CN113956915B - 一种制取芝麻肽和芝麻油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制取芝麻肽和芝麻油的方法，属于油料的油脂与蛋白加工技术领域。本发明首先将芝麻浸泡、脱皮后用酸溶液浸泡，激活芝麻中的内源性蛋白酶，利用该内源性蛋白酶水解芝麻中的芝麻蛋白，水解产生的肽和游离氨基酸释放至浸泡液中；固液分离后，得到的酸浸泡液制成芝麻肽产品；浸泡之后的芝麻经脱酸、干燥或炒制后榨出芝麻油。本发明工艺简单，不使用任何有机溶剂和商业酶制剂，实现了芝麻油和蛋白的综合利用，大大提高了芝麻蛋白的商业价值，并显著提高了出油率；本发明在环保、大健康和产业促进方面具有显著的优势。
Description
技术领域
本发明属于油料的油脂和蛋白加工技术领域，具体地说是涉及一种制取芝麻肽和芝麻油的方法。
背景技术
芝麻是我国一种重要的经济油料，含油量在45～63％，不饱和脂肪酸占总油量的约80％。同时，芝麻的蛋白质含量在15～25％，与多数植物蛋白不同，芝麻蛋白含硫氨基酸的含量丰富。在饮食中，可补充大豆蛋白等植物蛋白含硫氨基酸的不足。
目前芝麻加工的主要产品包括芝麻油、芝麻酱、脱皮芝麻等。近年，我国国产芝麻的年产量在45万吨左右，其中一半用于榨油。另外，芝麻的年进口量在100万吨，基本都用于榨油。芝麻油主要的生产方式为水代法和热榨法，无论采用哪种方法榨油，都需要对芝麻进行高温焙炒(150℃～200℃)，这就使得芝麻粕中的蛋白质发生严重变性，一般用作肥料和饲料，造成芝麻蛋白低值化严重；现有少数企业采用冷榨法来获得低变性的冷榨芝麻粕，不过由于未对芝麻进行脱皮处理，所得芝麻油色深且发涩，而所得芝麻粕由于含有芝麻皮，也不利于后续的加工利用。
总体来说，目前对于油料的加工存在两大类技术方案。第1种方案是先通过压榨或有机溶剂浸出来制取油脂，然后再对除脂饼粕进行蛋白的提取(先提油再制蛋白方案)。第2种方案是通过水媒法(或酶协助水媒法)来同步提取油脂和蛋白，再通过离心分离油脂和蛋白(同步提取油脂和蛋白方案)，以实现油料油脂和蛋白的综合利用。
发明人通过前期研究发现，芝麻中含有丰富的内源性蛋白酶，并且这些酶在酸性条件下表现极高的活性。基于此认识，发明人创造性地提出：先提蛋白再制油方案。通过人为加酸使得芝麻种子酸化(即酸溶液浸泡)，激活内源性蛋白酶水解芝麻蛋白，蛋白水解物(肽和游离氨基酸)由于分子量较小，可穿过细胞壁释放酸溶液中，通过对酸溶液的处理可获得芝麻肽产品；而对于经过浸泡处理的芝麻，可通过干燥或焙炒、压榨获得芝麻油。由于大部分的蛋白、水溶性糖和灰分都释放进入了酸溶液，因此，压榨的油得率显著提高。考虑到芝麻皮中的草酸等成分对于浸泡的不利影响，本发明采用脱皮芝麻作为起始原料。
发明内容
为了综合利用芝麻油脂和蛋白，本发明提供了一种制取芝麻肽和芝麻油的方法。利用酸溶液浸泡脱皮芝麻仁，激活芝麻细胞中的内源性蛋白酶，将芝麻蛋白水解成小分子量的肽和游离氨基酸，它们可以穿过细胞壁进入酸溶液；酸溶液经过处理可制取芝麻肽产品；而经过酸泡处理的芝麻由于还保持原有结构，可经过干燥或焙炒、压榨制取芝麻油。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种制取芝麻肽和芝麻油的方法，包括以下步骤：将芝麻浸泡、脱皮后用酸溶液浸泡，激活芝麻中的内源性蛋白酶，利用该内源性蛋白酶水解芝麻中的芝麻蛋白，水解产生的肽和游离氨基酸释放至浸泡液中；固液分离后，得到的酸浸泡液制成芝麻肽产品；浸泡之后的芝麻经脱酸、干燥或炒制后榨出芝麻油。
所述的芝麻肽产品是指芝麻肽粉或者芝麻肽清凉饮料。
作为优选，所述制取芝麻肽和芝麻油的方法，包括下述步骤：
(1)芝麻脱皮：芝麻在4～40℃浸泡1～4h后进行脱皮，去皮后的芝麻用水清洗干净；
