CN1270619A - 来自植物材料的油的稳定方法 - Google Patents

Abstract

糠中的油含量可通过在碾磨谷物之前、之中或之后向谷物,特别是米中加入稳定剂而得到稳定。当从碾磨过的糠中提取油时,这种处理提高了可获得的食用油的收率。

Description

来自植物材料的油的稳定方法

本发明涉及含油量高的植物材料中油的稳定方法，尤其是那些还含有高含量降解油的酶的植物材料中油的稳定方法。更具体的是，本发明涉及豆类和谷物中油的稳定方法，尤其是米糠中油的稳定方法。

植物材料中的油因植物材料中存在的酶而降解。这种破坏在压榨或碾磨植物材料时立即开始，并且在一定条件下，能够使油充分降解，从而使从植物材料中提取食用油不具有经济可行性。由于在这些谷物中含有相对高含量的降解酶并且在试图使这些酶失活时遇到困难，所以大部分谷物的糠中油的破坏是一个特殊的问题。

例如，由于油能快速分解成游离脂肪酸，该游离脂肪酸又会被氧化导致酸败，所以具有较高油含量和较高含量的油降解酶的米糠中的油没有被充分用作食品资源。米糠中的油通过脂酶和其它降解酶将油水解为游离脂肪酸(FFA)的作用，碾磨后立即分解。FFA含量高于10％的粗米糠油用于生产食用油通常没有经济实用性，其可用作生产肥皂和类似物品中使用的工业油。油很快水解，在碾磨后最初的几个小时，水解速率大约是每小时1％。结果，高于10％的FFA含量易于积累，所以显著降低该油作为粮食的价值。

谷糠中油的稳定可提高糠的经济价值，使回收该油用作粮食成为可能。稳定谷糠中油的现存方法包括将糠碾磨后立刻蒸煮和将碾磨过的糠用高温高压同时处理，该处理如可由食品加工工业中使用的挤压机来提供。但仍需要稳定糠特别是米糠中的油的更经济的、不需使用工业食品加工机械的方法。

本发明的一个目的是提供一种稳定具有较高油含量并具有油降解酶的植物材料中油的方法，不需要使用工业食品加工设备。

发明概述

已经发现植物材料中的油，特别是具有较高含油量并具有油降解酶的植物材料中的油不需使用工业食品加工设备而只需在碾磨植物材料之前或之后加入稳定剂就会得到稳定。由于碾磨的过程促进了稳定剂与植物材料的混合效率，优选稳定剂是在碾磨时加入。优选被稳定的植物材料是具有较高含油量的谷物或豆类。更优选被稳定的植物材料是米糠。稳定剂包括硫酸氢盐、亚硫酸氢盐、偏亚硫酸氢盐，这些盐包括钠盐、钾盐、铵盐、钙盐和镁盐。优选的稳定剂包括硫酸氢钠和偏亚硫酸氢钠。最优选的稳定剂是偏亚硫酸氢钠。

发明详述

为更完全的  理解本发明，以下将展开详细的叙述。在本说明书中使用了以下术语。

“稳定”是指为防止植物油降解而对植物材料进行的处理。稳定的结果是游离脂肪酸在油残余物中的含量很低，低于约10％，因此可提炼油，该油适用作人类食用的粮食来源。

“稳定剂”是指在碾磨前或碾磨后加入植物材料，如在碾磨糠之前或之后加入谷物中的制剂，用以防止植物材料中的油降解。优选的稳定剂包括硫酸氢盐、亚硫酸氢盐或偏亚硫酸氢盐。稳定剂还包括螯合剂，如氨基多羧酸、氢化羧酸和配位化合物。稳定剂还包括润湿剂，如表面活性剂。

根据本发明，植物材料中油的稳定是在加工植物材料的过程中向植物材料中加入稳定剂进行的，碾磨过程包括如压榨或碾磨。通常，稳定剂是以一定的量加入到植物材料中以防止酶分解植物油。例如，在加工前，在植物材料中加入最多达基于干重约10％的稳定剂。正如本领域的普通技术人员所理解的，稳定在特定植物材料中的油所需要加入的稳定剂的量取决于植物材料中存在的降解酶和所使用的稳定剂的具体种类。例如，为使谷物稳定，在加工前向谷物中加入基于干重约1％-10％的优选的硫酸氢盐、亚硫酸氢盐或偏亚硫酸氢盐稳定剂中的一种。优选在加工谷物作物前加入少于基于干重约5％的稳定剂。

使用本发明的方法稳定后，通过对植物材料中降解酶的活性测试证明在稳定后的植物材料中至少脂酶和过氧化物酶丧失活性。

本发明的方法也适用于制备共同未决申请系列号07/952,615(1993年1月19日提出)中描述的Tocol产品，该申请所公开的内容引入本文作为参考。

本发明的方法也可用来处理所有类型的植物材料，优选用来处理具有较高含油量的植物材料，如很多谷物和豆类植物材料。本发明的方法特别适用于米糠中油的稳定。稳定后，经过稳定的油可从植物材料中提取和分离出来。然后可用常规的方法，如脱溶剂、去味、脱胶、脱色和精炼，得到食用油。或者，加工稳定化后的植物材料使其可用。

