CN1034587C - 降低植物油中含磷成分含量的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明，通过磷脂酶A1、A2或B的酶催化分解作用，降低经精炼除粘的植物油和动物油(如豆油)中的含磷成分，特别是磷脂，如卵磷脂的含量，以及油中的含铁量。

Description

降低植物油中含磷成分含量的方法

本发明涉及一种经酶促分解降低植物油和动物油，特别是精炼除粘油中含磷成分之含量的方法。

精炼生豆油和其他生植物油以除去粘质，从而清除磷脂，如卵磷脂和其它亲水的伴随成分。如用水提取可称为湿炼除粘法。经此法处理，部分磷脂将剩留油中；这部分磷脂通称为“非水合磷脂”(NHP)。在食用油的制作中，除去此成分是必要的，通常认为磷含量应不超过5ppm(阅Hermann Pardun“Die pflanzenlecithine”，Verlag fur Chemische Industrie H·Ziolkowsky KG，Augsburg，1988181-194页)。

非水合磷脂是通过植物中所固有的几种酶所起的作用而形成的，在“Alcon过程”中，通过用蒸汽处理大豆屑片使之失活来抑制非水合磷脂形成，当生油经湿炼除粘时，磷脂几乎全部能清除。

从精炼除粘的油中，可用表面活性剂水溶液提取大部分非水合磷脂，但含量通常达不到低于30ppm，用酸或碱处理较能成功，但需要多个操作步骤。

大家知道，用各种酶处理植物油和动物油以分解酶催化可分解的成分，以形成易于提取的水溶性物质。例如DE-A16,17,001指示，使用蛋白水解酶类，除掉用于制造肥皂的油臭。按照GB1,440,462，通过淀粉分解和果胶分解酶来澄清菜籽油。按照EP-A70,269，动物或菜籽脂肪或生油在精炼工序中，用一至多种酶处理，以裂解和清除所有非甘油脂的成分，如被引证过的磷酸酯酶、果胶酶、纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶都是适用的酶。曾论述过的磷脂酶C，即是磷脂酶的一例。在预制过程中，清除油中非水合磷脂和粘质，也即是全部地清除卵磷脂和粘质的炼制过程。不知道用酶类来达此目的。

非水合磷脂的性质还未准确了解，按照Pardun(在上述引文中)，非水合磷脂是由溶血磷脂、磷脂酸及其钙盐和镁盐组成，在原存在于植物中的磷脂酶作用下，磷脂被分解时，上述这些成分形成。

从公开的日本专利申请No.JP-A-2-153,997得知，可用具有磷脂酶活性的酶处理油(精炼油以除去粘质或未精炼)。不需调节pH。对于豆油来说，原始磷含量多于1000ppm，例如1300-2000ppm。通过已知的处理，没有使磷含量充分降低，例如从1410ppm降至1050ppm(实施例2)。只有通过用漂白土的后续处理，才可使磷含量降至15ppm的最大容许含量。通过用漂白土和用酶联合处理精炼油，使磷含量从1300ppm降至670ppm(实施例1)或在不加漂白土的情况下，磷含量从1638ppm降至81-1081ppm(实施例3)。

在JP-A2-49593中已描述了油的类似处理，但其中未涉及油的脱胶，而是涉及溶血卵磷脂的回收。在这种方法中，没有必要将pH值调节到一个特定的水平。从EP-A328,789得知另一种目的在于在制备蛋黄酱样产物的过程中通过磷脂酶A的作用使大豆卵磷脂转化为溶血卵磷脂的方法。

本发明的目的是提供一种在已选择性精炼除粘的油类中使含磷和含铁成分的含量降至磷含量低于5ppm，而不施用漂白土或相似的吸附剂的酶催化方法。

业已发现，可用磷脂酶A1，A2或B处理磷含量为50-250ppm的动植物油以除去粘质，使油中的磷含量低于5ppm，如果将该酶乳化为其pH值为3-7，优选4-6的水溶液的细小液滴，则不必加入漂白土。已达到低于5ppm的磷含量和低于1ppm的铁含量。低铁含量可望增加油的稳定性。

磷含量的大幅度降低是令人惊奇的，因为磷脂酶A1，A2和B在中性至弱碱性区域中具有其最适pH；因此，为了进行活性测定，将pH调节到8。没有料到的是通过使pH降低到弱酸性区域获得了活性的显著增加并且可达到以前用单独的酶催化方法未曾获得的磷含量。这是不能分别通过磷脂酶C或D的作用而达到的结果。

