CN105199832B - 一种高效提取核桃油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效提取核桃油的方法，该方法在生物酶解处理核桃仁后，向酶解体系中加入表面活性剂并辅以热搅拌，以达到改善破乳效果的目的，促进系统中油水分离，从而提高核桃油提取率。本发明采用生物酶制剂降解核桃仁中的蛋白质和纤维素等物质，使油脂得以充分释放，然后加入非离子表面活性剂使核桃酶解乳状液中的脂肪球界面膜强度降低，结合离心分离技术进一步使得核桃酶解乳状液中的脂肪球发生破裂，从而达到高效提取核桃油的目的。本发明具有破乳效果好，核桃油提取率高的特点。

Description

一种高效提取核桃油的方法

技术领域

本发明涉及一种高效提取核桃油的方法，该方法是对传统水酶法的改进，通过化学破乳促进油水分离高效提取核桃油。

背景技术

核桃，胡桃科植物，别名羌桃、万岁子、胡桃等，为全球四大干果之一，其经济价值高，分布范围广，世界年产量达到170万吨，仅次于杏仁，居世界第二。

在我国，核桃种植区主要分布在河北、云南、河南等地，总共种植约有2亿多株，是世界第二大产核桃的国家。核桃仁中富含蛋白质、油脂、维生素和矿物质等各类营养物质，营养价值和经济价值极高。其中核桃仁中的油脂含量在65％以上，且脂肪酸组成中饱和脂肪酸含量低于10％，大部分为不饱和脂肪酸。此外，核桃中还富含磷脂，具有增强细胞活力、促进造血、预防血管硬化的作用，尤其对脑神经的正常功能有着重要作用。

核桃油的脂肪酸组成赋予其极高的生理活性和优良品质，其滋补和润肺强肾等功效显著，兼具抗衰老、预防癌症功效，长期食用还可降低血脂和预防心脑血管疾病，是滋补的佳品。

目前提取核桃油的方法主要有压榨法、水代法、溶剂萃取法、超临界萃取法和水酶法。

热榨法作为压榨法中的一种，由于设备简单、成本低廉而被大量采用，是目前油脂工业中最常用的方法之一，但该方法提油率较低，油脂氧化严重，且副产物较多。冷榨法针对热榨法进行了一系列改进，减少了核桃油的氧化程度，但提油率更低，导致生产成本居高不下，因而限制了其在工业上的应用。水代法作为一种传统的油脂提取工艺，也由于提油率太低，而逐渐被淘汰。溶剂萃取法的油脂提取率较高，蛋白质变性程度也较低，但该方法存在严重的溶剂残留等问题，油脂品质不佳。超临界萃取对油脂品质损伤最小，提取率较高，但该方法设备极其昂贵，生产成本高昂，限制了其应用。

水酶法作为一种新兴的提油工艺，油脂提取率较高，且油脂安全性高、品质极佳，稍经精炼即可作为高级保健食用油，因而受到相关企业的亲睐。

然而由于核桃蛋白乳化性较强，在水酶法提油过程中乳化现象严重，核桃油难于分离，造成核桃油提取率较低，因此限制了该方法在核桃油提取工业上的大范围推广应用。

发明内容

为了解决水酶法在核桃油提取过程中存在的破乳问题，本发明的首要目的在于提供一种高效提取核桃油的方法，该方法在生物酶解处理核桃仁后，向酶解体系中加入表面活性剂并辅以热搅拌，以达到改善破乳效果的目的，促进系统中油水分离，从而提高核桃油提取率。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种高效提取核桃油的方法，包括如下步骤：

(1)核桃仁的预处理：将核桃去壳得到核桃仁，按1:(3-8)的比例加水打浆混匀得到核桃仁浆料；

(2)核桃仁的酶解：将核桃仁浆料加热至45-55℃，调节体系pH值，加入蛋白酶和纤维素酶，恒温搅拌酶解8-12h，然后灭酶，冷却至常温得到核桃仁酶解乳状液；以核桃仁浆料中的蛋白质质量为计算基准，蛋白酶的加入量占0.5-1.0％，纤维素酶的加入量占0.8-1.2％；

