CN111607459A - 一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及植物提取技术领域，具体涉及一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，通过对山桐子鲜果高温灭酶、破碎调质、酶解等连续生产工艺同时从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质。山桐子鲜果由于水分含量较高，不易保存，烘干耗能较高且所含油脂易酸败氧化。本发明采用鲜果为原料进行加工，避免了山桐子果的干燥工序，节约了设备和生产成本，且根据过程物料特性，高效提取加工过程中的水相和油相物料，做到安全、高效、绿色，得到的山桐子毛油磷脂含量、酸价及过氧化值较低，经简单精炼即可食用，得到的蛋白质可作营养补充剂等，具有良好的经济效益；本发明全面综合地利用了山桐子资源，适合工业化大规模生产。

Description

一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法
技术领域
本发明涉及植物提炼技术领域，尤其涉及一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法。
背景技术
山桐子( Idesia polycarpa Maxim. ) 又名水冬瓜、山梧桐、油葡萄等,是大风子科山桐子属的落叶乔木植物, 是具有开发利用价值的绿化观赏性树种和木本油料植物。山桐子果实含油率高,干果含油率为35.0%-40.9%，被誉为“树上油库”。山桐子油呈红棕色，味苦无毒,富含亚油酸等不饱和脂肪酸和维生素E,食用价值较高。研究表明,山桐子油具有极高的药用价值,如抗肥胖症、治疗和预防高血脂及动脉粥样硬。除食用外，山桐子油亦可用作工业原料，如提取共轭亚油酸,制备润滑油、乳化剂、生物柴油等。
山桐子果含有脂肪酶，在刚采摘的新鲜山桐子果中脂肪酶具有极高的活性，在适宜的温度下能快速分解脂肪油，造成鲜果的腐败变质。因此山桐子果需在采摘后极短的时间内进行干燥处理或对鲜果进行加工。山桐子果在每年冬季采摘，冬季不具备大规模自然干燥条件，若使用机械烘干，需要投入大量烘干设备且运行时也需要浪费大量能源。采用干燥后的山桐子果，用螺旋压榨方式制油，所得的山桐子油酸价较高，常伴有明显的油脂酸败的哈喇味，给油脂精炼造成困难且精炼得率也不高；采用山桐子鲜果且用机械破碎进行冷榨制油，仅能榨取山桐子鲜果中含油量的50%-65%，主要是因为部分油脂与其他大分子，如蛋白质、多糖和果胶等，结合成脂蛋白、脂多糖等复合体，靠机械破碎和高速离心无法分离出油脂，因此出油率偏低。
除油类成分外，山桐子还含有丰富的蛋白质类成分。有研究表明，山桐子榨油后的油粕中粗蛋白质含量为6-9.3％，粗纤维含21.18％，直接饲用生物利用程度低，只能作反刍动物饲料原料廉价出售，或通过发酵制成肥料，其附加值不高、资源浪费严重。因此，如何全面综合地利用山桐子资源成为本领域技术人员亟待解决的问题。
植物蛋白具有价格低廉、资源丰富、能量转化效率高、几乎不含胆固醇和饱和脂肪酸等优点，逐渐成为人类主要的蛋白质来源。开发植物蛋白的高附加值产品，具有良好的经济效益。目前提取植物蛋白的方法有酶法提取、碱法提取等，其中酶法提取因此提取率高、工艺环保温和而备受关注。虽然酶法提取有诸多优势，但是在实际应用中对提取条件要求十分严格，且不同植物的组成存在差异，酶的种类和用量也有所不同，如山桐子果中粗纤维含含量很高，所用酶中必须含有高比例的纤维素酶。因此，必须探索一种适合山桐子蛋白提取的方法。
发明内容
针对现有技术方案中的问题，本发明提供了一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，该方法在解决出油率偏低和脂肪酶导致油易酸败的问题的同时，有效地提取山桐子中的蛋白质，更全面综合地利用了山桐子资源。
本发明提供如下的技术方案：
一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，包含以下步骤：
（1）鲜果灭酶：取山桐子鲜果，去梗后加热灭酶；
（2）破碎调质：将灭酶后的山桐子鲜果与水混合，用破碎机破碎后保持低速搅拌20-40min，得山桐子浆液；
