CN106879753A

CN106879753A - 汽爆辅助水酶法提取玉米胚芽油的方法

Info

Publication number: CN106879753A
Application number: CN201510940504.6A
Authority: CN
Inventors: 孔录; 惠菊; 王满意; 陆健; 尚刚; 王翔宇; 李世磊; 周澍堃; 王风艳
Original assignee: Cofco Yuet Yue (tianjin) Ltd; Cofco Corp; Cofco Nutrition and Health Research Institute Co Ltd
Current assignee: Cofco Yuet Yue (tianjin) Ltd; Cofco Corp; Cofco Nutrition and Health Research Institute Co Ltd
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2017-06-23

Abstract

本发明公开了一种汽爆辅助水酶法提取玉米胚芽油的方法，所述方法包括：将玉米胚芽不粉碎或初步粉碎后，经0.1-1wt％草酸或柠檬酸溶液至没过胚芽，浸泡12h；以0.3-1MPa±0.1MPa蒸汽汽爆处理；再以纤维素酶或纤维素酶+蛋白酶进行酶解，从而提取玉米胚芽油。本发明通过汽爆的方法，缩短了传统水酶法前处理过程的时间和步骤，降低了对研磨设备的要求，降低了生产成本；通过酶解过程提油，避免了传统提油工艺中的有机试剂蒸馏脱除过程，也降低了污水处理成本。

Description

汽爆辅助水酶法提取玉米胚芽油的方法

技术领域

本发明涉及一种汽爆辅助水酶法提取玉米胚芽油的方法，属于农副产品精细加工技术领域。

背景技术

玉米胚芽是淀粉及酒精工业的副产品，按照目前国内5000万吨/年的玉米深加工量、胚芽占7％、出油率40％、毛油与精炼油比率90％来计算，玉米油潜在产量在120万吨左右，虽然2013年玉米胚芽油消费量达到72万吨，同比增长20％，远高于同期食用油行业年均5％左右的销量增速，但仅为潜在产量的一半左右。作为价格适中的健康小油种，玉米油行业未来3-4年仍有望保持20％-30％的高增长。随着人们保健观念的提升和生活水平的提高，未来中国玉米油空间广阔。

玉米胚芽油中多不饱和脂肪酸含量在60wt％以上且富含亚油酸、亚麻酸等人体必需脂肪酸，另外，玉米胚芽油中V_E含量较高，不含胆固醇。玉米胚芽油也因此成为世界卫生组织推荐的三大健康油品之一，享有“健康油”、“长寿油”等美誉。

目前的玉米胚芽油多采用预榨-浸出的方法提取。即通过机械和热力的手段破坏玉米胚芽的细胞结构，达到有利的出油条件，压榨过程可提油40-50wt％，提油效率较低，需再使用己烷作为浸出剂提取胚芽中剩余的油脂。该过程会产生许多氧化物和有色物质，增加精炼负荷；另外，有机试剂己烷的使用既存在易燃易爆的问题，而且蒸馏脱除溶剂过程所需设备多，投资大。另外，由于有机试剂浸提过程不符合消费者对粮油产品加工过程自然、健康、安全的期望和要求，浸出油品的口碑和销量都低于压榨油。

水酶法提油工艺过程处理条件温和，无有机试剂使用，能生产出脱毒的蛋白质产品，但为使酶解效果更好，需要将玉米胚芽浸泡、研磨成较小的颗粒，耗时长，对研磨设备要求高，不利于大规模工业化生产。

CN103540395A公开了一种水酶法提取玉米胚芽油的方法，该方法以湿基玉米胚芽为原料，经热处理、沥干、加水磨浆、酶解、离心得到游离玉米胚芽油毛油。然而，一方面来说，该方法很难进行工业化生产，这是由于湿胚芽无法进行仓储，难以稳定供给；另一方面，该方法需要对胚芽进行均匀热处理并需要通过湿磨将胚芽粉碎至100目左右，对设备要求较高且加水量大，耗能大，因此生产成本较高。

CN104629902A公开了一种汽爆及乙醇辅助提取玉米胚芽油的方法，该方法未使用水酶法进行酶解，而是使用低浓度柠檬酸溶液对玉米胚芽进行浸泡后进行蒸汽爆破处理，随后以乙醇水溶液提取玉米胚芽油。该方法汽爆温度较高、时间短，因此存在易造成玉米胚芽浆传热不均匀，同一批料的汽爆程度不均一的问题。另外，该方法中，在汽爆后，还需对胚芽进行干燥粉碎，步骤繁琐，耗能高，尤其是，使用乙醇破乳仍然存在有机试剂提油的弊端，即设备厂房需注意防爆，且乙醇作为加工助剂不符合halal认证等相关清真标准。

