CN114574282A - 一种精炼微生物油及精炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种精炼微生物油及精炼方法。该微生物油的精炼方法至少包括如下步骤：将所述微生物油经过至少两次脱胶处理后进行脱臭处理；所述脱臭处理的具体步骤为：当真空度小于1000pa后，向所述微生物油中通入蒸汽，进行脱臭；所述蒸汽的通入温度为80～120℃，所述脱臭的温度为140～160℃。本发明提供的微生物油的精炼方法，在保证油脂感官、稳定性的前提下，降低了油脂中反式脂肪酸、缩水甘油、氯丙醇含量以及降低了油脂的茴香胺值，并完整地保留了微生物油脂中的各种脂溶性健康营养成分。

Description

一种精炼微生物油及精炼方法

技术领域

本发明涉及微生物油脂纯化技术领域，更具体地，涉及一种精炼的微生物油及精炼方法。

背景技术

在微生物油脂中，除了富含多不饱和脂肪酸外还含有多种脂溶性成分，如类胡萝卜素、维生素等，这些成分对于人体健康也具有突出的功效价值，例如抗氧化、抗炎症、提高免疫力等能力。

目前，微生物毛油可以经过精炼，能够净化油脂、除去臭味组分，使微生物油脂的稳定性、感官品质得到一定的提升，但是重度精炼依然存在很多问题。首先，现有的脱臭工艺，为了去除油脂中的臭味物质、过氧化物及衍生物得到高品质的油脂，往往需要在高温高真空的环境下保持较长时间进行，高脱臭温度虽然会加速臭味物质馏出，但随着温度提升，油脂中反式脂肪酸的含量明显上升；长时间的脱臭工艺会促使油脂水解降低收率，油脂中的三氯丙醇及缩水甘油含量会明显增加；同时重度的精炼工艺还会使得微生物油脂中的部分脂溶性色素成分如β-胡萝卜素、虾青素等受到破坏，或被清除，给油脂的营养价值带来损失。

为避免重度精炼带来的负面影响，目前可通过改良脱臭设备，如瑞典用薄膜式填料塔与热脱色用的塔盘塔组合在一起，开发出新型软塔脱臭系统。减少了蒸汽用量，缩短了脱臭时间，降低了脱臭损耗，但设备投入成本较高，短时间内不能有效且经济的改变微生物油脂的脱臭现状。也有从工艺角度出发进行优化以降低微生物油脂中三氯丙醇等物质的含量，如CN104711118B通过柱层析后再脱臭，以降低油脂中的三氯丙醇的影响，如CN107090353B在冰乙酸溶液下脱臭后再进行吸附，如CN104694250B、CN106281672B添加抗氧化剂之后再进行脱臭。但上述工艺对于微生物油脂中多种功能性脂质成分的保留效果较差。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种微生物油的精炼方法，该精炼方法至少包括如下步骤：

将所述微生物油经过至少两次脱胶处理后再进行脱臭处理；所述脱臭处理的具体步骤为：当真空度小于1000pa后，向所述微生物油中通入蒸汽，进行脱臭；所述蒸汽的温度为80～120℃，所述脱臭的温度为140～160℃。

本发明使用上述精炼方法可以有效且经济的进行微生物油脂的脱臭，脱臭效果好，使用该方法进行精炼有效的保留了微生物油中脂溶性色素，同时得到的精炼微生物油中三氯丙醇含量低。

本发明所述微生物油(也称微生物油脂)可以是菌体细胞裂解后的油脂与细胞碎片的混合，也可以是已经同菌体完全分离的粗制油脂，包含至少约90wt％的甘油三酯部分。粗制油是自微生物的生物质萃取及未经进一步加工处理的油。本发明的微生物油包括多不饱和脂肪酸和脂溶性成分如类胡萝卜素、DHA和ARA等。在本发明实施方式中，使用微生物的发酵液可以经有机溶剂萃取得到微生物油。该萃取方法可以包括下述方法：从微生物发酵液中分离得到干菌体，再使用己烷、乙醚、石油醚、乙醇、丙酮等至少一种有机溶剂从干菌体中萃取得到微生物油脂(也称毛油)，如见中国专利CN201110228151.9，毛油的制备方法也可以用于本发明中；该萃取方法也可以在微生物发酵液中，对生物质细胞壁进行酶解，释放油脂，直接分离得到毛油。本发明的微生物种类包括但不限于酵母、裂殖壶菌、双鞭甲藻、微球藻、破囊壶菌或高山被孢霉。

