一種超聲輔助水酶法提取花生油脂和蛋白質(zhì)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超聲輔助水酶法提取花生油脂和蛋白質(zhì)的方法，屬于農(nóng)產(chǎn)品精細加工及其副產(chǎn)品綜合利用的【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明將脫皮花生經(jīng)干法粉碎后，加水調(diào)堿進行超聲輔助提取，進行二次調(diào)堿后浸提，低速離心得游離油Ⅰ和乳狀液Ⅰ，乳狀液Ⅰ繼續(xù)進行高速離心后得游離油Ⅱ和乳狀液Ⅱ，再將乳狀液Ⅱ進行復(fù)合酶破除得破乳油Ⅰ，頑固乳狀液經(jīng)乙醇輔助破除得破乳油Ⅱ，蛋白液則經(jīng)超濾脫鹽后噴霧干燥得花生分離蛋白粉，最終游離油提取率為83%，總油提取率為92%，蛋白質(zhì)回收率為91.6%，花生蛋白純度為89%，乳狀液的破除率可高達97%～98%。本工藝與傳統(tǒng)的水酶法工藝相比，游離油提取率提高，酶的用量大幅減少，乳狀液中的殘油率顯著降低，并且同時獲得純度高、功能性優(yōu)良的花生蛋白粉。
【專利說明】一種超聲輔助水酶法提取花生油脂和蛋白質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲輔助水酶法提取花生油脂和蛋白質(zhì)的方法，屬于農(nóng)產(chǎn)品精細加工及其副產(chǎn)物綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]花生是人類可食用油脂和蛋白質(zhì)的重要資源?；ㄉ膫鹘y(tǒng)利用方式以壓榨或浸出取油為主，傳統(tǒng)方法雖具有油脂提取率高的優(yōu)勢，但花生蛋白(柏)一般作為飼料使用，一方面造成蛋白資源嚴重浪費，另一方面也給環(huán)境帶來較大壓力。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，以及人口增加帶來對蛋白質(zhì)資源的巨大需求，對優(yōu)質(zhì)植物蛋白的綜合開發(fā)，尤其對花生資源的開發(fā)利用，不但具有較高的健康價值，還具有很高的環(huán)境和經(jīng)濟效益。 [0003]水酶法作為一種新型的提油方法，它以機械和酶解為手段破壞植物細胞壁，在提取過程中不需要有機溶劑，提取的油脂不需要脫膠工序，降低了投資成本和能量消耗，且在提油過程中能夠除去一些油料中的有毒或抗營養(yǎng)因子。另外，在提取油脂的同時，能有效回收原料中的蛋白質(zhì)(或其水解產(chǎn)物)及碳水化合物。專利CN1419837A報道了一種利用復(fù)合酶(纖維素酶、果膠酶和中性蛋白酶)提取花生油和花生蛋白的方法，油脂得率為94-96%，蛋白質(zhì)得率為73-75%。2005年，王瑛姚利用水酶法同時提取花生油脂和水解蛋白，并對工藝中生成的乳狀液進行了性質(zhì)分析和破除研究，結(jié)果表明油脂和水解蛋白的最高得率分別達到92.2%和82.5%。2006年，華娣等采用Alcalase水解花生，通過一步酶解反應(yīng)可提取79.32%的游離油和71.38%的水解蛋白。對工藝所得的渣和乳狀液，選用中性蛋白酶Asl398進行二次酶解，最終總游離油得率可達91.98%，總水解蛋白得率可達88.21%。2010年江利華利用水酶法提取帶皮花生和脫皮花生中油脂和蛋白質(zhì)，并進行了中試放大實驗，油脂提取率分別為79.68% (帶皮花生)和81.95% (脫皮花生)，水解蛋白得率分別達到73.05% (帶皮花生)和72.20%(脫皮花生)。中試工藝得到的花生油其色澤、過氧化值、酸值等各項品質(zhì)基本達到國家三級花生油的標準。雖然傳統(tǒng)水酶法獲得較高的油脂和蛋白提取率，但由于酶的大量使用，使生產(chǎn)成本增加，且蛋白質(zhì)被酶解成苦味肽，應(yīng)用受限。
