專利名稱：米曲霉兩步法固態(tài)發(fā)酵油料作物輔助冷榨制油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種提取植物油脂的方法，特別是一種利用微生物米曲霉固態(tài)發(fā)酵酶解后冷榨提取大豆等油料作物油脂的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行常規(guī)的工業(yè)化制油方法沿用了傳統(tǒng)的熱榨工藝和有機(jī)溶劑萃取，這兩種提油工藝雖然提取油的效率很高，但是都有著各自的弊病。熱榨采用了蒸炒的工藝手段，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)蛋白的最大限度變性，浪費(fèi)了大量蛋白資源，間接提高了生產(chǎn)成本，有機(jī)溶劑萃取提油盡管出油率很高，但是提油使用的化學(xué)溶劑會(huì)有少量殘留于成品油和餅柏之中，長(zhǎng)久食用，有可能對(duì)人體健康造成一定的危害，不能滿足市場(chǎng)對(duì)綠色安全食品的需求，并且提油后的餅柏都只能用作飼料和肥料，限制了本就稀缺的植物資源的綜合利用。自上世紀(jì)80年代開(kāi)始，新提油技術(shù)的研發(fā)逐漸成為了科學(xué)界關(guān)注的問(wèn)題，隨著技術(shù)手段的進(jìn)步，提油工藝也取得了豐碩的研究成果，最新的研究熱點(diǎn)集中于酶法提油，其中，水酶法最受到油脂業(yè)的關(guān)注，它是一種利用酶，酶解植物組織結(jié)構(gòu)的提油方法，兼顧了植物原料壓榨后的餅柏的蛋白質(zhì)量，是同時(shí)獲得油與蛋白的最佳工藝，但是由于油水分離困難，導(dǎo)致一直處于瓶頸，難以取得進(jìn)一步的發(fā)展與應(yīng)用。冷榨法提油是油料作物在入榨前，不經(jīng)過(guò)蒸炒等高溫處理，入榨的溫度低于80度的榨油方法，冷榨后的油不經(jīng)過(guò)任何精煉處理，使得油料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得以最大化的保存，尤其是維生素E，磷脂等營(yíng)養(yǎng)成分。并保證了榨油后餅柏的綜合利用，但是其存在的缺點(diǎn)在于榨油后，餅柏的殘油量較高，尤其對(duì)于低含油作物更是如此，其原因在于只選用機(jī)械擠壓的方法不能破壞植物組織結(jié)構(gòu)，尤其是纖維素骨架與脂蛋白復(fù)合體，導(dǎo)致低含油作物在一般壓榨的條件下，出油少或者不出油的現(xiàn)象。
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20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著能源與環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，固態(tài)發(fā)酵以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)(如無(wú)“三廢”排放)獲得了人們的關(guān)注，固態(tài)發(fā)酵是指利用自然底物做碳源和能源，或是惰性底物做固體支持物，體系接近無(wú)水的發(fā)酵過(guò)程，在這個(gè)發(fā)酵系統(tǒng)中一般不存在可自由流動(dòng)的水，這樣的低水分含量意味著只有某些特定的微生物可以被應(yīng)用于這種發(fā)酵方式，通常采用的是對(duì)水分含量要求較低的酵母和真菌。除此之外，某些細(xì)菌也可以用作固態(tài)發(fā)酵過(guò)程。與液態(tài)發(fā)酵相比，固態(tài)發(fā)酵具有產(chǎn)物濃度高，品質(zhì)好，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低等優(yōu)勢(shì)。生產(chǎn)規(guī)?；?、產(chǎn)品純化、最終生物量的評(píng)估是固態(tài)發(fā)酵面臨的主要挑戰(zhàn)，當(dāng)前并沒(méi)有能直接解決這一問(wèn)題的辦法，只能通過(guò)某些間接的方法來(lái)進(jìn)行評(píng)估，例如，氨基葡萄糖評(píng)估法、麥角固醇評(píng)估法、凱氏定氮蛋白評(píng)估、DNA評(píng)估、干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率和二氧化碳的變化，近期，數(shù)字影像處理技術(shù)的發(fā)展為一種對(duì)固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中生物物質(zhì)進(jìn)行分析處理的新型工具，其圖片是由立體顯微鏡和數(shù)碼相機(jī)獲得，并應(yīng)用K400軟件進(jìn)行處理。而對(duì)于小規(guī)模的小試或者中試，由于物料較少，厚度、濕度、溫度等條件易于控制，固態(tài)發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)即較為明顯的表現(xiàn)出來(lái)。目前固態(tài)發(fā)酵與冷榨結(jié)合提油技術(shù)的研究相對(duì)較少，尤其是對(duì)于不同菌株對(duì)此種工藝的影響研究也有待進(jìn)一步探索完善，找到適當(dāng)?shù)木晔怯绊懱嵊托Чc副產(chǎn)物品質(zhì)的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容
