CN104755601A - 酶促脱胶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及处理植物油和/或动物脂肪的方法。所述方法包括调节温度，用酸处理，调节pH，使水性混合物与酶接触，使高熔点甘油酯结晶和分离。

Description

酶促脱胶
本发明涉及处理植物油和/或动物脂肪的方法。
背景
植物或动物来源的大多数粗食用脂肪油含有在该油适合消费之前必须除去的杂质。工艺用途的脂肪油也常常必须在某种程度上纯化以使它们适合其用途。
杂质的去除可通过脱胶和/或冻凝(winterization)方法进行并且可合并成一种所谓的冷脱胶方法。然而，传统的冷脱胶方法并不总是成功的，因为：
- 分离效率由于在低温下的胶粘度增加而相对较低；
- 蜡结晶和晶体生长在某种程度上被胶的存在所抑制。
本发明
因此，本发明通过新的具有创造性的方法解决了上述工艺问题。因此，本发明涉及处理植物油和/或动物脂肪以降低例如各种磷脂，即胶、蜡和/或高熔点甘油酯的杂质含量的新方法。本发明的一个方面在于提供通过磷脂酶同时有效地除去所述磷脂和所述高熔点甘油酯两者的方法。本发明的另一方面在于提供利用例如反应的胶具有较低粘度和较低乳化强度的酶促反应特征实现较少油损耗的方法。
脱胶方法的主要目的在于从油中除去磷脂。对于例如葵花籽油、米糠油、玉米油的一些类型的油，需要冻凝方法以除去高熔点甘油酯，从而避免在较低温度下或在后续工艺中使用这些油时的问题。
已经证明所述酶促脱胶方法在胶去除方面是有效的。在脱胶方法中，磷脂转化成溶血磷脂和游离脂肪酸即FFA。所述溶血磷脂具有小得多的乳化能力和较低粘度。因此，预期在酶促脱胶方法中在较低温度下分离比在常规方法中好得多。
另一方面，因为溶血磷脂为水溶性的，所以预期大多数溶血磷脂在蜡结晶和晶体生长期间将呆在水相中，因此消除由于胶的存在引起的抑制作用。
简言之，冷酶促脱胶方法将提供同时进行脱胶和脱蜡的可能性，并且具有显著低的中性油损耗。
根据本发明的处理植物油和/或动物脂肪的新方法包括以下步骤：
(i) 将所述植物油和/或动物脂肪调节到在约20-约90℃范围内、优选在约40-约90℃范围内的温度，
(ii) 用酸预处理所述植物油和/或动物脂肪至少1分钟；
(iii) 在至少20℃的温度下、优选在至少40℃的温度下用碱液将pH调节到在约4-约8范围内的pH，得到水性混合物；
(iv) 将酶加到所述水性混合物中；
(v) 将所述水性混合物的温度降低到高熔点甘油酯的结晶温度；
(vi) 将所述水性混合物分离成水相和处理过的植物油和/或处理过的动物脂肪相；和
(vii) 任选用热水或用二氧化硅吸附处理所述处理过的植物油和/或处理过的动物脂肪相。
在步骤(i)中，可将植物油和/或动物脂肪的温度调节在约60-约90℃的范围内。
在预处理步骤(ii)中，可将植物油和/或动物脂肪用酸处理约1-约60分钟、优选约5-约60分钟、最优选约20-约40分钟。
在步骤(iii)中的pH可在优选约40-约60℃的温度下用碱液调节到在约4-约8范围内的pH。在步骤(iii)中的碱液选自氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、碳酸钠、碳酸钙及其组合，优选为氢氧化钠或氢氧化钾。根据本发明，在步骤(iii)中碱液的混合可持续约1分钟-约4小时。
在步骤(v)中水性混合物的温度可通过冷却速率和停留时间调节以优化结晶，优选通过在约0.5度/小时-约5度/小时范围内的冷却速率和在约4-24小时、优选6-12小时范围内的停留时间调节。
可调节在分离步骤(vi)中水性混合物的温度以促进分离，优选该温度在约15-约50℃范围内。
在处理步骤(iv)中的酶可为磷脂酶，优选为一种或多种磷脂酶A或一种或多种磷脂酶C或其组合。
在步骤(ii)中使用的酸选自磷酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸及其混合物，优选为磷酸或柠檬酸。
本发明的其他方面和实施方案由从属权利要求限定。将在以下实施例中进一步说明本发明，这些实施例用于阐明本发明，而并非限制其范围。若在实施例和表格中没有另外说明，则百分数以重量%(wt%)给出。
实施例 1
在该实验中使用的设备为油浴、500ml依氏烧瓶(Erlenmeyer flask)、具有加热和温度控制的磁力搅拌器、Ultra Turrax、实验室离心机。FFA采用根据American Oil Chemists' Society(美国石油化学家学会)，AOCS, Ca 5a-40的方法分析，水分采用方法AOCS Ca 2b-38分析，且磷采用方法DIN EN 14107分析。
使用的材料有：
1. 柠檬酸，一水合物
2. 氢氧化钠，干燥的
3. 酶，Lecitase Ultra®，即磷脂酶A
4. 水。
将粗葵花籽油在烘箱中加热到70℃以确保所有蜡晶体都熔融并溶解在该油中。使用两个500ml依氏烧瓶A和B，一个烧瓶用于正常酶促深度脱胶(normal enzymatic deep degumming)(A)且另一烧瓶用于冷酶促深度脱胶(cold enzymatic deep degumming)(B)。向各依氏烧瓶中加入250g油，且将烧瓶置于55℃油浴中。在整个反应期间将该油用磁棒搅拌，即约350rpm。
柠檬酸溶液，即5ml，通过将1.78g柠檬酸一水合物溶解于蒸馏水中来制备。氢氧化钠溶液，即5ml，通过将0.5075g氢氧化钠球粒溶解于蒸馏水中来制备。
向各烧瓶中加入0.5ml柠檬酸溶液，且混合物通过使用Ultra Turrax以约24000rpm的高速混合0.5分钟。在1小时之后，加入0.5ml NaOH溶液，并将混合物用Ultra Turrax混合0.5分钟。向各烧瓶中加入0.012ml酶以及水，对于各样品，总共6ml，并再继续混合0.5分钟。
在酶处理3小时之后，将烧瓶A的油浴加热到80℃以使酶失活；同时将烧瓶B与磁力搅拌器一起移到冷藏箱(7-8℃)，并保持在约40rpm下搅拌过夜。
在80℃下加热0.5小时之后，将来***瓶A的油在2000X g下离心5分钟。分析在轻相(油相)中的水分、FFA和磷含量。
在冷藏箱中过夜搅拌之后，将烧瓶B和磁力搅拌器从该冷藏箱中移出，并在室温(约22℃)下保持搅拌约15分钟。将来***瓶B的油在2000X g下离心5分钟并分析在轻相中的水分、FFA和磷含量。
在脱胶油中的残留磷含量仅为约1ppm，这意味着在两样品中的脱胶都是完全的。
表1
另一方面，发现，在离心分离之后，一些蜡与胶一起从在冷酶促深度脱胶(B)样品中的油中除去。然而，在该实验中没有分析蜡的量。
结论：葵花籽油在冷酶促脱胶方法中成功地脱胶。尽管分离温度比普通脱胶方法低得多，但是在冷酶促脱胶油中的残留磷含量与在普通脱胶油中的残留磷含量处于相同的水平。
实施例 2
对另一批葵花油重复根据实施例1的方法，这批葵花油为粗葵花油和水脱胶的葵花油的混合物。其含有177ppm磷和最少1000ppm蜡。两个样品(正常酶促深度脱胶(A)和冷酶促深度脱胶(B))的结果汇总于下表中。
表2
* 该仪器仅可分析至多1000ppm的蜡含量。
结论：葵花油在冷酶促脱胶方法中成功地脱胶并脱蜡。在脱胶油中的残留蜡小于进料油的15%。