(3)核桃仁酶解乳状液的破乳：向核桃仁酶解乳状液中加入表面活性剂，在45-55℃下恒温搅拌30-50min，然后在4000r/min下离心10-20min，取最上层，即为核桃油；以核桃仁酶解乳状液中的蛋白质质量为计算基准，表面活性剂的加入量占0.6-1.0％；

步骤(2)中的蛋白酶为商业用蛋白酶，可为中性蛋白酶和/或碱性蛋白酶；若加入的是中性蛋白酶，则调节体系pH值至6.0-7.0；若加入的是碱性蛋白酶，则调节体系pH值至7.0-8.5；若加入的既有中性蛋白酶也有碱性蛋白酶，则调节体系pH值至7.0；

步骤(2)中灭酶条件为85-95℃下加热15-30min；

步骤(3)中搅拌的转速控制为600-1000r/min；

步骤(3)所用表面活性剂为HLB值为1.0-2.5的非离子表面活性剂，优选蔗糖酯。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明采用生物酶制剂降解核桃仁中的蛋白质和纤维素等物质，使油脂得以充分释放，然后加入非离子表面活性剂使核桃酶解乳状液中的脂肪球界面膜强度降低，结合离心分离技术进一步使得核桃酶解乳状液中的脂肪球发生破裂，从而达到高效提取核桃油的目的。本发明具有破乳效果好，核桃油提取率高的特点。

(2)本发明操作简单、成本较低，安全性高。

(3)本发明所得核桃油风味极佳，气味清香，氧化程度低，且无任何有害物质残留，稍经精炼即可作为高级保健食用油。

附图说明

图1为核桃油提取率测定结果图。

图2为乳化层形成率及持油率的测定结果图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

以下各实施例中，油提取率、乳化层形成率、酶解清液肽分子量分布、乳化层油脂含量及持油率的测定方法如下：

乳化层形成率及油提取率的测定：乳状液经高速离心后分别取游离油和乳化层(半固态)称重，并采用索氏抽提法(参照GB/T5009.6-2003)测定打浆核桃仁中的油脂含量，计算油提取率和乳化层形成率如下：

酶解清液肽分子量分布的测定：将酶解清液稀释至蛋白浓度为1mg/mL，使用Waters 600高效液相色谱测定酶解清液中肽分子量分布情况，凝胶柱型号为：TSk gelG2000 SWXL分析柱，洗脱液为磷酸缓冲液(0.04mol/L)，流速设定1mL/min，检测波长214nm。标准肽样品分别为：Glutathione(307Da)，Vitamin B12(1855Da)，Aprotinin(6512Da)，Cytochrome C(12384Da)，Oralbumin(43000Da)，Conalbumin(75000Da)，相对分子质量的对数值与洗脱液体积拟合直线方程为y＝-0.1547x+5.6431(R2＝0.9957)，其中y为标准肽分子量的对数，x为洗脱体积。

乳化层持油率的测定：使用索氏抽提法(参照GB/T5009.6-2003)测定乳化层油脂含量，并计算乳化层中油脂含量占浆料油脂总量的百分率如下：

实施例1

一种高效提取核桃油的方法，包括如下步骤：

将核桃去壳后得到核桃仁，加入其3倍质量的水，打浆混匀，得到核桃仁浆料，加热至55℃，用氢氧化钠调节体系pH至6.5，然后加入核桃蛋白质量1％的胰酶和1％的纤维素酶，恒温搅拌酶解8h后，85℃下加热30min灭酶，冷却至常温，加入核桃仁酶解乳状液蛋白质质量0.6％的蔗糖酯S170(HLB值为1)，600r/min转速，55℃下搅拌50min，冷却至常温后，在4000r/min转速下离心10min，体系分为油层、乳化层、酶解清液及渣共4层，取最上层油层即为核桃油。

