CN104629902A - 一种汽爆及乙醇辅助提取玉米胚芽油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽爆及乙醇辅助提取玉米胚芽油的方法，属于农副产品精细加工技术领域。本发明使用低浓度的柠檬酸溶液浸泡后，通过采用蒸汽爆破处理，大大缩短了热处理的时间；采用乙醇水溶液作为提油介质及破乳剂代替传统水酶法使用大量的酶，既节约了产品的生产成本，又优化了产品的品质。本发明使用方法具有提油率高、成本低、品质好等优点，解决了玉米胚芽油采用传统水酶法提取时提油率低、成本昂贵、周期冗长等问题。

Description

一种汽爆及乙醇辅助提取玉米胚芽油的方法

技术领域

本发明涉及一种汽爆及乙醇辅助提取玉米胚芽油的方法，属于农副产品精细加工技术领域。

背景技术

玉米胚芽为酒精工业和玉米淀粉工业的副产物，中国的年产量在140万t左右。玉米胚芽含有35～57％的油脂、17～28％的粗蛋白、7～16％的灰分、1.5～5.5％淀粉和7.0％左右的纤维素。目前，中国大约每年大约有30万吨玉米胚芽用于制油，玉米胚芽油的产量近12万t。玉米胚芽油的不饱和脂肪酸含量占80％以上，其中油酸在60％以上，VE含量居植物油首位，长期食用对人体大有裨益，有“营养健康油”之称。

目前玉米胚芽油的生产方法有压榨法、溶剂浸提法和预榨-溶剂浸提法。压榨法借助机械外力，将玉米油从玉米胚芽中挤压出来，其优点是：工艺简单，配套设备少，油品质好；其缺点是：机械动力消耗大，压榨后的饼残油量高，饼粕中的蛋白质变性严重，无法作为优质的植物蛋白资源加以利用。溶剂浸提法应用液液萃取原理，选用某种能够溶解玉米胚芽油的有机溶剂(如己烷)，将玉米胚芽中的油脂萃取出来，其优点是：饼粕残油量低，容易实现大规模的自动化生产。其缺点是：浸提所用溶剂绝大多数易燃易爆，且具有一定的毒性，生产的安全性较差；浸出的毛油中所含非油物质较多，色泽较深，质量较差。预榨-溶剂浸提法是一种结合方法，在一定程度上解决了压榨法和溶剂浸提法的缺点，但是从根本上讲，这是一种治标不治本的方法，未能真正解决压榨造成的蛋白资源浪费以及有机溶剂浸提造成的环境污染。

为了综合利用油脂和蛋白资源、解决有机溶剂的使用问题，水酶(剂)法提油应运而生。但水酶法提取工艺均存在生产周期冗长、使用酶量大、成本高昂等不利于进行大规模工业化生产的致命因素，仅能在学术研究上起到一定的示范作用。进入资源、能源越来越匮乏的21世纪，我们所追求的走一条绿色、环保、节能、高效的生产、发展之路，科研的目的亦是如此。

为了解决上述水酶法生产玉米胚芽油的问题，结合玉米胚芽特性，本发明采用蒸汽爆破技术取代较长时间的热处理过程，以及采用乙醇水溶液作为提油介质及破乳剂代替传统水酶法提油。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽爆及乙醇辅助提取玉米胚芽油的方法，解决传统提油方法或游离油提取率低或环境污染严重、渣相中残油量高、优质蛋白质资源浪费、酶用量大、成本高昂等问题。

本发明技术方案主要包括以下步骤：

A、预处理干玉米胚芽1

将干玉米胚芽1按照一定料液比，采用低浓度柠檬酸溶液进行浸泡后，过滤沥干弃去过滤液，收集浸泡后的玉米胚芽2。

B、蒸汽爆破处理浸泡后玉米胚芽2

将使用低浓度柠檬酸溶液浸泡过的玉米胚芽2进行蒸汽爆破处理。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽3。