段作营等(水酶法提取玉米胚芽油的研究，中国油脂，2002，27(3))公开了一种水酶法制取玉米胚芽油的工艺，该文献中研究了pH值、加水比、蒸汽处理时间、酶的选择、加酶量以及作用时间对玉米胚芽油提取率的影响。然而，该文献方法中，玉米胚芽的粉碎程度采用刀片式粉碎机粉碎时，易出现刀片空转等问题，粉碎程度不易掌握；常压蒸汽处理过程在量较大的时候也很难控制整体的蒸煮程度。该文献提油率较高的原因主要在于其最后仍采用有机试剂石油醚提油，从而容易将乳化层、水层的油脂提出，与离心提油相比，会造成提油率高的假象。

因此，对于生产成本容易控制、且不使用有机溶剂提取的玉米胚芽油高效生产方法，本领域中仍存在实际需求。

发明内容

为解决上述玉米胚芽油生产过程中的有机试剂使用、酶解前处理复杂等问题，本发明使用低浓度柠檬酸或草酸浸泡未粉碎或经初步粉碎后的干玉米胚芽，通过中低压蒸汽汽爆的方法处理，提高纤维素酶处理的效果，达到缩短生产时间、节约生产成本、提高出油效率、避免使用有机溶剂等的目的。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种汽爆辅助水酶法提取玉米胚芽油的方法，本发明的方法中，将未粉碎的干玉米胚芽或经初步粉碎后的干玉米胚芽采用低浓度酸浸泡、中低压蒸汽汽爆处理后，以纤维素酶或纤维素酶+蛋白酶酶解提取玉米胚芽油，从而解决了传统提油工艺提油效率低、使用有机试剂、蛋白在高温处理过程中变性等问题。

针对传统水酶法提油需要对玉米胚芽进行破碎、浸泡、热处理、研磨等环节以破坏细胞结构，为酶处理过程做准备，步骤繁琐冗长且对研磨设备要求较高等问题，本发明采用蒸汽汽爆的方法既缩短了酶反应的前处理时间，无需研磨过程，直接使用干玉米胚芽或者使用经初步粉碎后的干玉米胚芽，即可达到提高出油率的目的，且过程中不使用任何有机试剂。

具体实施方式

本发明技术方案包括以下步骤：

(1)预处理：在未经粉碎的干玉米胚芽或经初步粉碎的干玉米胚芽中，加入0.1-1wt％草酸或柠檬酸溶液至没过所述玉米胚芽，浸泡，收集浸泡后的玉米胚芽；

(2)汽爆：以0.3-1MPa±0.1MPa蒸汽对所述浸泡后的玉米胚芽进行汽爆处理，收集汽爆后的玉米胚芽，得到提油原料I；

(3)调节pH：向所述提油原料I中加入水并加入NaOH溶液调节pH至5-6，得到提油原料II；

(4)酶解提取：在所述提油原料II中加入纤维素酶进行10-20h的酶解，待反应结束后，在90℃±1℃的温度下灭酶、离心，得到不相溶的油、水、渣三相，分离获得上层油相，获得作为产品的游离玉米胚芽油。

优选地，本发明使用的干玉米胚芽为面粉生产过程中湿法提胚得到或通过商购获得，例如中粮生化能源(榆树)有限公司的产品。

在本发明的步骤(1)中，干玉米胚芽可以未经粉碎直接使用草酸溶液或柠檬酸溶液浸泡，也可以经初步粉碎后使用草酸或柠檬酸溶液浸泡。考虑到经过初步粉碎后，可提高提油率、降低渣相含油量，因此，优选对干玉米胚芽进行初步粉碎。在一个实施方式中，所述步骤(1)中，将所述干玉米胚芽粉碎至其中的95wt％可通过20目筛。

另外，在步骤(1)中，可以使用草酸溶液或柠檬酸溶液对干玉米胚芽进行浸泡，所述酸溶液的浓度可以在0.1-1wt％之间，优选为0.3-0.8wt％之间，最优选为0.5wt％。研究表明，相对于柠檬酸溶液，使用草酸溶液浸泡，可获得更高的提油率和更低的渣相含油量，由此更为优选。

浸泡时间通常为过夜浸泡8-15h，优选浸泡10h。

在本发明的步骤(2)中，汽爆压力在适宜的范围内有利于提高提油率并降低渣相中的含油量，所述汽爆压力优选在0.3-1MPa的范围，在该范围内，较高的汽爆压力有利于提高提油率并降低渣相中的含油量，但是汽爆压力过高，对应蒸汽温度也较高，将对油脂质量产生不利影响，并可能导致副产物玉米胚芽蛋白发生变性。

