水酶法提取花生油及蛋白质

发布时间：2019-12-03 07:40

【摘要】：水酶法提取植物油工艺可实现同时提取花生油和蛋白质,具有反应条件温和、毛油品质高、设备投入成本低、资源利用率高、绿色环保等特点,因此一直备受关注。水酶法提取花生油和蛋白质的相关研究已有半个多世纪,但至今未实现产业化,其原因是一系列的原理、工艺、设备、成本和资源充分利用等问题没有根本解决。本论文对传统水酶法工艺进行改造,提出了新型水酶法提取工艺(IEAEP),酶的用量减少到传统水酶法的1/10,在减少成本的同时,保护了94%的蛋白质不被酶过度水解,加上花生粉碎、反应、破乳和分离等工业化技术与装备的突破,最终实现了水酶法同时提取花生油和蛋白质的产业化。本文的主要研究内容包括花生原料的烘烤、粉碎、乳状液的破乳、花生蛋白质及其水解蛋白产物的功能性质、新型水酶法工艺的中试及新型水酶法花生油的风味和保藏特性等。首先研究了烘烤对花生油和蛋白质提取率的影响。结果表明,随着烘烤温度的增加,油提取率呈先上升后下降的趋势。采用150℃烘烤得到的油提取率最高,为92.2%,但是蛋白质提取率则呈下降趋势,相对应地渣中的蛋白质含量增加。通过激光共聚焦显微镜(CLSM)观察花生原料和破碎后样品的微观结构和测定花生的粉碎粒径结果表明,在相同的粉碎条件下,烘烤后(150℃)的花生比未烘烤花生更容易破碎。当花生原料的粒径分布范围在1.38-104.60μm或平均粒径(d0.5)达到15.2μm以下时,通过CLSM找不到完整的花生子叶细胞。另外,新型水酶法渣的微结构和含油量结果表明,烘烤花生渣中的残油量明显高于未烘烤花生渣中的残油量。从微结构可以发现,烘烤花生渣中残留的油脂多以吸附在固体颗粒表面的形式存在,而不是被物理截留,这与未烘烤花生渣的微观结构截然不同。针对新型水酶法产生乳状液的组成和微观结构的研究结果表明,乳状液的稳定性对p H值敏感,尤其是在花生蛋白质的等电点处(p H 4.5)稳定性最差,破乳率可达到85.71%。通过比较不同的破乳方法,结果表明酶法破乳的效果最佳,5种复合蛋白酶(酶A、酶B、酶C、酶D、酶E,添加量为1.5%,w/w)和1种磷脂酶(酶F,添加量为1.5%,w/w)的破乳率由大至小依次为:酶E(94.89%)酶D(93.10%)酶C(86.89%)酶A(84.51%)酶B(80.76%)酶F(56.69%)。利用激光共聚焦显微镜观察花生中油脂的分布和乳状液的微观结构,阐明了两种不同的酶法破乳机制。(a)酶和p H值协同作用实现乳状液的破乳;(b)酶解产生的小分子肽竞争吸附到油水界面导致蛋白质膜失去原有的稳定性而实现乳状液的破乳。通过研究花生蛋白质的功能性质结果表明,新型水酶法得到的分离蛋白比压榨结合溶剂浸出脱脂后进行提取得到的花生分离蛋白质具有更好的乳化性质、起泡性以及持油(水)性。同时花生蛋白质的起泡性、泡沫稳定性和持油性均高于大豆分离蛋白质。本论文也针对酶法破乳过程中蛋白质的水解度、溶解度、乳化性质、相对分子质量和二级结构的变化进行了研究。结果表明,乳状液中的蛋白质70%以上被水解成分子质量小于1 k Da的小分子多肽,同时蛋白质水解物的溶解度均有不同程度的增加,但是乳化稳定性普遍降低。由于酶添加的首要目的是破乳而不是获得品质高和功能性较好的蛋白质水解物,因此很难同时实现较高的乳状液破乳率和获得功能性质很高的水解蛋白质。在小试的基础上,开展了新型水酶法提取花生油和蛋白质的中试和生产性试验。新型水酶法中试(投料500 kg)的油提取率可以达到89.4%以上,渣和水相中的残油量分别为1.1%和3.4%,中试结果达到了小试水平。在此基础上建立了一条日处理50吨花生的新型水酶法提取花生油和蛋白质的生产线,油提取率达到92%以上,蛋白质提取率达到86.2%。本论文对新型水酶法花生油的品质及其保藏过程中油脂的氧化稳定性的研究结果表明,新型水酶法花生油中未检测出含有缩水甘油酯和3-氯丙醇酯,而热榨和浸出商品花生油和压榨毛油中均则检测出含有以上两种有害物质。另一方面,新型水酶法花生油的反式脂肪酸含量比市售的4种压榨花生油中的反式脂肪酸含量更低。在不添加抗氧化剂的情况下,新型水酶法花生油在150天的保藏时间内保持良好的品质,过氧化值分别为3.62±0.28 mmol/kg,且均处于油脂氧化的第一阶段。最后,通过HS-SPME-GC/MS、感官评定和电子鼻(EN)相结合分析了烘烤温度对新型水酶法和压榨法花生油挥发性风味成分的影响。在新型水酶法花生油的HS-SPMEGC/MS结果中检测到95种主要的挥发性风味化合物,吡嗪类化合物贡献了花生油的特殊烘烤花生风味。在相同的烘烤条件下,新型水酶法花生油风味中的吡嗪类化合物含量较压榨法花生油的含量低。煎炸马铃薯条样品挥发性风味化合物的结果显示,花生油中的吡嗪类化合物易挥发,在高温煎炸的过程中损失,因此花生油本身的风味对炸薯条的风味无影响。电子鼻分析结果与GC-MS相似。
【图文】：

花生,种植面积,产量,年度

绪论第一章绪论hishypogaea L.）又称落花生，地果和香果，属蔷薇目，豆科种古老的油料作物，最早出现在南美洲，大约在公元前 20期，人们最开始大规模种植花生是为了替代价格更高的橄榄榨油机械的发展，花生及花生油才迅速传遍世界。2015-20植面积达到 2474 万公顷，主要集中在印度、中国、美国、为世界六大油料作物之一，其产量占世界总油料作物产量的界食用植物油总产量的 3.1%[2]。在我国，花生的种植面积达植面积第二大，产量世界第一的国家。2015 年，，我国花生总产量的 40.8%[3]（图 1-1）。

种植面积,花生,产量,宁夏回族自治区

量的 40.8%[3]（图 1-1）。 1-1 2015-2016 年度世界范围内花生主要产区的种植面积及产量re 1-1 Peanut area yield and production in the worldwide (2015-2016)植分布非常广泛，根据国家统计局 2014 年的统计数据显海和宁夏回族自治区之外均有大面积种植，但主要集中在五省，占全国花生产量的 68.6%[3]（图 1-2）。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS224;TQ936.2

【引证文献】