CN101974364B - 一种从大豆乳状液中提取大豆油脂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从大豆乳状液中提取大豆油脂的方法，包括以下步骤：(1)将大豆乳状液用超声波处理参数进行破乳预处理，离心，收集上清；(2)向上清液中加入乙醇进行破乳处理，离心，收集上清，即得。本发明方法利用超声波辅助乙醇破乳的方法可以很好的对大豆水酶法提取过程中形成的乳状液进行破乳，从而得到高品质的大豆油脂，所需要的设备简单、操作安全、所得大豆油无溶剂残留，获得高质量的营养价值高的油脂。经过验证与对比试验，在本发明破乳工艺条件下破乳后油脂回收率可达到98-100％左右。

Description

一种从大豆乳状液中提取大豆油脂的方法

技术领域

本发明涉及一种植物油脂提取过程中的破乳方法，尤其涉及一种采用水酶法提取大豆油脂过程中所形成乳状液的破乳方法，属于植物油脂的提取加工领域。

背景技术

水酶法是采用生物酶法水解大豆原料，提油条件温和，油料蛋白的性能几乎不发生变化，无论是水相中直接加工利用，还是回收分离蛋白再利用，效果都十分理想。但是水为溶剂提取植物油的方法应用于向大豆这样低含油量的油料，效果较差，油脂提取率低。而大豆中所含的蛋白不仅量多，而且质量优异，是植物蛋白中的精品，因此，解决低含油量大豆油料水酶法提取油脂的难题，意义重大。

水酶法工艺中避免了高温处理、有机溶剂污染，得到的油澄清透明、色素含量低、质量好。自上世纪以来，国内外不断有学者把水酶法技术应用于不同油料种籽的提油或提油前的处理。对于蛋白含量高的油料作物，采用水酶法从中提取油与蛋白产品时，虽然酶处理能在一定程度上抑制或破坏形成乳化的胶体体系，但仍不可避免地会有乳状液形成。这些乳状液中含有相当数量的油，若要提高水酶法工艺的经济效益，必须进行破乳回收其中的油。

水酶法提油中破乳是十分关键的步骤，破乳越彻底，油的回收率越高。破乳的好坏直接影响到整个工艺的经济价值。

乳状液的形成及其稳定性是乳状液领域重点研究的两个方面。在许多情况下，人们希望制备的乳状液能抗拒液滴聚结，保持稳定，但有时却希望乳状液不稳定，能够破乳而使油水分离。对于形成的稳定乳状液，要破坏它达到相分离的目的是非常困难的。常用的破乳方法有物理机械法、物理化学法和电力作用三类。物理机械法有离心分离、超声波处理、加热等；物理化学法主要是通过加入无机酸、盐或者高分子絮凝剂等改变乳状液界面膜的性质，达到破乳目的；电力作用是利用高压电势促进乳状液中带电液滴聚结。水酶法工艺的优势之一是避免使用有机溶剂和有毒化学试剂，为此对于水酶法提油工艺中形成的乳状液，采用物理机械方法破乳。

水剂法中一般用直接熬炼法，机械破乳法作为破乳方法。直接熬炼法是用0.05MPa的间接蒸汽把乳化油加热到100℃，煮沸蒸发掉大部分水，然后把蒸汽压力增加到0.2Mpa，继续炼到乳化油中的蛋白质变性沉淀，油析出。机械破乳法是先用间接蒸汽把乳化油加热到95-100℃，不断搅拌蒸煮0.5h，利用机械的高速剪切作用，蛋白质高温变性作用，使蛋白质从乳化油中沉淀析出，经离心分离得到油脂。这两种方法是油脂处理中常用的破乳方式。但它们的能量消耗较大。