在本发明一个实施方式中，本发明的脱胶处理是使用酸进行脱胶处理，脱胶处理的具体步骤为：在60-90℃下，使所述微生物油与酸充分混合，沉降除去沉淀；所述酸的加入量为所述微生物油的1wt％～5wt％。优选的是，在第二次脱胶处理时，所述酸的加入量为所述微生物油的1wt％～3wt％。更具体的可以是：在60-90℃的条件下，将微生物油(也称毛油)与酸进行混合，酸的加入量为所述微生物油脂的1wt％～5wt％，充分混合后沉降除去沉淀；再次向毛油中加入酸进行混合，酸的加入量为所述微生物油脂的1wt％～3wt％，充分混合后沉降后分离沉淀。沉降分离的方式可选自然沉降，也可选离心加速沉降分离。其中，酸可以以溶液形式加入的，酸液浓度可以为50wt％。酸优选包括但不限于柠檬酸和/或磷酸。

在本发明的另一个实施方式中，所述脱胶处理的具体步骤包括：在水(额外添加)或直接在裂解液的条件下，使微生物油脂和水充分混合后再破乳沉降、分离沉淀。所述水或裂解液与微生物油脂的重量比例为(0.1-1):1。沉降分离的方式可选自然沉降，也可选离心加速沉降分离。采用此种方式进行脱胶处理，后续步骤可根据实际酸价的情况省去碱炼步骤。在本发明的实施例中，当以KOH计，当酸价小于1mg/g，碱炼步骤可以省略。

在本发明一个实施方式中，本发明的两次脱胶处理可以为上述的同一种脱胶处理步骤进行两次，也可以上述的两种脱胶处理步骤各反应一次。

在本发明一个实施方式中，与碱反应即通过中和反应去除反应体系中多余的酸及其他影响酸价的风险物质。在本发明一个具体实施方式中，碱的加入量为所述微生物油脂的1wt％～4wt％。更优选地是，在60～90℃条件下，以微生物油脂的1wt％～4wt％加入碱，反应30～120min。在本发明中，碱是以溶液形式加入的，碱液浓度可以为30wt％，碱优选为一价碱。

在本发明一个实施方式中，脱臭处理在脱臭罐或脱臭塔等脱臭设备中进行，优选选用连续脱臭塔。脱臭处理具体可以为将脱胶后的微生物油在脱臭罐或脱臭塔等脱臭设备真空度达到＜1000pa后，开始进料，并逐步升温后通入蒸汽，开始脱臭。其中，所述蒸汽的通入温度优选为80～120℃(进一步优选为100℃)。脱臭的温度优选为140～160℃。脱臭的时间优选为20～180min，进一步优选20-60min。脱臭完成后，即可降温备用。

在本发明一个实施方式中，上述精炼方法还可以包括脱色步骤，所述脱色步骤设在所述脱胶处理后。其中，脱色步骤可以设在脱臭处理前，也可以设在脱臭处理后，优选设在脱臭处理前。脱色步骤可以为本领域常规的脱色步骤，在本发明的实施方式中，脱色步骤具体优选包括：用白土、二氧化硅、活性炭中的至少一种脱色剂处理脱胶处理后的微生物油(若是设在脱臭处理后，此处应为脱臭处理后的微生物油)。为了更进一步减少功能性脂质成分的损失，所述脱色剂的用量优选为所述微生物油的2～3wt％。

在本发明一个实施方式中，本发明的精炼方法还可以包括脱溶步骤，所述脱溶步骤设在所述脱臭处理前。当含有脱色处理时，脱溶处理可以设在脱色处理前，也可以设在脱色处理后。脱溶步骤可以为本领域中常规的标准步骤，控制残溶优选＜1000ppm。脱溶可以先通过常压脱溶再通过负压脱溶，并辅以蒸汽及氮气吹扫。具体实施方式中脱溶步骤优选可以为：在70-90℃(优选80℃)下进行常压脱溶后，在真空-0.08Mpa～-0.1Mpa(优选-0.09Mpa)下，继续脱溶至冷凝设备中无溶剂流动。在本发明另一个实施方式中，如果前述的工艺未使用到溶剂，则脱溶步骤可视情况进行省略。