C、干燥汽爆后玉米胚芽3及粉碎

汽爆后的玉米胚芽3采用鼓风干燥箱烘干，使用粉碎机将其粉碎至体积平均粒径(MV)30～80μm，得到提油原料Ⅰ。

D、乙醇水溶液提取玉米胚芽油

将步骤C得到的原料Ⅰ采用乙醇水溶液在一定温度下搅拌均匀，调碱后进行提油，反应结束后离心，得到不相容的三相——游离油、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

在本发明中，所述的玉米胚芽是湿法生产淀粉的副产物，是目前市场上销售的产品。例如山东诸城兴贸玉米开发有限公司的产品。

在本发明的一种实施方式中，步骤A中柠檬酸浓度为0.01～0.1M，以料液比1:1～1:5(w/v，Kg/L)，浸泡0.5～3h。

在本发明的一种实施方式中，步骤A中玉米胚芽浸泡后采用目数100～250的涤纶纱布过滤。

在本发明的一种实施方式中，步骤A浸泡沥干后得到的湿玉米胚芽水分含量在60％～70％。

在本发明的一种实施方式中，步骤B中蒸汽爆破压力为0.5～1.8MPa±0.1MPa，时间设置为15～120S。汽爆腔体为5L，每次加浸泡后的玉米胚芽1.5Kg左右，处理15-120s。

在本发明的一种实施方式中，步骤C中烘干温度为50～70℃，使得烘干后物料的水分含量为2％～4％(湿基)。烘干后先预粉碎到平均粒径为100～200μm；再采用碾压机进行精细粉碎，使物料平均粒径30～80μm。

在本发明的一种实施方式中，步骤D中反应温度50～80℃，料液比1:4～1:8(w/v)，乙醇水溶液的浓度为15～35％(v/v)，调碱至pH 8.0～10.0，反应时间0.5～3h。

本发明的有益效果：本发明使用蒸汽爆破技术，使得玉米胚芽的纤维机构、油脂-蛋白复合结构在释压瞬间实现变化和分离，使得内部结构疏松，促进细胞内油脂的溶出，使得游离油提油率明显提高。利用蒸汽爆破技术取代传统水酶法提取玉米胚芽油时长时间的热处理，使得油品的品质更加优良，有效活性成分得以保留，并且减少了生产能耗，节约了成本。本发明采用乙醇溶液作为提取介质，杜绝了酶的使用，大大地缩短了制油周期；且酶价格昂贵，使用低浓度的乙醇水溶液很大程度上节约了成本；乙醇回收条件简单，不污染环境，回收后可循环使用。总而言之，本发明使用方法具有提油率高、成本低、品质好等优点，解决了玉米胚芽油采用传统水酶法提取时提油率低、成本昂贵、周期冗长等问题。

具体实施方式

蒸汽爆破设备是食品加工新型机械设备中常见的汽爆机，例如由中国鹤壁市正道重机厂以商品名QBS200B汽爆工艺试验台销售的汽爆机。鼓风干燥设备为中国上海森信实验仪器有限公司以商品名DGG-9070A型销售的电热恒温鼓风干燥箱。粉碎设备是在食品加工技术领域里通常使用的粉碎机，可满足不同粉碎细度的要求，例如由浙江温岭市林大机械有限公司以商品名为DFY-500型500克摇摆式高速中药粉碎机和由常州市武进兴业机械设备有限公司以商品名三辊研磨机销售的粉碎机。提油使用的恒温设备、搅拌装置均为目前市场上销售的产品，例如由上海一恒科学仪器有限公司销售的超级恒温循环水浴槽和由上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司以商品名84-1磁力搅拌器销售的搅拌装置。离心机是目前市场上销售的产品，例如由上海安亭科学仪器厂以商品名LXJ-IIB大容量低速离心机销售的产品。

粗脂肪测定方法：索氏抽提法

游离油得率＝游离油/原料中的含油量×100％

实施例1

将干玉米胚芽不做任何预处理，仅做破碎处理，使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径184μm左右，再采用碾压机粉碎至体积平均粒径35μm左右，得到提油原料。

