CN103497822A - 从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法 - Google Patents

从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法，本方法包括以下步骤：（1）预处理；（2）酶解；（3）离心；（4）破乳；（5）蛋白回收（6）洗渣。原料预处理后经三步酶解得到终酶解液，终酶解液离心后得到游离油、乳化层、蛋白水解液和渣。其中游离油即为牡丹籽油；蛋白水解液经等电点沉淀后冷冻干燥得到牡丹籽蛋白粉；渣经过水洗干燥后得到牡丹籽膳食纤维。其中破乳和洗渣工艺也可回收一定量油。本发明对牡丹籽综合利用，原料无需干燥，设备要求低，操作简单，无溶剂残留，无环境污染。且出油率高，油品质好，蛋白得率高，膳食纤维溶胀性好。

Description

从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法
技术领域
本发明涉及一种从牡丹籽或牡丹籽粕中提取食用蛋白质和膳食纤维的方法，属于是农产品加工及副产品综合利用领域。
背景技术
牡丹属毛茛科芍药属灌木，在我国各地均有广泛种植，每年牡丹籽产量数万吨，资源丰富，极具开发潜力。近年来，对于牡丹籽的开发利用受到了广泛关注，众多研究表明，牡丹籽营养价值很高，其含油量约29-34%；含蛋白量约18-22%。2011年3月22日由卫生部批准牡丹籽为新资源食品----《卫生部关于批准元宝枫籽油和牡丹籽油作为新资源食品的公告》（2011年第9号）。
牡丹籽油不饱和脂肪酸总含量达到90%以上，其中主要为亚麻酸和亚油酸。亚麻酸和亚油酸作为人体必需脂肪酸，在体内具有多种活性功能，如：降胆固醇，降血压，预防动脉粥样硬化，抗疲劳，增强免疫力等。
传统的油脂提取方法多为压榨法，随着油脂工业的发展，人们开发了溶剂浸提、水代法、水酶法和超临界CO2萃取等。水酶法有诸多优点，如原料无需干燥从而节能、保持油脂的新鲜程度、不使用有机溶剂从而减少环境污染和提高生产安全性等。然而水酶法提油的技术目前在国内还并不成熟，在众多应用过程中出现了出油率低，油脂品质不佳的情况，主要是由于没有很好的根据酶的特性和参数优化制取条件。由于油脂主要存在于油料细胞的液泡中，还有部分油脂与蛋白质、多糖等大分子化合物相结合，存在于细胞质中，故要把油脂从细胞中较完全地释放出来，必须先用纤维素酶、果胶酶将阻碍油分子释放的细胞壁破坏，再用蛋白酶、淀粉酶将包裹住油分子的蛋白、多糖类物质水解成小分子的肽或糖，从而使得油分子游离出来。目前水酶法在牡丹籽油的制取上还是空白。
中国专利文献专利号为201210270846.8（公开号CN 102746940 A）介绍了一种水提取牡丹籽油的方法，该发明方法所涉及的提取釜压力5-30Mpa、温度100-300℃，耗能量较大，且温度较高不利于保持油脂良好品质。中国专利文献专利号为200910310142.7（公开号CN 102071096 A）和中国专利文献专利号为200910310143.1（公开号CN 102071097 A）均介绍了一种牡丹籽油的制备方法，这两种方法均采用压榨法，得到的油需要经过过滤、水化、脱色、再过滤、脱臭等一系列的步骤，步骤繁琐，且水化过程中需要加入一定量的碱，脱色和脱臭的过程温度较高，均对油脂的品质有不利影响。中国专利文献专利号为20101098582.0（公开号CN 102277229 A）介绍了一种牡丹籽油的加工方法，该方法需要对牡丹籽进行焙炒，且得油率不高。
中国专利文献专利号为201310077170.5（公开号CN 103113977 A）介绍了一种水酶法同步制备花生油和花生肽的方法，该方法所介绍的酶解过程过于简单，主要还是依赖机械湿磨手段对原料进行破壁，且制备的花生肽是直接将水相喷雾干燥得到，存在制品纯度较低的问题。
本发明以三步酶解为核心，结合破乳、蛋白沉淀、洗渣等工序同时得到牡丹籽油、牡丹籽蛋白和牡丹籽纤维，该工艺流程未见报道，而将酶法应用于牡丹籽油的提取也未见报道。
发明内容
本发明提供了从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法，本方法经过三步酶解后，使牡丹籽得到的最大程度的综合利用。其原料无需干燥，操作高效简单，无污染，无残留，出油率高，得到的牡丹籽油酸价低，不含过氧化物，不饱和脂肪酸含量高，且牡丹籽蛋白粉得率高，膳食纤维溶胀性好。
本发明采用的技术方案是：从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法，包括（1）预处理、（2）酶解、（3）离心、（4）破乳，还有步骤
