專利名稱：醇輔助酶法同步提取玉米胚芽油與分離蛋白的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于糧油生物加工技術，主要涉及ー種醇輔助酶法同步提取玉米胚芽油與分離蛋白的方法。
背景技術：
我國是ー個玉米生產(chǎn)大國，2008年、2009年、2010年以及2011年我國玉米年產(chǎn)量分別為I. 65億噸、I. 63億噸、I. 68億噸、I. 825億噸，每年都生產(chǎn)出大量的玉米胚芽。玉米胚芽油(corn germoil)是以玉米胚芽為原料,提取的一種谷物胚芽油,其營養(yǎng)豐富,風味獨特，易消化(人體吸收率可達97%以上)，不飽和脂肪酸含量達90%以上，其中含油酸40%左右、亞油酸50%左右、亞麻酸(2.9%- 3. 2%)，玉米胚芽油還含有豐富的維生素(VE、VA)，其中VE含量居植物油首位，約為(91.1 mg/100 g)，含植物甾醇O. 7%，有防止衰老和去除人體自 由基的作用，同時還含有賴氨酸、卵磷脂、蛋白、氨基酸、固醇、輔酶、胡蘿卜素等多種營養(yǎng)成分，能增強肌肉和心血管機能，具有降低膽固醇、軟化血管、降低血壓、防止動脈硬化、預防皮膚病、提高肌體免疫力、促進傷ロ愈合等功效，是營養(yǎng)豐富、具有功能性的優(yōu)質(zhì)植物油。1890年美國最早從玉米胚芽中榨出玉米胚芽油，我國玉米制油生產(chǎn)始于1978年。近幾年來，隨著玉米深加工的飛速發(fā)展，玉米胚芽油的產(chǎn)量顯著提高，約占植物油總產(chǎn)量的5%-8%。目前，對玉米胚芽油提取的研究主要有水酶法、壓榨法、超臨界液體萃取法、溶劑浸提法。壓榨法雖エ藝簡單，易實現(xiàn)エ業(yè)生產(chǎn)，但出油率低，餅渣殘油量高雜質(zhì)含量多，エ藝流程長，且能耗大，在擠壓過程中內(nèi)部形成高溫，易使不飽和脂肪酸氧化，制得毛油品質(zhì)差，色澤較深且易變質(zhì)，經(jīng)烘炒后油脂中的天然養(yǎng)分已經(jīng)遭到破壞，而且設備龐大；溶劑浸提法出油率較高，操作簡易，但存在提取時間長，現(xiàn)階段浸出法選用的溶劑主要是烴類化合物，以己烷為主，這類溶劑易燃易爆，且對人的神經(jīng)系統(tǒng)具有強烈的刺激作用，另外胚柏變性嚴重，生物利用率低，易造成資源浪費，毛油溶劑殘留量高等缺點；超臨界流體萃取法制得油脂在保存過程中易氧化，穩(wěn)定性明顯低于傳統(tǒng)方法制得的油脂，且超臨界流體萃取涉及高壓技術，對操作要求嚴格，設備價格昂貴，不易實現(xiàn)エ業(yè)化生產(chǎn)；水酶法提油最早被用于椰子，隨后又逐漸用于菜籽，棉籽，葵花籽、可可、棕桐油等，是近年來研究較多的提油方法，通過機械和酶解手段相結合，油料粉碎到一定粒徑，酶法提取過程中油料作物的組織經(jīng)酶制劑處理后，使包裹油脂的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素得到降解，使細胞內(nèi)有效成分充分釋放出來，同時具有エ藝簡單，條件溫和，能耗少，提取的油具有較好的品質(zhì)，而且由于酶解在水相中進行，磷脂進入水相中，因而不需進行脫膠，油料蛋白質(zhì)可深加工利用而受到國內(nèi)外很多學者的重視。預處理作為水酶法提取玉米胚芽油前道的エ序，不僅可以提高油脂提取率，而且可以減少酶的用量，降低エ藝成本。擠壓膨化預處理浸油技術是ー門新的技術，在美國、巴西已得到廣泛的應用，但主要用于大豆、棉籽、油籽等方面。和傳統(tǒng)的軋坯-蒸妙-預榨浸出技術相比，擠壓膨化預處理工藝省去了干燥、軋坯、篩分、蒸炒、預榨等エ序，僅增加了粉碎エ序，因而大大筒化了生產(chǎn)エ藝流程，降低了生產(chǎn)成本。