（3）酶解：将山桐子浆液升温到30-60℃后，加入复合纤维素酶，调节pH，低速搅拌3-4h后加热灭酶；
（4）离心：将酶解并灭酶后的山桐子浆液离心，得分层的提取液，提取液上层轻相为乳化油，提取液下层重相为蛋白质和淀粉等非油成分；
（5）破乳除水：向步骤（4）所得乳化油中加入破乳剂后调节pH，机械搅拌破乳，破乳后离心脱水，得山桐子鲜果油脂；
（6）真空脱水：将步骤（5）所得山桐子鲜果油脂加热至100-120℃后置于真空罐中，在负压下脱水，即得到山桐子毛油；
（7）提取蛋白质：向步骤（4）所得下层重相中加入NaOH溶液调节下层重相pH至9-10，离心除去沉淀得上清液A，向上清液A中加稀盐酸溶液调节上清液pH至4-5，离心除去沉淀得上清液B，冷冻干燥上清液B，得到山桐子蛋白质。
进一步的，步骤（1）中所述加热灭酶为蒸汽加热灭酶或微波加热灭酶，采用蒸汽加热灭酶时，加热温度为105-135℃，加热时间为5-20min，采用微波加热灭酶时，加热温度为80-100℃，加热时间为2-10min。
进一步的，所述步骤（2）中破碎粒度≥20目，加水温度＜30℃，加水量为山桐子鲜果重量的0.8-1.2倍，搅拌速度＜20rpm。
进一步的，步骤（3）中所述复合纤维素酶的配方为2份碱性蛋白酶，3份果胶酶、2份葡聚糖酶和3份纤维素酶，取上述物料混匀后即得；所述复合纤维素酶的用量为山桐子鲜果质量的1.5%-4%。
进一步的，步骤（3）中所述pH为3-5，所述搅拌速度＜20rpm，所述加热灭酶为蒸汽加热灭酶或微波加热灭酶，采用蒸汽加热灭酶时，加热温度为105-135℃，加热时间为5-20min，采用微波加热灭酶时，加热温度为80-100℃，加热时间为2-10min。
优选的，步骤（3）中所述加热灭酶的工艺参数为120℃蒸汽加热20min，或者95℃微波加热5min。
进一步的，所述步骤（4）的离心转速为4000-5000rpm。
可选的，步骤（5）所述破乳剂为无碘食用盐，调节pH至4-5；所述机械搅拌的搅拌温度为80-90℃，搅拌转速为60-80rpm；所述离心的离心温度为80-90℃，离心转速为8000-10000rpm。
进一步的，步骤（6）中所述负压≥0.8kpa，脱水时间为1.5-2h。
进一步的，步骤（7）中所述离心均为3000rpm离心20min。
本发明的有益效果是：
本发明采用加热灭酶法使山桐子鲜果中的脂肪酶失去活性，得到的山桐子毛油脂磷脂含量、酸价和过氧化值均较低，并通过实验筛选出适合山桐子鲜果的复合纤维素酶配方，以酶解手段降解山桐子鲜果细胞壁，从蛋白质和碳水化合物束缚中释放油脂，作用条件温和，出油率高，满足食用油生产“安全、高效、绿色”的要求；本发明从山桐子鲜果中提取油类成分的同时提取蛋白质，开发山桐子的高附加值产品，得到的蛋白质可作营养补充剂等，具有良好的经济效益，实现了山桐子更全面综合的应用；本发明通过鲜果打浆的冷榨工艺，避免了山桐子果的干燥工序，节约了设备投资和运行成本，适合工业化大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
本发明公开了一种技术方案：一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，具体包含以下步骤：
（1）鲜果灭酶：取山桐子鲜果，去梗后加热灭酶，使脂肪酶失去活性；
（2）破碎调质：将灭酶后的山桐子鲜果与水混合，用破碎机破碎后保持低速搅拌20-40min，得山桐子浆液；上述操作能初步破坏山桐子鲜果的细胞结构，使山桐子鲜果中的蛋白质和多糖类物质充分吸水膨胀；低速搅拌可避免同类物质聚积后影响后续酶解效果；
（3）酶解：将山桐子浆液升温到复合纤维素酶的活性温度30-60℃后，加入复合纤维素酶，调节pH至复合纤维素酶的最佳反应pH，低速搅拌3-4h，使山桐子浆液充分酶解后，加热灭酶，使复合纤维素酶失去活性；
（4）离心：将经复合纤维素酶酶解并灭酶后的山桐子浆液离心，得分层的提取液，提取液上层轻相为乳化油，提取液下层重相为蛋白质和淀粉等非油成分；
（5）破乳除水：向步骤（4）所得乳化油中加入破乳剂后调节pH，机械搅拌破乳，促进乳化油由水包油型向油包水型转化，破乳后离心脱水，得山桐子鲜果油脂；
（6）真空脱水：将步骤（5）所得山桐子鲜果油脂加热至110℃后置于真空罐中，在负压下脱水，即得到山桐子毛油；
