植物油脂提取工艺研究

植物油脂提取工艺研究摘要：为了发展油脂生物技术,提高油脂工业的科技性,介绍了国内外植物油脂提取的方法,特别介绍了水相酶解水提油工艺、水相酶解有机溶剂萃取提油工艺、油料低水分酶解压榨提油工艺和油料低水分酶解溶剂浸出提油工艺4类酶法提油工艺方法,同时介绍了工艺种类和特点,并展望了其应用前景。关键词：植物油脂提取工艺压榨法浸出法水酶法萃取植物油料大多来源于植物的种子，含有人体所必需的不饱和脂肪酸如亚油酸、亚麻酸、油酸等，是关系国计民生的重要大宗农产品。我国是世界上最大的食用油需求国和世界第一大食用油生产国。入世以来，我国植物油行业面临着巨大的冲击：降低关税、扩大市场准入、取消出口补贴和逐步放开贸易权，进口完全实行市场化自由竞争。2004年我国植物油进口量达到历史最高水平，引来社会各界对植物油市场的关注和忧虑，植物油生产领域如何改进提取工艺，提高国际竞争力就显得十分迫切。本文在此背景下就植物油的提取工艺及最新研究进展作以综述。1传统植物油提取工艺传统植物油提取工艺主要有压榨法和浸出法两种。1.1压榨法压榨法是借助机械外力的作用，将油脂从油料中挤压出来的取油方法，目前是国内植物油脂提取的主要方法。压榨法适应性强，工艺操作简单，生产设备维修方便，生产规模大小灵活，适合各种植物油的提取，同时生产比较安全。按照提油设备来分，压榨法提油有液压机榨油和螺旋机榨油两种。液压榨油机又可以分为立式和卧式两类，目前广泛使用的是立式液压榨油机。压榨法存在出油率低，劳动强度大，生产效低的缺点并且由于榨油过程中有生坯蒸炒的工序，豆粕中蛋白质变性严重，油料资源综合利用率低。1.2浸出法浸出法是一种较先进的制油方法，它是应用固液萃取的原理，选用某种能够溶解油脂的有机溶剂，经过对油料的接触（浸泡或喷淋），使油料中油脂被萃取出来的一种方法，多采用预榨饼后再浸提。在我国，采用直接浸出或预压榨浸出工艺的植物油脂每年超过800万吨，这些油几乎全部使用的是6号溶剂油，其主要成分为六碳的烷烃和环烷烃，沸点在60～90℃（发达国家用的工业己烷，沸点在66.2～68.1℃）。由于6号溶剂油是从石油中提炼的的产品，而今石油能源短缺，市场价格居高不下，而且剩余的高沸点溶剂对饼粕食用卫生安全质量有影响，因此人们不得不考虑开发替代溶剂。目前国内已经有人开始丙烷、丁烷等作为溶剂提取小麦胚芽油的研究，这种方法适合一些特种油脂的分离提取，油脂中有效成分不被破坏，所得的蛋白粕可以用于深加工，有很好的发展前景。还有进行油料生胚挤压膨化后直接进行浸出制油的研究，生坯挤压膨化后，多孔性增加，酶类被钝化，溶剂对料层的渗透比和排泄性都大为改善，浸出速率提高，混合油浓度增大，浸出毛油品质提高，出油率大大提高。国外生胚膨化浸出工艺已广泛应用，我国对这一技术的研究和应用也有了较大的进展。浸出法具有出油率高，粕中残油率低，劳动强度低，生产效率高，粕中蛋白质变性程度小，质量较好，容易实现大规模生产和生产自动化等优点。其缺点为浸提出来的毛油含非油物质较多，色泽较深，质量较差，且浸出所用溶剂易燃易爆，而且具有一定毒性，生产的安全性差以及会造成油脂中溶剂的残留。2新研究开发的植物油脂提取工艺2.1水代法水代法与普通的压榨法、浸出制油工艺不同，主要是将热水加到经过蒸炒和细磨的原料中，利用油、水不相溶的原理，以水作为溶剂，从油料中把油脂代替出来，故名为水代法。