水酶法提取米糠油的试验研究

2021-09-01
摘要:

米糠油是典型的油酸-亚油酸型植物油。水酶法是以水代法为基础,在特定条件下利用生物酶破坏细胞结构,促使油脂释放的一种油脂提取方法。

《粮油食品科技》  2021年第29卷第5期 张敏等

文章提纲及节选:

米糠含有稻米中64%营养及人体所需90%必需营养素,可广泛地应用于食品、医药、化工、化妆品等领域,是一种宝贵的可再生资源。米糠含有15%~22%的油脂,不饱和脂肪酸占比高达80%,其中油酸与亚油酸之比约1∶1,是典型的油酸-亚油酸型植物油。此外,米糠油中富含谷维素、维生素E、角鲨烯和植物甾醇等多种生物活性组分,表现出极强的抗氧化作用,具有抑制肿瘤生长、降低人体胆固醇水平和葡萄糖耐量等生理功能。因此,米糠油广受消费者的喜爱。

目前,机械压榨法和溶剂浸出法是工业上常用的植物油提取方法。水酶法是以水代法为基础,在特定条件下利用生物酶破坏细胞结构,促使油脂释放的一种油脂提取方法。提取条件温和、绿色安全、可同时分离出油脂和蛋白质等产品,是水酶法油脂提取的显著优势。国内外水酶法油脂提取,在大豆、菜籽、油茶籽、花生和芝麻等油料作物中有所应用,并取得了一定的成果。1996年Sengupta等首次利用果胶酶和纤维素酶,结合有机溶剂提取米糠油。Hanmoungjai等[12]研究证实,应用Alcalase 2.4L酶制剂可以显著提高米糠油和蛋白质的提取率。杨慧萍等[13]对水酶法提取米糠油进行了工艺优化,出油率达到85.76%。

水酶法油脂提取一般可将分为4个阶段:破碎、酶解、离心和破乳(如图1所示)。为提高出油率,通常应用加热、微波、超声波、挤压膨化、酶法和蒸汽闪爆等方式对原料进行预处理,破坏细胞结构。糖酶和蛋白酶则是水酶法油脂提取常用的酶制剂,糖酶主要包括纤维素酶、果胶酶、半纤维酶、淀粉酶和葡聚糖酶等。

选择合适的酶制剂及酶解工艺,是水酶法油脂提取工业化应用的基础。此外,在油脂提取过程中,磷脂、蛋白质和细胞碎片与油脂形成稳定的乳状液,导致油脂的提取率较低。受油料成分和性质的影响,不同油料形成的乳状液性质差异显著。有效地破坏乳状液的稳定性,提高出油率及产品品质的破乳工艺,是目前国内外水酶法油脂提取的技术瓶颈。

本文开展水酶法提取米糠油的酶制剂筛选、酶解工艺及破乳工艺研究,创新米糠油水酶法提取的高效绿色节能制油技术,促进水酶法制油工艺在植物油脂行业的推广与应用,实现米糠高值化利用,具有现实的理论价值和实践意义。

正文略

结论

本研究开展了水酶法提取米糠油的工艺研究。通过酶制剂的筛选,确定Alcalase 2.4 L蛋白酶为水酶法提取米糠油的酶制剂;糖酶无法提高挤压米糠原料的提油率;碱性条件更有利于米糠油脂的提取。通过优化酶解工艺参数,在1∶7.5料液比、2%加酶量、57 ℃、pH值9.0、300 r/min搅拌酶解150 min条件下,可获得66.2%的米糠提油率。

通过乳状液的破乳条件和破乳方法研究,确定水酶法提取米糠油乳状液的最佳破乳工艺:调节乳状液pH值至7.0,60 ℃条件下300 r/min搅拌60 min,破乳率可达93.15%;碱性条件及CaCl2处理,无助于水酶法提取米糠油乳状液的破乳;20%~30%乙醇处理,可提高乳状液的破乳率。

应用本研究创制的水酶法提取米糠油工艺,可获得84.1%以上提油率的米糠毛油,毛油品质特别是生物活性物质的含量,明显优于传统溶剂法提取米糠毛油。