（5）蛋白回收：将步骤（3）得到的蛋白水解液经等电点沉淀后冷冻干燥得到牡丹籽蛋白粉；
（6）洗渣：在步骤（3）得到的渣中加入水，在一定pH和温度下搅拌1-2h，离心后得到游离油D、乳浊液和沉淀。合并游离油A、B、C、D得到牡丹籽油；沉淀经水洗后真空干燥得到牡丹籽膳食纤维。
作为本发明的进一步改进，步骤(4) 破乳：其条件为：将步骤（3）得到的乳化层A放入-20℃冷冻12-24小时后放入40-50℃水浴解冻1-5小时，再按照步骤(3)的离心条件进行离心，得到游离油B和乳化层B；再将乳化层B进行二次破乳，得到游离油C。
作为本发明的进一步改进，步骤(5)蛋白回收，其条件为：取步骤(3)得到的蛋白水解液，调节其PH4-5，静置1-5h后3000r/min离心20min，弃去上层水溶液，在沉淀中加入1-2倍体积的水，调节pH7，搅拌溶解后冷冻干燥，得到牡丹籽蛋白粉。
作为本发明的进一步改进，步骤(6) 洗渣：其条件为：将步骤（3）得到的渣，加入1-2倍体积的水，调节pH10-11，60℃磁力搅拌1h，3000r/min离心20min，得到游离油D、乳浊液和沉淀。合并游离油A、B、C、D得到牡丹籽油；沉淀再经2-3次水洗后真空干燥，得到牡丹籽膳食纤维。 
本发明的有益效果是：
1、本发明注重于牡丹籽的综合利用，以三步酶解法为核心，逐一得到牡丹籽油、牡丹籽蛋白和牡丹籽膳食纤维，此技术工艺暂无报道。
2、本发明方法中原料无需进行干燥，避免了干燥过程中油脂的氧化和蛋白的变性，且整个提取过程，温度不超过70℃，较好的保持了牡丹籽原油的品质和香味，也较大程度的避免了牡丹籽蛋白的变性。
3、与其他牡丹籽油的提取方法相比，本发明方法高效简便，设备要求低，能源消耗低，出油率高，整个过程绿色环保，无污染，无溶剂残留。
4、本发明方法采用三步酶解法，在对酶解后的乳化层和渣进行破乳和洗渣，牡丹籽油得率达到22-25%（原料牡丹籽含油量约31%；得率%=游离油质量/籽粉质量*100%），且不含杂质，酸价3.5，达到国家植物油原油标准，不含过氧化物，品质极佳。（酸价测定参照国标GB/T 5530、过氧化值测定参照国标GB/T 5538）
5、本发明方法所得的牡丹籽蛋白粉，其得率达到17-19%（原料牡丹籽粗蛋白含量约20.3%；得率%=蛋白质量/籽粉质量*100%）；所得的牡丹籽膳食纤维，相比其他油料作物的膳食纤维，其溶胀性较高，达到20-25mL/g，作为功能性食品组分可以有效的增加食品的体积，刺激胃肠道的蠕动，减少和预防胃肠道疾病。
具体实施方式
对本发明具体实施方式作详细说明。
实施例1
将原料粉碎，过40目筛。取50g籽粉，加入250ml水，混匀成浆液待用。用1mol/L盐酸调节浆液pH4.5，加入15mL纤维素-果胶复合酶（丹麦诺维信复合纤维素酶Celluclast 1.5L：多聚半乳糖醛酸酶（果胶酶）Pectinex Ultra SP-L以2:1复配，酶活1.2*105U/g），50℃搅拌提取2h，得到酶解液A，用1mol/L氢氧化钠调节酶解液A的pH7，加入6mLα-中温淀粉酶（丹麦诺维信中温淀粉酶BAN 480，酶活4*104 U/g），70℃搅拌提取0.5h，得到酶解液B，用1mol/L氢氧化钠调节酶解液B的pH8.5，加入1g碱性蛋白酶（丹麦诺维信Alcalase 2.4L，酶活2.5*105 U/g），60℃搅拌提取2h，得到终酶解液。将终酶解液以3000r/min，离心20min，得到游离油A、乳化层A、蛋白水解液和渣。
将乳化层A放入-20℃冷冻20小时后放入40-50℃水浴解冻3小时，得到游离油B和乳化层B；再将乳化层B进行二次破乳，得到游离油C。
取上述得到的蛋白水解液，调节其PH4.2，静置2h后3000r/min离心20min，弃去上层水溶液，在沉淀中加入1倍体积的水（约20mL），调节pH7，搅拌溶解后冷冻干燥，得到牡丹籽蛋白粉。
向渣中加入1倍体积水（约10mL），调节pH11，60℃磁力搅拌1h，3000r/min离心20min，得到游离油D、乳浊液和沉淀。合并游离油A、B、C、D得到牡丹籽油；沉淀再经2-3次水洗后真空干燥，得到牡丹籽膳食纤维。
本发明方法以三步酶解为核心，逐一得到牡丹籽油、牡丹籽蛋白和牡丹籽膳食纤维。其牡丹籽油和蛋白得率颇为可观，达到行业较高水平；牡丹籽膳食纤维的溶胀性相比其他作物也较高，作为功能性食品组分可以有效的增加食品的体积，刺激胃肠道的蠕动，减少和预防胃肠道疾病。
经测定，以上实例得到的牡丹籽油，其得率24.8%，酸价3.3，过氧化值0；牡丹籽蛋白得率16.7%；牡丹籽膳食纤维溶胀性21.3 mL/g。
 