转相法是把游离油添加到乳化油中，使其水分含量降低到可以破乳的临界值以下，使内相体积大于0.74，再辅以高速剪切及较高的温度，达到破乳的目的。

冷冻(或冷藏)解冻法是另一种可用于油脂回收的破乳方法。其原理是：冷冻(或冷藏)过程中，乳状液体系温度降低，油相结晶，部分晶体穿到油滴外面，刺穿液膜，从而与另一相同油滴产生局部聚结，引起o/w乳状液稳定性的下降：解冻过程中，油相溶解，油滴失去其球形形状，聚结成各种尺寸的大粒子，最终形成连续相，经离心可得到游离油。

1973-1977年意大利科学家Montedoro，G和Petruccioli，G对酶法提取橄榄油进行相关的研究。1977年，Hgaennlaier使用转相法从椰子乳中破乳回收油；随后，转相法破乳被应用于油菜籽、葵花籽等高油料作物的水剂法提油中。1979年，Olsen将微生物蛋白酶Alcalase运用到大豆油和蛋白质的水法分离中，用酶降解蛋白质分子以释放其所有吸附的油，使油的得率接近60％，蛋白质的得率接近40％。为水酶法提油过程中使用蛋白酶酶解破乳提供了借鉴。1983年美国Fullbook用黑曲酶产生的复合酶水解菜籽，离心后用正己烷萃取液相中的油，脱溶后，其油得率为72.2％；1986年McGlone，o.C.和Canales，A.L.M利用新的酶法技术成功的提取椰子油。1990年，Henryk报道，Embong等人将菜籽干磨、灭酶、二次磨浆后，调节pH值为酸性，加水搅拌一定时间后高速离心得到：油，乳化层，水相和沉淀。乳化层采用冷冻一解冻方法破乳，破乳后总油得率约为90％。

1993年Dominguez等对利用水酶法从大豆和向日葵籽中提取油脂进行相关研究，1995年他们又对酶处理后正己烷浸提大豆油脂进行相关研究。1995年Ranalli，A，和Costantini，N利用当时已有的技术和研究成果进一步研究了引入蛋白水解酶对橄榄油提取率的影响，1996年他们分析了蛋白水解酶制取橄榄油的物理和化学特性并且提出了工艺参数对橄榄油数量和质量的影响，并且针对蛋白酶的添加量对橄榄油得率的影响进行了分析。1997年巴西科学家Pereira-Freitas、Hartman和Couri等首次将轧坯后湿法挤压膨化技术应用于水酶法提取大豆油当中，他们指出经过热塑性挤压过程，有利于酶对细胞结构的破坏作用，减少非水化磷脂和促进蛋白质变性，减少乳液稳定性，从而提高提油率，并且经他们研究表明影响出油率的主要参数是：挤压机的套筒温度和模孔孔径，酶解过程中的料水比、加酶量以及酶解时间。他们得出的最佳挤压参数参数为：套筒温度为90℃、模孔孔径为6mm，酶解时间为6h、料水比为1∶10以及酶的添加量为6％w/w，利用以上的工艺参数可使水酶法提油率提高到88％左右。2001年Y.B.Che Man和Suhardiyono等用Alcalase蛋白酶通过水酶法成功的提取了米糠油，经过响应面分析方法他指出酶的添加量对米糠油和蛋白的提取率影响最大，而酶解温度和酶解时间对其影响不显著，并且通过响应面寻优的方法和验证实验得到了最大提油率为79％和蛋白提取率为68％。

