專利名稱：一種水酶法從花生中提取油與水解蛋白的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種水酶法從花生中提取油與水解蛋白的工藝，屬于生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前世界上主要制油工藝有機(jī)械法，浸出法與水劑法。目前國內(nèi)主要加工方法有兩種，一是有機(jī)溶劑浸出法，二是利用機(jī)械外力的物理壓榨法。上述方法也是傳統(tǒng)分離油料中油和蛋白質(zhì)的方法，即采用先從油料中提取油，再從所得餅粕中提取蛋白質(zhì)的兩步工藝路線。這些方法雖然提油率較高，但提油過程都不同程度引起蛋白質(zhì)變性，從而影響其營養(yǎng)價(jià)值和功能性質(zhì)，尤其經(jīng)過高溫處理后，餅粕中水溶性蛋白含量明顯下降，剩下的餅粕只能用作肥料和飼料，造成油料蛋白資源的浪費(fèi)；而溶劑浸出需脫溶劑過程，設(shè)備多，投資大，污染重。
早在上世紀(jì)50年代，人們就觀察到酶預(yù)處理對(duì)油料的出油量有明顯影響。在國外，水酶法提油在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)已被廣泛用于多種油料種籽的取油，包括向日葵籽、大豆、棉籽、牛油樹果、椰果、玉米等。用酶法處理橄欖、鱷梨、椰子以提高出油率，在工業(yè)試驗(yàn)中已取得良好效果。
花生是我國重要的油料作物，約占全國油料年產(chǎn)量的42％，2003年年產(chǎn)1520萬噸，總產(chǎn)量和總產(chǎn)值在世界上占第一位。同時(shí)我國又是一個(gè)人口眾多的農(nóng)業(yè)大國，每年的食用油消費(fèi)量達(dá)1300萬噸，但是部分食用油長期依賴進(jìn)口。近幾年每年的進(jìn)口油脂數(shù)量高達(dá)400-700萬噸，在油料生產(chǎn)方面，我國的大豆國際競爭優(yōu)勢不足，所以大力發(fā)展花生產(chǎn)業(yè)是解決我國油脂問題的根本出路。
花生也是世界上占第三位的植物蛋白源，約可提供世界蛋白需要量的11％?，F(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)人類攝食蛋白質(zhì)經(jīng)消化道的酶作用后，大多是以低肽形式消化吸收的，以游離氨基酸形式吸收的比例很小。進(jìn)一步的試驗(yàn)又揭示了肽比游離氨基酸消化更快、吸收更多，表明肽的生物效價(jià)和營養(yǎng)價(jià)值比游離氨基酸更高。花生蛋白質(zhì)雖具有優(yōu)良性能，但花生蛋白中必需氨基酸組成不均衡，賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸為其限制氨基酸；另外，蛋白質(zhì)的凈利用率(NPU)為48。一般來說，優(yōu)質(zhì)蛋白的NPU在70以上，花生蛋白的NPU值較低，成為花生蛋白營養(yǎng)的第二缺陷。為此消除花生蛋白的營養(yǎng)缺陷，得到營養(yǎng)價(jià)值高易消化吸收的水解短肽，以更有效地利用花生蛋白資源就具有非常重要的意義與價(jià)值。目前，世界上有以大豆、豌豆、玉米等農(nóng)作物為原料得到水解肽的研究。日本以食品蛋白為原料，酶解后經(jīng)脫臭、脫色制得的多肽食品，僅流動(dòng)食品的市場規(guī)模已近130億日元，目前仍存在強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。但至今國內(nèi)外未見對(duì)花生肽的系統(tǒng)研究報(bào)道。