在本发明一个优选实施方式中，所述脱臭处理在所述精炼方法中的最后一步。更优选的是，该微生物油的精炼方法，依次包括如下步骤：脱胶处理、碱反应(当酸价以KOH计小于1mg/g时，该步骤可以省略)、脱色处理、脱溶处理(当前序工艺中未使用到溶剂，该步骤可以省略)和脱臭处理，即脱臭处理后得到的油即为精炼的微生物油。每个处理的具体步骤和优选步骤详见上述内容，此处不再一一赘述。

使用本发明的精炼方法得到的精炼微生物油中多不饱和脂肪酸含量大于35wt％，类胡萝卜素含量大于1500μg/kg，氯丙醇的含量小于0.1ppm，反式脂肪酸的含量小于0.2wt％。该精炼微生物油的茴香胺值小于1.0。

本发明的另一目的在于提供一种精炼微生物油，该精炼微生物油中多不饱和脂肪酸含量大于35wt％，类胡萝卜素含量大于1500μg/kg，氯丙醇的含量小于0.1ppm，反式脂肪酸的含量小于0.2wt％。该精炼微生物油的茴香胺值小于1.0。其中，微生物种类包括但不限于酵母、裂殖壶菌、双鞭甲藻、微球藻、破囊壶菌或高山被孢霉。多不饱和脂肪酸选自ω-3脂肪酸、ω-6脂肪酸，例如二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳五烯酸、花生四烯酸、十八碳三烯酸、十八碳二烯酸或十八碳四烯酸。类胡萝卜素包括但不限于，β-胡萝卜素、番茄红素、虾青素、玉米黄质、角黄素、叶黄素中的一种或多种。在一个优选实施方式中，该精炼微生物由上述精炼方法制得。

本发明提供的微生物油的精炼方法，在保证油脂感官、稳定性的前提下，降低了油脂中反式脂肪酸、缩水甘油及氯丙醇含量，并完整地保留了微生物油脂中的各种脂溶性健康营养成分——DHA、ARA及类胡萝卜素等。本发明提供的精炼方法操作简单，不需要额外添加反应助剂，不需要进行设备改造，便于规模化生产，能耗低，投入少，利于产业化。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的实施例中，以裂殖壶菌发酵得到的DHA油脂为例，即微生物为裂殖壶菌。

本发明实施例中微生物油(也称毛油)通过无溶剂法提取得到，对裂殖壶菌发酵液进行酶解破壁后，释放胞内油脂，分离得到毛油。其中该微生物油中DHA含量为45％，类胡萝卜素含量为1772ug/kg，主要类胡萝卜素成分为β-胡萝卜素、玉米黄质和叶黄素。

实施例1

脱胶：取微生物油(毛油)1200kg，向其中加柠檬酸溶液(浓度为50wt％)，酸量为油量(毛油)的4wt％，80℃反应60min，油脂沉降4h，分离沉淀后，再继续向油脂中加入量为2％的柠檬酸溶液(浓度为50wt％)，80℃反应60min，油脂沉降3h，分离油脂，再加30wt％氢氧化钠溶液，碱量为油量(毛油)的3wt％，80℃反应60min后，油脂沉降4h以上，过滤分离油脂，得到碱炼后的毛油。

脱色：向其中加入活性白土，白土的加入量为毛油的2wt％，在50℃和低于1000pa的绝压条件下，搅拌30min，搅拌结束后过滤，去除吸附剂。

脱臭：将脱色油投入真空度小于1000pa的间歇脱臭罐中，80℃通入蒸汽，140℃保温20min后降温，得到精炼的微生物油。

实施例2

本实施例的方法和实施例1相同，不同之处仅在于：脱臭步骤为：将脱色油投入真空度小于1000pa的间歇脱臭罐中，100℃通入蒸汽，160℃保温60min后降温，得到精炼的微生物油。