本发明的主题是一种降低植物油或动物油的含磷成分含量的方法，该方法是通过在pH值为4-6条件下用磷脂酶A1，A2或B的水溶液处理选择性精炼除粘、磷含量为50-250ppm的植物油或动物油直到磷含量已达到低于5ppm。此后，使水相与被处理的油分离。

由于磷脂酶A1、A2或B能作用于卵磷脂，所以将本发明的方法应用于高卵磷脂油，如生豆油无甚意义。为此，原料由经过精炼除粘的油组成且通常含50至250ppm磷。用同种植物可加工不同质量的油。优选的是用经过精炼除粘的油类，特别是葵花籽油、油菜籽油，尤其是豆油。且事前不必将油弄干。

磷脂酶适用于水溶液中，乳化于油中，使呈最佳分散状态。据信，酶催化反应发生于油相和水相的分界面处。用涡动拌搅和添加表面活性剂，使其彻底混合能促进反应。非水合磷脂的分解产物为更亲水的，据此使其进入水相，并正象金属离子那样与水相一起从油中除去。

磷脂酶A1、A2和B是已知的酶类(阅Pardun，在上述引文中，135-141页)。磷脂酶A1将裂解在磷脂分子碳原子1上的脂肪酸酯基，例如在大鼠肝脏和猪的胰脏中所发现的。一种具有磷脂酶A1活性的酶被从少根根霉(Rhizopus arrihizus)的霉菌培养物中分离出来。

磷脂酶A2早先也被描述为卵磷脂酶A，并裂解在磷脂分子中碳原子2上的脂肪酸酯基。在大多数与其他磷脂酶相关的情况下，在几乎所有动物和植物细胞中都有此发现。响尾蛇、眼镜蛇和蝎子的毒液中磷脂酶都很丰富，经过抑制用胰蛋白酶分解伴生的蛋白质的活性，可从胰腺中回收磷脂酶。

磷脂酶B在自然界中广泛存在，并能裂解由磷脂酶A1作用而形成的溶血卵磷脂的第二个脂肪酸酯残基。磷脂酶B可被认为是磷脂酶A1和A2的混合物，它被发现于大鼠肝脏中，是由某些霉菌如特异青霉(Penicilium notatum)所产生的。

磷脂酶A2和B是可买到的市售产品。在本发明方法中，可用一种主要含有磷脂酶A2从磨碎的胰腺中回收的磷脂酶制品。根据它的活性，使用的酶量是油重量的0.001至1％。如用油重量的0.5至5％的水溶解酶，则保证酶在油中充分分布，并以该形式乳化于油中，形成直径在10μm以下的油滴(重量平均值)。超过100cm/s径向速度的涡动搅拌证明是满意的。还可选择使用一种外离心泵，使油在反应器中循环回流。超声声音也可促进酶促反应。

在酶处理之前或之后，最好在进行过程中，添加一种有机羧酸，将能加强酶催化作用，最好是用柠檬酸；添加量以油重量的0.01至1％为宜，最好为0.1％。用酸的话，pH值调在3至7，以4至6为宜，而pH5最佳。令人惊奇的是该pH值对本发明的方法来说是最佳的。对于磷脂酶，例如来自胰脏的磷脂酶来说，pH值为8最佳是众所周知的。该酶在pH5时几乎无活性。在本发明的方法中，已经发现该酶的作用在pH8时较低，而在pH5时最佳。一种解释是在脂酶作用的界面上将产生另一pH值(可能比水相的pH值高)。不幸的是，在界面上不可能测出准确的pH值，例如用pH电极测量。虽然不可能圆满地解释这个效果，但是这一特殊的最佳pH仍是本发明的必要特征。

溶解含脂肪的胰酶或胰脏产物的磷脂酶A1、A2和6，需用乳化添加剂，可用水溶性乳化剂，特别是若它们的HLB值高于9，如十二烷基硫酸钠。如在酶溶液乳化于油中之前，根据油的重量计算，其有效添加量为0.001％。

添加其他酶类，通常希望主要用蛋白酶和淀粉酶。因蛋白具有表面活性剂活性，也可作为添加物。

酶处理过程中的温度不是关键的，20℃至80℃之间较宜，50℃为佳，但短时间升至70℃也允许，处理时间的长短将取决于温度，高温时，处理时间较短。通常0.1小时至10小时的处理时间就足够了，最好是1至5小时。分步进行证明是满意的，第一步在40℃至60℃下进行，第二步在50℃至80℃之间的较高的温度下进行。例如在50℃时搅拌3小时，75℃时搅拌1小时。