Claims (13)

1.处理植物油和/或动物脂肪的方法，其包括以下步骤：
(i) 将所述植物油和/或动物脂肪调节到在约20-约90℃范围内的温度；
(ii) 用酸预处理所述植物油和/或动物脂肪至少1分钟；
(iii) 在至少20℃的温度下用碱液将pH调节到在约4-约8范围内的pH，得到水性混合物；
(iv) 将酶加到所述水性混合物中；
(v) 将所述水性混合物的温度降低到高熔点甘油酯的结晶温度；
(vi) 将所述水性混合物分离成水相和处理过的植物油和/或处理过的动物脂肪相；和
(vii) 任选用热水或用二氧化硅吸附处理所述处理过的植物油和/或处理过的动物脂肪相。
2.权利要求1的方法，其中将在步骤(i)中的温度调节到约40-约90℃。
3.权利要求1或2的方法，其中，在所述预处理步骤(ii)中，所述植物油和/或动物脂肪用酸处理约1-约60分钟、优选约5-约60分钟、最优选约20-约40分钟。
4.权利要求1、2或3的方法，其中在步骤(iii)中的pH在约40-约60℃的温度下用所述碱液调节到在约4-约8范围内的pH。
5.权利要求1-4中任一项的方法，其中在步骤(v)中的水性混合物的温度通过冷却速率和停留时间调节以优化结晶，优选通过在约0.5度/小时-约5度/小时范围内的冷却速率和在约4-24小时、优选6-12小时范围内的停留时间调节。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中调节在分离步骤(vi)中水性混合物的温度以促进分离。
7.权利要求1-6中任一项的方法，其中调节在分离步骤(vi)中水性混合物的温度以促进分离，优选所述温度在约15-约50℃的范围内。
8.权利要求1-7中任一项的方法，其中在处理步骤(iv)中的酶为磷脂酶，优选磷脂酶A或磷脂酶C或其组合。
9.权利要求1-8中任一项的方法，其中在步骤(ii)中的酸选自磷酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸及其组合，优选为磷酸或柠檬酸。
10.权利要求1-9中任一项的方法，其中将在步骤(i)中的温度调节到约60-约90℃。
11.权利要求1-10中任一项的方法，其中在步骤(iv)中酶的混合持续约1分钟-约6小时。
12.权利要求1-11中任一项的方法，其中在步骤(iii)中所述碱液的混合持续约1分钟-约4小时。
13.权利要求1-12中任一项的方法，其中在步骤(iii)中的碱液选自氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、碳酸钠、碳酸钙及其组合，优选为氢氧化钠或氢氧化钾。
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