CN109694776A - 植物油脱胶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种植物油脱胶的方法，涉及油脂酶法脱胶技术领域。包括以下步骤：磷脂酶固定化，所述固定化磷脂酶用于油脂脱胶；磷脂酶固定化包括磷脂酶A1的固定化和磷脂酶C的固定化；油脂脱胶的步骤为：植物油预处理；利用固定化磷脂酶C进行植物油的第一次脱胶；利用固定化磷脂酶A1对第一步脱胶后的植物油进行二次脱胶。本发明采用固定化磷脂酶C和磷脂酶A1联合脱胶技术，充分发挥两种酶对油脂的脱胶作用，不仅可以提高中性油的得率，而且可以重复利用固定化磷脂酶，节约生产成本。

Description

植物油脱胶的方法
技术领域
本发明涉及油脂酶法脱胶技术领域，具体涉及一种植物油脱胶的方法。
背景技术
经压榨、浸出等方法从油料种子中提取的毛油含有蛋白质、糖类、磷脂、色素、金属离子、游离脂肪酸等杂质，通常不能直接食用，需要经过一系列油脂精炼工序将杂质去除，才能得到符合国家要求的食用油。毛油中所含的磷脂、蛋白质和粘液质等统称为胶质，毛油中的胶质以磷脂为主，故脱胶也称为脱磷。要满足物理精炼的要求，必须在脱胶过程中将油脂的磷含量控制在10mg/kg以内，否则磷脂进入脱臭塔后在高温下易结焦，附着在设备内壁，并且产生黑色物，影响精炼油的色泽。
传统的脱胶方法主要包括水化脱胶、酸法脱胶，但是水化脱胶、酸法脱胶很难满足物理精炼的要求。而酶法脱胶技术因其在提高油脂工业的经济、环保性能等方面具有巨大的应用价值而受到广泛关注。磷脂酶是一类广泛存在于动物、植物和微生物中，能够特异性水解甘油磷脂的酶，根据磷脂酶与磷脂作用位点的不同，可将磷脂酶分为磷脂酶A1(PLA1)、磷脂酶A2(PLA2)、磷脂酶B(PLB)、磷脂酶C(PLC)和磷脂酶D(PLD)。
目前，采用酶法脱胶技术对植物油脱胶，大多采用单一酶进行脱胶，脱胶效率较低。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种植物油脱胶的方法，解决了现有技术中采用单一酶脱胶，脱胶效率低的技术问题。
采用柠檬酸-固定化磷脂酶C-固定化磷脂酶A1工艺，能有效提高油脂脱胶效率，并且能够提高中性油的得率，解决了脱胶造成的油损失。
对固定化磷脂酶C和固定化磷脂酶A1分别进行回收，解决了游离酶不能重复使用，酶法脱胶成本高的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种植物油脱胶的方法，包括以下步骤：
S1:磷脂酶固定化；
S2:所述固定化磷脂酶用于植物油脱胶；
其中，所述步骤S1包括：
磷脂酶A1的固定化和磷脂酶C的固定化；
所述步骤S2包括：
S2-1：植物油预处理；
S2-2:利用所述固定化磷脂酶C进行植物油的第一次脱胶；
S2-3:利用所述固定化磷脂酶A1对步骤S2-2中第一脱胶后的植物油进行二次脱胶。
优选的，所述步骤S1中，将磷脂酶A1固定在大孔树脂上。
优选的，所述大孔树脂为001×10强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
优选的，所述步骤S1中，将磷脂酶C固定在磁性Fe3O4-SiO2纳米载体上。
优选的，所述步骤S2-1中植物油预处理的具体步骤包括：
将植物毛油在70～90℃下预热8～15min，加入油重0.12％～0.16％的45％柠檬酸溶液，使毛油混合物在70～90℃下以400～600r/min的转速搅拌20～35min。
优选的，所述步骤S2-2中第一次脱胶的具体步骤为：