(2)内源性蛋白酶的激活：在步骤(1)所得的脱皮芝麻中加入酸溶液浸泡，激活内源性蛋白酶，水解芝麻蛋白释放肽和游离氨基酸；
(3)固液分离：将步骤(2)所得体系进行过滤分离，得到含有肽和游离氨基酸的酸浸泡液和酸泡芝麻；
(4)脱酸：在步骤(3)所得酸泡芝麻中加入去离子水，脱酸处理后得到脱酸芝麻和脱酸液；
(5)芝麻蛋白水解物的制备：将步骤(3)所得酸浸泡液和步骤(4)得到的脱酸液合并，得到芝麻蛋白水解物；
(6)芝麻肽产品的制备：对步骤(5)所得芝麻蛋白水解物进行膜处理后喷雾干燥，得到芝麻肽粉；或在芝麻蛋白水解物中加入配料，离心除杂、灭菌、包装后得芝麻肽清凉饮料；
(7)酸泡芝麻的榨油：步骤(4)所得脱酸芝麻经干燥或炒制后榨油。
作为优选，步骤(2)采用整粒脱皮芝麻，不对脱皮芝麻进行任何破碎处理。作为优选，步骤(2)采用人为配制酸溶液浸泡的方式激活内源性蛋白酶，其具体步骤为：配制0.5～3％(v/v)酸溶液，脱皮芝麻：酸溶液＝1：2～5(w/v)，20～50℃下浸泡0.5～21天。
作为优选，步骤(2)采用的酸包括醋酸、白醋、柠檬酸、苹果酸、磷酸中的一种或二种以上任意组合。
作为优选，步骤(6)所述膜处理为纳滤膜处理。
作为优选，步骤(6)所述的喷雾干燥，进风温度为150～170℃，出风温度为70～80℃。
作为优选，步骤(6)所述配料为苹果汁、橙汁、蔗糖、三氯蔗糖、赤藓糖醇、果葡糖浆、低聚果糖中的一种或二种以上任意组合。
作为优选，步骤(4)中脱酸的具体步骤为：将酸泡芝麻在水中浸泡1～3次，每次3～6h，过滤后得到脱酸芝麻和脱酸液。
作为优选，步骤(7)中脱酸芝麻在40～90℃干燥，或在110～150℃炒制，之后直接用于榨油。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明创造性地提出先提蛋白再制油的技术方案，工艺简单，不使用任何有机溶剂和商业酶制剂，实现了芝麻油和蛋白的综合利用，所得芝麻肽的商业价值高，并显著提高了压榨时的出油率；本发明在环保、大健康、促进产业发展方面显示出极大的优势。
附图说明
图1是本发明实施例1中所得芝麻蛋白水解物的分子量分布结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明作进一步说明，但发明的保护范围并不限于此。本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或者替换均应属于本发明所要求的保护范围。
实施例1
一种制取芝麻肽和芝麻油的方法，包括下述步骤：
(1)芝麻在室温下浸泡2h后脱皮，取5kg脱皮芝麻；
(2)在步骤(1)中的5kg脱皮芝麻中加入2％醋酸溶液15kg，室温下浸泡7天；
(3)通过过滤将步骤(2)所得物料进行固液分离，得到酸浸泡液和酸泡芝麻；
(4)在步骤(3)所得酸泡芝麻中加入1.5倍质量的去离子水，25℃下脱酸5h并通过过滤进行固液分离，该过程再重复1次，得到脱酸芝麻和2次的脱酸液；
(5)将步骤(3)所得酸浸泡液和步骤(4)所得2次的脱酸液合并，得到芝麻蛋白水解物；通过测定可得，芝麻种子中有77％的总蛋白进入芝麻蛋白水解物，TCA-NSI为92％(说明芝麻蛋白水解物中92％的蛋白是小肽和游离氨基酸)；该芝麻蛋白水解物的分子量分布如图1所示，可发现该水解物主要含有小于1450Da的小肽和游离氨基酸；
(6)将步骤(5)所得芝麻蛋白水解物利用管式离心机进行除杂，所得清液利用纳滤膜(截留分子量100Da)进行除酸除盐和浓缩；所得浓缩液进行喷雾干燥(进风温度160℃，出风温度70℃)，可得芝麻肽粉。；
(7)步骤(4)所得脱酸芝麻在130℃下炒制，至水分含量低于5％，液压榨油机榨油即得浓香芝麻油，出油率为46％(以脱酸芝麻对应的原始芝麻计)。
实施例2
一种制取芝麻肽和芝麻油的方法，包括下述步骤：