对于糠，尤其是碾磨后的未经稳定化的谷物产品中存在的酶，如脂酶、过氧化物酶、催化酶、多酚氧化酶和脂肪氧合酶变得具有活性。活化的酶分解油释放出游离脂肪酸(FFA)。优选油中的游离脂肪酸少于约10％，更优选约4％或更少。FFA的含量可用正式的AOCS方法Ca Sa-40监测。

以下的实施例进一步说明本发明的某些优选的实施方案，本质上不用来限定本发明。在实施例中，米被用作植物材料，尽管本领域的技术人员知道该方法同样可用于其它植物材料。

通常，米的碾磨分两个步骤，即将谷物去壳，然后通过碾磨将糠与米仁分离。接下来是碾磨米的通常方法，收集碾磨后的糠和稳定糠油。

来自农场的糙米在工业用连续流动、非混合型加热空气干燥器中干燥。干燥过程可降低米中的水分含量，从约18％至22％降至约10％至13％。干燥后的米在工业用大米清洁机中通过抽吸作用除去灰尘、石头、草籽和草棍而被清洁，然后在碎石机中重力分离，在圆盘式分选机和圆筒分离机中筛分粒径。使用橡胶辊脱粒机除去壳。第一次使用糙米分离机除去外壳(外皮)，然后第二次和第三次继续使用糙米分离机。

当需要稳定谷糠时，或在摩擦碾磨机中碾磨糠与米仁分离之前在糙米中加入稳定剂，或在当谷糠被吹吸与米仁分离得到精米时在碾磨过的谷糠中加入稳定剂。优选碾磨前在糙米中加入稳定剂。稳定后的粗糠被传送到过滤器/筛分器，以除去剩余的碎米。稳定的谷糠不需要进一步加工可用作粮食，也可按照需要储存或包装用于运输。或者，可从稳定化的糠中提炼油，提炼的油适用于人类消耗。

从以上的描述可以清楚地看出，本发明的方法不需要使用工业食品加工设备，可以和任何碾磨过程共同使用。

作为稳定米糠的一个具体的实施例，在糙米中加入谷糠干重约1-10％的偏亚硫酸氢钠。偏亚硫酸氢钠稳定剂优选以20％的溶液的形式在碾磨糠前加入米中。最优选，20％的偏亚硫酸氢钠溶液包括1000ppm的表面活性剂二辛基磺基琥珀酸钠作为润湿剂。米在摩擦碾磨机中碾磨，用稳定剂稳定的糠被吸出，然后如上所述被传送到过滤器/筛分器。

为提高米糠中油的提取量，可以将稳定后的米糠直接送入扩管蒸煮器(expander cooker)的进料器中，通过位于扩管套筒(barrel)的进料嘴加入水和蒸气以将米糠的湿度提高到约18-24％。米糠流动通过扩管蒸煮器可由出料模板(discharge die plate)来控制。在蒸煮过程中保持湿度并将温度保持在约90℃和135℃之间15至90秒。在蒸煮过程中糠的某些成分发生凝胶化变成流体胶(fluid paste)将颗粒粘合在一起。当糠离开出料模板时，由于压力突然减少，引起液态水蒸发时，糠扩展，形成多孔的紧密小球。水气化导致细胞内部断裂，形成多孔的紧密的小糠球，其理想地适于通过溶剂迁移渗滤提取。提取前将多孔的紧密的谷糠冷却到约130°F。

如果要从10-100g糠中提取油，则将稳定后的糠浸渍在己烷中，糠与己烷的重量比约为2∶1。己烷通常用加有防爆排气罩的蒸汽台(steam table)加热到约60℃，但其它溶剂和温度也可使用。将己烷/油胶束从糠中过滤除去。需洗涤约5-6次使糠中的含油量降至少于1％。将脱脂的糠和己烷/油胶束在温和的蒸气加热条件下脱溶剂。

如果要从100-500磅(lbs)或更多的稳定后的糠中提炼油，使用以下的方法更为实用。将稳定后的糠以约111磅/小时的速率加入逆流提取机中。然后以约312磅/小时的速率加入新鲜的已烷，新鲜的溶剂温度保持在约50℃，而提取机的温度保持在约52℃。在提取机中的停留时间通常是约45分钟。所得到的产品是含油量低于1％的脱脂糠。离开提取机的出料口的己烷/油胶束通过板框过滤机挤压过滤。将过滤后的胶束泵入蒸气加热的蒸馏器中，己烷蒸发，然后收集到浓缩器中以备再用。

