CN103343046A - 一种芝麻冷榨酶解制取油脂及蛋白的方法 - Google Patents
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Abstract
一种芝麻冷榨酶解制取油脂及蛋白的方法属于植物油脂及蛋白提取加工技术，该方法包括以下步骤：（1）将芝麻清理、脱皮后进行水分调节，然后在低温下调质，将调质好的物料进行冷榨处理得到冷榨芝麻饼，同时回收冷榨芝麻油；（2）将步骤（1）得到的冷榨芝麻饼粉碎后加水配成混合液，对混合液进行热处理后加入蛋白酶进行酶解，酶解后进行碱提，然后离心分离得到芝麻油、乳状液、提取液和残渣，将乳状液破乳得到芝麻油和水相，水相与提取液合并后进行超滤处理得浓缩液，将浓缩液冷冻干燥得芝麻蛋白；本方法采用物理冷榨与生物酶相结合的方法制取芝麻油及芝麻蛋白，所得的芝麻油品质好，并且提取率高，所得芝麻蛋白几乎不变性且纯度高。
Description
技术领域
本发明属于植物油脂及蛋白提取加工技术，主要涉及一种芝麻冷榨酶解制取油脂及蛋白的方法。
背景技术
冷榨工艺就是加工的油料不经过传统热榨工艺的蒸炒处理，在低于65℃的温度下借助机械力将油脂从原料中挤压出来的压榨工艺。在冷榨过程中油料种籽主要发生物理变化，如物料变形、油脂分离等。单纯采用冷榨法制取的油脂风味物质较少，没有水代法好；提油率低，冷榨饼残油高，为热榨饼的2-3倍；能耗比高，没有经过蒸炒，压榨温度低，出油难，需要高强度的压榨。
生物酶法是在20世纪50年代发现并应用于制油领域的，通过酶解利用油料中非油物质对油和水的亲和力不同、油水的比重不同来进行分离的，同时得到高品质的蛋白和多肽。目前还未见采用冷榨酶解法制取芝麻油脂和芝麻蛋白的报道，因此，这对于芝麻中油脂和蛋白的提取及实际应用意义重大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种芝麻冷榨酶解制取油脂及蛋白的方法，该方法具有反应条件温和、提取效率高、芝麻油脂及蛋白品质好等优点。
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：
一种芝麻冷榨酶解制取油脂及蛋白的方法，该方法包括以下步骤：（1）将芝麻清理、脱皮后进行水分调节，所述的物料含水率7-9%，然后在低温下调质，将调质好的物料进行冷榨处理得到冷榨芝麻饼，同时回收冷榨芝麻油，所述的冷榨温度50-70℃，螺杆转速30-50 r/min；（2）将步骤（1）得到的冷榨芝麻饼粉碎后加水配成混合液，对混合液进行热处理后加入蛋白酶进行酶解，所述的酶解温度45-65℃，酶解时间0.5-2.5h，加酶量1-3%，液料比5-9mL/g，酶解后进行碱提，然后离心分离得到芝麻油、乳状液、提取液和残渣，将乳状液破乳得到芝麻油和水相，水相与提取液合并后进行超滤处理得浓缩液，将浓缩液冷冻干燥得芝麻蛋白。
所述的最优物料含水率为8.17%。
所述的芝麻冷榨工艺优选参数为：冷榨温度59.3℃，螺杆转速40.1 r/min。
所述的冷榨芝麻饼酶解工艺优选参数为：酶解温度53.85℃，酶解时间1.57h，加酶量2.13%，液料比6.95mL/g。
本方法采用冷榨技术与生物酶相结合的方法同时制取芝麻油和芝麻蛋白，由于在温和的条件下进行反应，体系中的降解产物一般不会与提取物发生反应，所得的芝麻油品质好、营养价值高，并且提取率高，所得芝麻蛋白几乎不变性且纯度高，所需的工艺设备简单、操作安全。
本发明制取芝麻油的工艺与传统工艺相比主要具有以下优点：
（1）从芝麻中同时分离油和蛋白质。
（2）设备简单、操作安全、植物油无溶剂残留和投资少。
（3）反应条件温和，保证产品质量，营养成分损失少。
（4）工艺简单，不存在脱胶、脱色、脱酸等精炼过程。