综合国外研究报道，可以看到水酶法制油在2005年以前仅局限于高含油作物，而对于低含油的大豆研究较少。在2005-2008年美国科学家已经把目光投入到水酶法制取大豆油中，2006年美国科学家B.P.Lamsala、P.A.Murphyb和L.A.Johnsona，b将轧坯后湿法挤压预处理技术应有到水酶法提取大豆油当中，他们利用纤维素酶、蛋白酶以及两种酶的混合物酶解后提取轧坯后湿法挤压的全脂豆粉中的大豆油。试验证明轧坯后挤压的全脂豆粉直接用水剂法提取油脂其提油率为68％，加入蛋白酶后利用水酶法提取大豆油脂可以使提油率提高到88％，而加入纤维酶对提油率没有显著影响。他们分析是轧坯后挤压可以增强蛋白质的酶解效果使游离油在酶解后得到极大的释放。2007年B.P.Lamsal和L.A.Johnson对水酶法提取大豆油脂的破乳进行研究，他们指出近年来研究表明通过轧坯后挤压膨化预处理后，可使水酶法提油(复合酶)的提油率提高到88％，利用水酶法提取全脂大豆粉当中的油脂酶解离心后得到三相：①游离油②乳状液③水解液，经过研究他们得出无论应用轧坯挤压预处理后水酶法或水剂法提取大豆油，大豆蛋白的亚基都存在于乳状液中起乳化作用，使大豆油很难分离出来。他们针对以上问题对热破乳、冷冻-解冻破乳以及磷脂酶法破乳进行了对比研究，研究表明冷冻-解冻破乳效果最佳，但工艺复杂。磷脂酶破乳工艺简单且效果较好，利用此方法可以使游离油的收得率达到70-80％。他们打破了以前水酶法只适合高含油作物提油的限制，使水酶法制取大豆油变得可行(提油率在88％左右)。

2008年J.M.L.N.de Moura和L.Johnson对大豆及乳状层中提取油脂专门进行了研究，在乳化层pH4.5，使用2.5％的蛋白酶Protex6L在50℃，pH9.0酶解1h后3000g/min离心15min，破乳率达到了96％；2008年Morales Chabrand，Charles E.Glatz使用磷脂酶A在乳化层pH4.5，酶用量为2％，在50℃，pH4.5酶解3h后，在3000g/min离心15min的条件下一次破乳，其破乳率达到了100％。

我国对水酶法提油的技术研究相对国外较晚。1992年自无锡轻工大学首次对酶法从全脂豆粉中同时制取大豆油和大豆水解蛋白的工艺进行初步研究。路线包括三步：第一，采取水提法将大豆中的蛋白质和油脂与不溶性残渣分离从而达到初步提取蛋白质和油的目的；第二步是采取酶法将与蛋白质相结合的油脂分离出来；第三步是通过破乳从乳化油制备高质量的油脂。其具体工艺路线见图1。

在其实验路线中全脂大豆粉—水体系经两次酶催化水解后得到了含油率近30％的乳油，为获取游离油，王璋等人经实验认为：转相法破乳较为彻底，先将乳状层由O/W转为W/O型，在转相过程中体系经高剪切力而完全被坏破，从而获得游离油，经实验发现破乳最佳工艺条件为：先将乳油的含油量调节到85％，pH7.0和85℃，均质机在10000rpm/min下搅拌5min，然后离心。但其得油率仅为65％左右。

由于预处理技术、生物酶技术以及破乳技术不成熟等限制自1994年后国内未见相关论文发表。2000年浙江大学何国庆教授指导博士研究生钱俊青对水酶有机溶剂提取大豆油进行了系统研究，破乳的具体工艺是先通过中性蛋白酶酶解乳状层，将蛋白酶解，先释放出部分油脂，酶解后再用石油醚来萃取分离油脂，我们可以看出其工艺并没有完全摆脱传统的有机溶剂化学方法，且破乳率仅达到84％，以及从根本上解决水酶法提取大豆油的难点。

由于细胞内油体被蛋白膜包裹，且在研磨过程中(特别是湿磨)磷脂和蛋白质易造成乳化，水剂酶法工艺会得到程度不等的乳化油，因此破乳是酶法提油工艺中的重要环节。已报道的大多数工艺是将提油和破乳步骤分开，即对离心后得到的乳化油进行破乳，常用的破乳方法有加热、转相、冷冻解冻、重复离心和溶剂萃取等。

公开号CN101401658A的发明专利公开了一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试方法，该方法采用水酶法从花生中提取油与水解蛋白的中试方法，它以花生为原料，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。实验结果认为冷冻解冻破乳的最适宜条件是-16℃冻结15h，35℃解冻2h，3500rpm离心20min，此时乳状液中油回收率达到92.16％。此方法是适用于花生这种高含油作物的破乳制油工艺，因此破乳提油较易，工艺相对来说较简单。

