CN107434998A - 一种高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法 - Google Patents

一种高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油脂领域，具体公开了一种高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，包括以下步骤：将干燥油茶籽去壳干燥，粉碎成粉末，加入去离子水配制，高压脉冲电场一次处理，适宜的PH和温度条件下酶解，高压脉冲电场二次处理，离心分离后既得油茶籽油。本发明的油茶籽油制备方法，不仅弥补了传统油脂制备工艺中存在的不足。同时克服了单独使用水酶法制备时存在的破乳难、得率低等问题，为功能性油脂的制备发现新思路。

Description

一种高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法
技术领域
本发明涉及一种油茶籽油的制备方法，具体涉及一种高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法。
背景技术
油茶籽油与棕榈油、橄榄油、椰子油并称为世界四大木本油料，是我国南方特有的木本油料。油茶籽油中的不饱和脂肪酸含量高达90％，远高于菜籽油、花生油和豆油，媲美橄榄油，是世界上最好的木本植物食用油之一，也是非常理想的功能性油脂。
传统的油脂制备工艺包括了溶剂法和压榨法。溶剂法具有残油率低、饼粕蛋白变性小的优点，但溶剂残留、安全性差的缺点也尤为明显；压榨法则具有残油率高、饼粕蛋白变性大，制备成本高的缺点。
水酶法是以机械破碎为基础，使用对植物油料中的脂蛋白、脂多糖等复合体和细胞壁有降解作用的酶，来促进油料固体释放出油脂。同时，根据非油成分(蛋白和碳水化合物)对油和水的亲和力不同、油水比重有差异的原理而将油和非油成分分离的技术。水酶法有安全、绿色的优点，已应用于猕猴桃籽油、牡丹籽油、花生油等的制备，具有光明前景。但是水酶法在制备油脂的过程中也存在着破乳难、得率低的问题，亟待解决。
高压脉冲电场作为一种新兴的高效节能的非热处理技术，是利用细胞膜穿孔效应，增大细胞膜的通透性，促进生物活性成分的渗出，具有耗时短、温升小、能耗低和不易引起目标产物变性的明显优势。专利号CN 104017643公开了一种高压脉冲电场辅助亚临界流体萃取米糠油的方法，但是该发明中添加的无水乙醇会有残留，制备的油脂后续还需精炼处理，工艺复杂、繁琐，不够健康与环保。同时，该发明中也未很好的解决亚临界流体萃取技术普遍存在的提取率低、成本高的问题。
综上所述，现有的油茶籽油制备技术仍然不能满足消费者日益增长的健康需求，亟待发明一种既绿色健康又工艺简单、成本较低的制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，以弥补传统制备工艺中存在的不足。同时，也克服单独使用水酶法制备时存在的破乳难、得率低等的问题，为功能性油脂的制备发现新思路。
本发明的目的通过以下步骤来实现：
一种高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，通过以下步骤：
⑴配制：以去壳油茶籽为原料，粉碎后过20-50目筛，加入去离子水，搅拌或旋涡混匀；
⑵高压脉冲电场一次处理：采用高压脉冲电场处理步骤⑴配制的溶液；
⑶酶解：添加酶到经步骤⑵处理的溶液中，进行酶解反应；
⑷高压脉冲电场二次处理：高压脉冲电场处理步骤⑶酶解后的溶液；
⑸离心：在转速为2000r/min-4000r/min的条件下，离心步骤⑷处理后溶液，取上层油脂，既得油茶籽油。离心时间不易过长，时间过程会使得乳化严重，严重影响了油茶籽油的得率，以3-8min为宜。
进一步，限定上述步骤⑴中的料液质量比为1:3-1:18(g/mL)，优选为1:5(g/mL)。
进一步，限定上述所述步骤⑵的高压脉冲电场一次处理条件为：脉冲宽度1.0-5.0μs，脉冲频率150-500Hz，电场强度10-50kV/cm，脉冲数为2-20，优选为9-11。
进一步，限定上述步骤⑶酶解中用到的酶为碱性内切蛋白酶，酶解温度为40℃-60℃，PH为7-9，酶解时间2-6h。通过对比了纤维素酶、果胶酶、中性蛋白酶和酸性蛋白酶的最佳酶解效果后得到，详见实施例1。
进一步，限定上述步骤⑷的高压脉冲电场二次处理条件为：脉冲宽度1.0-5.0μs，脉冲频率100-400Hz，电场强度为10-30kV/cm，脉冲数2-15，优选3-5。
附图说明
图1为不同酶制剂对油茶籽油得率的影响。
具体实施方式
