CN106753762A

CN106753762A - 一种蒸煮及乙醇辅助水酶法提取牡丹籽油的方法

Info

Publication number: CN106753762A
Application number: CN201611149196.6A
Authority: CN
Inventors: 杨瑞金; 张文斌; 宋媛媛; 赵伟; 华霄
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明公开了一种蒸煮及乙醇辅助水酶法提取牡丹籽油的方法，属于农业资源技术领域。本发明在原料中加入低浓度柠檬酸溶液，进行加压蒸煮处理，能够使淀粉完全糊化，同时细胞内水分蒸发，撑破细胞壁，使细胞结构疏松，促进油脂的溶出；通过中温α‑淀粉酶和糖化酶两步酶解反应，能够将水相和渣相中的油大部分提出，进一步解决淀粉对提油率的问题；同时采用乙醇水溶液作为提油介质既提高了提油率，又优化了产品的品质。本发明使用方法具有提油率高、周期短、品质好等优点，解决了牡丹籽油采用传统水酶法提取时提油率较低、成本较高等问题。

Description

一种蒸煮及乙醇辅助水酶法提取牡丹籽油的方法

技术领域

本发明涉及一种蒸煮及乙醇辅助水酶法提取牡丹籽油的方法，属于农业资源技术领域。

背景技术

油用牡丹是一种原产于我国的多年生落叶小灌木，属毛茛科芍药属，具有种籽产量高、出油率高、油质优等优点，在我国各地均有广泛种植，每年牡丹籽产量数万吨，资源丰富，极具开发潜力。油用牡丹的种籽产量明显高于花生、大豆和茶油等油料作物。牡丹属木本油料树种，即可再生的高出油率能源树种。牡丹籽的出油率一般在20.0％～33.0％，根据油脂含量大于30.0％即为高含油率油料的分类标准。牡丹籽营养价值很高，其含油量29％～34％，含蛋白质18％～22％，牡丹籽油含有17中脂肪酸成分，其中不饱和脂肪酸高达92.3％，主要为亚麻酸、亚油酸，特别是α-亚麻酸含量高达42.0％以上。亚麻酸和亚油酸作为人体必需脂肪酸，具有多种活性功能，如降胆固醇、降血压、预防动脉粥样硬化、抗疲劳、增强免疫力等。2011年3月22日***批准牡丹籽油为新资源食品。因此，油用牡丹具有明显的经济价值。

牡丹作为油料资源进行开发利用尚处于起步阶段,牡丹籽油的生产方法主要有压榨法、溶剂浸提法和超临界CO₂萃取法。压榨法借助机械外力，将牡丹籽油从牡丹籽中挤压出来，其优点是：工艺简单，配套设备少，油品质好；其缺点是：机械动力消耗大，压榨后的饼残油量高，饼粕中的蛋白质变性严重，无法作为优质的植物蛋白资源加以利用。溶剂浸提法应用液液萃取原理，选用某种能够溶解牡丹籽油的有机溶剂(如己烷)，将牡丹籽中的油脂萃取出来，其优点是：饼粕残油量低，容易实现大规模的自动化生产。其缺点是：浸提所用溶剂绝大多数易燃易爆，且具有一定的毒性，生产的安全性较差；浸出的毛油中所含非油物质较多，色泽较深，质量较差。超临界流体萃取法是在超临界状态下，超临界流体与待萃取的物质接触，使其有选择地将所需有效成分萃取，然后借助减压和升温的方法降低待分离物质的溶解度而析出，以达到萃取分离的目的。超临界CO₂萃取技术因其具有良好的溶剂性质，被广泛应用于植物油脂的提取。其优点是：工艺简单，环境友好，能够保护生理活性物质且产品质量高。其缺点是：设备昂贵，生产成本高，难以大规模批量化生产。

为了综合利用油脂和蛋白资源、解决有机溶剂的使用问题，水酶(剂)法提油应运而生。但水酶法提取工艺均存在生产周期冗长、使用酶量大、成本高昂等不利于进行大规模工业化生产的致命因素。因此，一种提高提油率的高效提取方法对于牡丹籽油提取的工业化发展具有重要应用价值。

发明内容

为了解决上述水酶法生产牡丹籽油的问题，结合牡丹籽特性，本发明提供了一种提取牡丹籽油的方法，采用加压蒸煮处理使淀粉完全糊化，加入中温α-淀粉酶和糖化酶使水相和渣相的油提出，并结合乙醇水溶液作为提油介质提高提油率，以解决传统提油方法或游离油提取率低或水相和渣相中残油量高、优质蛋白质资源浪费、酶用量大、成本高昂或环境污染问题等问题。