擠壓加工方法是借助擠壓膨化機螺桿的推動力，將物料向前擠壓，物料攪拌和磨擦以及高剪切力作用，然后從一定形狀的?？姿查g擠出。在溫度、壓力、剪切強度及摩擦生熱和蒸汽的濕熱作用下，使得油料細胞被破壞，同時有明顯的油脂聚集現(xiàn)象，擠壓膨化過程中淀粉粒解體，直鏈淀粉在剪切力作用下被拉直，支鏈淀粉發(fā)生熔融；蛋白質(zhì)分子表面電荷重新分布且趨向均一化，分子結構伸展、重組，分子間氫鍵、ニ硫鍵等次級鍵部分斷裂，溶解性下降，消化率顯著提高；脂肪細胞壁被較徹底破壞，游離脂肪大量増加并聚積在膨化料粒的外表面。物料瞬間擠出，由高溫高壓突然降至常溫常壓，游離水分在此壓差下急驟汽化，水的體積可膨脹大約2000多倍。膨化的瞬間，玉米胚的結構發(fā)生巨大變化，它使生淀粉(P -淀粉)轉(zhuǎn)化成熟淀粉(a -淀粉)，蛋白質(zhì)水化、交聯(lián)和定向化排列，水分汽化留下大量空隙，在膨化物內(nèi)形成大量的毛細管，這些都有利于底物與酶的迅速和充分接觸，最終形成具有良好的孔隙度和優(yōu)良的滲透性的條索狀物質(zhì)，使混合油的滲透速率明顯增加，可以大大提高油脂提取率，且與傳統(tǒng)エ藝中扎胚和預扎樣相比明顯增加，物料體積減少。我國對玉米胚芽水酶法提油研究多采用蒸汽或膠體磨進行前處理，但此處理方法能耗較高，所需水量較大，不適合水酶法推廣。目前水酶法提取玉米胚芽油的研究主要方·法為分步酶解法，都是先利用纖維素酶、果膠酶等酶制劑進行水解，使主要構成細胞壁的纖維素、果膠等成分得到降解，破壞細胞壁的組織結構，再用蛋白酶以及淀粉酶酶解，達到油脂釋放的目的，這種方法酶解次數(shù)多，酶用量較大，酶解時間長，水的耗用量較大，能耗也較大，由于酶的價格較高，從生產(chǎn)成本和能耗方面綜合考慮，不利于推廣；而利用擠壓膨化預處理則不需利用酶制劑(例如纖維素酶、果膠酶、半纖維素酶)破壞細胞壁，有研究表明，物料經(jīng)過擠壓膨化后，其細胞壁完全被破壞，而采用酶解的方式細胞壁只是部分被破壞，不能達到完全釋放油脂的目的，因此為了達到高效率破壁，與酶解破壁相比，采用擠壓膨化進行預處理不便細胞壁完全破壞，油脂充分釋放，而且節(jié)省時間，節(jié)約用水量，適合連續(xù)化生產(chǎn)和推廣。目前，玉米胚芽擠壓膨化預處理主要與溶劑浸提法相結合進行提油，而利用擠壓膨化預處理輔助水酶法提油卻罕見。目前，我國以玉米為原料的加工エ業(yè)對分離出的玉米胚芽的利用未列上日程，因而大量的玉米胚芽隨著下腳料排除廠外，未能得到合理利用。由于我國食用油缺ロ較大，玉米胚芽油的保健功能好，加上合理價格，食用玉米胚芽油在我國的消費將獲得較大增長，市場潛カ較大。目前為止，沒有一種可以將玉米胚芽油脂和分離蛋白同步提取出來的エ藝方法，而且首次采用先進行蛋白的提取再進行油脂的提取，不同于傳統(tǒng)的先提取油脂后提取蛋白的エ藝方法，并且將擠壓膨化與水酶法相結合，同時采用超聲波與こ醇處理相結合進行破乳的方法，在玉米胚芽油脂提取エ藝中也幾乎沒有這方面的エ藝的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種從玉米胚芽中同步提取胚芽油脂和高純度低變性的分離蛋白的方法。本發(fā)明所要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現(xiàn)的