以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
实施例1酶制剂的筛选实验
原料与试剂：
纤维素酶(最适酶解条件:50℃、pH4.8)、果胶酶(最适酶解条件:50℃、pH3.5)、中性蛋白酶(最适酶解条件:50℃、pH7)、酸性蛋白酶(最适酶解条件:45℃、pH 3)，江苏锐阳生物科技有限公司；Alcalase碱性内切蛋白酶(最适酶解条件:55℃、pH 8.5)，诺维信(中国)。
步骤：
将清理、洗净后的去壳油茶籽干燥(55℃，12h)，冷却至室温后粉碎过40目筛，收集粉末以备用。每次取50g油茶籽粉末于锥形瓶内，按一定的料液比加入蒸馏水，混匀，放置于水浴锅中灭酶(90℃，10min)，冷却至室温后调pH至所选酶的最适值，按一定的酶添加量加入酶制剂，置于恒温振荡器(30r/min)内，在酶的最适酶解温度下酶解，反应完成后于水浴锅中再次灭酶(90℃，10min)，离心(4 000r/min，30min)，收集上层游离油，将残渣用蒸馏水(200mL)洗涤，混匀，离心(4 000r/min，30min)，收集上层游离油，将2次离心所得的游离油合并称重，计算得率。
结果：
根据水酶法制备的原理，酶主要起到破坏植物细胞(或油脂)与蛋白质(或糖类)复合体的作用，而油茶籽细胞壁的主要成分是纤维素、半纤维素、果胶，故本实施例在设定料液比1∶4(g/mL)，酶解时间3h，酶添加量2.5％(以底物质量计)不变的基础上，分别考察酶制剂为无添加(A)、果胶酶(B)、纤维素酶(C)、中性蛋白酶(D)、碱性内切蛋白酶(E)、酸性蛋白酶(F)时的油茶籽油得率，结果见图1。
由图1可知，与不添加酶制剂相比，碱性内切蛋白酶能显著提高黄秋葵籽油得率(P＜0.55)，这可能是因为在黄秋葵籽油脂体内有一种由低相对分子质量(15000-26000ku)蛋白质构成的Oleosins物质，该物质对于维持油脂体的完整性、阻止油脂体间的相互融合起到关键作用，而碱性内切蛋白酶对Oleosins有良好的酶解作用，且效果要好于果胶酶、纤维素酶、中性蛋白酶和酸性蛋白酶，故选定碱性内切蛋白酶作为高压脉冲电场协同酶法制备油茶籽油的酶制剂。
实施例2高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油
原料与仪器：
油茶籽：清理、洗净后的去壳油茶籽干燥(55℃，12h)，冷却至室温后粉碎过40目筛，收集粉末备用。
Alcalase碱性内切蛋白酶：(最适酶解条件:55℃、pH 8.5)，诺维信(中国)。
仪器：高压脉冲电场提取器，LDT-100/4-25型,长春华迪生物科技公司。
步骤：
取50g油茶籽粉末于锥形瓶内，按1:5(g/mL)的料液比加入去离子水，混匀。将溶液移至高压脉冲电场提取器内，在脉冲宽度3.0μs，脉冲频率300Hz，电场强度10-50kV/cm，脉冲数10的条件下处理。这不仅相当于一个灭酶的过程，同时也有助于破坏油茶籽的细胞壁。用少量的氢氧化钙调节溶液的PH至8.5，按酶添加量2.5％(以底物质量计)的比例加入Alcalase碱性内切蛋白酶，置于恒温55℃的振荡器(30r/min)内进行酶解4h。酶解完成后，再次置于脉冲宽度3μs，脉冲频率250Hz，电场强度为20kV/cm，脉冲数5的高压脉冲电场提取器内处理。这时的高压脉冲电场处理不仅起到了灭酶的效果，同时也有助于破乳，提高水酶法制备技术的提取率。上述步骤完成后，取出酶解液，在转速为3000r/min的条件下，离心6min，转移出上层油脂，既得油茶籽油16.3g，且无需再次精炼，相关理化指标已达GB19112中相关规定。
实施例3高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油
取50g油茶籽粉末于锥形瓶内，按1:5(g/mL)的料液比加入去离子水，混匀。将溶液移至高压脉冲电场提取器内，在脉冲宽度5.0μs，脉冲频率500Hz，电场强度50kV/cm，脉冲数为11的条件下处理。这不仅相当于一个灭酶的过程，同时也有助于破坏油茶籽的细胞壁。用少量的氢氧化钙调节溶液的PH至8.5，按酶添加量2.5％(以底物质量计)的比例加入Alcalase碱性内切蛋白酶，置于恒温55℃的振荡器(30r/min)内进行酶解5h。酶解完成后，再次置于脉冲宽度5.0μs，脉冲频率400Hz，电场强度为30kV/cm，脉冲5的高压脉冲电场提取器内处理。这时的高压脉冲电场处理不仅起到了灭酶的效果，同时也有助于破乳，提高水酶法制备技术的提取率。上述步骤完成后，取出酶解液，在转速为4000r/min的条件下，离心5min，转移出上层油脂，既得油茶籽油17.1g，且无需再次精炼，相关理化指标已达GB19112中相关规定。