（7）提取蛋白质：向步骤（4）所得下层重相中加入NaOH溶液调节下层重相pH至9-10，离心除去沉淀得上清液A，向上清液A中加稀盐酸溶液调节上清液pH至4-5，离心除去沉淀得上清液B，冷冻干燥上清液B，得到山桐子蛋白质。
进一步的，步骤（1）中所述加热灭酶为蒸汽加热灭酶或微波加热灭酶，采用蒸汽加热灭酶时，加热温度为105-135℃，加热时间为5-20min，采用微波加热灭酶时，加热温度为80-100℃，加热时间为2-10min。
进一步的，步骤（2）中山桐子破碎粒度≥20目，加水温度＜30℃，破碎机破碎时物料高速旋转，若水温过高，则易于乳化，加水量为山桐子重量的0.8-1.2倍，加水量太低则所得山桐子浆液太过浓稠，转移时易堵塞管道，加水量太高时后续处理量过大，出油率也不高；搅拌速度＜20rpm，避免离心效应导致的周边搅拌太剧烈，物料过度乳化。
进一步的，步骤（3）中所述复合纤维素酶的配方为2份碱性蛋白酶，3份果胶酶、2份葡聚糖酶和3份纤维素酶，取上述物料混匀后即得；所述复合纤维素酶的用量为山桐子质量的1.5%-4%。
进一步的，步骤（3）中所述pH为3-5，所述搅拌速度＜20rpm，所述加热灭酶为蒸汽加热灭酶或微波加热灭酶，采用蒸汽加热灭酶时，加热温度为105-135℃，加热时间为5-20min，采用微波加热灭酶时，加热温度为80-100℃，加热时间为2-10min。
优选的，步骤（3）中所述加热灭酶的工艺参数为120℃蒸汽加热20min，或者95℃微波加热5min。
进一步的，步骤（4）的离心转速为4000-5000rpm。
可选的，步骤（5）所述破乳剂为无碘食用盐，调节pH至4-5；所述机械搅拌的搅拌温度为80-90℃，搅拌转速为60-80rpm；所述离心的离心温度为80-90℃，离心转速为8000-10000rpm。
进一步的，步骤（6）中所述负压≥0.8kpa，脱水时间为1.5-2h。
进一步的，步骤（7）中所述离心均为3000rpm，离心20min。
实施例1 一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法的灭酶条件考察
（1）鲜果灭酶：取山桐子鲜果10份，每份50kg，去梗，按表1所示参数进行处理。
（2）破碎调质：向经步骤（1）处理后的山桐子鲜果中加入1L 20℃的水，破碎机破碎，破碎粒度为20目，破碎后低速搅拌30min，搅拌速度为10rpm，得山桐子浆液。
（3）酶解：将山桐子浆液升温到55℃后，加入1kg复合纤维素酶，所述复合纤维素酶为2份碱性蛋白酶，3份果胶酶、2份葡聚糖酶和3份纤维素酶混匀后所得，调节pH至4.5，低速搅拌4h，搅拌速度为10rpm，采用微波加热灭酶时，加热温度为80℃，加热时间为5min。
（4）离心：将酶解并灭酶后的山桐子浆液5000rpm离心，待上清液分层后停止离心，得分层的提取液，提取液上层轻相为乳化油，提取液下层重相为蛋白质和淀粉等非油成分。
（5）破乳除水：向步骤（4）所得乳化油中加入无碘食用盐后调节pH至4.50，机械搅拌破乳，搅拌温度为80℃，搅拌转速为70rpm；破乳后离心脱水，离心温度为80℃，离心转速为10000rpm，得山桐子鲜果油脂。
（6）真空脱水：将步骤（5）所得山桐子鲜果油脂加热至110℃后置于真空罐中，在负压下脱水，所述负压为0.8kpa，脱水时间为2h，得到山桐子毛油，用食用油酸价检测仪检测所得山桐子油的酸价。
（7）提取蛋白质：向步骤（4）所得下层重相中加入NaOH溶液调节下层重相pH至9.56，3000rpm离心20min除去沉淀得上清液A，向上清液A中加稀盐酸溶液调节上清液pH至4.34，3000rpm离心20min除去沉淀得上清液B，冷冻干燥上清液B，得到山桐子蛋白质。结果见表1。
毛油得率（%）=山桐子毛油的质量/山桐子鲜果质量×100%；蛋白得率（%）=蛋白质的质量/山桐子鲜果质量×100%。
表1山桐子鲜果脂肪酶的灭酶条件考察结果
灭酶方式 温度（℃） 时间（min） 酸价（mg/g） 磷脂含量（%） 过氧化值 毛油得率（%） 蛋白得率（%）
未处理 - - 11.23 0.011 1.2 10.01 2.12
蒸汽加热 105 10 3.40 0.0062 0.8 14.26 4.54
蒸汽加热 105 20 2.16 0.0072 0.8 15.21 4.33
蒸汽加热 120 10 1.88 0.0068 0.5 15.17 4.10
