水法提取茶油过程中天然组分乳化机制及破乳提油技术的研究

发布时间：2020-05-22 12:32

【摘要】：油茶籽油(Camellia oil)系世界上四大木本食用油之一,含油酸高达80%左右,其脂肪酸组成合理,享有“东方橄榄油”等之美誉。油茶籽油具有降血脂、降血压、软化血管、抗菌、抗炎、抗氧化、抗肿瘤及增强人体免疫力等药理功效。水法是一种“安全、营养、经济”的新型提取食用油的方法。然而,水法提取油茶籽油过程中出现严重的乳化,是导致其难以工业化应用的“瓶颈”问题。为了探讨水法提取油茶籽油过程中乳化液的形成机制,解决其破乳问题,提高提油率,本研究分析了水法提取油茶籽油过程中乳化液形成的主要成分,对乳化液中的主要天然乳化性成分进行了分离、纯化及鉴定,并用这些成分进行乳化液的重构,比较分析其乳化特性,探讨其乳化作用机制。同时,探索了乳化油-冻融破乳提取油茶籽油的新方法。主要研究结果如下:1.水法提取油茶籽油过程中形成乳化液的主要物质组成为脂肪(67.83%)、水分(28.23%)、茶皂素(1.26%)、蛋白质(0.83%)、总糖(1.03%)、磷脂(0.82mg/g)和粗纤维(0.05%)等,其中,乳化液中乳化性固形物成分仅占乳化液总量的3.25%。2.从水法提取油茶籽油过程中形成的乳化液中提取到油茶籽醇不溶性乳化蛋白(CSEP),经进一步纯化得到两个主要的乳化性蛋白组分(CSEP-A和CSEP-B)。CSEP-A由7个主要蛋白(或亚单位)和少量多糖组成,其中的蛋白条带分子量约为13~35 kDa;CSEP-B是一组分子量为13~15 kDa的混合蛋白。在pH 7.0条件下,CSEP-A比CSEP-B具有更高的内源荧光强度和表面疏水性,CSEP-A和CSEP-B均富含Glu、Arg和Asp;而CSEP-A中疏水性氨基酸含量(33.47±2.35%)高于CSEP-B(18.70±0.03%);与CSEP-B相比,CSEP-A的乳化活性指数(EAI)更高,乳化指数(CI)更低,虽然CSEP-B和-A两组分乳化稳定指数(ESI)相近,但CSEP-A形成的乳化液较CSEP-B乳化液更稳定。经LC-MS鉴定,油茶籽油体蛋白(Oleosin)可能是CSEP-A中最主要乳化性蛋白。3.从水法提取油茶籽油过程中形成的乳化液中分离纯化得到醇溶性乳化组分,利用AB-8大孔吸附树脂和葡聚糖凝胶G-200色谱柱进行纯化获得一具有强乳化活性的主要乳化成分,经傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等进一步证实,这一纯化的醇溶性主要乳化成分为茶皂素、糖和蛋白的复合物(TCPC)。TCPC重构的乳化液分别置于一定范围的pH值(5~11)、离子强度(0~200 mM NaCl)或热处理(60~90℃;30 min)条件下,室温(10~25℃)贮存14天,TCPC乳化液均表现十分稳定;然而,于pH 3条件时,TCPC乳化液出现了乳化液粒子的聚集与分层,于300 mM NaCl离子强度时,TCPC乳化液出现絮凝;但是,在冻融处理条件下,TCPC乳化液容易破乳。因此,醇溶性的茶皂素、糖和蛋白复合物可能是乳化液形成的关键乳化性成分之一。4.比较CSEP、TCPC和CSEP+TCPC乳化液的乳化特征,CSEP乳化液的EAI(96.73 m~2/g)显著高于TCPC乳化液(74.76 m~2/g)和CSEP+TCPC乳化液(76.41 m~2/g),而CSEP乳化液的ESI(174.50 min)则显著低于TCPC乳化液(323.97 min)和CSEP+TCPC乳化液(275.99 min);各乳化液中乳粒大小呈正态分布,且乳粒具有较好的均一性,但是CSEP乳化液的平均粒径(389.43 nm)明显大于TCPC乳化液(264.97 nm)和CSEP+TCPC乳化液(262.40 nm);室温下贮存14天后,各乳化液的平均粒径及粒度分布均无显著变化,其中CSEP乳化液ζ-电位较低,出现不稳定的乳液漂浮现象;另外,流变学特性表明,CSEP、TCPC和CSEP+TCPC乳化液均具有明显的假塑性流体特征,呈现剪切稀化现象,在0.1~100.0 rad/s的角频率扫描范围内,乳化液储能模量(G′)和损耗模量(G″)大小均为:CSEP+TCPCTCPCCSEP,因此,CSEP+TCPC乳化液的凝胶强度略高,CSEP与TCPC的复合乳化可能具有协同增强乳化液凝胶强度的作用。5.研究了一种水法提取乳化油-冻融提取油茶籽油的新方法(AEEF),即:先收集乳化油,再通过冻融循环提取茶油。其工艺条件为:料水比为1:3(m/V),70℃下胶体磨研磨6 min,离心收集乳化油,重复2次;收集合并的乳化油经冷冻(?20℃)/解冻(50℃)循环破乳,离心收集上清游离油。AEEF最高得油率达89.37±0.51%,显著高于微波辅助水酶法(MAAEE)(83.05±1.14%),相似于压榨法(PE)和溶剂浸出-精炼法(SE-R);AEEF提取的油茶籽油中总氧化值(TOTOX)(6.82±0.12%)显著低于MAAEE、CEP和SE法提取的油茶籽油;其苯并芘(0.48μg/kg)含量低于SE-Oil,远低于《特、优级油茶籽油》团体标准(T/LYCY 001-2018);相比于SE-Oil和CEP-Oil,AEEF-Oil具有更高的α-生育酚和角鲨烯含量;同时更好保留了天然挥发性成分,油茶籽油的天然风味浓郁。AEEF是一种具有潜在应用前景的新方法。因此,本研究在阐明水法提取油茶籽油过程中乳化液形成机制的基础上,寻找到了一种解决水法提取油茶籽油中乳化问题的新方法。
【图文】：