（5）能避免芝麻蛋白严重变性，得到蛋白质变性率低、优质的芝麻蛋白，有效的避免了芝麻蛋白资源的浪费。
附图说明
图1 本发明总工艺路线图；
图2 物料含水率与冷榨温度交互对总油提取率的响应面；
图3 物料含水率与螺杆转速交互对总油提取率的响应面；
图4 酶解温度与液料比交互对总油提取率的响应面；
图5 酶解时间与加酶量交互对总油提取率的响应面；
图6 酶解时间与液料比交互对总油提取率的响应面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例进行详细描述，
一种芝麻冷榨酶解制取油脂及蛋白的方法，该方法包括以下步骤：（1）将芝麻清理、脱皮后进行水分调节，所述的物料含水率7-9%，然后在低温下调质，将调质好的物料进行冷榨处理得到冷榨芝麻饼，同时回收冷榨芝麻油，所述的冷榨温度50-70℃，螺杆转速30-50 r/min；（2）将步骤（1）得到的冷榨芝麻饼粉碎后加水配成混合液，对混合液进行热处理后加入蛋白酶进行酶解，所述的酶解温度45-65℃，酶解时间0.5-2.5h，加酶量1-3%，液料比5-9mL/g，酶解后进行碱提，然后离心分离得到芝麻油、乳状液、提取液和残渣，将乳状液破乳得到芝麻油和水相，水相与提取液合并后进行超滤处理得浓缩液，将浓缩液冷冻干燥得芝麻蛋白。
所述的最优物料含水率为8.17%。
所述的芝麻冷榨工艺优选参数为：冷榨温度59.3℃，螺杆转速40.1 r/min。
所述的冷榨芝麻饼酶解工艺优选参数为：酶解温度53.85℃，酶解时间1.57h，加酶量2.13%，液料比6.95mL/g。
实施例1：芝麻冷榨工艺最佳参数的筛选试验
1 材料与方法
1.1 材料、试剂
1.2 主要仪器设备
1.3 试验方法
1.3.1 工艺流程
芝麻→脱皮→低温调质→冷榨→冷榨芝麻饼→粉碎→加水混合→热处理→酶解→灭酶→碱提→离心分离→芝麻油
1.3.2 计算公式
2 结果与讨论
2.1 试验因素水平编码表
在单因素试验的基础上，选取物料含水率、冷榨温度、螺杆转速3个因素为自变量，以总油提取率为响应值，设计响应面分析试验，其因素水平编码表见表表2-1。
表2-1 因素水平编码表
2.2 响应面试验安排及试验结果
本试验应用响应面优化法进行过程优化。以A、B、C为自变量，以总油提取率R为响应值，响应面试验方案及结果见表2-2。
表2-2 试验安排及结果
2.3 响应面试验结果分析
总油提取率R通过统计分析软件Design-Expert进行数据分析，建立二次响应面回归模型如下：
R=91.08+1.59A+0.81B+1.81C-2.73AB-4.63AC+0.45BC-4.27A2-9.12B2-6.52C2
总油提取率R的回归与方差分析结果见表2-3，交互相显著的响应面分析见图2-图3。
表2-3 回归与方差分析结果
由表2-3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（p>0.05），并且该模型R2= 98.3%，R2 Adj= 96.12%，说明该模型与试验拟合良好，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：C>A>B，即螺杆转速>物料含水率>冷榨温度。
应用响应面寻优分析方法对回归模型进行分析，寻找最优响应结果物料含水率为8.17%，冷榨温度为59.3℃，螺杆转速为40.1 r/min，响应值总油提取率有最优值为91.31%。
2.4 验证试验与对比试验
在响应面分析法求得的最佳条件下，即物料含水率为8.17%，冷榨温度为59.3℃，螺杆转速为40.1 r/min，进行3次平行试验，3次平行试验总油提取率的平均值为90.46%。说明响应值的试验值与回归方程预测值吻合良好。
实施例2：冷榨芝麻饼酶解工艺最佳参数的筛选试验
1 材料与方法
1.1 材料、试剂