蒸汽加热 120 20 1.64 0.0058 0.6 15.28 4.52
蒸汽加热 135 10 1.98 0.0071 0.6 14.98 4.11
蒸汽加热 135 20 2.92 0.0082 0.7 14.54 4.31
微波加热 80 5 1.86 0.0070 0.5 15.30 5.02
微波加热 95 5 1.64 0.0052 0.6 15.54 5.19
微波加热 95 10 2.06 0.0060 0.5 15.12 4.98
以上结果表明，山桐子鲜果不经灭酶处理，得到的毛油酸价为11.23，经过以上条件的灭酶处理后，得到的山桐子毛油酸价均明显降低。山桐子鲜果的高温灭酶可采用蒸汽加热或者微波加热进行，蒸汽加热热传导是内外及内的，所采取的温度在105-135℃，加热时间为10-20min；微波加热热传导是由内及外的，加热温度为80-95℃，加热时间为5-10min；当酸价最低时的优选加热条件为120℃蒸汽加热20min，或者95℃微波加热5min。上述两种加热方式都是采用短时高温灭酶，对山桐子鲜果的蛋白质基本没有什么影响。
实施例2 一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法的最佳复合纤维素酶配方考察
1因素水平的选择
采用正交试验L9（34）正交表，考查不同配比的碱性蛋白酶、果胶酶、葡聚糖酶和纤维素酶对山桐子鲜果毛油和蛋白质提取率的影响，优化本发明的复合纤维素酶配方，正交因素水平表见表2。操作步骤为：
（1）鲜果灭酶：取山桐子鲜果9份，每份50kg，去梗，95℃微波加热5min。
（2）破碎调质：向灭酶后的每份山桐子鲜果中各加入1L 20℃的水，破碎机破碎，破碎粒度为20目，破碎后低速搅拌30min，搅拌速度为10rpm，得9份山桐子浆液。
（3）酶解：将山桐子浆液升温到55℃后，按照表2中的实验安排分别加入不同配比的复合纤维素酶1kg，调节pH至4.5，低速搅拌4h，搅拌速度为10rpm，采用微波加热灭酶，加热温度为80℃，加热时间为5min。
（4）离心：将酶解并灭酶后的山桐子浆液5000rpm离心，待上清液分层后停止离心，得分层的提取液，提取液上层轻相为乳化油，提取液下层重相为蛋白质和淀粉等非油成分。
（5）破乳除水：向步骤（4）所得乳化油中加入无碘食用盐后调节pH至4.5，机械搅拌破乳，搅拌温度为80℃，搅拌转速为70rpm；破乳后离心脱水，离心温度为80℃，离心转速为10000rpm，得9份山桐子鲜果油脂。
（6）真空脱水：将步骤（5）所得山桐子鲜果油脂加热至110℃后置于真空罐中，在负压下脱水，所述负压为0.8kpa，脱水时间为2h，得到9份山桐子毛油。
（7）提取蛋白质：向步骤（4）所得下层重相中加入NaOH溶液调节下层重相pH至10.2，3000rpm离心20min除去沉淀得上清液A，向上清液A中加稀盐酸溶液调节上清液pH至4.6，3000rpm离心20min除去沉淀得上清液B，冷冻干燥上清液B，得到9份山桐子蛋白质。
毛油得率（%）=山桐子毛油的质量/山桐子鲜果质量×100%；蛋白得率（%）=蛋白质的质量/山桐子鲜果质量×100%。
表2 正交试验因素水平表
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE002
2正交试验安排表
按照L9（34）正交表的安排，9次试验安排见表3，每次用山桐子鲜果50kg。
表3正交试验安排表
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE004
3评价指标的确定
将山桐子毛油得率和蛋白得率总和作为评价指标。
4正交试验结果
正交试验结果见表4和表5。
表4正交试验结果
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE006
表5方差分析
因素 偏差平方和 自由度 F比 显著性
碱性蛋白酶 5.85 2 1.73 无
果胶酶用量 5.93 2 1.75 无
纤维素酶用量 6.10 2 1.80 无
葡聚糖酶用量 3.38 2 1.00 无
误差 1.69 2
F0.01(1,2)＝99；F0.05(1,2)=19.00