(1)芝麻在4℃下浸泡4h后脱皮，取100g脱皮芝麻；
(2)在步骤(1)中的100g脱皮芝麻中加入2％醋酸溶液300mL，50℃下浸泡12h；
(3)通过过滤将步骤(2)所得物料进行固液分离，得到酸浸泡液和酸泡芝麻；
(4)在步骤(3)所得酸泡芝麻中加入1倍质量的去离子水，25℃下脱酸4h并通过过滤进行固液分离，该过程再重复2次，得到脱酸芝麻和3次的脱酸液；
(5)将步骤(3)所得酸浸泡液和步骤(4)所得3次的脱酸液合并，得到芝麻蛋白水解物；通过测定可得，芝麻种子中有75％的总蛋白进入芝麻蛋白水解物，TCA-NSI为74％(说明芝麻蛋白水解物中74％的蛋白是小肽和游离氨基酸)；
(6)在该水解物中加入浓缩苹果汁(芝麻蛋白水解物/浓酸苹果汁＝9/1)，离心除渣、杀菌(80℃，15min)，即得酸口的芝麻肽清凉饮料；
(7)将步骤(4)所得脱酸芝麻在50℃下烘干4h，液压榨油；通过测定可得出油率为45％(以脱酸芝麻对应的原始芝麻计)。作为对照，不做任何处理的原始芝麻的出油率为38％。
实施例3
一种制取芝麻肽和芝麻油的方法，包括下述步骤：
(1)芝麻在30℃下浸泡1.5h后脱皮，取100g脱皮芝麻；
(2)在步骤(1)中的100g脱皮芝麻中加入1.2％苹果酸溶液300mL，50℃下浸泡12h；
(3)通过过滤将步骤(2)所得物料进行固液分离，得到酸酸浸泡液和酸泡芝麻；
(4)在步骤(3)所得酸泡芝麻中加入3倍质量的去离子水，25℃下脱酸8h并通过过滤进行固液分离，得到脱酸芝麻和脱酸液；
(5)将步骤(3)所得酸浸泡液和步骤(4)所得脱酸液合并，得到芝麻蛋白水解物；通过测定可得，芝麻种子中有70％的总蛋白进入芝麻蛋白水解物，TCA-NSI为75％；
(6)在该水解物中加入1％赤藓糖醇和0.5％低聚果糖，离心除渣、杀菌(90℃，10min)，即得酸口的芝麻肽清凉饮料；
(7)将步骤(4)所得脱酸芝麻在50℃下烘干4h，液压榨油；通过测定可得出油率为43％(以脱酸芝麻对应的原始芝麻计)。
实施例4
一种制取芝麻肽和芝麻油的方法，包括下述步骤：
(1)芝麻在40℃下浸泡1.5h后脱皮，取100g脱皮芝麻；
(2)在步骤(1)中的100g脱皮芝麻中加入1.5％柠檬酸溶液400mL，40℃下浸泡3天；
(3)通过过滤将步骤(2)所得物料进行固液分离，得到酸浸泡液和酸泡芝麻；
(4)在步骤(3)所得酸泡芝麻中加入1.5倍质量的去离子水，25℃下脱酸5h并通过过滤进行固液分离，该过程再重复1次，得到脱酸芝麻和2次的脱酸液；
(5)将步骤(3)所得酸浸泡液和步骤(4)所得2次脱酸液合并，得到芝麻蛋白水解物；通过测定可得，芝麻种子中有74％的总蛋白进入芝麻蛋白水解物，TCA-NSI为82％；
(6)在该水解物中加入3％果葡糖浆，离心除杂、杀菌(70℃，20min)，即得酸口的芝麻肽清凉饮料；
(7)将步骤(4)所得脱酸芝麻在130℃下炒制水分含量低于5％，液压榨油。通过测定可得出油率为44％(以脱酸芝麻对应的原始芝麻计)。
实施例5
一种制取芝麻肽和芝麻油的方法，包括下述步骤：
(1)芝麻在室温下浸泡2h后脱皮，取100g脱皮芝麻；
(2)在步骤(1)中的100g脱皮芝麻中加入1％醋酸溶液400mL，室温下浸泡7天；
(3)通过过滤将步骤(2)所得物料进行固液分离，得到酸浸泡液和酸泡芝麻；
(4)在步骤(3)所得酸泡芝麻中加入1.5倍质量的去离子水，室温下脱酸5h并通过过滤进行固液分离，该过程再重复1次，得到脱酸芝麻和2次的脱酸液；
(5)将步骤(3)所得酸浸泡液和步骤(4)所得2次脱酸液合并，得到芝麻蛋白水解物；通过测定可得，芝麻种子中有78％的总蛋白进入芝麻蛋白水解物，TCA-NSI为93％；
(6)在该水解物中加入浓缩苹果汁(芝麻蛋白水解物/浓酸苹果汁＝9.5/0.5)，离心除渣、杀菌(80℃，15min)，即得酸口的芝麻肽清凉饮料；