1.2 主要仪器设备
1.3 试验方法
1.3.1 工艺流程
芝麻→脱皮→低温调质→冷榨→冷榨芝麻饼→粉碎→加水混合→热处理→酶解→灭酶→碱提→离心分离→芝麻油
1.3.2 计算公式
2 结果与讨论
2.1 试验因素水平编码表
在单因素试验的基础上，选取酶解温度、酶解时间、加酶量、液料比4个因素为自变量，以总油提取率为响应值，根据中心组合设计原理，设计响应面分析试验，其因素水平编码表见表表2-1。
表2-1 因素水平编码表
2.2 响应面试验安排及试验结果
本试验应用响应面优化法进行过程优化。以A、B、C、D为自变量，以总油提取率R为响应值，响应面试验方案及结果见表2-2。试验号1-24为析因试验，25-36为12个中心试验，用以估计试验误差。
表2-2 试验安排及结果
2.3 响应面试验结果分析
总油提取率R通过统计分析软件Design-Expert进行数据分析，建立二次响应面回归模型如下：
R=91.13-0.83A+0.28B+0.43C+0.26D+0.67AB+0.053AC+1.35AD+2.26BC-1.95BD+0.28CD-1.69A2-2.81B2-1.39C2-2.82D2
总油提取率R的回归与方差分析结果见表2-3，交互相显著的响应面分析见图4-图6。
表2-3 回归与方差分析结果
由表2-3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（p>0.05），并且该模型R2= 95.63%，R2 Adj= 92.71%，说明该模型与试验拟合良好，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：A>C>B>D，即酶解温度>加酶量>酶解时间>液料比。
应用响应面寻优分析方法对回归模型进行分析，寻找最优响应结果酶解温度为53.85℃，酶解时间为1.57h，加酶量为2.13%，液料比为6.95mL/g，响应值总油提取率有最优值为91.3%。
2.4 验证试验与对比试验
在响应面分析法求得的最佳条件下，即酶解温度为53.85℃，酶解时间为1.57h，加酶量为2.13%，液料比为6.95mL/g，进行3次平行试验，3次平行试验总油提取率的平均值为90.24 %。说明响应值的试验值与回归方程预测值吻合良好。
Claims (4)
1.一种芝麻冷榨酶解制取油脂及蛋白的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）将芝麻清理、脱皮后进行水分调节，所述的物料含水率7-9%，然后在低温下调质，将调质好的物料进行冷榨处理得到冷榨芝麻饼，同时回收冷榨芝麻油，所述的冷榨温度50-70℃，螺杆转速30-50 r/min；（2）将步骤（1）得到的冷榨芝麻饼粉碎后加水配成混合液，对混合液进行热处理后加入蛋白酶进行酶解，所述的酶解温度45-65℃，酶解时间0.5-2.5h，加酶量1-3%，液料比5-9mL/g，酶解后进行碱提，然后离心分离得到芝麻油、乳状液、提取液和残渣，将乳状液破乳得到芝麻油和水相，水相与提取液合并后进行超滤处理得浓缩液，将浓缩液冷冻干燥得芝麻蛋白。
2.根据权利要求1所述的一种芝麻冷榨酶解制取油脂及蛋白的方法，其特征在于所述的最优物料含水率为8.17%。
3.根据权利要求1所述的一种芝麻冷榨酶解制取油脂及蛋白的方法，其特征在于所述的芝麻冷榨工艺优选参数为：冷榨温度59.3℃，螺杆转速40.1 r/min。
4.根据权利要求1所述的一种芝麻冷榨酶解制取油脂及蛋白的方法，其特征在于所述的冷榨芝麻饼酶解工艺优选参数为：酶解温度53.85℃，酶解时间1.57h，加酶量2.13%，液料比6.95mL/g。
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