将提油原料在60℃下，按料液比1:7(w/v)，乙醇水溶液浓度30％(v/v)，调体系pH 9.0进行提油，反应时间2h。反应结束后5000rpm离心15min，得到不相容的四相——游离油、乳状液、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

游离油提取率仅为77.83％，其渣相的脂肪含量占总油的13.57％。

实施例2

干玉米胚芽不采用低浓度柠檬酸溶液浸泡，干物料直接进行蒸汽爆破处理，设置其汽爆压力为1.3MPa±0.1MPa，保压时间为30s。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽。

汽爆后的玉米胚芽采用鼓风干燥箱在50℃下烘干；使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径170μm左右，再采用碾压机粉碎至体积平均粒径41μm左右，得到提油原料。

将得到的原料在60℃下，按料液比1:7(w/v)，乙醇水溶液浓度30％(v/v)，调体系pH 9.0进行提油，反应时间2h。反应结束后5000rpm离心15min，得到不相容的四相——游离油、乳状液、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

游离油提取率增大为86.71％，其渣相的脂肪含量占总油的5.22％。

实施例3

将干玉米胚芽1按照料液比1:1(w/v)，采用0.1M柠檬酸溶液浸泡3h后，沥干弃去滤过液，收集浸泡后的玉米胚芽2。

将使用柠檬酸浸泡过的玉米胚芽2进行蒸汽爆破处理，设置其汽爆压力为0.5MPa±0.1MPa，保压时间为120s。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽3。

汽爆后的玉米胚芽3采用鼓风干燥箱在60℃下烘干；使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径140μm左右，再采用碾压机粉碎至体积平均粒径38μm左右，得到提油原料(Ⅰ)。

将步骤(3)得到的原料(Ⅰ)在60℃下，按料液比1:4(w/v)，乙醇水溶液浓度35％(v/v)，调体系pH 10.0进行提油，反应时间3h。反应结束后5000rpm离心15min，得到不相容的三相——游离油、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

游离油提取率为87.36％，其渣相的脂肪含量占总油的6.41％。

实施例4

将干玉米胚芽1按照料液比1:2(w/v)，采用0.05M柠檬酸溶液浸泡2h后，沥干弃去滤过液，收集浸泡后的玉米胚芽2。

将使用柠檬酸浸泡过的玉米胚芽2进行蒸汽爆破处理，设置其汽爆压力为1.8MPa±0.1MPa，保压时间为30s。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽3。

汽爆后的玉米胚芽3采用鼓风干燥箱在70℃下烘干；使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径145μm左右，再采用碾压机粉碎至体积平均粒径35μm左右，得到提油原料(Ⅰ)。

将步骤(3)得到的原料(Ⅰ)在60℃下，按料液比1:7(w/v)，乙醇水溶液浓度30％(v/v)，调体系pH 9.0进行提油，反应时间1.5h。反应结束后5000rpm离心15min，得到不相容的三相——游离油、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

游离油提取率为90.32％，其渣相的脂肪含量仅占总油的4.51％。

实施例5

将干玉米胚芽1按照料液比1:4(w/v)，采用0.1M柠檬酸溶液浸泡0.5h后，沥干弃去滤过液，收集浸泡后的玉米胚芽2。

将使用柠檬酸浸泡过的玉米胚芽2进行蒸汽爆破处理，设置其汽爆压力为1.3MPa±0.1MPa，保压时间为15s。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽3。

汽爆后的玉米胚芽3采用鼓风干燥箱在65℃下烘干；使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径162μm左右，再采用碾压机粉碎至体积平均粒径40μm左右，得到提油原料(Ⅰ)。

将步骤(3)得到的原料(Ⅰ)在80℃下，按料液比1:8(w/v)，乙醇水溶液浓度20％(v/v)，调体系pH 8.0进行提油，反应时间3h。反应结束后5000rpm离心15min，得到不相容的三相——游离油、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

