低温碱提水代法逆流提取油菜籽油和蛋白质

发布时间：2020-08-07 01:31

【摘要】：油菜籽是世界第二大油料作物,仅次于大豆。当前油菜籽油的提取方法中,压榨法的提油率偏低,浸出法的油品安全质量较差且生产环境要求高。前期研究开发的乙醇水提法(Ethanol-assisted Aqueous Extraction Processing,E-AEP)的提油率高,但是依然存在如下问题:乙醇用量偏多、提取剂用量偏多、蛋白提取率和水相中蛋白质浓度偏低。为了同时改善上述问题和保证高提油率,本论文探索不同水媒法油菜籽油提取工艺,并与多级逆流提取模式结合。具体从提油、乳状液性质及破乳、油品质分析、水相蛋白回收及其性质分析方面开展研究工作。主要结果如下:首先,基于对目前水媒法研究的分析和总结,提出了低温碱提水代法(Lowtemperature-and-alkali-assisted Aqueous Extraction Processing,LA-AEP)、超声辅助水代法(Ultrasound-assisted Aqueous Extraction Processing,U-AEP)和新乙醇水提法(New Ethanol-assisted Aqueous Extraction Processing,NE-AEP)。主要以残油率为指标,对这三种提油工艺进行单因素优化。结果表明:LA-AEP的总残油率为5.00%、蛋白提取率为64.58%,水相蛋白浓度是1.22(w/w),均优于U-AEP和NE-AEP。LA-AEP具体工艺参数为:第一阶段提取时间和洗渣时间均为30 min、料液比1:4(w/v)、提取温度40℃、提取pH 11。LA-AEP的碱用量(以NaOH计)是30.00 g/kg油菜籽,与70℃、pH 9条件相比仅增加了约42%。研究了LA-AEP中提取pH对乳状液结构性质的影响。结果发现:当pH从7升至11,乳状液油含量逐渐升高、膜蛋白浓度逐渐降低、粒径逐渐减小。pH 11下形成的乳状液的ζ-电位绝对值最大。pH 7下形成的乳状液黏度最大。为了进一步减少提取剂用量、提高水相蛋白浓度,研究了低温碱提水代法的四级逆流提取(Four-stage Countercurrent of Low-temperature-and-alkali-assisted Aqueous Extraction Processing,FC-LA-AEP)模拟试验。结果表明:经过4级逆流,总残油率小于3.42%,蛋白提取率为76.70%以上,水相中蛋白质浓度富集至5.90%(w/w)。当四级逆流建立后,提取剂用量是2 L/kg油菜籽,仅占E-AEP的1/3。研究了FC-LA-AEP乳状液的醇法破乳工艺以及破乳过程乳状液的微观结构变化。结果表明:在45%(v/v)乙醇、70℃处理60 min,破乳率能达到97.50%。于是破乳后,FC-LA-AEP的清油得率可以实现94%以上。此时,乙醇用量是144 mL/kg油菜籽,仅占E-AEP的5.33%。此外,醇法破乳主要通过降低油水两相的界面张力使得油滴聚集释放,此时ζ-电位几乎降低至0,但是界面蛋白二级结构没有明显变化。分析了FC-LA-AEP油菜籽精炼油的生物活性成分和有害成分,并与商品油A(物理压榨)和商品油B(溶剂浸出)相比较。结果显示:FC-LA-AEP油菜籽油的生育酚含量为42.78 mg/100g、总甾醇含量为378.25 mg/100g,均高于两种商品油;FC-LA-AEP油菜籽油的反式脂肪酸含量为0.06 g/100g、三氯丙醇酯含量为0.37 mg/kg,均低于两种商品油。分析了从FC-LA-AEP水相中提取的菜籽蛋白的结构性质,并与从E-AEP水相中提取的菜籽蛋白相比较。结果表明:FC-LA-AEP的水相菜籽蛋白的溶解度、乳化活性和持水性更高,二级结构的无序化程度更低。FC-LA-AEP操作条件温和,能同时高效提取油菜籽油和菜籽蛋白,并且具有较低的提取剂用量和乙醇用量,是一种十分有前景的油菜籽油提取工艺。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS225.14
【图文】：

油菜籽,横断面,栏栅,油料作物

在 36%~47%之间。油菜籽油富含油酸、量和增强抗氧化能力等多重生理功能[2。在近 5 年世界范围内油料作物总产量图 1-1 油菜籽横断面及构造示意图ure 1-1 The cross section and structure of rape皮；E：胚乳；C：子叶；ep：外表皮；sub栏栅细胞；pig：色素细胞；aep：子叶的外

示意图,子叶细胞,油菜籽,微观结构

图 1-2 油菜籽子叶细胞微观结构图 1-2 The microstructure image of rapeseed cotyled；L：油脂体；CW：细胞壁；N：细胞核；放图 1-3 油体模型示意图Figure 1-3 The model of oil body structure着形态为液态基质的三酰甘油酯，表面是一层

示意图,油体,模型,示意图

2zen 等[10]和 Huang[11]最先详细提出 OB 的微观结构模型，如图 1-3。OB 的磷脂单分子层和嵌入其内的油体结合蛋白共同组成的半单位膜。其中油sin）是一类主要的油体结合蛋白[12]。oleosin 亲水区朝外，疏水区朝内向着uang 认为这类特殊的油质蛋白的电荷斥力和空间位阻作用维持了 OB 的 OB 彼此发生融合。前食品级油菜籽油的提取工艺物理压榨和溶剂浸出图 1-3 油体模型示意图Figure 1-3 The model of oil body structure左）油体内部充满着形态为液态基质的三酰甘油酯，表面是一层由磷脂单分子层和油体结合蛋白共同组成的半单位膜；（右）该半单位膜基本单位是由 13 个磷脂分子和油体结合蛋白分子组成

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