江南大学章绍兵博士采用水酶法处理机械破碎后的菜籽，酶解一段时间后，油脂、蛋白质等大分子物质从菜籽细胞内分散到水相中。由于菜籽油自身的极性与黏性，以及亲水亲脂蛋白(表面活性物质)的存在，使得本来不相溶的油脂与水连在一起，不易彻底分离，形成乳化油。针对此问题他们采用了一种更简便的破乳方法：低温静置一离心法。采用低温静置一离心法进行破乳，将乳状液于4℃静置24h，再进行离心(8694×g，15min)。通过洗渣和二次破乳可进一步提高清油和水解蛋白得率，在优化的水酶法工艺条件下最终可获得88-90％的清油和94-97％的水解蛋白。

江南大学许时婴教授的硕士冷玉娴对水酶法提取葵花籽油进行了研究，破乳时通过选择微波、加热、冷冻解冻、静置和超声波这几种物理机械方法比较，认为加热方法破乳效果最好。加热破乳最适宜条件是将乳状液在100℃下加热15min，8000r/min离心20min，此时破乳率达到63.16％。

通过对国内外破乳方法的检索，发现现有的破乳方法缺点如下：

1.破乳后油脂回收率低。

2.破乳时间长，不适合工业化生产。

3.破乳费用高，不利于工业化应用。

4.破乳工艺复杂。

本方法利用超声波辅助乙醇破乳优点如下：

1.破乳后油脂回收率高，可以达到98-100％；

2.破乳时间短，可在10min左右达到很好的破乳效果，比以往其他破乳方法时间缩短几个到几十个小时；

3.破乳费用低，只消耗少量的电，乙醇成本较低且可以回收多次利用；

4.破乳工艺及设备简单。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供大豆油脂水酶法提取过程中一种新的破乳技术。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种从大豆乳状液中提取大豆油脂的方法，包括以下步骤：(1)将大豆乳状液用超声波进行破乳预处理，离心，收集上清；(2)向上清液中加入乙醇进行破乳处理，离心，收集上清，即得。

为了达到更好的提取效果，优选的，步骤(1)中所述超声功率为300-500W，超声时间为20-60秒，超声温度为40-60℃；更优选的，所述超声功率为450W，超声时间为45秒，超声温度为53℃。

优选的，步骤(2)中所加入的乙醇浓度为60-80％，乙醇添加量为0.4-0.6L/kg，震荡1-5min；更优选的，步骤(2)中所加入的乙醇浓度为73％，乙醇添加量为0.56L/kg，震荡2min。

步骤(3)中所述的离心优选在以下条件下进行：离心转速为8000r/min；离心时间为10min。

本发明方法是在超声波处理基础上，采用乙醇为破乳剂的方法对水酶法提取大豆油过程中乳状液进行破乳。本发明方法中，超声波处理可以使油脂在乳状液的三维网状结构中释放，乙醇可以将乳状液中蛋白变性沉淀，从而提高游离油得率，离心得到良好品质的游离油。

本发明方法利用超声波辅助乙醇破乳的方法可以很好的对大豆水酶法提取过程中形成的乳状液进行破乳，从而得到高品质的大豆油脂，所需要的设备简单、操作安全、所得大豆油无溶剂残留，获得高质量的营养价值高的油脂。经过验证与对比试验，在本发明破乳工艺条件下破乳后油脂回收率可达到98-100％左右。