[0004]近年來，雖然水酶法同時提取花生油脂和水解蛋白的研究得到了大量研究者的關(guān)注，但是傳統(tǒng)水酶法提油過程中酶的大量使用使得生產(chǎn)成本較高。而新興的酶輔助水相法中游離油低，且形成的乳狀液不能被很好的破除，殘油率高，從而大大限制了水酶法應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。因此，開發(fā)一種適用于工業(yè)化生產(chǎn)，且能夠同時以較高提取率提取花生油脂和蛋白質(zhì)的方法具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明體提供了一種超聲輔助水酶法提取花生油脂和蛋白質(zhì)的方法，解決了傳統(tǒng)方法游離油提取率低，乳狀液中殘油率高以及蛋白質(zhì)綜合利用不足等問題，技術(shù)方案如下:
[0006]( I)將脫皮花生進行干法粉碎，加水調(diào)堿后進行超聲處理；[0007](2)調(diào)整pH，用水浴鍋堿提后，低速離心得游離油1、乳狀液1、蛋白液和渣；
[0008](3)將步驟(2)中的蛋白液稀釋后進行超濾，取截留液噴霧干燥，得花生分離蛋白粉，將乳狀液I進行高速離心后得游離油II和乳狀液II ；
[0009](4)利用水酶法對步驟(3)中的乳狀液II進行酶法破乳，滅酶后得破乳油I和頑固乳狀液；
[0010](5)利用乙醇輔助破除步驟(4)中的頑固乳狀液，得破乳油II。
[0011]為了達到更好的效果，步驟(1)利用中藥粉碎機進行干法粉碎花生，平均粒徑控制在20~50 μ m。粉碎后的花生按料液比1:2~1:6 (w/v)加水溶解，用NaOH調(diào)至堿性。超聲功率300W-500W，超聲時間2-5min。
[0012]步驟(2)中堿提溫度60°C，時間2_5h。
[0013]步驟(3)蛋白液噴霧干燥的進口溫度150°C~200°C，出口溫度70°C~100°C。
[0014]步驟(4)中酶法破乳的條件是木瓜蛋白酶和磷脂酶(2: l，w/w)，加酶量0.5%~2%(w/w),酶解溫度40°C~60°C，酶解時間2~4h，料液比1: 0.5~1:2 (w/w)。滅酶條件為:溫度80°C~100°C，時間10~20min。
[0015]步驟(5)中乙醇破乳條件為濃度20~60% (v/v),0.5h~lh，料液比1:1~1:3
(ν/ν)。
[0016]另外對無法被酶破除的頑固乳狀液進行乙醇輔助破乳，使得乳狀液中的殘油率更低。在實現(xiàn)乳狀液的完全破除，總油提取率有顯著的提高的同時將花生蛋白溶液進行超濾脫鹽，可得到純度更高、功能性質(zhì)更好、應(yīng)用更全面的花生分離蛋白的。
[0017]工藝條件為:
[0018]( I)清理篩選:去除脫皮脫皮花生仁中的雜質(zhì)和霉變粒；
[0019](2)花生粉碎:采用中藥粉碎機將花生粉碎到粒徑在20~50 μ m ;
[0020](3)超聲條件:超聲功率300~500w，超聲時間2~5min ；
[0021](4)堿提-離心:將粉碎后的花生與水按一定的比例進行混合溶解，用NaOH溶液將體系調(diào)至堿性，浸提30~60min，后，再將pH調(diào)回堿性，浸提2~5h，后離心分層得游離油1、乳狀液1、蛋白液和渣；
[0022](5)乳狀液的破除:將乳狀液高速離心后除去油相和水相后進行酶法破乳，加酶種類:木瓜蛋白酶，磷脂酶；加酶量:0.5%~2% (w/w);酶解溫度:50~70°C ;酶解時間:3~5h。離心分離得到部分破乳油，進行頑固乳狀液的破除。乙醇濃度:40~60% ;時間:1~2h;料液比1:1~1:3 ;離心得另一部分破乳油；
[0023](6)滅酶條件:溫度80°C~100°C ;時間10~30min ；
[0024](7)噴霧干燥:將蛋白液進行噴霧干燥，進口溫度150°C~200°C，出口溫度70~100°c，得到花生分離蛋白。
[0025]分析方法為:
[0026]粗脂肪測定:索氏抽提法
[0027]粗蛋白測定:凱式定氮法(Ν=5.46)
[0028]破乳率=(破乳油I +破乳油II ) /原料中的含油量X 100%
[0029]游離油得率=(游離油I +游離油II ) /原料中的含油量X 100%
[0030]總油得率=(游離油I +游離油II +破乳油I +破乳油II ))/原料中的含油量 X 100%