(I)本發(fā)明針對(duì)油料作物冷榨提油工藝，尤其是針對(duì)低含油作物提油率低或者提不出油的現(xiàn)象，提供一種固態(tài)發(fā)酵冷榨提油方法，達(dá)到提高冷榨工藝提油率的目的。(2)本發(fā)明中固態(tài)發(fā)酵冷榨提油方法包括以下步驟:
a.將油料作物原料脫皮，清理，粉碎，浸泡后加熱放入高壓滅菌鍋內(nèi)進(jìn)行滅菌處理
b.調(diào)整滅菌后固體基質(zhì)水分，利用無(wú)菌水調(diào)節(jié)其物料含水量，接入對(duì)數(shù)期菌液或孢子懸浮液，放置于培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行恒溫恒濕兩階段分段培養(yǎng)。第一階段菌體產(chǎn)酶，將接種后物料置于恒溫恒濕條件下發(fā)酵產(chǎn)酶，第二階段調(diào)節(jié)培養(yǎng)溫度，進(jìn)行發(fā)酵油脂解離工藝。c.將步驟b中發(fā)酵所得產(chǎn)物進(jìn)行真空干燥后，放入冷榨機(jī)內(nèi)進(jìn)行冷榨。(3)本發(fā)明的步驟a中的高壓滅菌條件為110°C—130°C，滅菌時(shí)間IOmin—30min，或利用微波滅菌，功率700w，滅菌時(shí)間5min — lOmin，或常壓滅菌至上述等效殺菌強(qiáng)度。(4)本發(fā)明所述 步驟b中的菌種為米曲霉。(5)本發(fā)明所述步驟b中，利用無(wú)菌水調(diào)節(jié)物料水分含量至其干重的20% — 40%，接入對(duì)數(shù)期種子液或孢子懸浮液的量為物料干重的5% —15%，第一階段菌體生長(zhǎng)產(chǎn)酶25°C—40°C下培養(yǎng)24h — 72h，纖維素酶活力達(dá)到6000U/mg以上，蛋白酶活力達(dá)到1400U/mg以上；第二階段油脂解離酶解溫度為30°C — 50°C，酶解時(shí)間是繼續(xù)第一階段后，繼續(xù)發(fā)酵8h—48h。(6)本發(fā)明所述步驟c中，真空干燥后發(fā)酵物料含水率為5% —10%，冷榨溫度設(shè)定為 50°C—75°C，冷榨螺桿轉(zhuǎn)速為 40r/min — 50r/min。(7)本發(fā)明提供了一種固態(tài)發(fā)酵冷榨提油的方法，應(yīng)用本發(fā)明中的各項(xiàng)參數(shù)，可使得大豆基質(zhì)充分發(fā)酵，大豆組織結(jié)構(gòu)被充分破壞，有效提高冷榨出油率，在發(fā)酵完成后，第一階段菌體生長(zhǎng)產(chǎn)酶結(jié)束后，能看到基質(zhì)表面與內(nèi)部均勻分布的白色菌絲體，菌絲體不僅代表菌株生長(zhǎng)狀態(tài)，并且可以延伸至基質(zhì)內(nèi)部，起到物理分解物料的效果，并且可在基質(zhì)內(nèi)部直接產(chǎn)酶，進(jìn)而更加有效的分解大豆組織結(jié)構(gòu)，這是為什么在第二階段酶解結(jié)束后，即可明顯看到游離油的一個(gè)原因之一，發(fā)酵后的物料有芳香氣息，所應(yīng)用菌株米曲霉是一種食品工業(yè)中的安全菌株，被用作制作醬油等食品，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)篩選分析，本工藝?yán)湔ビ椭骄崛÷士蛇_(dá)到70.8% (占大豆總含油的百分比)，大大提高了冷榨工藝的提油率。


圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例:
物料處理:將油料作物脫皮、清理、粉碎、浸泡后置于高壓滅菌鍋內(nèi)進(jìn)行高壓滅菌，滅菌溫度為110°c—130°C，滅菌時(shí)間為IOmin—30min，或微波滅菌，功率700w下滅菌5 — lOmin。水分調(diào)節(jié):利用無(wú)菌水調(diào)節(jié)物料水分含量至其干重的20% — 40%，再加入對(duì)數(shù)期米曲霉種子液或者其孢子懸浮液5% —15% (w/w)0菌體產(chǎn)酶:第一階段菌體生長(zhǎng)產(chǎn)酶25°C—40°C下培養(yǎng)24h — 72h。