附图说明

图1本发明方法的工艺路线图。

图2乙醇浓度对破乳后油回收率的影响。

图3乙醇添加量对破乳后油回收率的影响

图4超声波功率对破乳后油回收率的影响

图5超声时间对破乳后油回收率的影响

图6超声温度对破乳后油回收率的影响

图7各因素对破乳后油回收率的降维分析图

图8乙醇添加量与超声功率交互对油回收率的响应面

图9乙醇添加量与超声温度交互对油回收率的响应面

图10超声功率与超声时间交互对油回收率的响应面

图11超声功率与超声温度交互对油回收率的响应面

图12乳状液破乳前后脂肪球分布状态

图13乳状液破乳前后超微结构变化状态

图14乙醇破乳超微结构及能谱轰击位点

图15乳状液的DSC谱图

图16超声波辅助乙醇破乳后的DSC谱图

图17乳状液红外光谱图

图18超声波辅助乙醇破乳红外光谱图

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂

大豆                               黑龙江农业科学院培植的垦农42

Alcalase碱性内切蛋白酶             丹麦novo公司

风味蛋白酶                         丹麦novo公司

木瓜蛋白酶                         丹麦novo公司

复合蛋白酶                         丹麦novo公司

AS1398中性蛋白酶                   丹麦novo公司

1.2 主要仪器设备

pHS-25型酸度计                     上海伟业仪器厂

电子分析天平                       梅勒特-托利多仪器(上海)有限公司

离心机                             北京医用离心机厂

精密电动搅拌机                     江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司

电热恒温水浴锅                     余姚市东方电工仪器厂

半自动定氮仪                       上海新嘉电子有限公司

消化仪                             上海纤检仪器有限公司

超声波细胞破碎仪JY92-II DN         宁波新芝生物科技股份有限公司

锤片式粉碎机                       中国天津泰斯特仪器有限公司

索氏抽提器                         天津玻璃仪器厂

剖分式双螺杆挤压机                 江苏牧羊集团MY86×2

                                   螺杆直径(mm)86    主机功率(kW)110

                                   调质器功率(kw)2.2 喂料器功率(kw)1.5

1.3 方法

1.3.1 乳状液主要成分的测定

水分的测定：依据GB/T14489.1-2008；粗脂肪的测定：依据GB/T5512-2008；粗蛋白的测定：依据GB/T14489.2-2008；灰分测定：依据GB/T5505-2008；大豆油品质：依据GB 1535-2003；原料成分测定：利用近红外分析仪进行测定；乳状液油脂的测定：罗紫-哥特里(Rose-Gottlieb)法；利用带刻度的离心管测定破乳后游离油体积，根据密度确定质量。

1.3.2 工艺流程图见图1。

1.3.4 计算公式

2 结果与讨论

2.1 水解后各相含油质量份数

                表1 各相含油质量分数

2.2 不同破乳条件对破乳后油回收率的影响

                表2 不同破乳方法比较

破乳方法                     乳状液中油回收率(％)

加热(真空80℃)离心           21.4

高速剪切离心                 8

超声波破乳                   62.7

乙醇破乳                     82.5

转相法                       15.9

冷冻-解冻离心(-16℃24h)      71.3

由图2结果可以看出超声波辅助乙醇破乳优势最大，所以本实验对超声波辅助乙醇破乳法进行优化。

2.3 乙醇浓度和添加量对破乳后油回收率的影响

2.3.1 乙醇浓度对破乳后油回收率的影响

在乳状液中乙醇添加量为0.5ml/g，混合震荡10s，离心转速为10000rpm，离心10min条件下，考察乙醇浓度对乳状液中油回收率的影响，结果见图2。由图2结果可以看出当乙醇浓度在70％附近时乳状液中油回收率有较大值，所以在下面的响应面试验设计中乙醇浓度选择60-80％。

2.3.2 乙醇添加量对破乳后油回收率的影响

乙醇浓度为100％，混合震荡10s，离心转速为10000rpm，离心10min条件下，考察乳状液中乙醇添加量对乳状液中油回收率的影响，结果见图3。由图3结果可以看出当乙醇添加量在0.5ml/g附近时乳状液中油回收率有较大值，所以在下面的响应面试验设计中乙醇添加量选择0.4-0.6ml/g。