[0031]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明以生物加工工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物理化學(xué)工藝，不使用有機試劑，設(shè)備與工藝簡單，顯著降低能源和資源消耗。相對傳統(tǒng)的水酶法工藝，本發(fā)明利用超聲的機械振動的作用，對纖維素，淀粉，蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)進行機械性斷鍵，促進花生中油脂的析出，使游離油的提取率有顯著提高。并且選用多位點的木瓜蛋白酶和磷脂酶復(fù)合對花生油脂和蛋白質(zhì)提取過程中形成的乳狀液進行破除，大大減少了酶的用量，降低生產(chǎn)成本，并且避免了蛋白質(zhì)水解成苦味短肽。經(jīng)超濾脫鹽的花生蛋白質(zhì)的純度更高，且乳化性、起泡性、持水性和持油性等功能性質(zhì)更好，促進了蛋白質(zhì)的綜合利用。本發(fā)明還并對酶法無法破除的頑固乳狀液進行乙醇輔助破除，使乳狀液的破除率大大提高，獲得更高的總油提取率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1:酶輔助水相法同時提取花生油脂和蛋白質(zhì)工藝路線圖
【具體實施方式】
[0033]實施例1
[0034]將脫皮花生篩選除雜，干法粉碎至花生平均粒徑為38 μ m左右，將粉碎后的花生漿與水按1:5(w/v)的料液比溶解，用IM NaOH將體系的pH調(diào)至9.00后，采用400W的超聲波超聲3min，然后再將pH調(diào)至9.00，60°C水浴浸提4h后3000轉(zhuǎn)離心20min后分為四層，分別是游離油1、乳狀液1、蛋白液和渣，稱量游離油I的質(zhì)量。蛋白液稀釋后選用截留分子量為IOk的膜進行超濾，取截 留液噴霧干燥，進口溫度170°C，出口溫度80°C。將乳狀液I進行8000轉(zhuǎn)離心20min，得到游離油II，稱量其質(zhì)量。將剩余的乳狀液相進行酶法破除，條件為:木瓜蛋白酶/磷脂酶(2:1，w/w)，溫度60°C，加酶量1.5%(w/w)，酶解時間4h，滅酶溫度95°C，時間15min，后離心5000轉(zhuǎn)15min的部分破乳油和頑固乳狀液。頑固乳狀液與50%的乙醇按1:1的料液比混合，緩慢攪拌30min，離心5000轉(zhuǎn)15min，得破乳油，稱量破乳油的質(zhì)量。
[0035]游離油提取率為82%，總油提取率為93%，蛋白質(zhì)回收率為90.6%，花生蛋白純度為88%。
[0036]本發(fā)明中結(jié)合酶法和乙醇輔助乳狀液的破除率可高達97%~98%。
[0037]經(jīng)風(fēng)味測定，本發(fā)明所得的花生分離蛋白幾乎無苦味。
[0038]經(jīng)功能性質(zhì)測定，本發(fā)明所得的花生分離蛋白在乳化性、起泡性、持水性和持油性方面都顯著優(yōu)于傳統(tǒng)水酶法工藝所得的蛋白。
[0039]實施例2
[0040]將脫皮花生篩選除雜，干法粉碎至花生平均粒徑為40 μ m左右，將粉碎后的花生漿與水按1:4 (w/v)的料液比溶解，用IM NaOH將體系的pH調(diào)至8.50，后采用450W的超聲波超聲4min，后將pH調(diào)回8.50，60°C水浴浸提5h后3000轉(zhuǎn)離心20min后分為四層，分別為游離油1、乳狀液1、蛋白液和渣，稱量游離油I的質(zhì)量。蛋白液稀釋后選用截留分子量為IOk的膜進行超濾，取截留液噴霧干燥，進口溫度180°C，出口溫度90°C。將乳狀液I進行7000轉(zhuǎn)離心20min，得到游離油II，稱量其質(zhì)量。將剩余的乳狀液相進行酶法破除，條件為:木瓜蛋白酶/磷脂酶(2:1，w/w)，溫度55°C，加酶量l%(w/w)，酶解時間4h，滅酶溫度95°C，時間15min，后離心5000轉(zhuǎn)15min的部分破乳油和頑固乳狀液。頑固乳狀液與40%的乙醇按1:2的料液比混合，緩慢攪拌30min，離心5000轉(zhuǎn)15min，得破乳油，稱量破乳油的質(zhì)量。
[0041]游離油提取率為83%，總油提取率為92%，蛋白質(zhì)回收率為91.6%，花生蛋白純度為89%。
[0042]本發(fā)明中結(jié)合酶法和乙醇輔助乳狀液的破除率可高達97%~98%。
[0043]經(jīng)風(fēng)味測定，本發(fā)明所得的花生分離蛋白幾乎無苦味。