这种提油方法是我国劳动人民从长期的生产实践中创造和发明的。目前，水代法主要用于小磨香油的生产。水代法提油的工艺有很多优点：提取的油脂品质好，尤其是以芝麻为原料的小磨香油；提取油脂工艺设备简单，同时能源消耗少；还有就是水代法以水作为溶剂，没有燃爆的危险，不会污染环境，并且可同时分离油和蛋白质。但主要缺点为出油率低于传统浸出法，在浸提过程中易污染微生物。2.2水酶法水酶法提油是一种较新的油脂与蛋白质分离的方法，它将酶制剂应用于油脂分离，通过对油料细胞壁的机械破碎作用和酶的降解作用提高油脂的提取率，与传统提油工艺相比水酶法提油工艺具有处理条件温和，工艺简单、能耗低、并且能同时得到优质的植物油脂和纯度高、再利用性强的蛋白质等优点。国外在这方面的研究较早，1983年Fullbrook等人用蛋白水解酶和对细胞壁有降解作用的酶从西瓜籽、大豆和菜籽中制取油脂和蛋白质，大豆油回收率可达90%，菜籽油为70%~72%；1986年McGlone等人用聚半乳糖醛酸酶、a-淀粉酶和蛋白酶提取椰子油，油脂收率为74%~80%；1988年Sosulski对Canola油料进行酶解预处理后再进行己烷浸出，可明显缩短浸出时间，提高浸出效率；1993年Sosulski等人对Canola油料先进行酶处理后再进行压榨，未经酶处理的Canola压榨出油率仅为72%，经过酶处理后可达90%~93%；1996年CheMan等人用纤维素酶、a-淀粉酶、聚半乳糖醛酸酶和蛋白酶对椰子进行水酶法提油，油脂收率为73.8%。国内王瑛瑶、王璋等进行了水酶法提取花生蛋白质和花生油的研究。这些研究为水酶法应用于同时进行油脂和蛋白质的分离作了理论上和实践上的尝试。2.3反胶束萃取技术一般将表面活性剂溶于水中，并使其浓度超过临界胶束浓度(CMC)时会形成聚集体，这种聚集体属于正常胶团；若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中并使其浓度超过临界胶束浓度便会形成与上述相反的聚集体，即反胶束，因此反胶束就是指分散于连续有机溶剂介质中的包含有水分子内核的表面活性剂的纳米尺寸的聚集体，也称逆胶束或反胶团。在反胶束中，表面活性剂的非极性尾在外，与非极性的有机溶剂接触，而极性头在内形成一个极性核。根据相似相溶原理，该极性核具有溶解极性物质的能力，如蛋白质、酶、盐、水等分子。如果极性核溶解了水之后就形成了“水池”，此时反胶束也称为溶胀的反胶束。用反胶束系统萃取分离植物油脂和植物蛋白质的基本工艺过程为，将含油脂和蛋白质的原料溶于反胶束体系，蛋白质增溶于反胶束极性水池内，同时油脂萃取入有机溶剂中，这一步称为前萃，然后用水相，通过调节离子强度等，使蛋白质转入水相，离心分离，实现反萃。这样将传统工艺的提油得粕再脱溶的复杂冗长流程，改进为直接用反胶束系统分离油脂和蛋白质，工艺过程大为缩短，能耗大为降低。反胶束分离过程中，蛋白质由于受周围水层和极性头的保护，蛋白质不会与有机溶剂接触，从而不会失活。避免了传统方法中蛋白质容易变性的缺点。国内的对这方面也作了一些研究：程世贤等人用反胶团提取大豆中的蛋白质和豆油，结果表明大豆蛋白质的萃取率最高达96.9%，豆油的萃取率为90.5%；陈复生、赵俊庭等人用反胶束体系进行了萃取花生蛋白和花生油的研究，得出了用反胶束体系同时萃取植物油脂和植物蛋白是可行的结沦，并得出了最佳工艺参数；陈复生等人对经反胶束萃取法得到的豆油脂肪酸成分与常用的溶剂萃取法进行了比较。