Claims (8)

1.一种高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，其特征在于，包括以下步骤：
⑴配制：以去壳油茶籽为原料，粉碎后过20-50目筛，加入去离子水，混匀；
⑵高压脉冲电场一次处理：采用高压脉冲电场处理步骤⑴配制的溶液；
⑶酶解：添加酶到经步骤⑵处理的溶液中，进行酶解反应；
⑷高压脉冲电场二次处理：高压脉冲电场处理步骤⑶酶解后的溶液；
⑸离心：在转速为2000r/min-4000r/min的条件下，离心步骤⑷处理后溶液，取上层油脂，既得油茶籽油。
2.根据权利要求1所述的高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，其特征在于，所述步骤⑴中的料液质量比为1:3-18g/mL。
3.根据权利要求2所述的高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，其特征在于，所述步骤⑴中的料液质量比为为1:5g/mL。
4.根据权利要求1所述的高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，其特征在于，所述步骤⑵的高压脉冲电场一次处理条件为：脉冲宽度1.0-5.0μs，脉冲频率150-500Hz，电场强度10-50kV/cm，脉冲数为2-20。
5.根据权利要求4所述的高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，其特征在于，所述脉冲数为9-11。
6.根据权利要求1所述的高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，其特征在于，所述步骤⑶酶解中用到的酶为碱性内切蛋白酶，酶解温度为40℃-60℃，PH7-9，酶解时间2-6h。
7.根据权利要求1所述的高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，其特征在于，所述步骤⑷的高压脉冲电场二次处理条件为：脉冲宽度1.0-5.0μs，脉冲频率100-400Hz，电场强度为10-30kV/cm，脉冲数2-15。
8.根据权利要求7所述的高压脉冲电场协同水酶法制备油茶籽油的方法，其特征在于，所述脉冲数为3-5。
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