实施例1的油提取率如图1所示。

实施例1的酶解清液肽分子量分布如表1所示。

实施例1的乳化层形成率及持油率如图2所示。

实施例2

一种高效提取核桃油的方法，包括如下步骤：

将核桃去壳后得到核桃仁，加入其6倍质量的水，打浆混匀，得到核桃仁浆料，加热至50℃，用氢氧化钠调节体系pH至7.0，加入核桃蛋白质量0.8％的中性蛋白酶和1.2％纤维素酶，恒温搅拌酶解10h后，95℃加热30min灭酶，冷却至常温，加入核桃仁酶解乳状液蛋白质质量1.0％的蔗糖酯S170(HLB值为1)，1000r/min转速，50℃下搅拌30min，冷却至常温后，在4000r/min转速下离心15min，体系分为油层、乳化层、酶解清液及渣共4层，取最上层油层即为核桃油。

实施例2的油提取率如图1所示。

实施例2的酶解清液肽分子量分布如表1所示。

实施例2的乳化层形成率及持油率如图2所示。

实施例3

一种高效提取核桃油的方法，包括如下步骤：

将核桃去壳后得到核桃仁，加入其8倍质量的水，打浆混匀，得到核桃仁浆料，加热至45℃，用氢氧化钠调节体系pH至8.0，加入核桃蛋白质量1.2％的Alcalase 2.4L和1.0％的纤维素酶，恒温搅拌酶解12h后，90℃下加热30min灭酶，冷却至常温，加入核桃仁酶解乳状液蛋白质质量0.8％的蔗糖酯S170(HLB值为1)，800r/min转速，45℃下搅拌40min，冷却至常温后，在4000r/min转速下离心20min，体系分为油层、乳化层、酶解清液及渣共4层，取最上层油层即为核桃油。

实施例3的油提取率如图1所示。

实施例3的酶解清液肽分子量分布如表1所示。

实施例3的乳化层形成率及持油率如图2所示。

对比例1

一种提取核桃油的方法，包括如下步骤：

将核桃去壳后得到核桃仁，加入其8倍质量的水，打浆混匀，得到核桃仁浆料，再加热至55℃，用氢氧化钠调pH值为7.0，分别加入核桃蛋白质量1％的中性蛋白酶和1.0％的纤维素酶，恒温搅拌酶解8h后，90℃下加热20min灭酶，冷却至常温，800r/min转速，55℃下搅拌40min，冷却至常温后，在4000r/min转速下离心20min，体系分为油层、乳化层、酶解清液及渣共4层，取最上层油层即为核桃油。

对比例1的油提取率如图1所示。

对比例1的酶解清液肽分子量分布如表1所示。

对比例1的乳化层形成率及持油率如图2所示。

对比例2

一种提取核桃油的方法，包括如下步骤：

将核桃去壳后得到核桃仁，加入其6倍质量的水，打浆混匀，得到核桃仁浆料，再加热至50℃，用氢氧化钠调pH值为6.5，加入核桃蛋白质量1.0％的胰酶和1.2％纤维素酶，恒温搅拌酶解10h后，85℃下加热30min灭酶，冷却至常温，加入核桃仁酶解乳状液蛋白质质量1.0％的司盘60(HLB＝4.7)，800r/min转速，50℃下搅拌40min，冷却至常温后，在4000r/min转速下离心15min，体系分为油层、乳化层、酶解清液及渣共4层，取最上层油层即为核桃油。

对比例2的油提取率如图1所示。

对比例2的酶解清液肽分子量分布如表1所示。

对比例2的乳化层形成率及持油率如图2所示。

表1酶解清液肽分子量分布测定结果

由图1可知，实施例与对比例相比，实施例(1、2、3)的油提取率均明显高于对比例(1、2)，且实施例(1、2、3)之间差异较小，而对比例1和对比例2之间差异较大。

实施例1与对比例1之间的主要区别在于实施例1中有加入非离子表面活性剂进行辅助破乳，而对比例中未加任何非离子表面活性剂，这说明加入非离子表面活性剂对于提高水酶法核桃油提取率有着非常重要的作用。