由表4可知，极差R值B＞C＞A＞D，即影响因数果胶酶用量＞纤维素酶用量＞碱性蛋白酶＞葡聚糖酶用量；由试验指标和K判断，复合纤维素酶的最佳配比为A2B3C3D2，即：本发明用于山桐子鲜果的复合纤维素酶的优选配比为2份碱性蛋白酶、3份果胶酶、3份纤维素酶和2份葡聚糖酶。
以上为本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）鲜果灭酶：取山桐子鲜果，去梗后加热灭酶；
（2）破碎调质：将灭酶后的山桐子鲜果与水混合，用破碎机破碎后保持低速搅拌20-40min，得山桐子浆液；
（3）酶解：将山桐子浆液升温到30-60℃后，加入复合纤维素酶，调节pH，低速搅拌3-4h后加热灭酶；
（4）离心：将酶解并灭酶后的山桐子浆液离心，得分层的提取液，提取液上层轻相为乳化油，提取液下层重相为蛋白质和淀粉等非油成分；
（5）破乳除水：向步骤（4）所得乳化油中加入破乳剂后调节pH，机械搅拌破乳，破乳后离心脱水，得山桐子鲜果油脂；
（6）真空脱水：将步骤（5）所得山桐子鲜果油脂加热至100-120℃后置于真空罐中，在负压下脱水，即得到山桐子毛油；
（7）提取蛋白质：向步骤（4）所得下层重相中加入NaOH溶液调节下层重相pH至9-10，离心除去沉淀得上清液A，向上清液A中加稀盐酸溶液调节上清液pH至4-5，离心除去沉淀得上清液B，冷冻干燥上清液B，得到山桐子蛋白质。
2.根据权利要求1所述的一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，其特征在于：步骤（1）中所述加热灭酶为蒸汽加热灭酶或微波加热灭酶，采用蒸汽加热灭酶时，加热温度为105-135℃，加热时间为5-20min，采用微波加热灭酶时，加热温度为80-100℃，加热时间为2-10min。
3.根据权利要求1所述的一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，其特征在于：所述步骤（2）中破碎粒度≥20目，加水温度＜30℃，加水量为山桐子鲜果重量的0.8-1.2倍，搅拌速度＜20rpm。
4.根据权利要求1所述的一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，其特征在于：步骤（3）中所述复合纤维素酶的配方为2份碱性蛋白酶，3份果胶酶、3份纤维素酶和2份葡聚糖酶，取上述物料混匀后即得；所述复合纤维素酶的用量为山桐子鲜果质量的1.5%-4%。
5.根据权利要求1所述的一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，其特征在于：步骤（3）中所述pH为3-5，所述搅拌速度＜20rpm，所述加热灭酶为蒸汽加热灭酶或微波加热灭酶，采用蒸汽加热灭酶时，加热温度为105-135℃，加热时间为5-20min，采用微波加热灭酶时，加热温度为80-100℃，加热时间为2-10min。
6.根据权利要求1所述的一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，其特征在于：步骤（3）中所述加热灭酶的工艺参数为120℃蒸汽加热20min，或者95℃微波加热5min。
7.根据权利要求1所述的一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，其特征在于：所述步骤（4）的离心转速为4000-5000rpm。
8.根据权利要求1所述的一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，其特征在于：步骤（5）所述破乳剂为无碘食用盐，调节pH至4-5；所述机械搅拌的搅拌温度为80-90℃，搅拌转速为60-80rpm；所述离心的离心温度为80-90℃，离心转速为8000-10000rpm。
9.根据权利要求1所述的一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，其特征在于：步骤（6）中所述负压≥0.8kpa，脱水时间为1.5-2h。
10.根据权利要求1所述的一种从山桐子鲜果中提取毛油和蛋白质的方法，其特征在于：步骤（7）中所述离心均为3000rpm离心20min。
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