2.4 超声波处理条件对破乳后油回收率的影响

2.4.1 超声波功率对破乳后油回收率的影响

在乳状液中乙醇添加量为0.5ml/g，乙醇浓度为100％，超声时间5min，超声温度为室温，混合震荡10s，离心转速为10000rpm，离心10min条件下，考察超声波功率对乳状液中油回收率的影响，结果见图4。由图4结果可以看出当超声波功率在400W附近时乳状液中油回收率有较大值，所以在下面的响应面试验设计中超声波功率选择300-500W。

2.4.1 超声时间对破乳后油回收率的影响

在乳状液中乙醇添加量为0.5ml/g，乙醇浓度为100％，超声波功率为300W，超声温度为室温，混合震荡10s，离心转速为10000rpm，离心10min条件下，考察超声时间对乳状液中油回收率的影响，结果见图5。由图5结果可以看出当超声时间在45秒附近时乳状液中油回收率有较大值，所以在下面的响应面试验设计中超声波时间选择20-60秒(s)；

2.4.1 超声温度对破乳后油回收率的影响

在乳状液中乙醇添加量为0.5ml/g，乙醇浓度为100％，超声波功率为300W，超声时间5min，，混合震荡10s，离心转速为10000rpm，离心10min条件下，考察超声温度对乳状液中油回收率的影响，结果见图6。由图6结果可以看出当超声温度在50℃附近时乳状液中油回收率有较大值，所以在下面的响应面试验设计中超声波功率选择40-60℃。

2.3 超声波辅助乙醇破乳工艺的响应面实验优化反应条件

2.3.1 实验因素水平编码表

在单因素研究的基础上，选取乙醇浓度、乙醇添加量、超声波功率、超声时间和超声温度5个因素为自变量，以破乳后油回收率为响应值，根据中心组合设计原理，设计响应面分析实验，其因素水平编码表见表3。

               表3 因素水平编码表

2.3.2 响应面实验安排及实验结果

本实验应用响应面优化法进行过程优化。以x₁、x₂、x₃、x₄、x₅为自变量，以总油提取率为响应值Y，响应面实验方案及结果见表4。实验号1-26为析因实验，27-36为10个中心试验，用以估计实验误差。

            表4 响应面实验方案及实验结果

2.3.3 响应面实验结果分析

通过统计分析软件SAS9.1进行数据分析，建立二次响应面回归模型如下：

$y=97.476+1.22x_1+2.24x_2+0.156x_3+1.71x_4-0.134x_5-{0.955x}_1^2-0.277x_1{x}_2-$

$0.276x_1{x}_3+0.278x_1{x}_4+0.271x_1{x}_5-1.559x_2^2+2.002x_2{x}_3-0.589x_2{x}_4+1.416x_2{x}_5-$

${3.42x}_3^2+1.537x_3{x}_4+0.779x_3{x}_5-1.782x_4^2-0.489x_4{x}_5-1.564x_5^2$

回归分析与方差分析结果见表5，响应面寻优见表6，降维分析见图7，交互相显著的响应面与等高线分析见图8-图17。

             表5 回归与方差分析结果

注：经分析，总回归的相关性系数(R²)为97.21％，决定系数(R²Adj)为93.50％

由表3可知，方程因变量与自变量之间的线性关系明显，该模型回归显著(p＜0.0001)，失拟项不显著，并且该模型R²＝97.24％，R²Adj＝93.55％，说明该模型与实验拟合良好，自变量与响应值之间线性关系显著，可以用于该反应的理论推测。由F检验可以得到因子贡献率为：x₂＞x₄＞x₁＞x₃＞x₅，即乙醇添加量＞超声时间＞乙醇浓度＞超声波功率＞超声温度。

应用响应面寻优分析方法对回归模型进行分析，寻找最优响应结果见表6，由表6可知当乙醇浓度为73％，乙醇添加量为0.56L/kg乳状液，超声波功率为350W，超声时间为45s，超声温度为53℃时，响应面有最优值为99.54±0.77％。