实施例2
将原料粉碎，过40目筛。取1000g籽粉，加入4L水，混匀成浆液待用。用1mol/L盐酸调节浆液pH4.5，加入30g纤维素-果胶复合酶（市售国产纤维素酶：果胶酶按1:1复配，酶活5*104U/g），50℃搅拌提取2.5h，得到酶解液A，用1mol/L氢氧化钠调节酶解液A的pH7，加入20gα-中温淀粉酶（市售国产α-中温淀粉酶，酶活1*104 U/g），70℃搅拌提取1h，得到酶解液B，用1mol/L氢氧化钠调节酶解液B的pH8.5，加入50g碱性蛋白酶（市售国产碱性蛋白酶，酶活1*105 U/g），60℃搅拌提取2h，得到终酶解液。将终酶解液以3000r/min，离心20min，得到游离油A、乳化层A、蛋白水解液和渣。
将乳化层A放入-20℃冷冻20小时后放入40-50℃水浴解冻3小时，得到游离油B和乳化层B；再将乳化层B进行二次破乳，得到游离油C。
取上述得到的蛋白水解液，调节其PH4.2，静置4h后3000r/min离心20min，弃去上层水溶液，在沉淀中加入1倍体积的水（约400mL），调节pH7，搅拌溶解后冷冻干燥，得到牡丹籽蛋白粉。
向渣中加入1倍体积水（约200mL），调节pH11，60℃磁力搅拌1h，3000r/min离心20min，得到游离油D、乳浊液和沉淀。合并游离油A、B、C、D得到牡丹籽油；沉淀再经2-3次水洗后真空干燥，得到牡丹籽膳食纤维。
经测定，以上实施例得到的牡丹籽油，其得率25.2%，酸价3.5，过氧化值0；牡丹籽蛋白得率17.9%；牡丹籽膳食纤维溶胀性20.9 mL/g。。
 