游离油提取率为88.93％，其渣相的脂肪含量仅占总油的5.32％。

实施例6

将干玉米胚芽1按照料液比1:2(w/v)，采用0.05M柠檬酸溶液浸泡2h后，沥干弃去滤过液，收集浸泡后的玉米胚芽2。

将使用柠檬酸浸泡过的玉米胚芽2进行蒸汽爆破处理，设置其汽爆压力为1.3MPa±0.1MPa，保压时间为30s。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽3。

汽爆后的玉米胚芽3采用鼓风干燥箱在60℃下烘干；使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径171μm左右，再采用碾压机粉碎至体积平均粒径36μm左右，得到提油原料(Ⅰ)。

将步骤(3)得到的原料(Ⅰ)在60℃下，按料液比1:7(w/v)，乙醇水溶液浓度30％(v/v)，调体系pH 9.0进行提油，反应时间2h。反应结束后5000rpm离心15min，得到不相容的三相——游离油、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

游离油提取率增大为93.22％，其渣相的脂肪含量仅占总油的3.52％。

实施例7

将干玉米胚芽1按照料液比1:5(w/v)，采用0.01M柠檬酸溶液浸泡2h后，沥干弃去滤过液，收集浸泡后的玉米胚芽2。

将使用柠檬酸浸泡过的玉米胚芽2进行蒸汽爆破处理，设置其汽爆压力为1.8MPa±0.1MPa，保压时间为60s。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽3。

汽爆后的玉米胚芽3采用鼓风干燥箱在60℃下烘干；使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径152μm左右，再采用碾压机粉碎至体积平均粒径40μm左右，得到提油原料(Ⅰ)。

将步骤(3)得到的原料(Ⅰ)在60℃下，按料液比1:7(w/v)，乙醇水溶液浓度30％(v/v)，调体系pH 9.0进行提油，反应时间2.5h。反应结束后5000转离心15min，得到不相容的三相——游离油、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

游离油提取率为87.91％，其渣相的脂肪含量仅占总油的6.38％。

实施例8

将干玉米胚芽1按照料液比1:2(w/v)，采用0.05M柠檬酸溶液浸泡2h后，沥干弃去滤过液，收集浸泡后的玉米胚芽2。

将使用柠檬酸浸泡过的玉米胚芽2进行蒸汽爆破处理，设置其汽爆压力为1.8MPa±0.1MPa，保压时间为30s。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽3。

汽爆后的玉米胚芽3采用鼓风干燥箱在60℃下烘干；使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径170μm左右，不再采用碾压机粉碎，得到提油原料(Ⅰ)。

将步骤(3)得到的原料(Ⅰ)在60℃下，按料液比1:7(w/v)，乙醇水溶液浓度30％(v/v)，调体系pH 9.0进行提油，反应时间2.5h。反应结束后5000转离心15min，得到不相容的三相——游离油、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

游离油提取率为80.18％，其渣相的脂肪含量仅占总油的15.92％。

实施例9

将干玉米胚芽1按照料液比1:3(w/v)，采用0.05M柠檬酸溶液浸泡2.5h后，沥干弃去滤过液，收集浸泡后的玉米胚芽2。

将使用柠檬酸浸泡过的玉米胚芽2进行蒸汽爆破处理，设置其汽爆压力为1.8MPa±0.1MPa，保压时间为30s。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽3。

汽爆后的玉米胚芽3采用鼓风干燥箱在60℃下烘干；使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径168μm左右，再采用碾压机粉碎至体积平均粒径72μm左右，得到提油原料(Ⅰ)。

将步骤(3)得到的原料(Ⅰ)在50℃下，按料液比1:7(w/v)，乙醇水溶液浓度35％(v/v)，调体系pH 9.5进行提油，反应时间0.5h。反应结束后5000转离心15min，得到不相容的四相——游离油、乳状液、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