                表6 响应面寻优结果

2.4 验证实验与对比试验

              表7 超声波辅助乙醇破乳验证试验

应用响应面优化分析方法对超声波辅助乙醇破乳回归模型进行分析，寻找最优响应结果为：乙醇浓度为73％，乙醇添加量为0.56L/kg乳状液，超声波功率为350W，超声时间为45s，超声温度为53℃，响应面有最优值为99.54±0.77％。在破乳工艺最优条件下，进行5次验证试验取平均值，结果见表7。由表7结果可知，在超声波辅助乙醇破乳工艺最优条件下的验证值与预测值之间的标准偏差均在合理范围内，说明响应值的验证试验值与回归方程预测值吻合良好，此回归方程可以应用于对本工艺的预测。而且在此破乳工艺方法和参数条件下破乳后油回收率比其他破乳工艺的油回收率有显著提高。

2.5 实验结论

针对大豆水酶法制取大豆油过程中产生的乳状液破乳工艺进行研究，发现超声波辅助乙醇为破乳剂是一种很好的破乳方法，本方法操作简便，费用低，破乳时间短，适合工业化生产。应用响应面分析法求得的最佳破乳工艺条件为乙醇浓度为73％，乙醇添加量为0.56L/kg乳状液，超声波功率为350W，超声时间为45s，超声温度为53℃。经过验证与对比试验可知在最优破乳工艺条件下破乳后油回收率可达到98-100％左右，比现有国内外文献报道的其他破乳方法破乳后油回收率有显著提高。

3 超声波辅助乙醇破乳机理分析

3.1 超声波辅助乙醇破乳过程中超微结构变化分析

由图12中a可以看出，利用非挤压膨化酶解工艺离心后得到的游离油较少且形成的乳状液较多，并且形成的乳状液中脂肪球粒径较小且呈现分散状态。由图12中b可以看出，利用挤压膨化酶解工艺离心后得到的游离油较多且形成的乳状液较少，并且形成的乳状液中一部分脂肪球粒径有所增大，另一部分脂肪球粒径依然较小，分析由于挤压膨化使部分起到乳化作用的蛋白变性，其乳化性减弱导致生成的乳状液减少且乳化稳定性差。由图12中c可以看出，利用挤压膨化酶解工艺得到的乳状液经在超声波的作用下大粒径的脂肪球被打碎分散，而小粒径的脂肪球由于超声波作用进一步聚集且粒径增加，使得乳状液中脂肪球粒径分布较均匀，但平均粒径增加。由图12中d可以看出，经过超声波作用后加入乙醇的乳状液中脂肪球粒径急剧增加，并且聚集成较大油滴(肉眼可见)。将整个体系离心后发现，起乳化作用的蛋白质等物质变性沉淀，油水界面已经不存在粘稠物，此时破乳率近100％。

由图13中a和b可以看出，扫描电镜冷台观察乳状液超微结构为类蜂窝状结构，其孔隙微小呈较均匀分布，并且孔隙边缘呈无规则疏松状。由图13中c和d可以看出，乳状液经过超声波处理后规则的“蜂窝”结构坍塌，整个乳化体系的暴露面积增大。由图13中e和f可以看出，经过超声处理后的乳状液在添加乙醇后，蛋白质分子充分展开，整个乳化体系变得平整，孔隙完全消失，并且体系表面有明显的液滴出现，此时破乳率近100％。

               表8 乙醇破乳的能谱分析数据

由图14和表8结果可知，超声波辅助乙醇破乳后出现液滴的含N量明显低于体系表面的含N量，说明破乳后体系表面出现的液滴类物质为脂肪，而体系表面主要由变性后失去乳化能力的蛋白质构成。

由图15乳状液的DSC谱图可知，乳状液中有两个热变性峰，由此说明在乳状液中含有两种主要的蛋白质。在天然大豆中有7S和11S的两个热变性峰，其中11S蛋白的热变性温度为90-100℃，而7S蛋白的热变性温度为75-80℃左右，由此说明乳状液中的蛋白质不是7S和11S蛋白，而是水解后不溶性且具有良好乳化性的蛋白质。由于乳状液中成分复杂，其中含的水和脂肪都对蛋白的热变性温度有较大影响。由于水和油脂对乳状液中蛋白质的保护作用，导致蛋白质的热变性温度较高，在127.2和133.1℃左右。