图 2.1 冻干脱脂乳化物的制备过程Fig 2.1 Preparation process of defatted emulsion residue冻干脱脂乳化物的主要成分及含量分析结果如表 2.3。水法提取茶油过程中乳化液形成的物质组成主要为粗脂肪、水、蛋白质、多糖、茶皂素、磷脂、粗纤维等。乳化液中除脂肪和水以外的少量蛋白质、茶皂素、多糖和磷脂等成分可能是水法提取茶油过程中的主要乳化性成分，它们在乳化液的形成过程中应该起到了主要乳化剂的作用。表 2.3 乳化液中主要物质组成（%）Table 2.3 Components of emulsified oil ( % )类别 粗脂肪 水分 总蛋白 总多糖 茶皂素磷脂（mg/g）粗纤维乳化液 67.83 ±0.55 28.23 ±0.80 0.83 ±0.02 1.03 ±0.08 1.26±0.05 0.82 ±0.02 0.05 ±0.00

图 2.3 脱脂乳化物中醇溶性组分提取条件分析ig 2.3 Analysis of extraction conditions of alcohol soluble components in defatted emulsresidue.3 乳化物中醇不溶性乳化蛋白的提取采用弱碱性溶液分别提取脱脂冻干乳化物及油茶籽仁中醇不溶性粗蛋SDS-PAGE 电泳分析结果如图 2.4 所示，脱脂冻干乳化物和油茶籽仁中蛋白粗提液的 SDS-PAGE 电泳图中具有相似的主要蛋白条带组成，说中的醇不溶性乳化蛋白包含油茶籽仁的主要醇不溶性蛋白条带，其蛋量范围主要为 13～40 kDa。以不同 pH 的提取液从冻干脱脂乳化物中提取醇不溶性乳化蛋白，S-PAGE 电泳结果如图 2.5 所示，，不同 pH（pH 6.0、7.0、8.0、9.0、10 11.0）条件下提取的醇不溶性乳化蛋白条带组成相同，说明提取液 pH 为 0 时均能提取到脱脂冻干乳化物中醇不溶性乳化蛋白。因此，为了更好
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS224

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本文编号：2676003