上述预处理后的植物毛油混合物调温到60～80℃，加入4％氢氧化钠溶液调节pH为5.0～7.0，然后加入油重1.0％～4.0％的热水，30～70r/min搅拌5～25min。再将温度调至45～55℃，加入油重0.01％～0.02％的固定化磷脂酶C，混合物在150～250r/min搅拌转速下，反应0.5～1.5h后，用永久性磁铁回收固定化磷脂酶C。
优选的，所述步骤S2-3中第二次脱胶的具体步骤为：
将上述完成第一脱胶的植物毛油混合物的温度调至45～55℃，调节pH为5.5～7.5，加入油重0.10％～0.20％固定化磷脂酶A1，混合物在100～200r/min转速下搅拌反应1.0～3.0h后，2000～4000r/min条件下离心10～20min，回收固定化磷脂酶A1，脱除胶体，得脱胶油。
优选的，所述的植物毛油包括菜籽油、大豆油、花生油、芝麻油、油茶籽油、米糠油、牡丹籽油的任一种。
(三)有益效果
本发明提供了一种植物油脱胶的方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：
1、本发明采用固定化磷脂酶C和磷脂酶A1联合脱胶技术，充分发挥两者协同脱胶的作用，在有效降低油脂中P含量的同时，还能提高中性油的得率，提高经济效益。
2、本发明采用磁性四氧化三铁固定化磷脂酶C，能实现固定化酶与反应体系的高效分离，提高酶的重复使用率，降低生产成本，有利于实现连续化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的固定化磷脂酶A1重复使用10次的酶活力变化趋势图；
图2为本发明实施例1的固定化磷脂酶C重复使用10次的酶活力变化趋势图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
基于背景技术所述，本发明实施例提供了一种植物油脱胶的方法，包括以下步骤：
S1:磷脂酶固定化；
S2:所述固定化的酶用于油脂脱胶；
其中，所述步骤S1包括：
磷脂酶A1的固定化和磷脂酶C的固定化；
固定化磷脂酶C的制备：称取交联后的Fe3O4复合载体50mg放入锥形瓶中，加入8.0mL的0.02g/mL磷脂酶C液(pH 6.7的磷酸缓冲液稀释)。在水浴摇床中，于30℃、150r/min的条件下反应7.9h。随后把固定化好的磷脂酶C用永久性磁铁分离，用磷酸盐缓冲液(pH＝7.0)反复洗涤,直到上清液中检测不到游离酶为止。制备得到固定化磷脂酶C。
固定化磷脂酶A1的制备：取预处理过的大孔树脂0.2g，置于250mL锥形瓶中，加入6.0mL 0.1mol/L、pH为7.0的磷酸缓冲液稀释后的磷脂酶A1酶液，在25℃的水浴摇床下固定化6.0h，再加入一定量的戊二醛溶液交联8.0h，最后用磷酸缓冲液洗涤数次，直至检测不到游离酶为止。制备得到固定化磷脂酶A1。
所述步骤S2包括：
S2-1：植物毛油预处理；
S2-2:利用所述固定化的磷脂酶C进行植物毛油的第一次脱胶；
S2-3:利用所述固定化的磷脂酶A1对步骤S2-1中第一脱胶后的植物毛油进行二次脱胶。
具体实施过程中，所述步骤S1中，将磷脂酶C固定在磁性Fe3O4-SiO2纳米载体上。
具体实施过程中，所述步骤S1中，将磷脂酶A1固定在大孔树脂上。本领域技术人员可以根据需要选择大孔树脂，可以为001×10强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。采用001×10强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂固定化磷脂酶A1，可以减少磷脂酶A1的活力损失同时提高酶的重复使用率。