所述步骤(2)中，汽爆时间为1-5min，在该时间范围内，较长的汽爆时间有利于获得较高的提油率和较低的渣相含油率，但汽爆时间过长也易导致油品质量下降，并使副产物玉米胚芽蛋白发生变性，优选的汽爆时间为3-5min。依据所使用装置不同，可适当对汽爆腔体容积以及每次汽爆加入的原料量进行调整。本发明的实施例中，汽爆腔体容积为10L，每次加入所述浸泡后的玉米胚芽约3kg。

在一个实施方式中，所述步骤(3)中，加入水至干玉米胚芽:水的重量比为1:3-1:5。从提高提油率、降低渣相中的含油量的角度考虑，更优选所述干玉米胚芽:水的重量比为1:3。

在一个实施方式中，所述步骤(4)中，所述纤维素酶的添加量为所述干玉米胚芽质量的1％。

进一步地，优选所述步骤(4)中，纤维素酶酶解反应温度为50-60℃±1℃，纤维素酶酶解时间为16h。具体实验中发现，纤维素酶反应温度低于50℃时，酶反应效率过低；反应温度高于60℃，则将导致纤维素酶失活。

另一方面，从较高的游离油提取率、较低的渣相含油量的观点出发，优选所述步骤(4)进一步包括：在所述纤维素酶酶解结束后，调节pH至9-10，随后再加入碱性蛋白酶进行3-6h的酶解，然后再进行所述灭酶、离心、分离。通过这样组合使用纤维素酶和蛋白酶进行酶解，可以较大幅度地提高提高提油率、降低渣相中的含油量。因此，如此操作是在本发明中是特别优选的。

在一个实施方式中，所述步骤(4)中，所述纤维素酶用量为所述干玉米胚芽质量的1％，且所述蛋白酶用量为所述干玉米胚芽质量的3％。

在该实施方式中，优选所述纤维素酶酶解反应在50-60℃±1℃的温度下进行16h，在所述纤维素酶酶解结束后，调节pH至9-10，随后再加入碱性蛋白酶，在55-60℃±1℃的温度下进行4h的酶解反应。

下面，通过以下具体实施例来对本发明进行进一步的描述，本发明实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市购等商业途径所得的原料和试剂。

实施例

接下来，通过实施例对本发明进行进一步详细地说明，但本发明不仅限于这些实施例。

如无其它说明，在以下实施例中所使用的设备与原料如下所列：

粉碎机：天津泰斯特产中草药粉碎机(FW135)；

汽爆设备：中粮营养健康研究院汽爆机(QB2015)；

恒温水浴设备：赛默飞水浴箱(2838)；

搅拌设备：艾卡欧洲之星机械搅拌装置(Euro-ST 40)；

离心机：长沙平凡仪器仪表公司医用离心机(TD25-WS)。

粗脂肪测定方法：索氏提取法，通过布奇脂肪提取设备(B-811)测定。该方法被用于测定玉米胚芽原料含油量及残渣含油量

汽爆方法：汽爆压力为0.3-1MPa±0.1MPa，时间为1min-5min，汽爆腔体容积为10L，每次加入所述浸泡后的玉米胚芽约3kg。

玉米胚芽：中粮生化(公主岭)工厂提供

草酸：国药集团化学试剂北京有限公司，10014892

NaOH：国药集团化学试剂北京有限公司，10019718

柠檬酸：国药集团化学试剂北京有限公司，10007117

纤维素酶：Celluclast 2.0L纤维素酶

蛋白酶：Alcalase 2.4L碱性蛋白酶

游离油得率＝游离油/原料中含油量×100％

其中，原料中含油量按照测定值(每千克玉米胚芽的理论含油量为338g)计算得到。

实施例中，如无特别说明，各种比例是指重量比。

实施例1

不粉碎玉米胚芽，加入0.5wt％草酸溶液至没过胚芽，浸泡10h，再置于汽爆机中，汽爆压力0.7MPa，维持5min，收集汽爆后的玉米胚芽，得到提油原料I。

按提油原料I:水＝3:2(干玉米胚芽:水＝1:5)的料液比向提油原料I中加入水，以NaOH溶液调节pH至5-6，得到提油原料II。

向提油原料II中加入干玉米胚芽质量1wt％的纤维素酶，在50-60℃±1℃范围内反应16h，在90℃±1℃范围内灭酶2h，冷却到室温后，离心，得到不相溶的三相：油层、水层、渣层，取上层油层，称重。

游离油提取率为80.03％，渣相含油量占原料中含油量的11.82wt％。

实施例2

将玉米胚芽粉碎至其中的95wt％可通过20目筛，加入0.5wt％草酸溶液至没过胚芽，浸泡10h，再置于汽爆机中，汽爆压力0.7MPa，维持5min，收集汽爆后的玉米胚芽，得到提油原料I。