醇輔助酶法同步提取玉米胚芽油與分離蛋白的方法，所述的方法包括以下步驟(I)將玉米胚芽清理粉碎后用擠壓膨化機進行擠壓膨化預處理，得到玉米胚芽擠壓膨化物，擠壓膨化參數(shù)是喂入物料水分含量7. 3-7. 8%，擠壓膨化機?？椎目讖?4-22 mm,螺桿轉(zhuǎn)速為90-110 r/min,套筒溫度為80_100°C ；(2)將玉米胚芽擠壓膨化物粉碎過篩，與水混合得到混合液，向混合液中加入中性蛋白酶進行酶解，所述的過篩目數(shù)為40-120目，過篩后的玉米胚芽擠壓膨化物與水混合重量比為1:5. 5，加酶量為玉米胚芽擠壓膨化物質(zhì)量的2%，酶解溫度60°C，酶解時間3h，酶解pH值7. O ; (3)酶解結束后調(diào)pH至8. 9，攪拌30min，在離心溫度為4°C、離心轉(zhuǎn)速10000r/min條件下離心分離20min，除去殘渣，得到游離油、乳狀液和水解液的混合液；(4)向除渣后的混合液中加入磷酸，調(diào)pH至4. 8，在離心溫度為4°C，離心轉(zhuǎn)速10000r/min條件下離心分離20min,沉淀為高純度分離蛋白；(5)將除高純度分離蛋白后的混合物進行超聲處理，然后加入こ醇，離心分離后得到游離的玉米胚芽油，所述的超聲功率為340-360W，超聲時間為18-22s，超聲溫度為40-60°C，加入こ醇的濃度為60-80%，こ醇加入量為こ醇體積/除高純度分離蛋白后混合物的質(zhì)量0. 35-0. 55L/kg，離心分離，離心轉(zhuǎn)速為10000r/min，離心時間為40min，離心溫度為20°C。
擠壓膨化優(yōu)選參數(shù)為喂入物料水分含量為7. 5%;擠壓膨化機?？椎目讖綖?0_，螺桿轉(zhuǎn)速為100 r/min，套筒溫度為91で。 玉米胚芽擠壓膨化物優(yōu)選篩數(shù)為100目。所述超聲處理優(yōu)選參數(shù)為超聲功率為355W，超聲時間為20. 55s，超聲溫度為55°C，加入こ醇的濃度為 2. 13%，こ醇添加量為O. 48 L/kg。本發(fā)明屬于植物油脂的提取加工技術，利用物理和化學及生物技術相結合，同步提取玉米胚芽油脂、分離蛋白及功能性因子，采用擠壓膨化預處理與水酶法相結合，在機械破碎的基礎上，采用能對脂蛋白、脂多糖等復合體有降解作用的酶作用于油料，使油脂易于從油料固體中釋放出來，利用油水比重不同而將油和非油成分分離；采用的酶不僅能分解脂蛋白、脂多糖等復合體外，還能破壞油料在磨漿等過程中形成的包裹在油滴表面的脂蛋白膜，降低乳狀液的穩(wěn)定性，從而提高游離油得率。此過程中作用條件溫和(常溫、無有機溶齊U、無劇烈化學反應)，體系中的降解產(chǎn)物一般不會與提取物發(fā)生反應，可以有效地保護油月旨、蛋白質(zhì)以及功能性因子等可利用成分的品質(zhì)；所需要的設備簡單、操作安全、所得玉米胚芽油脂無溶劑殘留，分離得到的乳化油經(jīng)破乳后無需精煉即可獲得高質(zhì)量的油，營養(yǎng)價值高，玉米胚芽分離蛋白可利用價值高且投資少。本發(fā)明先采用堿溶酸沉的方法提取蛋白，再將超聲波處理與こ醇相結合進行破乳處理，提取油脂的方法，能夠得到高提取率的油脂，同時得到具有低變性高純度的分離蛋白以及醇溶性功能因子，經(jīng)過驗證與對比試驗，在本發(fā)明酶解エ藝與破乳條件下，分離蛋白提取率可達97. 64%，總油提取率可達到99. 54%左右。本發(fā)明醇酶法同步提取玉米胚芽油和分離蛋白的方法相比于傳統(tǒng)先提油再提蛋白的方法主要具有以下エ藝優(yōu)點
(O從玉米胚芽中同步提取玉米胚芽油脂、分離蛋白及功能性因子；
(2)設備簡單、操作安全、植物油無溶劑殘留和投資少；
(3)采用擠壓膨化方法對玉米胚芽進行預處理，可以使細胞壁完全破壞，不需利用酶制齊IJ (例如纖維素酶、果膠酶、半纖維素酶)破壞細胞壁，進而使油脂充分釋放，エ藝簡單且投資少，適合連續(xù)化生產(chǎn)和推廣；(4)得到的玉米胚芽蛋白提取率高，變性程度低且純度高；
