CN109234007B - 一种鱼油脱胶脱色方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物工程与食品技术领域,公开了一种鱼油脱胶脱色方法,包括以下步骤:(1)配置磷脂酶或/和脂肪酶浓度为1‑5000U/mL的酶液,向酶液中添加可溶性盐、亲水性溶剂和鱼油,配成三液相体系;(2)将配置好的三液相体系置于搅拌条件下反应,反应结束后,静置或离心至分四层,收集最上层的鱼油相;(3)将鱼油相加入碱液,然后加入疏水性有机溶剂,静置后取上相,回收疏水性有机溶剂,取萃取上相为精制鱼油。本发明提供了一种利用酶与多液相结合同步从粗鱼油中脱胶、脱色的方法,使工艺得以简化,处理时间短,成本降低,经济可行。
Description
技术领域
本发明属于生物工程与食品技术领域,涉及到酶的分离与应用技术,特别涉及到利用酶法预处理粗鱼油,脱胶脱色的方法。
背景技术
近年来,鱼油由于富含多不饱和脂肪酸,具有抗癌、预防冠心病、降血压、促进脑部发育功能等方面的功效,已经成为一种功能性油脂中的最重量级品种,受到了国内外的广泛重视。但其原料——粗鱼油中存在着杂质多、色度高、成分复杂等因素,导致其脱色、脱胶困难,工艺复杂、步骤繁琐且损失率巨大,已成为困扰鱼油企业多年的技术难题,因此,急需开发简单高效的精炼技术。
最近几十年,科学家在粗鱼油的脱色脱胶作了一系列的尝试,但是,如何开发一套具有经济性和产业化上具有可操作性的方法一直是巨大的困难。目前,对鱼油脱色工艺选用主要包括白土、活性炭等吸附剂进行吸附脱色,但该工艺过程复杂,设备要求高,对操作者也具有非常高的要求。但高质量、低成本的脱色剂开发,导致该过程耗时长,生产成本和时间成本都很大。另外,鱼油还含有磷脂等黏液性的杂质,需要利用水,酸、碱或酶处理以除去这些磷脂类胶体杂质,但通常需要多步洗涤,不但过程繁琐,成本高,而且容易导致鱼油的色度加深,进一步推高其预处理难度。总体而言,现有的鱼油预处理技术过程繁琐,副反应多,能耗大,时间长等问题严重制约了其大规模应用。
发明内容
本发明的目的是针对目前粗鱼油脱胶脱色过程中,存在的工艺复杂,副反应多,能耗大,时间长等问题,提供了一种利用酶与多液相结合同步从粗鱼油中脱胶、脱色的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种鱼油脱胶脱色方法,包括以下步骤:
(1)配置磷脂酶或/和脂肪酶浓度为1-5000U/mL的酶液,向酶液中添加可溶性盐、亲水性溶剂和鱼油,配成三液相体系;所述可溶性盐、亲水性溶剂和鱼油与酶液的质量比分别为0.05-2、0.01-0.8和0.01-6;
(2)将配置好的三液相体系置于搅拌条件下反应,反应结束后,静置或离心至分四层(最上层为鱼油相;第二层为富含胶质的固相,第三层和第四层分别为富醇相或富盐相,酶主要集中于后两相其中一相),收集最上层的鱼油相;
(3)将鱼油相加入浓度为0.2-8mol/L的碱液,然后加入0.02-2倍体积的疏水性有机溶剂,静置后取上相,回收疏水性有机溶剂,取萃取上相为精制鱼油。
优选地,步骤(1)所述亲水性溶剂为聚乙二醇(200、400、600)、甲醇、乙醇、聚丙醇、异丙醇、叔丁醇、乙二醇和丙酮中的一种或两种以上;
优选地,步骤(1)所述亲水性溶剂为[BMIM]Br、[BMIM]BF4、[EMIM]ETSO4和[OMIM]Cl中的一种或两种以上。
优选地,步骤(1)所述可溶性盐是柠檬酸钠、硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾、磷酸二氢钾和磷酸氢二钾中的一种或两种以上。
优选地,步骤(3)所述疏水性有机溶剂为正己烷、[BMIM]PF6、石油醚和乙酸乙酯中的一种或两种以上。
优选地,步骤(2)的反应条件为:100-1500转/分,反应温度为10-40℃,反应0.1-24h。
优选地,所述可溶性盐、亲水性溶剂和鱼油与酶液的质量比分别为0.1-1.0、0.1-0.8和0.1-1.0。
反应操作一般在低于溶剂易挥发的温度下进行。为了使富集效果尽可能达到最佳,可以调节体系的pH值。所述三液相体系的pH值为3-12。优选地,所述三液相体系的pH值为4-9。
优选地,步骤(1)所述磷脂酶和脂肪酶浓度为5-200U/mL,所述磷脂酶为磷脂酶Ultra(Lecitase ultra),所述脂肪酶为脂肪酶AYS(Candida rugosa lipase)、脂肪酶PL20000L(Rhizomucormiehei lipase)。