采用水酶法從花生中提油的研究報(bào)道國外僅有兩篇，[Lanzani，A.et al.LaRiv.Ital.Sostanze grasse，1975，52，226-229；Aparna Sharma et al.JAOCS，2002(79)215-218]游離油得率分別為78％和86％。但他們都未對(duì)另一組分花生蛋白質(zhì)的回收利用進(jìn)行研究。目前，國內(nèi)CN1419837A報(bào)道與不經(jīng)酶處理的傳統(tǒng)水劑法相比，用纖維素酶、果膠酶和中性蛋白酶三種酶共同對(duì)花生進(jìn)行酶解處理后，花生的油脂收率及花生蛋白收率分別從86％與67％提高到94-96％和73-75％。但作者在文中沒有指出油脂收率是指總油提取率還是游離油(free oil)提取率，沒有說明油是以乳油方式回收還是以游離油方式回收，沒有對(duì)花生蛋白質(zhì)的性質(zhì)、回收方式加以研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種水酶法從花生中提取油與水解蛋白的工藝。利用酶處理花生種籽，以提高游離油(free oil)得率并同時(shí)回收高質(zhì)量、高營養(yǎng)的水解花生蛋白。
本發(fā)明的技術(shù)方案花生仁經(jīng)烘干脫紅衣，干粉碎與堿提，然后用單一堿性蛋白酶進(jìn)行酶解反應(yīng)，酶解結(jié)束后對(duì)酶解體系離心，離心后得到的乳油與從離心后的渣用堿洗提所得乳油合并，對(duì)合并后的乳油用冷凍—解凍的方法破乳獲得游離油；對(duì)酶解體系離心后得到的水解液和堿洗后的堿洗液合并，滅酶，噴霧或冷凍干燥獲得小肽形式的水解蛋白粉。
在植物油料中，油脂存在于油料細(xì)胞內(nèi)部，并通常與其他大分子(蛋白質(zhì)和碳水化合物)結(jié)合，構(gòu)成脂蛋白、脂多糖等復(fù)合體，只有將油料組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及油脂復(fù)合體破壞，才能取出其中的油脂。采用對(duì)油料組織和對(duì)脂蛋白、脂多糖等復(fù)合體有降解作用的酶(如蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、淀粉酶、葡聚糖酶等)處理油料，可以達(dá)到油料預(yù)處理的目的。在機(jī)械破碎的基礎(chǔ)上，酶對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步破壞，以及酶對(duì)脂蛋白、脂多糖等復(fù)合體的分解作用，可增加油料組織中油的流動(dòng)性，從而提高出油率。另外，在油料提油過程中，部分磷脂轉(zhuǎn)移到油中，與蛋白質(zhì)結(jié)合并吸附在油滴表面形成穩(wěn)定的乳狀液，不利于油脂的分離提取，酶的作用可降低乳狀液的穩(wěn)定性，提高油的得率。
1.工藝路線，如圖1所示。
2.分析方法蛋白質(zhì)半微量凱式定氮法脂肪索式抽提法淀粉樣品先經(jīng)酸水解，再用還原糖滴定法總油得率(原料中油含量-渣II中油含量)×100％/原料中油含量總蛋白質(zhì)得率(原料中蛋白質(zhì)含量-渣II中蛋白質(zhì)含量)×100％/原料中蛋白質(zhì)含量游離油得率(游離油I+游離油II)×100％/原料中油含量水解蛋白得率滅酶后的水解液與堿洗液中氨基氮的量×100％/原料中氨基氮的量物料粒徑分布Mastersizer2000型激光粒徑分析儀水解度pH-stat法與TNBS法水解花生蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量分布凝膠過濾色譜與HPLC3.工藝條件1)篩選及去皮新鮮無霉變花生經(jīng)遠(yuǎn)紅外烘干機(jī)干燥至水分5％以下，烘干過程中溫度不高于60℃。用花生脫皮機(jī)去98％以上紅衣，以避免紅衣影響水解蛋白產(chǎn)品的顏色與風(fēng)味。
2)干粉碎與堿提干粉碎即是破壞原料的組織細(xì)胞。干粉碎可以使用超微磨機(jī)(CWM型)或手提式中藥粉碎機(jī)，干粉碎沒有加水可以避免破碎過程中形成穩(wěn)定的乳狀液。粉碎過程中溫度不宜超過80℃，粉碎后物料的粒徑控制在20μm以下。
堿提過程是把蛋白質(zhì)與油脂從破碎后的細(xì)胞組織中釋放出來?；ㄉ鞍踪|(zhì)含10％清蛋白與90％球蛋白，它們?cè)谙〉腘aOH溶液中有很高的溶解度。將干粉碎后的物料分散在4-6倍水量的NaOH溶液中，使體系的pH范圍在8.0-8.5，溫度為60℃，堿提時(shí)間為20-60min。堿提后原料中絕大部分蛋白質(zhì)以溶解狀態(tài)存在于NaOH溶液中，有利于酶的充分作用。