由酶法分離得到的乳化油經(jīng)破乳后無需再精煉即可獲得高品質(zhì)的玉米胚芽油脂。


圖I醇輔助酶法同步提取玉米胚芽油與分離蛋白的エ藝路線 圖2?？卓讖酱笮Ψ蛛x蛋白提取率及總油提取率的影響；
圖3喂料物料含水量對分離蛋白提取率及總油提取率的影響；
圖4螺桿轉(zhuǎn)速對分離蛋白提取率及總油提取率的影響；
圖5套筒溫度對分離蛋白提取率及總油提取率的影響；
圖6擠壓膨化物粉碎粒度對分離蛋白提取率及總油提取率的影響；
圖7 7 =f(xlr X2)的響應面；
圖8 7=// zジ的響應面；
圖9 7=// zジ的響應面；
圖10 Y=^X2jX3)的響應面；
圖11ジ的響應面；
圖12超聲功率對總油提取率的影響；
圖13超聲時間對總油提取率的影響；
圖14超聲溫度對總油提取率的影響；
圖15加入こ醇的濃度對總油提取率的影響；
圖16こ醇添加量對總油提取率的影響；
圖17 Y =f(xlr X2)的響應面；
圖18 Y=Ux1J3)的響應面；
圖19 Y=f(Xl, 的響應面；
圖20 Y=f(xi，x》的響應面；
圖21 Y=^X2jX3)的響應面；
圖22 Y=^X2jX)的響應面；
圖23 Y=f(X2, X5)的響應面；
圖24 Y=UX9X5)的響應面；
圖25 Y=f(x4, X5)的響應面；
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明具體實施例來進ー步描述。醇輔助酶法同步提取玉米胚芽油與分離蛋白的方法，所述的方法包括以下步驟
(I)將玉米胚芽清理粉碎后用擠壓膨化機進行擠壓膨化預處理，得到玉米胚芽擠壓膨化物，擠壓膨化參數(shù)是喂入物料水分含量7. 3-7. 8%，擠壓膨化機?？椎目讖?4-22 mm,螺桿轉(zhuǎn)速為90-110 r/min,套筒溫度為80-100°C ；(2)將玉米胚芽擠壓膨化物粉碎過篩，與水混合得到混合液，向混合液中加入中性蛋白酶進行酶解，所述的過篩目數(shù)為40-120目，過篩后的玉米胚芽擠壓膨化物與水混合重量比為1:5. 5，加酶量為玉米胚芽擠壓膨化物質(zhì)量的2%，酶解溫度60°C，酶解時間3h，酶解pH值7. O ; (3)酶解結束后調(diào)pH至8. 9，攪拌30min,在離心溫度為4°C、離心轉(zhuǎn)速10000r/min條件下離心分離20min，除去殘渣，得到游離油、乳狀液和水解液的混合液；(4)向除渣后的混合液中加入磷酸，調(diào)pH至4. 8，在離心溫度為4°C，離心轉(zhuǎn)速10000r/min條件下離心分離20min，沉淀為高純度分離蛋白；(5)將除高純度分離蛋白后的混合物進行超聲處理，然后加入こ醇，離心分離后得到游離的玉米胚芽油，所述的超聲功率為340-360W，超聲時間為18-22s，超聲溫度為40_60°C，加入こ醇的濃度為60-80%,こ醇加入量為こ醇體積/除高純度分離蛋白后混合物的質(zhì)量O. 35-0. 55L/kg，離心分離，離心轉(zhuǎn)速為10000r/min,離心時間為40min,離心溫度為20°C。擠壓膨化優(yōu)選參數(shù)為喂入物料水分含量為7. 5%;擠壓膨化機模孔的孔徑為20_，螺桿轉(zhuǎn)速為100 r/min，套筒溫度為91°C。玉米胚芽擠壓膨化物優(yōu)選篩數(shù)為100目。所述超聲處理優(yōu)選參數(shù)為超聲功率為355W，超聲時間為20. 55s，超聲溫度為55°C，加入こ醇的濃度為 2. 13%，こ醇添加量為O. 48 L/kg。
實驗例I擠壓膨化預處理工藝條件參數(shù)的篩選實驗 I材料與方法
權利要求