当处理终止时，由于从油相中分离出来，酶溶液与非水合磷脂分解产物一起开始产生，所以最好用离心过滤法从油相中分离出来。由于酶类具有高稳定性，且其产生的分解产物量少，同样的酶溶液可复用数次。

工艺最好持续进行，处于较理想的持续操作模式，油在第一个添有酶溶液的混合器里乳化，并允许在一个或多个连续反应器里在搅拌下进行反应，必要时可升温，用离心机分离酶的水溶液。为避免酶溶液中有太多的分解产物，部分酶溶液持续不断地被新的酶溶液置换，余量可在此过程中再循环。

由于回收的油含低于5ppm磷，可望进行物理精炼，成为食用油。由于已获得低铁含量，所以可获精炼成具高抗氧化性产品的良机。

实施例1：

将1升经湿炼除粘并含130ppm剩余磷的豆油置于一圆形烧瓶内加热至50℃，将0.1克具有10,000单位/克活性的纯磷脂酶A2(1个磷脂酶A2单位在40℃和8pH时每分钟可从蛋黄中释放1微摩尔的脂肪酸)，1克柠檬酸钠和20克十二烷基硫酸钠溶解于33.3克水中，将该溶液乳化于油中，以形成0.1μm直径的油滴。为达此目的，通过一个外离心泵，每分钟约循环油三次。处理三小时后，发现经离心分离出来的样品非水合磷脂含量为34ppm磷。当温度升至75℃，并持续处理1小时，非水合磷脂含量下降至3ppm磷。对经过如此处理的油进行物理精炼。

实施例2

重复实施例1的方法，所不同的是，用1克伏革菌种的磷脂酶B制剂替代磷脂酶A2(B作为一种实验产物，没有活性数据，得自A-mano)，使豆油中磷含量降低到1ppm以下。

对照实验

重复实施例1的方法，所不同的是，用1克磷脂酶C制剂替代磷脂酶A2(得自Amano，作为一种实验产物，没有活性数据)。使豆油中磷含量只减少至45ppm。

当使用1克具有1250单位/克磷脂酶活性的磷脂酶D制剂(Sigma Chemie GmbH，Deisenhofen)制剂，磷含量可达48ppm。若使用1克酸性磷酸酯酶(Sigma Chemie GmbH，Deisenhofen)，结果磷含量达47ppm。

如工艺进行中没有添加酶，将发现大致相同的磷含量。

实施例3：

将1升湿炼除粘并含110ppm剩余磷的豆油放在圆形烧瓶中，加温至75℃，在用直径50cm的叶片式混合器，在700r.p.m下强烈搅拌过程中添10毫升水，水中含1克柠檬酸，然后继续搅拌1小时。接着冷却至40℃，添加0.1克如实施例1所述那种质量的磷脂酶A2和20毫升0.1摩尔的乙酸盐缓冲溶液(pH5.5)。再进一步强搅拌5小时，离心清除水相。得到的油含2ppm磷，适于进行物理精炼。下表显示其它参数的变化：

         开始时的油    处理后的油

磷         110ppm         2ppn

铁         3.3ppm         ＜0.1ppm

钙         65.4ppm        5.3ppm

镁         38.4ppm        ＜0.1ppm

过氧化值   18.3           18.50

酸值       0.91           1.10

皂化值     191.2          190.4

实施例4：

重复实施例3的方法，所不同的是用1克胰脏制剂(Pankreatin 800磷脂酶单位/克)替代磷脂酶A2。该制剂含有磷脂酶A2、蛋白酶、淀粉酶、脂酶，磷含量降至小于1ppm。在脂酶作用下，酸值只有微量增加，从0.91增至1.49。

Claims (10)

1.通过用酶处理使含50-250ppm磷的植物油中的磷含量降低的方法，其特征在于在pH值为3-7条件下，用磷脂酶A₁、A₂或B的水溶液处理油，酶的用量基于油重量的0.001-1％，使酶乳化于油中以形成直径为10μm以下的油滴，当油中磷含量小于5ppm时，从处理的油中分离水相。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于使油滴中的磷含量从50-250ppm降低到小于5ppm。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于使用经湿炼除粘的油。

4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于在20-80℃下进行。

5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于使用豆油。

6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于使用油菜籽油或葵花籽油。

7.根据权利要求1或2的方法，其特征在于从处理过的油中除去已作用于油的磷脂酶水溶液并再用。

8.根据权利要求1或2方法，其特征在于分步进行操作。

9.根据权利要求1或2方法，其特征在于该方法分两步进行，第一步在40-60℃下进行，第二步在50-80℃下进行。

10.根据权利要求1或2的方法，其特征在于也使用乳化剂。