由图16超声波辅助乙醇破乳后的DSC谱图可知，当乳化体系加入乙醇后，热变性温度在127.2℃蛋白和热变性温度在133.1℃蛋白的热变性峰全部消失。谱图中出现了一个较宽的吸热峰且温度在105.5℃，其焓值较低为0.7121mW/mg，分析判断认为这个峰为含有杂质水和乙醇的挥发吸热峰。由此说明，乳状液中起乳化作用的蛋白质经过乙醇处理后完全变性，最终导致乳状液中起乳化作用的蛋白乳化能力完全丧失，使得乳状液完全破乳且油脂充分释放，此时破乳率近100％。

由图17乳状液红外光谱图可知，红外谱峰有10个，其中7个特征峰3个指纹峰。乳状液的红外特征吸收峰：3388cm-1为N-H伸缩振动和O-H分子间多聚缔合，乳状液蛋白中的O-H和N-H和水分子吸附的O-H肯定能够和C＝O形成分子间和分子内氢键；2924cm-1为R-CH2-C＝O中CH2的吸收频率；2854cm-1为R-CH2-S-C中中CH2的吸收频率；1745cm-1为羰基化合物中环酮的吸收频率；1653cm-1为酰胺Ⅰ吸收带C＝O伸缩振动的吸收频率，由此判断蛋白质二级结构为α螺旋结构；1458cm-1为-CH2-N-CO-中CH2的吸收频率；1377cm-1为CH3-N＝中CH3的吸收频率；1162cm-1为含有机硫化合物的吸收频率；1096cm-1与723cm-1均为含有机磷化合物的吸收频率。

由图17乙醇破乳红外光谱图对比可知和图18超声波辅助乙醇破乳红外光谱图对比可知，乳状液乙醇破乳后其红外光谱特征频率区和指纹区均有变化，原乳状液的N-H伸缩振动和O-H分子间多聚缔合在3388cm-1处，加入乙醇后迁移到3329cm-1，分析因为乳状液中蛋白质在加入乙醇后变性其二级结构发生变化，部分氢键被打开，并且残留的乙醇引入的O-H也导致谱峰的变化。通过对比可知在酰胺Ⅰ(1660cm-1)吸收带的谱峰发生变化，从1653cm-1迁移到1625cm-1，由此判断，加入乙醇后乳状液中蛋白质的α-螺旋结构转化为β-折叠结构。在1558cm-1、1625cm-1、1088cm-1、1048cm-1、880cm-1等处谱峰均发生了迁移和变化，由于此类吸收峰均为酰胺类化合物结构吸收峰，因此判断加入乙醇后乳状液中蛋白质的酰胺键发生很大变化。由此说明，加入乙醇后乳状液中蛋白质的二级结构变化很大导致乳化性丧失，最终使得乳状液破乳油脂释放。

Claims (3)

1.一种从大豆乳状液中提取大豆油脂的方法，包括以下步骤：（1）将大豆乳状液用超声波进行破乳预处理，离心，收集上清；（2）向上清液中加入乙醇进行破乳处理，离心，收集上清，即得；

其中，所述的大豆乳状液为大豆水酶法提取过程中形成的乳状液；

其中，步骤（1）中超声功率为300-500W，超声时间为20-60秒，超声温度为40-60℃；

其中，步骤（2）中所加入的乙醇浓度为60-80%，乙醇添加量为0.4-0.6L/kg，震荡1-5min。

2.按照权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（1）中所述超声功率为350W，超声时间为45秒，超声温度为53℃。

3.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（2）中所加入的乙醇浓度为73%，乙醇添加量为0.56L/kg，震荡2min。

Images