1.醇輔助酶法同步提取玉米胚芽油與分離蛋白的方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟(1)將玉米胚芽清理粉碎后用擠壓膨化機進行擠壓膨化預處理，得到玉米胚芽擠壓膨化物，擠壓膨化參數(shù)是喂入物料水分含量7. 3-7. 8%，擠壓膨化機?？椎目讖?4-22mm,螺桿轉(zhuǎn)速為90-110 r/min,套筒溫度為80-100°C ；(2)將玉米胚芽擠壓膨化物粉碎過篩，與水混合得到混合液，向混合液中加入中性蛋白酶進行酶解，所述的過篩目數(shù)為40-120目，過篩后的玉米胚芽擠壓膨化物與水混合重量比為1:5. 5，加酶量為玉米胚芽擠壓膨化物質(zhì)量的2%，酶解溫度60°C，酶解時間3h，酶解pH值7. 0 ; (3)酶解結束后調(diào)pH至8. 9，攪拌30min，在離心溫度為4°C、離心轉(zhuǎn)速10000r/min條件下離心分離20min，除去殘渣，得到游離油、乳狀液和水解液的混合液；(4)向除渣后的混合液中加入磷酸，調(diào)pH至4. 8，在離心溫度為4°C，離心轉(zhuǎn)速10000r/min條件下離心分離20min，沉淀為高純度分離蛋白；(5)將除高純度分離蛋白后的混合物進行超聲處理，然后加入こ醇，離心分離后得到游離的玉米胚芽油，所述的超聲功率為340-360W，超聲時間為18-22s，超聲溫度為40_60°C，加入こ醇的濃度為60-80%，こ醇加入量為こ醇體積/除高純度分離蛋白后混合物的質(zhì)量0. 35-0. 55L/kg,尚;し、分尚，尚;し、轉(zhuǎn)速為10000r/min，尚;し、時間為40min，尚;し、溫度為20 C。
2.根據(jù)權利要求I所述的醇輔助酶法同步提取玉米胚芽油與分離蛋白的方法，其特征在于擠壓膨化優(yōu)選參數(shù)為喂入物料水分含量為7. 5% ;擠壓膨化機?？椎目讖綖?0mm，螺桿轉(zhuǎn)速為100 r/min，套筒溫度為91で。
3.根據(jù)權利要求I所述的醇輔助酶法同步提取玉米胚芽油與分離蛋白的方法，其特征在于玉米胚芽擠壓膨化物優(yōu)選篩數(shù)為100目。
4.根據(jù)權利要求I所述的醇輔助酶法同步提取玉米胚芽油與分離蛋白的方法，其特征在于所述超聲處理優(yōu)選參數(shù)為超聲功率為355W，超聲時間為20. 55s，超聲溫度為55°C，カロ入こ醇的濃度為72. 13%，こ醇添加量為0. 48 L/kg。
全文摘要
醇輔助酶法同步提取玉米胚芽油和分離蛋白的方法屬于糧油生物加工技術；包括以下步驟①利用擠壓膨化機將玉米胚芽進行擠壓膨化預處理，得到擠壓膨化產(chǎn)物；②將擠壓膨化后的玉米胚芽粉用中性蛋白酶酶解，酶解結束后調(diào)pH至8.9，離心分離，除去殘渣，得到游離油、乳狀液和水解液的混合液；③向除渣后的混合物中加入酸，調(diào)pH至4.8，離心，沉淀為高純度分離蛋白；④將除高純度分離蛋白后的混合物進行超聲處理，然后加入乙醇，離心后，將油脂引出收集，得到玉米胚芽油；本方法可同步得到高品質(zhì)的綠色玉米胚芽油及高純度分離蛋白，所需要的設備簡單、操作安全，所得玉米胚芽油無溶劑殘留,獲得高質(zhì)量的營養(yǎng)價值高的油脂以及高純度地變性的分離蛋白，分離蛋白提取率可達到97.64%，總油提取率可達到99.54%。
文檔編號C11B9/02GK102816633SQ20121028899
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權日2012年8月15日
發(fā)明者江連洲, 李楊, 齊寶坤, 張雅娜, 王中江, 王勝男 申請人:東北農(nóng)業(yè)大學