实施例3

本实施例的方法和实施例1相同，不同之处仅在于：毛油为6000kg，脱臭设备为连续脱臭塔。

实施例4

本实施例的方法和实施例2相同，不同之处仅在于：毛油为6000kg，脱臭设备为连续脱臭塔。

实施例5

脱胶：取微生物油(毛油)1200kg，向其中加柠檬酸溶液(浓度为50wt％)，酸量为油量(毛油)的4wt％，80℃反应60min，油脂沉降4h，分离沉淀后，再继续向油脂中加入量为2％的柠檬酸溶液(浓度为50wt％)，80℃反应60min，油脂沉降3h，分离油脂，再加30wt％氢氧化钠溶液，碱量为油量(毛油)的3wt％，80℃反应60min后，油脂沉降4h以上，过滤分离油脂，得到碱炼后的毛油。

脱臭：将碱炼后的毛油投入真空度小于1000pa的间歇脱臭罐中，80℃通入蒸汽，140℃保温20min后降温，得到脱臭后的微生物油。

脱色：向脱臭后的微生物油中加入活性白土，白土的加入量为毛油的2wt％，在50℃和低于1000pa的绝压条件下，搅拌30min，搅拌结束后过滤，去除吸附剂，得到精炼的微生物油。

实施例6

脱胶：取微生物油(毛油)1200kg，其与200kg水混合后，80℃反应60min，油脂沉降4h，分离沉淀后，再重复操作一次后过滤分离油脂，得到毛油。

脱色：向其中加入活性白土，白土的加入量为毛油的2wt％，在50℃和低于1000pa的绝压条件下，搅拌30min，搅拌结束后过滤，去除吸附剂。

脱臭：将脱色油后投入真空度小于1000pa的间歇脱臭罐中，80℃通入蒸汽，140℃保温20min后降温，得到精炼的微生物油。

对比例1

本对比例的方法和实施例1相同，不同之处仅在于(相同的步骤不再赘述)：

脱胶步骤：取微生物油(毛油)1200kg，向其中加柠檬酸溶液(浓度为50wt％)，酸量为油量(毛油)的4wt％，80℃反应60min，油脂沉降4h，分离油脂后，再加30wt％氢氧化钠溶液，碱量为油量(毛油)的2wt％，80℃反应60min后，油脂沉降4h以上，过滤分离油脂，得到碱炼过后的毛油。

脱臭步骤：将脱色油后投入真空度小于1000pa的间歇脱臭罐中，80℃通入蒸汽，200℃保温180min后降温，得到精炼的微生物油。

对比例2

本对比例的方法和实施例3相同，不同之处仅在于(相同的步骤不再赘述)：

脱胶步骤：取微生物油(毛油)6000kg，向其中加柠檬酸溶液(浓度为50wt％)，酸量为油量(毛油)的4wt％，80℃反应60min，油脂沉降4h，分离油脂后，再加30wt％氢氧化钠溶液，碱量为油量(毛油)的2wt％，80℃反应60min后，油脂沉降4h以上，过滤分离油脂，得到碱炼过后的毛油。

脱臭步骤：将脱色油后投入真空度小于1000pa的连续脱臭塔中，80℃通入蒸汽，200℃保温180min后降温，得到精炼的微生物油。

对比例3

本实施例的方法和实施例1相同，不同之处仅在于(相同的步骤不再赘述)：脱臭步骤为：将脱溶油后投入真空度小于1000pa的间歇脱臭罐中，120℃通入蒸汽，200℃保温180min后降温，得到精炼的微生物油。

对比例4

本实施例的方法和实施例3相同，不同之处仅在于(相同的步骤不再赘述)：脱臭步骤为：将脱溶油后投入真空度小于1000pa的连续脱臭塔中，120℃通入蒸汽，200℃保温180min后降温，得到精炼的微生物油。

对比例5

本对比例的方法和对比例1相同，不同之处仅在于(相同的步骤不再赘述)：

脱臭步骤：将脱溶油后投入真空度小于1000pa的间歇脱臭罐中，80℃通入蒸汽，140℃保温20min后降温，得到精炼的微生物油。

对比例6

本对比例的方法和对比例1相同，不同之处仅在于(相同的步骤不再赘述)：

脱色步骤：向碱炼后的毛油中加入油脂重量2wt％的活性白土，在50℃和低于1000pa的绝压条件下搅拌30min，搅拌结束后，加入油脂重量的1wt％粉末二氧化硅和油脂重量0.5wt％的粉末活性炭。