本发明的第一个目的是提供一种提取牡丹籽油的方法，包括对牡丹籽进行加压蒸煮、酶解和乙醇-水溶液浸提。

在本发明的一种实施方式中，所述加压蒸煮是在0.03～0.14MPa，100～120℃，蒸煮30～60min。

在本发明的一种实施方式中，所述酶解是加入60～120U/g干基的淀粉酶，及1000～3000U/g干基的糖化酶进行酶解。

在本发明的一种实施方式中，所述乙醇-水溶液浸提是采用30～50mL乙醇/100g原料的乙醇-水溶液。

在本发明的一种实施方式中，所述方法包括如下步骤：(1)向脱壳牡丹籽中加入1:1～5(w/v，kg/L)的柠檬酸溶液，在0.03～0.14MPa、100～120℃加压蒸煮30～60min；(2)将步骤1蒸煮后的牡丹籽烘干、粉碎；(3)加入6～8倍质量的水，先加入60～120U/g干基的淀粉酶，60～85℃反应30～40min，再加入1000～3000U/g干基的糖化酶，60～70℃反应30～40min；(4)用30～50％(v/w)的乙醇-水溶液提油，将得到的游离油分离出，将乳状液冷冻破乳，离心，合并游离油。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的柠檬酸溶液浓度为0.01～0.1mol/L。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的蒸煮在高压灭菌锅中进行，压力为0.03～0.14MPa，温度在100～120℃，蒸煮时间为30～60min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述蒸煮后的牡丹籽的烘干温度为50～70℃，控制烘干后的牡丹籽的水分含量在4％～7％(湿基)。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述蒸煮烘干后的牡丹籽先初步粉碎，再用碾压机进行精细粉碎，使粉碎后的平均粒径为30～60μm。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述原料所需中温α-淀粉酶的酶活在60～120U/g，pH范围为5.0～7.0，温度范围为60～85℃，反应时间为30～40min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述原料所需糖化酶的酶活在1000～3000U/g，pH范围为4.0～4.5，温度范围为60～70℃，反应时间为30～40min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中所述乙醇水溶液提取牡丹籽油的温度为55～70℃，pH8.0～10.0，乙醇水溶液的浓度为30～50％(v/w)，即30～50mL乙醇/100g原料，反应时间0.5～2h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中所述乳状液进行冷冻解冻破乳时的冷冻温度为-20～-80℃，解冻温度为45～60℃。

本发明的第二个目的是提供应用所述方法生产的牡丹籽油。

本发明还提供所述方法在制备油脂产品领域的应用。

有益效果：(1)本发明使用低浓度柠檬酸溶液同时对原料进行加压蒸煮处理，极大缩短了传统提取牡丹籽油时长时间的热处理过程，并使牡丹籽油的维生素E含量在0.11mg/g，酸价在0.6以下，过氧化值在1.5以下，使油品的品质更加优良，有效活性成分得以保留；(2)本发明的方法减少了生产能耗，节约了成本。本发明通过中温α-淀粉酶和糖化酶的协同作用，在解决淀粉对提油影响的同时，大大降低了传统水酶法提油时的酶用量。同时采用乙醇水溶液作为提取介质，大大地缩短了制油周期，很大程度上节约了成本；且乙醇回收条件简单，不污染环境，回收后可循环使用；(3)本发明方法中的游离油提油率能达到83％左右，总油提油率能达到90％左右，而传统水酶法牡丹籽出油率一般为19～26％，该方法具有提油率高、周期短、品质好等优点，解决了牡丹籽油采用传统水酶法提取时提油率较低、成本较高等问题。

具体实施方式

加压湿热处理设备使用的是食品、医疗卫生行业常见的高压蒸汽灭菌锅，例如由上海申安医疗器械厂以商品名LDZX-50KBS型销售的立式压力蒸汽灭菌器。鼓风干燥设备为中国上海森信实验仪器有限公司以商品名DGG-9070A型销售的电热恒温鼓风干燥箱。粉碎设备是在食品加工技术领域里通常使用的粉碎机，可满足不同粉碎细度的要求，例如由浙江温岭市林大机械有限公司以商品名为DFY-500型500克摇摆式高速中药粉碎机和由常州市武进兴业机械设备有限公司以商品名三辊研磨机销售的粉碎机。提油使用的恒温设备、搅拌装置均为目前市场上销售的产品，例如由上海一恒科学仪器有限公司销售的超级恒温循环水浴槽和由上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司以商品名84-1磁力搅拌器销售的搅拌装置。离心机是目前市场上销售的产品，例如由上海安亭科学仪器厂以商品名LXJ-IIB大容量低速离心机销售的产品。