这些研究为反胶束法用于分离植物油脂提供了一定的理论基础。2.4超临界CO2萃取法超临界CO2萃取方法是利用超临界流体具有的优良溶解性及这种溶解性随温度和压力变化而变化的原理，通过调整流体密度来提取不同物质。超临界CO2萃取植物油脂具有许多优点，如工艺简化，节约能源；萃取温度较低，生物活性的物质受到保护；CO2作为萃取溶剂、资源丰富、价格低、无毒、不燃不爆，不污染环境。近三十年来，国外在超临界CO2萃取植物油脂的基础理论研究和应用开发上都取得了一定的进展。对超临界CO2提取大豆油、小麦胚芽油、玉米胚芽油、棉籽油、葵花籽油、红花籽油等都做了系统的研究，制造出容积超过10000L的提取装置，并在特种油脂方面己有工业化生产。我国科技界对超临界流体萃取技术也倍加关注，国家自然科学基金委员会也对其进行了大力支持，短短几年内，我国在超临界流体萃取的工艺方面进行了大量的研究，并积累了许多有价值的经验。我国对超临界流体萃取的应用研究主要集中在食品、香料、中草药、色素等的精制和提纯，例如：超临界CO2萃取大豆油、小麦胚芽油、玉米胚芽油、棉籽油、葵花籽油、红花籽油、葡萄籽油等种子油脂；超临界CO2萃取薄荷醇、茉莉精油、桂花精油等；超临界CO2萃取砂仁、当归油、银杏黄酮、卵磷脂、丹参、幽醇、大黄酸、番茄红色素、银杏叶花青素等。在提取设备方面，己生产出了1L~1000L的超临界CO2提取装置，但对这些萃取工艺的研究大部分仅集中于小试阶段，真正能工业化的工艺还不够成熟，尚待于进一步研究。超临界CO2萃取植物油脂存在耐高压设备昂贵，生产成本高，不易操作，批处理量小等不足之处，一定程度上限制其工业化的生产。但是随着科技的进步和发展，这些问题终究都会有一个比较完善的解决，作为一种新兴的分离技术其所具有的选择性高、操作温度低、工艺简单等方面的优势，必将会拥有广阔的应用前景2.5超声波处理法超声波是频率大于20KHz声波，具有波动与能量双重属性，其振动可产生并传递强大能量，使物质中分子产生极大加速度。由于大能量超声波作用，媒质粒子将处于约为其重力104倍的加速度交替周期波动，波的压缩和稀疏作用使媒质被撕裂形成很多空穴，这些小空穴瞬间生成、生长、崩溃，会产生高达几千个大气压瞬时压力，即成为空化现象。空化使界面扩散层上分子扩散加剧，在油脂提取中加快油脂渗出速度，提高出油率。超声波在生物活性物质的提取方面已有广泛应用，在油脂提取方面尚处探索阶段，国内现已有葵花籽、猕猴桃籽、松籽油、苦杏仁油超声波提取方面的报道。3小结传统的植物油脂提取方法已经不能满足现代工业发展和国际竞争的要求，须对其工艺进行必要改进和改善，以提高出油率，工作效率及保证安全生产。新兴的油脂提取工艺已经慢慢地崭露头角，随着其研究的不断加深，朝着工业化方向的不断迈进，必将给油脂工业带来飞速发展。参考文献[1]刘喜亮刘智锋世界油脂工业现状及发展粮油食品科技2005.1-3[2]李全宏植物油脂制品安全生产与品质控制北京化学工业出版社2005.4.[3]郝利植物蛋白和植物油脂分离技术进展食品研究与开发2003.6.[4]王璋许时婴水酶法从花生中提取油和水解蛋白中国粮油学报，2004[5]汪昌国刘震植物油脂的超临界CO2提取中国油脂，1997，22,(6):3-6.[6]李林强,李建科,刘迎利.超声波处理提取华山松籽油的研究西北农林科技大学报（自然版）,2003