磁性Fe3O4纳米离子具有较大的比表面积，同时具有的超顺磁性，即在外加磁场中具有磁性，当外加磁场消失时其磁性也会消失，因此可以很方便的将固定化酶从反应体系中回收重复利用，采用永久性磁铁将固定化酶与反应液迅速分离，不仅快速，彻底，酶不易从载体上脱落。大孔树脂固定化酶一般不会改变酶的空间结构，酶活回收率高。
固定化磷脂酶A1和磷脂酶C对菜籽油进行共同脱胶，先加入固定化磷脂酶C，再加入磷脂酶A1。由于在初始高含磷量且高非水化磷脂含量的油样中，固定化磷脂酶C更有优势，而且可以获得更高的得油率。在低含磷量和低非水化磷脂含量的油样中，固定化磷脂酶A1更有优势，且磷脂酶A1底物更宽泛，可以使脱胶更彻底。采用磷脂酶A1和磷脂酶C对菜籽毛油共同脱胶，充分发挥两者协同脱胶作用，在降低磷含量的同时，还能提高油的得率，提高经济效益。
上述实施例中，第一次脱胶完成后，用永久性磁铁回收固定化磷脂酶C。
上述实施例中，在第二次脱胶完成后，运用离心、重力沉降或是膜分离固定化磷脂酶A1、胶体，得脱胶油。
本发明实施例中采用固定化磷脂酶C和磷脂酶A1联合脱胶技术，充分发挥两者协同脱胶作用，在有效降低磷含量的同时，还能使中性油得率提高1.1％，固定化磷脂酶C重复使用10次后仍能保留63.8％的酶活；而固定化磷脂酶A1重复使用10次后仍能保留57.1％的酶活。固定化酶能够独立回收重复利用，降低酶法脱胶的生产成本。
实施例1
本发明实施例提供了一种菜籽油脱胶的方法，包括以下步骤：
S1:磷脂酶固定化；
磷脂酶A1的固定化和磷脂酶C的固定化；
固定化磷脂酶C的制备：称取交联后的Fe3O4复合载体50mg放入锥形瓶中，加入6.0mL的0.02g/mL磷脂酶C液(pH 6.7的磷酸缓冲液稀释)。在水浴摇床中，于35℃、160r/min的条件下反应7.0h。随后把固定化好的磷脂酶C用永久性磁铁分离，用磷酸盐缓冲液(pH＝7.0)反复洗涤直到上清液中检测不到游离酶为止。制备得到固定化磷脂酶C。
固定化磷脂酶A1的制备：取预处理过的大孔树脂0.2g，置于250mL锥形瓶中，加入6.0mL 0.1mol/LpH＝7.0磷酸缓冲液稀释后的磷脂酶A1酶液，在25℃的水浴摇床下固定化7.0h，再加入一定量的戊二醛溶液交联7.0h，最后用磷酸缓冲液充分洗涤数次直至检测不到游离酶为止。制备得到固定化磷脂酶A1。
S2:所述固定化的磷脂酶用于菜籽毛油的脱胶；
S2-1：菜籽毛油预处理；
100kg菜籽毛油在80℃下预热10min，加入120mL45％的柠檬酸溶液，使菜籽毛油混合物在80℃下以500r/min的转速搅拌30min。
S2-2:利用所述固定化磷脂酶C进行菜籽毛油的第一次脱胶；
上述预处理后的菜籽毛油混合物调温到70℃，再加入4％氢氧化钠溶液调节pH为5.5，并加入3L的热水，50r/min搅拌15min后，加入12g固定化磷脂酶C，在180r/min、50℃条件下反应1.0h后，用永久性磁铁回收固定化磷脂酶C。
S2-3:利用所述固定化磷脂酶A1对步骤S2-1中第一脱胶后的菜籽毛油进行二次脱胶。
将上述完成第一步脱胶的菜籽毛油混合物的温度调至50℃，调节pH为6.0，加入120g固定化磷脂酶A1，混合物在150r/min转速下搅拌反应2.0h后，2500r/min离心15min，回收固定化磷脂酶A1，脱除胶体，得菜籽脱胶油。通过国标GB/T 5537-2008测得菜籽脱胶油中P含量为6.54mg/kg，中性油的得率为98.05％。
实施例2
本发明实施例提供了一种大豆油脱胶的方法，包括以下步骤：
S1:磷脂酶固定化；