[0044]經(jīng)功能性質(zhì) 測定，本發(fā)明所得的花生分離蛋白在乳化性、起泡性、持水性和持油性方面都顯著優(yōu)于傳統(tǒng)水酶法工藝所得的蛋白。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲輔助水酶法提取花生油脂和蛋白質(zhì)的方法，其特征在于，步驟如下: (1)將脫皮花生進行干法粉碎，加水調(diào)堿后進行超聲處理； (2)調(diào)整pH至堿性，用水浴鍋堿提后，低速離心得游離油1、乳狀液1、蛋白液和渣； (3)將步驟(2)中的蛋白液稀釋后進行超濾，取截留液噴霧干燥，得花生分離蛋白粉，將乳狀液I進行高速離心后得游離油II和乳狀液II ； (4)利用水酶法對步驟(3)中的乳狀液II進行酶法破乳，滅酶后得破乳油I和頑固乳狀液； (5)利用乙醇輔助破除步驟(4)中的頑固乳狀液，得破乳油II。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)利用中藥粉碎機進行干法粉碎花生，平均粒徑控制在20~50 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)將粉碎后的花生按料液比1:2~1:6 (w/v)加水溶解，用NaOH調(diào)至堿性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中超聲功率300W-500W，超聲時間2-5min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中堿提溫度60°C，時間2-5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)蛋白液噴霧干燥的進口溫度150 ~200°C，出口溫度 70°C~100°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中酶法破乳的條件是木瓜蛋白酶和磷脂酶(2:1，w/w)，加酶量0.5%~2% (w/w)，酶解溫度40。。~60°C，酶解時間2~4h,料液比 1: 0.5 ~1:2 (w/w)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中滅酶條件為:溫度80°C~100。。，時間 10 ~20min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(5)中乙醇破乳條件為濃度20 ~60% (v/v), 0.5h ~Ih,料液比 1:1 ~1:3 (v/v)。
10.根據(jù)權(quán)利1-9所述方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)將脫皮花生篩選除雜，干法粉碎至花生平均粒徑為40μ m左右，將粉碎后的花生漿與水按1:4 (w/v)的料液比溶解，用IM NaOH將體系的pH調(diào)至8.50，后采用450W的超聲波超聲4min ； (2)將脫皮花生篩選除雜，干法粉碎至花生平均粒徑為40μ m左右，將粉碎后的花生漿與水按1:4 (w/v)的料液比溶解，用IM NaOH將體系的pH調(diào)至8.50，后采用450W的超聲波超聲4min ； (3)將溶液pH調(diào)回8.50，60°C水浴浸提5h后3000轉(zhuǎn)離心20min后分為四層，分別為游離油1、乳狀液1、蛋白液和渣； (4)將步驟(2)所述蛋白液稀釋后選用截留分子量為IOk的膜進行超濾，取截留液噴霧干燥，出口溫度170°C，進口溫度90°C，再將乳狀液I進行7000轉(zhuǎn)離心20min，得到游離油II和乳狀液II ； (5)將步驟(3)所述乳狀液II進行酶法破除，條件為:木瓜蛋白酶/磷脂酶(2:l，w/w)，溫度55°C，加酶量1%(w/w)，酶解時間4h，滅酶溫度95°C，時間15min，后離心5000轉(zhuǎn)15min的后得破乳油I和頑固乳狀液； (6)將步驟(4)所述頑固乳狀液與40%的乙醇按1:2的料液比混合，緩慢攪拌30min，離心5000轉(zhuǎn)15min,得破乳油I·I。
【文檔編號】C07K1/14GK103588856SQ201310557567
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】楊瑞金, 張文斌, 遲延娜, 趙偉, 華霄 申請人:江南大學(xué)