粗脂肪测定方法：索氏抽提法

游离油得率＝游离油/原料中的含油量×100％

实施例1

(1)将干牡丹籽不做任何预处理，仅做破碎处理，使用中药粉碎机将其预粉碎，再采用三辊研磨机粉碎至体积平均粒径在45～55μm；

(2)将步骤(1)粉碎后的原料在70℃下，按料液比1:5(w/v，kg/L)，加入35mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间2h；

(3)将步骤(2)反应结束后于5000rpm离心15min，得到不相容的四相——游离油、乳状液、水相和渣相，瓢取得到游离牡丹籽油，冷冻解冻破乳后离心合并游离油，称重。

游离油提取率仅为68.82％，其渣相的脂肪含量占总油的15.05％。

实施例2

(1)将干牡丹籽不做任何预处理，仅做破碎处理，使用中药粉碎机将其预粉碎，再采用三辊研磨机粉碎至体积平均粒径在38～44μm；

(2)将步骤(1)粉碎后的原料在60℃下，按料液比1:5(w/v，kg/L)，加入35mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间2h；

游离油提取率为72.23％，其渣相的脂肪含量占总油的11.94％。

实施例3

(2)将步骤(1)粉碎后的原料在70℃下，按料液比1:5(w/v，kg/L)，加入60mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间2h；

游离油提取率仅为67.81％，其渣相的脂肪含量占总油的16.75％。

实施例4

(2)将步骤(1)粉碎后的原料在70℃下，按料液比1:6(w/v，kg/L)加入去离子水，调体系pH6.5，加入60U/g(对原料)的中温α-淀粉酶，反应40min，结束后加入40mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间2h；

游离油提取率为70.78％，其渣相的脂肪含量占总油的9.12％。

实施例5

(1)将脱壳牡丹籽按照料液比1:5(w/v，kg/L)加入去离子水，放入高压灭菌锅进行加压蒸煮处理，压力为0.05Mpa，温度为110℃，时间设置为50min，将液体过滤后，收集蒸煮后的牡丹籽；

(2)将将蒸煮后的牡丹籽采用鼓风干燥箱z在60℃下烘干；使用中药粉碎机将其预粉碎，再采用三辊研磨机粉碎至体积平均粒径在34～40μm；

(3)将步骤(2)粉碎后的原料在60℃下，按料液比1:6(w/v，kg/L)，加入40mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间2h；

(4)将步骤(3)反应结束后于5000rpm离心15min，得到不相容的四相——游离油、乳状液、水相和渣相，瓢取得到游离牡丹籽油，冷冻解冻破乳后离心合并游离油，称重。

游离油提取率仅为62.46％，其渣相的脂肪含量占总油的13.74％。

实施例6

(1)将脱壳牡丹籽按照料液比1:5(w/v，kg/L)加入去离子水，放入高压灭菌锅进行加压蒸煮处理，压力为0.05Mpa，温度为110℃，时间设置为30min，过滤液体，收集蒸煮后的牡丹籽；

(2)将蒸煮后的牡丹籽采用鼓风干燥箱在60℃下烘干；使用中药粉碎机将其预粉碎，再采用三辊研磨机粉碎至体积平均粒径在34～40μm；

(3)将步骤(2)粉碎后的原料在60℃下，按料液比1:6(w/v，kg/L)加入去离子水，调体系pH6.0，加入60U/g(对原料)的中温α-淀粉酶，反应30min，结束后调体系pH4.3，加入3000U/g(对原料)的糖化酶，反应30min，结束后加入40mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间90min；

游离油提取率仅为66.14％，其渣相的脂肪含量占总油的11.70％。

实施例7

(1)将脱壳牡丹籽按照料液比1:3(w/v，kg/L)加入0.01M柠檬酸溶液，放入高压灭菌锅进行加压蒸煮处理，压力为0.08Mpa，温度为110℃，时间设置为50min，将液体过滤后，收集蒸煮后的牡丹籽；

(3)将步骤(2)粉碎后的原料在60℃下，按料液比1:7(w/v，kg/L)，加入35mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间2h；

游离油提取率仅为68.62％，其渣相的脂肪含量占总油的8.27％。

实施例8

将脱壳牡丹籽按照料液比1:5(w/v，kg/L)加入0.01M柠檬酸溶液，放入高压灭菌锅进行加压蒸煮处理，压力为0.05Mpa，温度为110℃，时间设置为30min，过滤液体，收集蒸煮后的牡丹籽；

(3)将步骤(2)粉碎后的原料在60℃下，按料液比1:8(w/v，kg/L)加入去离子水，调体系pH6.0，加入105U/g(对原料)的中温α-淀粉酶，反应30min，结束后调体系pH4.3，加入3000U/g(对原料)的糖化酶，反应30min，结束后加入60mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间90min；