实施例2与对比例2之间的主要区别在于二者所加入的非离子表面活性剂的HLB值不同。实施例2中所加入的非离子表面活性剂HLB值在1.0-2.5之间，而对比例2中所加入的非离子表面活性剂HLB值为4.7，这说明只有HLB值为1.0-2.5之间的非离子表面活性剂才能显著提高核桃油提取率。

乳化层是一种由核桃油、酶解清液以及未酶解的纤维素等悬浮物构成的半固态乳化物，其形成率的高低可反映核桃乳状液的破乳情况，最终影响到核桃油的提取率。

由图2可知，实施例1、实施例2和实施例3的乳化层形成率差异较小，且均小于对比例1的乳化层形成率，而对比例1的乳化层形成率小于对比例2的乳化层形成率，这说明实施例的破乳效果明显优于对比例1和对比例2，且添加HLB大于2.5的非离子表面活性剂反而会提高乳化层形成率，从而降低核桃提取率。

由图2中持油率的变化可知，实施例1、实施例2和实施例3之间乳化层持油率差异较小，而对比例1和对比例2的持油率较高，并且对比例1的持油率高于对比例2，说明采用本发明方法可明显降低酶解体系乳化层中的持油率，提高游离油脂的含量，增加核桃油的得率。

酶解清液中肽分子量的分布情况可以反映乳状液在破乳过程中大分子蛋白的解析情况，由于小分子表面活性剂对脂肪球的稳定效果不如大分子蛋白质，因此大分子蛋白的解析易造成脂肪球的破裂，从而可以使得脂肪游离出来。由表1可知实施例(1、2、3)的肽分子量分布与对比例(1、2)之间存在显著性差异，实施例(1、2、3)中大于>10000Da和5000Da-10000Da的肽段所占百分数明显高于对比例1和对比例2，此外，对比例2中大于>10000Da和5000Da-10000Da的肽段所占百分比明显高于对比例1，此结果与图1中油提取率的测定结果相一致，这充分说明了本发明中HLB值为1.0-2.5的非离子表面活性剂对改善破乳效果起到了关键作用。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高效提取核桃油的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)核桃仁的预处理：将核桃去壳得到核桃仁，按1:(3-8)的比例加水打浆混匀得到核桃仁浆料；

(2)核桃仁的酶解：将核桃仁浆料加热至45-55℃，调节体系pH值，加入蛋白酶和纤维素酶，恒温搅拌酶解8-12h，然后灭酶，冷却至常温得到核桃仁酶解乳状液；

(3)核桃仁酶解乳状液的破乳：向核桃仁酶解乳状液中加入表面活性剂，在45-55℃下恒温搅拌30-50min，然后在4000r/min下离心10-20min，取最上层，即为核桃油；以核桃仁酶解乳状液中的蛋白质质量为计算基准，表面活性剂的加入量占0.6-1.0％；

步骤(2)中的蛋白酶为中性蛋白酶和/或碱性蛋白酶；若加入的是中性蛋白酶，则调节体系pH值至6.0-7.0；若加入的是碱性蛋白酶，则调节体系pH值至7.0-8.5；若加入的既有中性蛋白酶也有碱性蛋白酶，则调节体系pH值至7.0；

步骤(3)所用表面活性剂为HLB值为1.0-2.5的蔗糖酯。

2.根据权利要求1所述的高效提取核桃油的方法，其特征在于：步骤(2)中，以核桃仁浆料中的蛋白质质量为计算基准，蛋白酶的加入量占0.5-1.0％，纤维素酶的加入量占0.8-1.2％。

3.根据权利要求1所述的高效提取核桃油的方法，其特征在于：步骤(2)中灭酶条件为85-95℃下加热15-30min。

4.根据权利要求1所述的高效提取核桃油的方法，其特征在于：步骤(3)中搅拌的转速控制为600-1000r/min。