3)酶解工藝花生中蛋白質(zhì)含量較高，在含油、水、及具兩親性質(zhì)的蛋白質(zhì)存在的體系中，攪拌的過程中不可避免地會(huì)形成乳狀液。選用合適的酶對(duì)乳化體系作用不僅可以破壞細(xì)胞壁有利于油的滲透，還可以在一定程度上破壞脂蛋白膜，提高油籽的出油率。
由于花生蛋白營養(yǎng)上存在的缺陷，因此所選用的酶及其作用方式應(yīng)使得到的產(chǎn)品切實(shí)能彌補(bǔ)花生蛋白的不足，提高營養(yǎng)價(jià)值與擴(kuò)大應(yīng)用范圍。工藝中選用食品級(jí)堿性蛋白酶Alcalase。Alcalase購自NOVO公司，是特為水解各種蛋白質(zhì)而研制的高效細(xì)菌蛋白酶，該酶的主要有效成分枯草桿菌蛋白酶A(枯草桿菌蛋白酶Carlsberg)是一種內(nèi)切蛋白酶，對(duì)底物作用范圍廣泛。
體系中加入0.5-2.5ml/100g蛋白質(zhì)的酶量，作用溫度55-65℃，作用時(shí)間5-8hr，反應(yīng)過程中可以采用pH-stat法測定水解度，控制體系的pH值恒定在8.00左右；或也可以采用不控制酶解體系的pH，讓其自然降解的酶解方式，用TNBS法測定水解度。
4)洗提與破乳體系酶解后離心，對(duì)得到的渣用pH7.5左右的兩倍于原料的NaOH溶液在60℃下攪拌提取30min。合并離心后得到的乳油與從離心后的渣用堿洗提所得乳油，合并后的乳油采用冷凍(-8--4℃)解凍(25-35℃)的方法破乳。
5)花生水解蛋白的回收水解液與堿洗液合并后在85℃滅酶10min，離心后的上清液經(jīng)噴霧干燥或冷凍干燥得到小肽形式的花生水解蛋白粉。
本發(fā)明的有益效果設(shè)備簡單，操作安全，污染少；能同時(shí)分離油和水解蛋白，縮短了工藝路線；操作條件溫和，所得油和水解蛋白質(zhì)量較高；由酶解分離所得的水解蛋白是價(jià)值極高的油料蛋白質(zhì)深加工產(chǎn)品，其溶解度高、口感好、易消化吸收，具有良好的分散性，能廣泛用于多種食品體系，為天然蛋白質(zhì)所不及。
本發(fā)明與背景技術(shù)CN1419837A相比較，本發(fā)明用單一堿性蛋白酶Alcalase對(duì)花生原料進(jìn)行酶解反應(yīng)，而背景技術(shù)采用纖維素酶、果膠酶和中性蛋白酶三種酶共同對(duì)花生原料進(jìn)行酶解反應(yīng)，顯然，采用單一酶進(jìn)行作用要優(yōu)越得多。首先，選用單一酶種避免了多酶種對(duì)工藝推廣應(yīng)用的限制；其次堿性蛋白酶Alcalase是特為水解各種蛋白質(zhì)而研制的高效細(xì)菌蛋白酶，該酶的主要有效成分枯草桿菌蛋白酶A(枯草桿菌蛋白酶Carlsberg)是一種內(nèi)切蛋白酶，對(duì)底物的作用范圍要比B.subtilis來源的中性蛋白酶要廣泛得多，可以更大幅度地提高花生水解蛋白的回收率。
本發(fā)明與背景技術(shù)CN1419837A相比較，本發(fā)明具體提出了用冷凍—解凍方法對(duì)乳油進(jìn)行破乳，從而獲得游離油。這種破乳方法操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。而背景技術(shù)只籠統(tǒng)提到“再經(jīng)乳化油處理”，并未進(jìn)一步提到具體處理方案，顯然背景技術(shù)僅是得到乳化油。
本發(fā)明與背景技術(shù)CN1419837A相比較，本發(fā)明采用堿性蛋白酶Alcalase進(jìn)行酶解反應(yīng)，回收得到的水解花生蛋白經(jīng)檢測是小肽形式的。這種小肽具有營養(yǎng)價(jià)值高，人體吸收利用率高的特點(diǎn)，可彌補(bǔ)花生蛋白質(zhì)限制氨基酸多、凈利用率(NPU)低的營養(yǎng)缺陷。


圖1水酶法從花生中提取油與水解蛋白的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1原料脫紅衣，用手提式中藥粉碎機(jī)對(duì)去皮花生仁進(jìn)行干破碎。將粉碎后的花生用4倍的堿液提取，提取初始的pH為8.25，溫度為60℃。20min后，把體系的pH調(diào)到8.00(Alcalase2.4L的最適pH范圍內(nèi))，加酶量為2.5ml/100g蛋白質(zhì)，用pH-stat控制體系的pH恒定在8.00左右，7hr后體系水解度達(dá)到22.7％。