优选地,步骤(3)所述鱼油相与碱液的质量体积比为0.1~1.0g/mL。
优选地,所述碱液为氢氧化钠溶液,氢氧化钾溶液,碳酸钾溶液,氨水溶液中的一种或几种。
上述磷脂酶催化反应中,磷脂酶可以来自天然,也可以通过人工发酵产生。可以是发酵液,可以是经简单纯化后的粗酶,也可是经纯化后纯酶。
步骤(2)反应结束后,磷脂酶富集的富盐相或富醇相,可直接作为下次反应应用,也可经超滤或吸附的方法得到纯酶产品。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明提供了一种利用酶与多液相结合同步从粗鱼油中脱胶、脱色的方法。使工艺得以简化,处理时间短,成本降低,经济可行。具体表现在:利用多液相体系同步高效去除杂质及提高酶催化效能的特性,可将鱼油分配在上相,利用磷脂酶将磷脂转化为更亲水的胶质富集于第二层固相,并将色素转化为更亲水的物质进入富醇相或富盐相,然后通过碱洗和疏水溶剂萃取结合,将更多的杂质和色素从鱼油中分离。该过程既有利于大幅提高脱胶和脱色效率,也能将酶富集于一相,便于纯化与回收,从而大幅降低相关成本。该方法具有能耗小、原料利用率高、过程简单等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述,但本发明的实施方式不限于此,对于未特别注明的工艺参数,可参照常规技术进行。
本实施例中所用磷脂酶Ultra、PL20000L购于Novozyme公司,AYS购于Amano公司。
实施例1
取8g含磷脂酶Ultra的粗酶液(100U/mL),加入4g的二水柠檬酸三钠,混匀后加入4g聚乙二醇400和4g金枪鱼油,装入具塞三角瓶中混合均匀,配成多液相体系;在1000rpm搅拌下反应,控制在37℃下反应12h。反应结束后,设定5000rpm转速离心10min,分为四相,上液相产物为鱼油相,第二层为富含胶质的固相,第三层和第四层分别为富醇相或富盐相,酶主要集中于第三层。然后,加入7.5ml浓度5mol/L的氢氧化钠溶液,然后加入等体积正己烷,静置后取萃取,萃取后的上相经蒸馏得到精制鱼油。其脱胶和脱色率分别达到99.3%和64.0%,而单纯碱洗法,其脱胶和脱色率仅为56.9%和36.9%,而利用纯水代替粗酶液配置的多液相体系处理鱼油其脱胶和脱色率仅为83.9%和63.7%。
实施例2
取9g含脂肪酶PL20000L的粗酶液(100U/mL),加入3g的硫酸钠,混匀后加入4g聚乙二醇600和4g金枪鱼油,装入具塞三角瓶中混合均匀,配成多液相体系;在1000rpm搅拌下反应,控制在37℃下反应1h。反应结束后,设定5000rpm转速离心10min,分为四相,上液相产物为鱼油相,第二层为富含胶质的固相,第三层和第四层分别为富醇相或富盐相,酶主要集中于第三层。然后,加入7.5ml浓度5mol/L的氢氧化钠溶液,然后加入等体积正己烷,静置后取萃取,萃取后的上相经蒸馏得到精制鱼油。其脱胶和脱色率分别达到89.6%和60%,而单纯碱洗法,其脱胶和脱色率仅为56.9%和36.9%,而利用纯水代替粗酶液配置的多液相体系处理鱼油其脱胶和脱色率仅为56.9%和44.7%。
实施例3
取8g含磷脂酶Ultra的粗酶液(100U/mL),加入4g的二水柠檬酸三钠,混匀后加入4g[BMIM]BF4和4g金枪鱼油,装入具塞三角瓶中混合均匀,配成多液相体系;在1000rpm搅拌下反应,控制在37℃下反应12h。反应结束后,设定5000rpm转速离心10min,分为四相,上液相产物为鱼油相,第二层为富含胶质的固相,第三层和第四层分别为富醇相或富盐相,酶主要集中于第三层。然后,加入7.5ml浓度5mol/L的氢氧化钠溶液,然后加入等体积正己烷,静置后取萃取,萃取后的上相经蒸馏得到精制鱼油。其脱胶和脱色率分别达到99.26%和58.20%,而利用纯水代替粗酶液配置的多液相体系处理鱼油其脱胶和脱色率仅为90.27%和57.10%。
实施例4