磷脂酶A1的固定化和磷脂酶C的固定化；
固定化磷脂酶C的制备：称取交联后的Fe3O4复合载体50mg放入锥形瓶中，加入8.0mL的0.02g/mL磷脂酶C液(pH 6.7的磷酸缓冲液稀释)。在水浴摇床中，于25℃、150r/min的条件下反应8.0h。随后把固定化好的磷脂酶C用永久性磁铁分离，用磷酸盐缓冲液(pH＝7.0)反复洗涤，直到上清液中检测不到游离酶为止。制备得到固定化磷脂酶C。
固定化磷脂酶A1的制备：取预处理过的大孔树脂0.2g，置于250mL锥形瓶中，加入6.0mL 0.1mol/LpH＝7.0磷酸缓冲液稀释后的磷脂酶A1酶液，在25℃的水浴摇床下固定化6.0h，再加入一定量的戊二醛溶液交联8.0h，最后用磷酸缓冲液洗涤数次，直至检测不到游离酶为止。制备得到固定化磷脂酶A1。
S2:所述固定化磷脂酶用于大豆毛油的脱胶；
S2-1：大豆毛油预处理；
100kg大豆毛油在70℃下预热15min，加入150mL45％的柠檬酸溶液，使大豆毛油混合物在70℃下以400r/min的转速搅拌35min。
S2-2:利用所述固定化磷脂酶C进行大豆毛油的第一次脱胶；
上述预处理后的大豆毛油混合物调温到75℃，再加入4％氢氧化钠溶液调节pH为6.0，并加入3.5L的热水，转速60r/min搅拌反应20min。再将大豆毛油混合物调温到45℃，加入14g固定化磷脂酶C，混合物在200r/min转速、45℃条件下搅拌反应1.2h后，用永久性磁铁回收固定化磷脂酶C。
S2-3:利用所述固定化磷脂酶A1对步骤S2-1中第一脱胶后的大豆毛油进行二次脱胶。
将上述完成第一脱胶的大豆毛油混合物的温度调至45℃，调节pH为5.5，加入130g固定化磷脂酶A1，混合物在160r/min转速下搅拌1.5h。
第二次脱胶完成后，3000r/min转速下离心15min，回收固定化磷脂酶A1，脱除胶体，得大豆脱胶油。通过国标GB/T 5537-2008测得大豆脱胶油中P含量为7.43mg/kg，中性油的得率为98.36％。
实施例3
本发明实施例提供了一种花生油脱胶的方法，包括以下步骤：
S1:磷脂酶固定化；
磷脂酶A1的固定化和磷脂酶C的固定化；
固定化磷脂酶C的制备：称取交联后的Fe3O4复合载体50mg放入锥形瓶中，加入9.0mL的0.02g/mL磷脂酶C液(pH 6.7的磷酸缓冲液稀释)。在水浴摇床中，于35℃、130r/min的条件下反应6.5h。随后把固定化好的磷脂酶C用永久性磁铁分离，用磷酸盐缓冲液(pH＝7.0)反复洗涤，直到上清液中检测不到游离酶为止。制备得到固定化磷脂酶C。
固定化磷脂酶A1的制备：取预处理过的大孔树脂0.2g，置于250mL锥形瓶中，加入6.0mL 0.1mol/LpH＝7.0磷酸缓冲液稀释后的磷脂酶A1酶液，在25℃的水浴摇床下固定化5.0h，再加入一定量的戊二醛溶液交联8.0h，最后用磷酸缓冲液洗涤数次，直至检测不到游离酶为止。制备得到固定化磷脂酶A1。
S2:所述固定化的磷脂酶用于花生油脱胶；
S2-1：花生毛油预处理；
100kg花生毛油在75℃下预热12min，加入160mL45％的柠檬酸溶液，使花生毛油混合物在75℃下以550r/min的转速搅拌30min。
S2-2:利用所述固定化磷脂酶C进行花生毛油的第一次脱胶；
上述预处理后的花生毛油混合物调温到80℃，再加入4％氢氧化钠溶液调节pH为6.5，并加入2.5L的热水，转速50r/min搅拌反应15min。再将花生毛油混合物调温到55℃，加入13g固定化磷脂酶C，混合物在220r/min转速、55℃条件下搅拌反应1.5h后，用永久性磁铁回收固定化磷脂酶C。