游离油提取率仅为75.46％，其渣相的脂肪含量占总油的5.85％。

实施例9

(1)将脱壳牡丹籽按照料液比1:3(w/v，kg/L)加入0.01M柠檬酸溶液，放入高压灭菌锅进行加压蒸煮处理，压力为0.08Mpa，温度为110℃，时间设置为30min，将液体过滤后，收集蒸煮后的牡丹籽；

(3)将步骤(2)粉碎后的原料在60℃下，按料液比1:6(w/v，kg/L)加入去离子水，调体系pH6.2，加入90U/g(对原料)的中温α-淀粉酶，反应40min，结束后调体系pH4.5，加入2000U/g(对原料)的糖化酶，反应30min，结束后加入40mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间60min；

游离油提取率为78.98％，其渣相的脂肪含量占总油的5.46％。

实施例10

(1)将脱壳牡丹籽按照料液比1:4(w/v，kg/L)加入0.05M柠檬酸溶液，放入高压灭菌锅进行加压蒸煮处理，压力为0.08Mpa，温度为110℃，时间设置为40min，将液体过滤后，收集蒸煮后的牡丹籽；

(3)将步骤(2)粉碎后的原料在60℃下，按料液比1:8(w/v，kg/L)加入去离子水，调体系pH6.0，加入105U/g(对原料)的中温α-淀粉酶，反应30min，结束后调体系pH4.0，加入3000U/g(对原料)的糖化酶，反应30min，结束后加入35mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间90min；

游离油提取率为80.61％，其乳状液的脂肪含量占总油的5.33％，渣相的脂肪含量占总油的5.79％。

实施例11

(1)将脱壳牡丹籽按照料液比1:5(w/v，kg/L)加入0.05M柠檬酸溶液，放入高压灭菌锅进行加压蒸煮处理，压力为0.08Mpa，温度为110℃，时间设置为40min，将液体过滤后，收集蒸煮后的牡丹籽；

(3)将步骤(2)粉碎后的原料在60℃下，按料液比1:7(w/v，kg/L)加入去离子水，调体系pH6.0，加入75U/g(对原料)的中温α-淀粉酶，反应30min，结束后调体系pH4.3，加入2000U/g(对原料)的糖化酶，反应30min，结束后加入35mL乙醇/100g原料浓度的乙醇-水溶液，调体系pH9.0进行提油，反应时间90min；

游离油提取率达到82.90％，其乳状液的脂肪含量占总油的6.26％，渣相的脂肪含量占总油的4.21％。牡丹籽油的维生素E含量在0.11mg/g，酸价在0.6以下，过氧化值在1.5以下。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种提取牡丹籽油的方法，其特征在于，包括对牡丹籽进行加压蒸煮、酶解和乙醇-水溶液浸提；所述加压蒸煮是在0.03～0.14MPa，100～120℃蒸煮30～60min；所述酶解是加入60～120U/g干基的淀粉酶，及1000～3000U/g干基的糖化酶进行酶解；所述乙醇-水溶液浸提是采用30～50mL乙醇/100g原料的乙醇-水溶液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向每kg脱壳牡丹籽中加入1～5倍体积的柠檬酸溶液，在0.03～0.14MPa、100～120℃加压蒸煮30～60min；(2)将步骤1蒸煮后的牡丹籽烘干、粉碎；(3)向步骤2烘干、粉碎后的原料中加入6～8倍质量的水，先加入60～120U/g干基的淀粉酶，60～85℃反应30～40min，再加入1000～3000U/g干基的糖化酶，60～70℃反应30～40min；(4)用体积分数30～50％的乙醇-水溶液提油，将得到的游离油分离出，将乳状液冷冻破乳，离心，合并游离油。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的柠檬酸溶液浓度为0.01～0.1mol/L。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述蒸煮后的牡丹籽的烘干温度为50～70℃，控制烘干后的牡丹籽的水分含量在4％～7％；所述粉碎是使粉碎后的牡丹籽平均粒径为30～60μm。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中中温α-淀粉酶反应的pH为5.0～7.0；糖化酶反应的pH为4.0～4.5。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述乙醇水溶液提取牡丹籽油的温度为55～70℃，pH 8.0～10.0，反应时间0.5～2h。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述乳状液进行冷冻解冻破乳时的冷冻温度为-20～-80℃，解冻温度为45～60℃。

8.应用权利要求1-7任一所述方法生产的牡丹籽油。

9.权利要求1-7任一所述方法在制备油脂产品领域的应用。