取8g含磷脂酶Ultra和脂肪酶TL100L的粗酶液(分别为100U/mL),加入4g的硫酸铵,混匀后加入4g聚乙二醇200和4g金枪鱼油,装入具塞三角瓶中混合均匀,配成多液相体系;在1000rpm搅拌下反应,控制在37℃下反应6h。反应结束后,设定5000rpm转速离心10min,分为四相,上液相产物为鱼油相,第二层为富含胶质的固相,第三层和第四层分别为富醇相或富盐相,酶主要集中于第三层。然后,加入10ml浓度4mol/L的氢氧化钠溶液,然后加入等体积正己烷,静置后取萃取,萃取后的上相经蒸馏得到精制鱼油。其脱胶和脱色率分别达到88.19%和46.27%,而利用纯水代替粗酶液配置的多液相体系处理鱼油其脱胶和脱色率仅为56.93%和44.72%。
实施例5
取9g含磷脂酶Ultra的粗酶液(100U/mL),加入3g的硫酸钠,混匀后加入4g甲醇和4g金枪鱼油,装入具塞三角瓶中混合均匀,配成多液相体系;在1000rpm搅拌下反应,控制在37℃下反应6h。反应结束后,设定5000rpm转速离心10min,分为四相,上液相产物为鱼油相,第二层为富含胶质的固相,第三层和第四层分别为富醇相或富盐相,酶主要集中于第三层。然后,加入10ml浓度4mol/L的氢氧化钠溶液,然后加入等体积正己烷,静置后取萃取,萃取后的上相经蒸馏得到精制鱼油。其脱胶和脱色率分别达到84.00%和77.05%,而利用纯水代替粗酶液配置的多液相体系处理鱼油其脱胶和脱色率仅为60.78%和48.54%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种鱼油脱胶脱色方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)配置磷脂酶或/和脂肪酶浓度为1-5000U/mL的酶液,向酶液中添加可溶性盐、亲水性溶剂和粗鱼油,配成三液相体系;所述可溶性盐、亲水性溶剂和鱼油与酶液的质量比分别为0.05-2、0.01-0.8和0.01-6;
(2)将配置好的三液相体系置于搅拌条件下反应,反应结束后,静置或离心至分四层,收集最上层的鱼油相;
(3)将鱼油相加入浓度为0.2-8mol/L的碱液,然后加入0.02-2倍体积的疏水性有机溶剂,静置后取上相,回收疏水性有机溶剂,取萃取上相为精制鱼油。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述亲水性溶剂为聚乙二醇、甲醇、乙醇、聚丙醇、异丙醇、叔丁醇、乙二醇和丙酮中的一种或两种以上;或所述亲水性溶剂为[BMIM]Br、[BMIM]BF4、 [EMIM]ETSO4和[OMIM]Cl中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述可溶性盐是柠檬酸钠、硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾、磷酸二氢钾和磷酸氢二钾中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述疏水性有机溶剂为正己烷、[BMIM]PF6、石油醚和乙酸乙酯中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的方法,其特征在于,步骤(2)的反应条件为:100-1500转/分,反应温度为10-40℃,反应0.1-24h。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述可溶性盐、亲水性溶剂和鱼油与酶液的质量比分别为0.1-1.0、0.1-0.8和0.1-1.0。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述三液相体系的pH值为4-9。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述磷脂酶和脂肪酶浓度为5-200U/mL,所述磷脂酶为磷脂酶Ultra(Lecitase ultra),所述脂肪酶为脂肪酶AYS(Candida rugosa lipase)或脂肪酶PL20000L(Rhizomucormiehei lipase)。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述鱼油相与碱液的质量体积比为0.1~1.0 g/mL。
10.根据权利要求1或2或3或4所述的方法,其特征在于,所述碱液为氢氧化钠溶液,氢氧化钾溶液,碳酸钾溶液,氨水溶液中的一种或几种。
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