酶解:第二階段酶解溫度為30°C — 50°C，酶解時(shí)間是繼第一階段后，繼續(xù)發(fā)酵8h—48h。真空干燥:真空干燥機(jī)控制溫度30°C 50°C對(duì)發(fā)酵后物料烘干，保持其水分含量在 4%—10%
冷榨:調(diào)節(jié)冷榨溫度為50°C — 75°C，冷榨螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min — 50r/min進(jìn)行冷榨提油。經(jīng)檢測(cè):經(jīng)過(guò)本 工藝處理的大豆在冷榨工藝中的提油率可達(dá)到70.8%。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)發(fā)酵冷榨提取油料作物油脂的方法(本發(fā)明以下未經(jīng)特殊說(shuō)明，均默認(rèn)以大豆為例，證明其處理油料作物工藝的有效性)，其特征在于，包括以下步驟: (1)將油料作物原料進(jìn)行脫皮，清理，粉碎，浸泡后放入高壓滅菌鍋內(nèi)進(jìn)行加熱滅菌處理，或使用微波爐進(jìn)行微波滅菌； (2)調(diào)整滅菌后固體基質(zhì)水分，用無(wú)菌水調(diào)節(jié)物料含水量，接入對(duì)數(shù)期菌液或孢子懸浮液，放置于培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行恒溫恒濕兩階段分段培養(yǎng)；第一階段菌體產(chǎn)酶，將接種后物料置于恒溫恒濕條件下發(fā)酵產(chǎn)酶，第二階段調(diào)節(jié)培養(yǎng)溫度，進(jìn)行發(fā)酵油脂解離工藝； (3)將步驟(2)中發(fā)酵所得產(chǎn)物進(jìn)行低溫真空烘干后，放入冷榨機(jī)內(nèi)進(jìn)行冷榨提油。
2.權(quán)利要求1中所述方法，其特征在于: 所用原料包括現(xiàn)行可壓榨的油料作物，如大豆、花生、芝麻、向日葵、棉籽、蓖麻、蘇子、油用亞麻和大麻等； 步驟(1)中高壓滅菌條件為110°C—130°C，滅菌時(shí)間IOmin — 30min，或利用微波滅菌，功率700w，滅菌時(shí)間5min — lOmin，或常壓滅菌至上述等效殺菌強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述方法，其特征在于: 所述步驟(2)中的菌種為米曲霉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于: 所述步驟(2)中，滅菌后利用無(wú)菌水調(diào)節(jié)物料水分含量至其物料干重的20% — 40%，接種量為物料干重的5% —15%，在相對(duì)濕度60% 80%條件下，第一階段菌體生長(zhǎng)25°C—40°C產(chǎn)酶培養(yǎng)24h — 72h，纖維素酶活力達(dá)到6000U/mg以上，蛋白酶活力達(dá)到1400U/mg以上，第二階段油脂解離酶解溫度為30°C—50°C，酶解時(shí)間是繼續(xù)第一階段后，繼續(xù)發(fā)酵8h — 48h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于: 所述步驟(3)中，發(fā)酵物料含水率為4% —10%，冷榨溫度為50°C—75°C，冷榨螺桿轉(zhuǎn)速為 40r/min—50r/mino
6.權(quán)利要求1一5任意一項(xiàng)所述提取方法得到的植物油脂。
全文摘要
本發(fā)明是一種利用米曲霉兩步法固態(tài)發(fā)酵冷榨提取大豆等油料作物油脂的工藝，包括以下步驟大豆等油料作物脫皮、粉碎、浸泡后加入高壓滅菌鍋滅菌或微波殺菌、調(diào)節(jié)水分含量后，向固態(tài)基質(zhì)接入菌體對(duì)數(shù)期種子液或者孢子懸浮液，分兩階段進(jìn)行油脂解離第一階段固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)酶培養(yǎng)及測(cè)定酶活、第二階段固態(tài)酶解釋放油脂成分，發(fā)酵后的物料真空干燥，入冷榨機(jī)冷榨提油。本發(fā)明借助米曲霉菌絲體生長(zhǎng)，使菌體酶系滲透及作用于大豆等油料作物組織細(xì)胞內(nèi)，破壞其纖維素骨架，脂蛋白復(fù)合體徹底解體，崩潰了油料作物組織結(jié)構(gòu)，油脂得以充分釋放，大大提高了油料作物冷榨的出油率。本方法具有便于操作、原料出油率高、無(wú)有機(jī)溶劑殘留、油脂品質(zhì)安全等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C11B1/06GK103173274SQ20131014079
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者江連洲, 徐速, 藺健學(xué), 齊寶坤, 李楊, 王中江 申請(qǐng)人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)