總油得率為97.3％，總蛋白得率為95.6％。
總的游離油得率為92.4％，花生水解蛋白的回收率達(dá)到90％。
實(shí)施例2原料脫紅衣，用手提式中藥粉碎機(jī)對(duì)去皮花生仁進(jìn)行干破碎。將粉碎后的花生用5倍的堿液提取，提取初始的pH為8.50，溫度為60℃。40min后，把體系的pH調(diào)到8.50，加酶量為1.5mL/100g蛋白質(zhì)，自然酶解8hr。
總油得率為97％，總蛋白得率為94.1％。
總的游離油得率為91.6％，花生水解蛋白的回收率達(dá)到84％。
權(quán)利要求
1.一種水酶法從花生中提取油與水解蛋白的工藝，其特征是花生仁經(jīng)烘干脫紅衣，干粉碎與堿提，然后用單一堿性蛋白酶進(jìn)行酶解反應(yīng)，酶解結(jié)束后對(duì)酶解體系離心，所得乳油與從離心后的渣用堿洗提所得乳油合并，對(duì)合并后的乳油用冷凍—解凍的方法破乳獲得游離油；對(duì)酶解體系離心后得到的水解液和堿洗后的堿洗液合并，滅酶，噴霧或冷凍干燥獲得小肽形式的水解蛋白粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是花生仁烘干脫紅衣，烘干溫度不高于60℃，干燥至花生仁水分為5％以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是干粉碎，粉碎溫度不超過80℃，粉碎后物料粒徑控制在20μm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是堿提，將干粉碎后的物料分散在4-6倍量的NaOH溶液中，堿提的pH為8.0-8.5，溫度為60℃，堿提時(shí)間20-60min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是酶解反應(yīng)所用的酶為堿性蛋白酶Alcalase。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是酶解反應(yīng)條件，用單一堿性蛋白酶Alcalase進(jìn)行酶解，體系中加入0.5-2.5mL/100g蛋白質(zhì)的酶量，酶解溫度55-65℃，酶解時(shí)間5-8hr。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是堿洗提，離心得到的渣用原料的2倍量的NaOH溶液在60℃，攪拌提取30min，pH7.5，分層得到乳油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是破乳，合并離心后得到的乳油與從離心后的渣用堿洗提所得乳油，對(duì)合并后的乳油用冷凍—解凍的方法破乳，-8～-4℃冷凍，25～35℃解凍獲得游離油。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是回收水解蛋白粉，對(duì)酶解體系離心后得到的水解液和堿洗后的堿洗液合并，85℃滅酶10min，離心后的上清液經(jīng)噴霧或冷凍干燥獲得小肽形式的水解蛋白粉。
全文摘要
一種水酶法從花生中提取油與水解蛋白的工藝，屬于生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以花生為原料，采用單一的堿性蛋白酶進(jìn)行水酶法提油，對(duì)得到的乳油采用冷凍解凍的方法破乳獲得游離油，并同時(shí)以小肽形式回收水解液與堿洗液中的蛋白質(zhì)。采用本發(fā)明可直接從花生中提取游離油，得油率高；回收得到的小肽形式的水解蛋白粉可彌補(bǔ)花生蛋白本身的營養(yǎng)缺陷，營養(yǎng)價(jià)值高。
文檔編號(hào)A23J3/34GK1555714SQ20041001384
公開日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2004年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月5日
發(fā)明者王璋, 許時(shí)嬰, 王瑛瑤, 袁博, 王 璋 申請(qǐng)人:江南大學(xué)