实施例3 
将原料粉碎，过40目筛。取500g籽粉，加入2.5L水，混匀成浆液待用。用1mol/L盐酸调节浆液pH4.5，加入45g纤维素-果胶复合酶（市售国产纤维素酶：果胶酶按1:1复配，酶活2*104U/g），50℃搅拌提取2.5h，得到酶解液A，用1mol/L氢氧化钠调节酶解液A的pH7，加入8gα-中温淀粉酶（市售国产α-中温淀粉酶，酶活1*104 U/g），70℃搅拌提取1h，得到酶解液B，用1mol/L氢氧化钠调节酶解液B的pH8.5，加入35g碱性蛋白酶（市售国产碱性蛋白酶，酶活5*104 U/g），60℃搅拌提取2h，得到终酶解液。将终酶解液以3000r/min，离心20min，得到游离油A、乳化层A、蛋白水解液和渣。
将乳化层A放入-20℃冷冻20小时后放入40-50℃水浴解冻3小时，得到游离油B和乳化层B；再将乳化层B进行二次破乳，得到游离油C。
取上述得到的蛋白水解液，调节其PH4.2，静置3h后3000r/min离心20min，弃去上层水溶液，在沉淀中加入1倍体积的水（约200mL），调节pH7，搅拌溶解后冷冻干燥，得到牡丹籽蛋白粉。
向渣中加入1倍体积水（约100mL），调节pH11，60℃磁力搅拌1h，3000r/min离心20min，得到游离油D、乳浊液和沉淀。合并游离油A、B、C、D得到牡丹籽油；沉淀再经2-3次水洗后真空干燥，得到牡丹籽膳食纤维。
经测定，以上实施例得到的牡丹籽油，其得率24.9，酸价3.3，过氧化值0；牡丹籽蛋白得率17.2%；牡丹籽膳食纤维溶胀性21.5 mL/g。

Claims (4)

1.从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法，包括（1）预处理、（2）酶解、（3）离心、（4）破乳，其特征是：还有步骤
（5）蛋白回收：将步骤（3）得到的蛋白水解液经等电点沉淀后冷冻干燥得到牡丹籽蛋白粉；
（6）洗渣：在步骤（3）得到的渣中加入水，在一定pH和温度下搅拌1-2h，离心后得到游离油D、乳浊液和沉淀，合并游离油A、B、C、D得到牡丹籽油；沉淀经水洗后真空干燥得到牡丹籽膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法，其特征是步骤(4) 破乳：其条件为：将步骤（3）得到的乳化层A放入-20℃冷冻12-24小时后放入40-50℃水浴解冻1-5小时，再按照步骤(3)的离心条件进行离心，得到游离油B和乳化层B；再将乳化层B进行二次破乳，得到游离油C。
3.根据权利要求1所述的从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法，其特征是步骤(5)蛋白回收，其条件为：取步骤(3)得到的蛋白水解液，调节其PH4-5，静置1-5h后3000r/min离心20min，弃去上层水溶液，在沉淀中加入1-2倍体积的水，调节pH7，搅拌溶解后冷冻干燥，得到牡丹籽蛋白粉。
4.根据权利要求1所述的从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法，其特征是步骤(6) 洗渣：其条件为：将步骤（3）得到的渣，加入1-2倍体积的水，调节pH10-11，60℃磁力搅拌1h，3000r/min离心20min，得到游离油D、乳浊液和沉淀，合并游离油A、B、C、D得到牡丹籽油；沉淀再经2-3次水洗后真空干燥，得到牡丹籽膳食纤维。
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