(7)将步骤(4)所得脱酸芝麻在120℃下炒制水分含量低于5％，液压榨油。通过测定可得出油率为46％(以脱酸芝麻对应的原始芝麻计)。
对比例1
(1)芝麻在4℃下浸泡4h后脱皮，取100g脱皮芝麻；
(2)在步骤(1)中的100g脱皮芝麻中加入去离子水300mL，50℃下浸泡12h；
(3)通过过滤将步骤(2)所得物料进行固液分离，得到浸泡液和浸泡芝麻；通过测定可得，芝麻种子中仅有14％的蛋白进入浸泡液，且浸泡液中蛋白的TCA-NSI仅为15％。
对比例2
(1)芝麻在室温下浸泡2h后脱皮，取100g脱皮芝麻；
(2)在步骤(1)中的100g脱皮芝麻中加入1.2％苹果酸溶液300mL，60℃下浸泡12h；
(3)通过过滤将步骤(2)所得物料进行固液分离，得到酸浸泡液和浸泡芝麻；通过测定可得，芝麻种子中有52％的蛋白进入浸泡液，且酸浸泡液中蛋白的TCA-NSI仅为54％。
注：以60℃为基准，浸泡温度越高，释放进入浸泡液中的蛋白量及对应的TCA-NSI也越低。这是因为芝麻内源性蛋白酶随温度的升高变性程度越来越大。
对比例3
(1)芝麻在室温下浸泡2h后脱皮，取100g脱皮芝麻；
(2)在步骤(1)中的100g脱皮芝麻中加入4％苹果酸溶液300mL，50℃下浸泡12h；
(3)通过过滤将步骤(2)所得物料进行固液分离，得到酸浸泡液和浸泡芝麻；通过测定可得，芝麻种子中有48％的蛋白进入浸泡液，且酸浸泡液中蛋白的TCA-NSI仅为42％。
注：以4％苹果酸溶液为基准，酸浓度越高，释放进入浸泡液中的蛋白量及对应的TCA-NSI也越低。这是因为芝麻过度酸化后，芝麻细胞中pH越来越偏离芝麻内源性蛋白酶的最适pH。
与现有油料加工技术方案(先提油再制蛋白、同步提取油脂和蛋白)不同，本发明创造性提出先提蛋白再制油的芝麻加工技术方案，不使用任何有机溶剂和酶试剂，加工工艺简单。通过酸泡酸化芝麻细胞，激活内源性蛋白酶，水解芝麻蛋白生成肽和游离氨基酸。由于肽和氨基酸的分子量小，它们可穿过细胞壁进入酸浸泡液。在较优条件下，可浸泡出芝麻种子中75％左右的蛋白，并且酸浸泡液中的蛋白主要以小肽和游离氨基酸形式存在(TCA-NSI可达90％以上)。由于这些蛋白的释放，经过酸泡和脱酸处理的脱皮芝麻的压榨出油率显著提高(相较于传统的压榨工艺：带皮炒制和压榨)。因此，本发明在环保、大健康、促进产业发展方面显示出极大的优势。
最后需要说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种制取芝麻肽和芝麻油的方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）芝麻在室温下浸泡2h后脱皮，取5kg脱皮芝麻；
（2）在步骤（1）中的5kg脱皮芝麻中加入2％醋酸溶液15kg，室温下浸泡7天；
（3）通过过滤将步骤（2）所得物料进行固液分离，得到酸浸泡液和酸泡芝麻；
（4）在步骤（3）所得酸泡芝麻中加入1.5倍质量的去离子水，25℃下脱酸5h并通过过滤进行固液分离，该过程再重复1次，得到脱酸芝麻和2次的脱酸液；
（5）将步骤（3）所得酸浸泡液和步骤（4）所得2次脱酸液合并，得到芝麻蛋白水解物；通过测定可得，芝麻种子中有77％的总蛋白进入芝麻蛋白水解物，TCA-NSI为92％；
（6）将步骤（5）所得芝麻蛋白水解物利用管式离心机进行除杂，所得清液利用截留分子量100Da的纳滤膜进行除酸除盐和浓缩；所得浓缩液进行喷雾干燥，进风温度160℃，出风温度70℃，可得芝麻肽粉；
（7）步骤（4）所得脱酸芝麻在130℃下炒制，至水分含量低于5％，液压榨油机榨油即得浓香芝麻油，出油率为46％。
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