游离油提取率为82.72％，渣相含油量占原料中含油量的9.05wt％。

实施例3

将玉米胚芽粉碎至其中的95wt％可通过20目筛，加入0.5wt％柠檬酸溶液至没过胚芽，浸泡10h，再置于汽爆机中，汽爆压力0.7MPa，维持5min，收集汽爆后的玉米胚芽，得到提油原料I。

游离油提取率为80.84％，渣相含油量占原料中含油量的10.94wt％。

实施例4

将玉米胚芽粉碎至其中的95wt％可通过20目筛，加入0.5wt％草酸溶液至没过胚芽，浸泡10h，再置于汽爆机中，汽爆压力1MPa，维持5min，收集汽爆后的玉米胚芽，得到提油原料I。

游离油提取率为84.61％，渣相含油量占原料中含油量的7.82wt％，但游离油颜色较深。

实施例5

将玉米胚芽粉碎至其中的95wt％可通过20目筛，加入0.5wt％草酸溶液至没过胚芽，浸泡10h，再置于汽爆机中，汽爆压力0.3MPa，维持5min，收集汽爆后的玉米胚芽，得到提油原料I。

游离油提取率为78.78％，渣相含油量占原料中含油量的12.69wt％。

实施例6

按提油原料I:水＝3:1(干玉米胚芽:水＝1:3)的料液比向提油原料I中加入水，以NaOH溶液调节pH至5-6，得到提油原料II。

游离油提取率为81.25％，渣相含油量占原料中含油量的10.07wt％。

实施例7

向提油原料II中加入干玉米胚芽质量1wt％的纤维素酶，在50-60℃±1℃范围内反应16h，再以NaOH溶液调节pH至9-10，加入干玉米胚芽质量3wt％的蛋白酶，在55-60℃±1℃范围内反应4h，再在90℃±1℃范围内灭酶2h，冷却到室温后，离心，得到不相溶的三相：油层、水层、渣层，取上层油层，称重。

游离油提取率为89.74％，渣相含油量占原料含油量的3.07wt％。

实施例8

将玉米胚芽粉碎至其中的95wt％可通过20目筛，加入0.1wt％草酸溶液至没过胚芽，浸泡10h，再置于汽爆机中，汽爆压力0.7MPa，维持5min，收集汽爆后的玉米胚芽，得到提油原料I。

游离油提取率为88.13％，渣相含油量占原料含油量的2.85wt％

实施例9

将玉米胚芽粉碎至其中的95wt％可通过20目筛，加入1.0wt％草酸溶液至没过胚芽，浸泡10h，再置于汽爆机中，汽爆压力0.7MPa，维持5min，收集汽爆后的玉米胚芽，得到提油原料I。

游离油提取率为88.77％，渣相含油量占原料含油量的3.24wt％。

实施例10

将玉米胚芽粉碎至其中的95wt％可通过20目筛，加入1.0wt％草酸溶液至没过胚芽，浸泡10h，再置于汽爆机中，汽爆压力0.7MPa，维持1min，收集汽爆后的玉米胚芽，得到提油原料I。

游离油提取率为85.26％，渣相含油量占原料含油量的7.18wt％。

Claims

1.一种汽爆辅助水酶法提取玉米胚芽油的方法，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述干玉米胚芽为面粉生产过程中湿法提胚得到或通过商购获得。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤(1)中，将所述干玉米胚芽进行初步粉碎，优选将所述干玉米胚芽粉碎至其中的95wt％可通过20目筛。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其中，所述步骤(1)中，使用0.1-1wt％的草酸溶液浸泡8-15h，优选10h。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其中，所述步骤(2)中，所述汽爆时间为1-5min。

6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述步骤(3)中，加入水至干玉米胚芽:水的重量比为1:3-1:5，优选所述干玉米胚芽:水的重量比为1:3。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述步骤(4)中，所述纤维素酶的添加量为所述干玉米胚芽质量的1％，纤维素酶酶解反应温度为50-60℃±1℃，纤维素酶酶解时间为16h。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述步骤(4)进一步包括：在所述纤维素酶酶解结束后，调节pH至9-10，随后再加入碱性蛋白酶进行3-6h的酶解，然后再进行所述灭酶、离心、分离。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述纤维素酶用量为所述干玉米胚芽质量的1％，且所述蛋白酶用量为所述干玉米胚芽质量的3％。

10.如权利要求8或9所述的方法，其中，所述步骤(4)中，所述纤维素酶酶解反应在50-60℃±1℃的温度下进行16h，在所述纤维素酶酶解结束后，调节pH至9-10，随后再加入碱性蛋白酶，在55-60℃±1℃的温度下进行4h的酶解反应。