游离油提取率为88.55％，其渣相的脂肪含量占总油的7.01％。

实施例10

将干玉米胚芽1按照料液比1:3(w/v)，采用0.1M柠檬酸溶液浸泡2.5h后，沥干弃去滤过液，收集浸泡后的玉米胚芽2。

将使用柠檬酸浸泡过的玉米胚芽2进行蒸汽爆破处理，设置其汽爆压力为1.3MPa±0.1MPa，保压时间为30s。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽3。

汽爆后的玉米胚芽3采用鼓风干燥箱在60℃下烘干；使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径164μm左右，再采用碾压机粉碎至体积平均粒径33μm左右，得到提油原料(Ⅰ)。

将步骤(3)得到的原料(Ⅰ)在60℃下，按料液比1:7(w/v)，乙醇水溶液浓度15％(v/v)，调体系pH 9.5进行提油，反应时间3h。反应结束后5000转离心15min，得到不相容的四相——游离油、乳状液、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油，称重。

游离油提取率为82.15％，其渣相的脂肪含量占总油的7.01％，乳状液中的脂肪含量占总油的9.23％。

实施例11

将干玉米胚芽1按照料液比1:2(w/v)，采用0.1M柠檬酸溶液浸泡2h后，沥干弃去滤过液，收集浸泡后的玉米胚芽2。

将使用柠檬酸浸泡过的玉米胚芽2进行蒸汽爆破处理，设置其汽爆压力为1.3MPa±0.1MPa，保压时间为30s。爆破结束，打开蒸汽爆破机收集仓，收集汽爆后的玉米胚芽3。

汽爆后的玉米胚芽3采用鼓风干燥箱在60℃下烘干；使用中药粉碎机将其粉碎至体积平均粒径170μm左右，再采用碾压机粉碎至体积平均粒径36μm左右，得到提油原料(Ⅰ)。

将步骤(3)得到的原料(Ⅰ)在61℃下，按料液比1:7(w/v)，乙醇水溶液浓度30％(v/v)，调体系pH 9.0进行提油，反应时间2h。反应结束后5000转离心15min，得到不相容的三相——游离油、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油。测定其毛油的过氧化值仅为0.81mmol/kg，维生素E含量高达105.49mg/100g。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种汽爆及乙醇辅助提取玉米胚芽油的方法，其特征在于，将玉米胚芽经蒸汽爆破处理后，烘干粉碎，以乙醇溶液提取玉米胚芽油。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：将玉米胚芽进行蒸汽爆破处理，爆破结束，收集汽爆后的玉米胚芽；汽爆后的玉米胚芽烘干，使用粉碎机将其粉碎至体积平均粒径30～80μm，得到提油原料；将提油原料采用乙醇水溶液在一定温度下搅拌均匀，调碱后进行提油，反应结束后离心，得到不相容的游离油、水相和渣相，瓢取得到游离玉米胚芽油。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，玉米胚芽在进行蒸汽爆破处理之前，先用低浓度柠檬酸溶液进行浸泡，过滤沥干弃去过滤液。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，柠檬酸溶液浓度为0.01～0.1M，以料液比1:1～1:5浸泡玉米胚芽0.5～3h。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，玉米胚芽浸泡后采用目数100～250的涤纶纱布过滤。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，浸泡沥干后得到的湿玉米胚芽水分含量在60％～70％。

7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，蒸汽爆破压力为0.5～1.8MPa±0.1MPa，时间设置为15～120s。

8.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，汽爆后的玉米胚芽的烘干温度为50～70℃，烘干后物料的水分含量为2％～4％。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，玉米胚芽经气爆烘干后，先预粉碎到平均粒径为100～200μm；再采用碾压机进行精细粉碎，使物料平均粒径30～80μm。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，乙醇溶液提取玉米胚芽油的温度为50～80℃，pH 8.0～10.0，料液比1:4～1:8，乙醇水溶液的浓度为15～35％，反应时间0.5～3h。