验证明，通过该过程可以有效去除抗营养因子凝集素。
作为优化，步骤(1)中：按照麻疯树饼粕和甲醇溶液质量/体积比1∶10的比例加入甲醇溶液，采用这一比例具有最佳的佛波醇酯去除效果。
作为优化，步骤(1)中：所述的甲醇溶液是质量浓度为90％的甲醇溶液。甲醇具有较优良的分子间脱水能力，提取效果更好。
作为优化，步骤(1)中：麻疯树饼粕与氢氧化钠的质量比为25∶1，使用氢氧化钠可以获得更好的佛波醇酯去除效果。
作为优化，步骤(2)中：麻疯树饼粕与水的质量比为1∶2。水量低，则加热效果不好，影响抗营养因子凝集素的去除率；水量过多则需用较大的容器进行反应，而且会延长处理时间导致能耗增加。
作为优化，步骤(2)中：所述的处理条件为121℃下40分钟，即常规的微生物灭菌温度，设备易于通用，方便控制。经多次实验验证，在此条件下可将抗营养因子凝集素基本去除，达到作为添加剂使用的目的。
作为优化，步骤(1)中：所述的洗涤过程为用90％的甲醇溶液洗涤麻疯树饼粕，有利于提高残留佛波醇酯的去除率。
作为优化，步骤(3)中采用50℃热风沸腾干燥麻疯树饼粕。一般40℃-60℃热风沸腾干燥麻疯树饼粕均可实现本发明目的，但是温度控制在50℃左右可以避免温度过高引起的美拉德反应导致饼粕品质下降问题，温度过低会使干燥的速率下降。
综上所述，本发明的麻疯树蛋白的生产方法具有以下优点：
1、采用高压蒸汽处理灭活麻疯树饼粕中除毒素以外的胰蛋白酶等抗营养因子，改善了饼粕营养价值，提高了利用效率。
2、采用沸腾干燥技术解决了常规热干燥引发美拉德反应导致饼粕品质下降问题，且易于用于大规模生产，有效解决规模生产情况下产品烘干问题。
3、经本法所述的脱毒、灭活抗营养因子和沸腾干燥后的饼粕，其蛋白含量为52.0％左右，可作为植物蛋白直接使用，形成新的植物蛋白资源，变废为宝、节约成本。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例；这些实施例可以对本发明作进一步的补充和说明；但本发明并不限于这些实施例。
实施例：
第一步：脱脂
1.麻疯树籽去壳，自然干燥或烘箱内＜50℃烘干，冷却至室温；
2.将干燥后的麻疯树籽粉碎；
3.榨油：采用冷榨法榨油，可以保留麻疯树饼粕中大部分营养成分，要求麻疯树饼粕的含油率≤3％，干物质含量≥90％。
第二步：脱毒
1.称取125克脱脂处理后的麻疯树饼粕置入圆底烧瓶中，加入5克氢氧化钠和1250毫升质量浓度为90％的甲醇溶液，充分搅拌，使饼粕均匀分散在溶液中。
2.电热套设定温度200℃，预热，待升温到预设温度后，放入圆底烧瓶，连接球形冷凝管和冷却水，开始加热。沸腾后(约3-4min)，设定温度为160-170℃继续加热保持溶液沸腾。整个加热过程自放入圆底烧瓶时开始计时，共计37min。
3.停止加热，在冷凝管通冷却水的情况下，将烧瓶内的溶液冷却至室温。
4.对冷却后的溶液进行抽滤。抽滤过程中，用150毫升90％甲醇溶液洗涤饼粕。
5.抽滤后的饼粕转移至另一圆底烧瓶中，按质量/体积比1∶10的比例加入90％甲醇溶液，磁力搅拌至饼粕均匀分散于溶液中。
6.连接冷凝器，设定电热套温度为170℃，加热30min。
7.停止加热，在通冷却水的情况下，将烧瓶内的溶液冷却到室温。
8.布氏漏斗真空抽滤，抽滤过程中用150毫升90％甲醇溶液洗涤饼粕。
9.抽滤后，将饼粕室温自然干燥(或40℃烘干)，备用。
第三步：去抗营养因子
称取1kg经脱毒处理的麻疯树饼粕放入容器，加入2kg水在15磅/英寸2压力、121℃温度下蒸汽处理40分钟，获得含水70％左右的湿粕。
第四步：沸腾干燥和粉碎
处理后的湿粕装入沸腾干燥装置，采用50℃热风沸腾干燥麻疯树饼粕2小时左右，至水分含量低于12％，获得麻疯树蛋白产品，经过粉碎处理可以直接作为食品添加剂来使用。
测试分析结果表明，经上述方法处理后，麻疯树蛋白产品的干物质含量88.6％，蛋白质含量52.0％，具体含量见表1。
表1麻疯树蛋白产品的氨基酸组成(％干物质)
麻疯树中主要含有毒素佛波醇酯、抗营养因子凝集素，其中，毒素佛波醇酯(检测方法参考Harinder Makkar Jeroen Maes Wim De Greyt，Klaus Becker.Removal andDegradation of Phorbol Esters during Pre-treatment and Transesterification ofJatropha curcas Oil，J Am Oil Chem Soc(2009)86：173-181)通过本法第二步去除，抗营养因子凝集素(检测方法参考Eroarome M Aregheore，Harinder P S Makkar and KlausBecker.Assessment of Lectin Activity in a Toxic and a Non-toxic Variety ofJatropha curcas using Latex Agglutination and Haemagglutination Methods andInactivation of Lectin by Heat Treatments，J Sci Food Agric 1998，77，349)通过本法第三步去除。经分析测试，脱毒效果见表2。
表2脱毒效果对照表
| 名称 | 处理前 | 处理后 | 去除率％ |
| 佛波醇酯(mg/g) | 3.85 | 未检出 | 100 |
| 凝集素(mg/ml) | 12.20 | 1.51 | 87.6 |
取20组麻疯树蛋白产品样品对其处理(依照本发明方法)前后测试，佛波醇酯的平均去除率为98.6％，凝集素的平均去除率为93.2％。当凝集素低于6mg/ml时，本方法对其去除率较高，可达100％。可见，本发明方法可以有效去除麻疯树饼粕中的有害物质，处理后的粉状麻疯树蛋白产品可作为添加剂直接使用。
本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管对本发明已做出了详细的说明并引证了一些具体实例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (1)
1.一种麻疯树蛋白的生产方法，以麻疯树饼粕为原料，经脱毒工艺生产蛋白，其特征在于包括如下步骤：
（1）脱毒：麻疯树饼粕、氢氧化钠和甲醇溶液充分混合，麻疯树饼粕与氢氧化钠的质量比为25：1，按照麻疯树饼粕和甲醇溶液质量/体积比1：10的比例加入甲醇溶液，加热到160℃-200℃进行脱毒反应，洗涤，干燥；所述的甲醇溶液是质量浓度为90%的甲醇溶液，所述的洗涤过程为用90%的甲醇溶液洗涤麻疯树饼粕；
（2）去抗营养因子：步骤（1）得到的麻疯树饼粕中加水在121℃蒸汽下处理40分钟，麻疯树饼粕与水的质量比为1：2；
（3）沸腾干燥：步骤（2）得到的湿粕采用50℃热风沸腾干燥至水分含量低于12％，得到麻疯树蛋白产品。
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