S2-3:利用所述固定化磷脂酶A1对步骤S2-1中第一脱胶后的花生油进行二次脱胶。
将上述完成第一脱胶的花生毛油混合物的温度调至55℃，调节pH为6.5，加入110g固定化磷脂酶A1，混合物在170r/min转速下搅拌2.5h。
第二次脱胶完成后，3000r/min转速下离心15min，回收固定化磷脂酶，脱除胶体，得脱胶花生油。通过国标GB/T 5537-2008测得花生胶油中P含量为4.96mg/kg，中性油的得率为97.63％。
上述实施例1中，利用实施例1固定化磷脂酶C和固定化磷脂酶A1对菜籽油进行连续脱胶，并且进行连续的回收利用，统计了连续重复使用10次后固定化磷脂酶C和固定化磷脂酶A1的酶活力，具体如图1和图2所示。
其中固定化磷脂酶C重复使用10次后仍能保留63.8％的酶活；而固定化磷脂酶A1重复使用10次后仍能保留57.1％的酶活。
诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种植物油脱胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:磷脂酶固定化；
S2:所述固定化磷脂酶用于植物油脱胶；
其中，所述步骤S1包括：
磷脂酶A1的固定化和磷脂酶C的固定化；
所述步骤S2包括：
S2-1：植物油预处理；
S2-2:利用所述固定化磷脂酶C进行植物油的第一次脱胶；
S2-3:利用所述固定化磷脂酶A1对步骤S2-2中第一脱胶后的植物油进行二次脱胶。
2.根据权利要求1所述的植物油脱胶的方法，其特征在于，所述步骤S1中，将磷脂酶A1固定在大孔树脂上。
3.根据权利要求1所述的植物油脱胶的方法，其特征在于，所述大孔树脂为001×10强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
4.根据权利要求1所述的植物油脱胶的方法，其特征在于，所述步骤S1中，将磷脂酶C固定在磁性Fe3O4-SiO2纳米载体上。
5.根据权利要求1所述的植物油脱胶的方法，其特征在于，所述步骤S2-1中植物油预处理的具体步骤包括：
将植物毛油在70～90℃下预热8～15min，加入油重0.12％～0.16％的45％柠檬酸溶液，使毛油混合物在70～90℃下以400～600r/min的转速搅拌20～35min。
6.根据权利要求1所述的植物油脱胶的方法，其特征在于，所述步骤S2-2中第一次脱胶的具体步骤为：
上述预处理后的植物毛油混合物调温到60～80℃，加入4％氢氧化钠溶液调节pH为5.0～7.0，然后加入油重1.0％～4.0％的热水，30～70r/min搅拌5～25min。再将温度调至45～55℃，加入油重0.01％～0.02％的固定化磷脂酶C，混合物在150～250r/min搅拌转速下，反应0.5～1.5h后，用永久性磁铁回收固定化磷脂酶C。
7.根据权利要求1所述的植物油脱胶的方法，其特征在于，所述步骤S2-3中第二次脱胶的具体步骤为：
将上述完成第一脱胶的植物毛油混合物的温度调至45～55℃，调节pH为5.5～7.5，加入油重0.10％～0.20％固定化磷脂酶A1，混合物在100～200r/min转速下搅拌反应1.0～3.0h后，2000～4000r/min条件下离心10～20min，回收固定化磷脂酶A1，脱除胶体，得脱胶油。
8.根据权利要求1或5或6或7植物油脱胶的方法，其特征在于，所述的植物毛油包括菜籽油、大豆油、花生油、芝麻油、油茶籽油、米糠油、牡丹籽油中的任一种。
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