提取和脱溶剂后，粗米糠油通常需脱胶、脱蜡、脱色和用蒸气蒸馏法进行物理精炼。脱胶是在搅拌条件下分两步加入2％重量的水和0.15％重量(85％试剂纯)的磷酸进行。温度保持在约82℃-88℃之间10分钟。通过红外离心分离除去含胶的渣(见美国专利4049686)。将脱胶糠冷却到约5℃-8℃，保持24小时。脱蜡油在蜡上形成一个覆盖层，可用真空泵分取。脱色可根据正式的AOCS法6c8a-52进行。物理精炼在约250℃和约3mmHg的玻璃去味器中进行约2小时。

在提取的油中的游离脂肪酸(FFA)的量可以用正式的AOCS法Ca Sa-40测定，基本上，根据预测的油中的FFA的含量，将具有适宜重量的油样品与适量的中和醇(neutralized alcohol)混合，然后用标准的氢氧化钠溶液边振荡边滴定，直到首次出现持久的粉红色，该粉红色能坚持30秒，该粉红色的强度与加入油样品前的中和醇的颜色相同。中和醇溶液由溶有1％的酚酞的95％的醇组成，用碱中和直到有微弱的但持久的粉红色出现。具体是，为测定0.2-1％的FFA，称取约28.2克油样品，与50ml中和醇混合，用0.1N的碱，如氢氧化钠滴定，直到出现持久的粉红色。以油酸(oleic)为例，FFA的百分含量用以下方法测定：油酸的分子量乘以碱滴定剂的当量和体积，除以样品的克数再乘以100。

已知上述稳定过的或未处理过的糠中提取出的油中FFA分析结果在几天的期限内测定，列于表1。用在这个实施例中的稳定剂是基于干基重量的10％的偏亚硫酸氢钠。用较少百分数的偏亚硫酸氢钠和硫酸氢钠作为稳定剂可得到相似的结果。通过对稳定化后的糠油中的降解酶的实验表明，经过稳定剂处理的糠中至少脂酶和过氧化物酶丧失活性。

在表1中，总含油量表示糠中提取的油的重量百分数。FFAIO表示提取出的油中的游离脂肪酸的百分，由AOCS正式法Ca Sa-40测定。FFAIS表示样品中的游离脂肪酸的百分数，并代表未经提取的糠中的FFA的百分数。FFAIS的含量基于样品中的FFAIO和总含油量来计算，这是本领域已知的。

                          表1

	未经处理的对比样品			稳定剂处理后
							测试天数	总含油量	FFAIO	FFAIS	总含油量	FFAIO	FFAIS
1	21.58	2.88	0.65	18.92	2.33	0.38
							2	21.63	9.43	1.95	19.31	2.59	0.58
3	19.94	16.18	3.19	18.51	3.06	0.56
							4	21.17	16.32	3.39	19.04	3.13	0.57
5	20.00	19.77	3.95	18.14	3.31	0.60
							6	19.58	20.42	4.00	18.63	3.14	0.58
7	20.69	28.59	5.92	18.29	4.01	0.73
							8	19.71	31.47	6.20	18.08	4.19	0.76
9	20.68	32.89	6.80	18.39	4.48	0.82
							10	21.04	31.11	6.52	21.13	4.62	0.85

如表1所示：(1)从处理过的样品和未经处理的样品中提取出的总含油量相当，因此可直接比较FFA的测试结果；(2)处理过的样品中FFAIO在实验的10天期间含量均保持很低，然而，未经处理的对比样品中的FFAIO含量却上升很快，高于10％，证明经过处理的油已被稳定，经济价值显著增加；和(3)经过处理的样品的FFAIS的含量在10天的实验期间保持很低，然而未处理的样品中的FFAIS含量却很快上升，证明稳定剂能够稳定糠中的油以及提取出的油。

本领域的普通技术人员应认识到，使用本发明的方法可以修改本文所叙述的实施例，以提供其它的实施方案。因此应该明白本发明的保护范围由本发明的权利要求来限定，而不是由通过实施例所描述的具体的实施方案来限定。

Claims (11)

1、一种稳定来自谷物的糠油的方法，包括在谷物中加入稳定剂。

2、权利要求1的方法，其中所述稳定剂是在碾磨前加入到所述的谷物中。

3、权利要求1的方法，其中所述稳定剂是在碾磨过的谷糠与所述谷物分离时加入到碾磨过的糠中。

4、权利要求1的方法，其中所述稳定剂选自硫酸氢盐、亚硫酸氢盐和偏亚硫酸氢盐。

5、权利要求1的方法，其中所述稳定剂是偏亚硫酸氢钠。

6、权利要求1的方法，其中所述稳定剂是硫酸氢钠。

7、一种稳定来自米糠的油的方法，包括在米中加入稳定剂。

8、权利要求7的方法，其中所述稳定剂是在碾磨糠前加入到糙米中。

9、权利要求7的方法，其中所述稳定剂是在碾磨过的米糠与米仁分离时加入到碾磨过的米糠中。

10、权利要求8的方法，其中所述稳定剂选自硫酸氢盐、亚硫酸氢盐和偏亚硫酸氢盐。

11、权利要求8的方法，其中所述稳定剂是偏亚硫酸氢钠。