脱臭步骤：将脱色油后投入真空度小于1000pa的间歇脱臭罐中，80℃通入蒸汽，140℃保温20min后降温，得到精炼的微生物油。

实施例1-6及对比例1-6的精炼的微生物油评估如下表：

*注：降幅指脱臭前后DHA含量降低幅度，如脱臭前含量45％，脱臭后41％，则含量降幅4％

从上表看出，精炼工艺优选增加二次脱胶，脱臭设备优选连续脱臭塔，通蒸汽时间优选100℃，保温温度优选160℃，时间优选60min，此工艺最大限度地保留了油脂中的营养成分，油脂收率未受明显影响，且稳定性指标茴香胺值最低(实施例3)；间歇脱臭罐收率整体偏低(如实施例1-2)，如脱臭温度偏高，可能导致产生反式脂肪酸、氯丙醇以及缩水甘油(如对比例3和4)，如脱臭温度偏低或脱臭时间太短，则可能出现检出残溶(如实施例1和3)，保温时间60min对收率影响不大(如实施例2和4)。

常规的精炼工艺(对比例1和2)和重度脱臭工艺(对比例3和对比例4)，虽然茴香胺值尚可，但通入蒸汽后高温使得油脂的缩水甘油及氯丙醇含量提升，也加速了油脂中有效成分的水解。对比例5反应没有二次脱胶，脱臭温度较低，虽然能够可以避免产生氯丙醇的风险，但是对于过氧化物的脱除效果不够，茴香胺值会比较高。对比例6是在对比例5的基础上即使把脱色工艺加重，虽然能够使得过氧化物的去除效果提高，但是又会使得胡萝卜素的损失率变高。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微生物油的精炼方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

将所述微生物油经过至少两次脱胶处理后；

再进行脱臭处理；

所述脱臭处理的具体步骤为：当真空度小于1000pa后，向所述微生物油中通入蒸汽，进行脱臭；所述蒸汽的通入温度为80～120℃，所述脱臭的温度为140～160℃。

2.根据权利要求1所述的精炼方法，其特征在于，所述脱臭的时间为20-180min，优选20-60min。

3.根据权利要求1或2所述的精炼方法，其特征在于，所述脱胶处理的具体步骤包括：在60-90℃下，使所述微生物油与酸充分混合，沉降除去沉淀；所述酸的加入量为所述微生物油的1wt％～5wt％；优选的是，在第二次脱胶处理时，所述酸的加入量为所述微生物油的1wt％～3wt％。

4.根据权利要求1或2所述的精炼方法，其特征在于，所述脱胶处理的具体步骤包括：在水的条件下，使所述微生物油和水充分混合后沉降再分离沉淀；所述水与微生物油的重量比为(0.1-1):1。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的精炼方法，其特征在于，所述碱的用量为所述微生物油的1wt％～4wt％，反应温度优选为60～90℃，反应时间优选为30～120min。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的精炼方法，其特征在于，还包括脱色步骤，所述脱色步骤设在所述脱胶处理后；所述脱色步骤具体优选包括：用白土、二氧化硅、活性炭中的至少一种脱色剂处理脱胶处理后的微生物油。

7.根据权利要求6所述的精炼方法，其特征在于，所述脱色剂的用量优选为所述微生物油的2～3wt％。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的精炼方法，其特征在于，所述脱臭处理在所述精炼方法中的最后一步。

9.一种精炼的微生物油，其特征在于，其中，多不饱和脂肪酸含量大于35wt％，类胡萝卜素含量大于1500μg/kg，氯丙醇的含量小于0.1ppm，反式脂肪酸的含量小于0.2wt％；所述精炼的微生物油的茴香胺值小于1.0。

10.根据权利要求9所述的精炼的微生物油，其特征在于，所述微生物为酵母、裂殖壶菌、双鞭甲藻、微球藻、破囊壶菌或高山被孢霉。