稻米油生物精炼工艺技术研究

稻米油生物精炼工艺技术研究

中国是世界上最大的稻米生产国，年产量约为1.9亿吨。米糠是稻米加工的副产物，含有质量分数15%～25%的油，是一种宝贵的可再生油料资源。利用丰富的米糠资源开发稻米油是稻米加工中提升加工效益的重要环节。

针对稻米油酸值高、磷脂含量高的双高特点以及稻米油生产中常规脱胶脱酸方法炼耗高、排放大、精炼率低等问题，国内外研究人员通过筛选与创制适合稻米油脱胶脱酸的脂酶制剂，研发高效提质的稻米油生物精炼新型成套工艺等，大幅提高了米糠资源的利用率。Singhania Tripti等（2015）采用来源于嗜热真菌的磷脂酶A1高效脱除稻米油中的胶质，分别在有机相和纯油相体系中反应。研究发现在纯油相中，在50℃反应2 h后可将磷质量分数从390 mg/kg降至10 mg/kg。Mehran Jahania等（2007）采用响应面优化稻米油酶法脱胶工艺，酶制剂采用Lecitase Ultra(EC 3.1.1.3)，最优操作条件为：反应4.07 h，载酶量50 mg/kg，加水量1.5 mL/g，温度为49.2℃，得磷质量分数为8.86 mg/kg，游离脂肪酸质量分数为2.01%。Lakshmanan Ajay（1992）采用了Mucor miehei脂肪酶对游离脂肪酸质量分数高达45%的米糠油进行脱酸，以载酶量和甘油浓度为指标进行响应面优化。Gurrala Sheelu等（2008）研究了明胶凝胶高效固定磷脂酶及转篮式反应器中的稻米油脱胶反应。固定化脂肪酶的最适温度为37~50℃，可连续6次用于米糠油脱胶而不会使活力减少，且脱胶效果理想，每次脱胶可使磷质量分数从400 mg/kg降至50 mg/kg，最终降至5 mg/kg。中国专利CN201410583159.0公开了一种米糠油酶法脱酸工艺，其利用米糠油中内源性植物甾醇或外加一定量的植物甾(烷)醇，在脂肪酶催化作用下，与高酸价米糠油中的游离脂肪酸发生酯化反应，降低米糠油酸价，获得富含植物甾(烷)醇脂肪酸酯的油脂产品。其法是将一定比例的米糠油、植物甾(烷)醇，可添加或不添加有机溶剂(正己烷或丙酮)混合直至甾(烷)醇完全溶解，然后按比例加入脂肪酶，在间歇式和半连续式反应器中，在一定温度下进行一定时间的酶反应，直至米糠油酸价降至4 mg/g以下停止反应，后续处理包括除去和回收有机溶剂，冷却结晶除去和回收未反应的植物甾(烷)醇，回收脂肪酶和分子筛以及有机溶剂供循环使用。李磊等（2016）采用油酸单甘酯作为酯化剂，对固定化脂肪酶Lipozyme RM IM催化高酸值米糠油酯化脱酸工艺进行了研究。确定的最佳工艺条件为：游离脂肪酸(FFA)与单甘酯(MG)摩尔比为2∶1，脂肪酶添加量4%(以底物总质量计)，反应温度60℃。在最佳工艺条件下反应6 h，FFA质量分数由原来的19.75%降到1.83%，而TAG和DAG的质量分数分别增加了20.91%和7.08%。CN201510122514.9公开了一种高酸价米糠油酶法酯化脱酸工艺，包括如下步骤：一、高酸价米糠油的获取；二、酶法酯化脱酸：将步骤一中得到的高酸价米糠油，在真空条件下搅拌加热，加入甘油和Lipozyme 435固定化脂肪酶，Lipozyme 435固定化脂肪酶催化高酸价米糠油与甘油发生酯化反应，即得到脱酸米糠油；三、低酸价米糠油的获取。该发明提供的高酸价米糠油酶法酯化脱酸工艺，是在一定真空度和温度下，通过采用Lipozyme 435固定化脂肪酶催化高酸价米糠油中游离脂肪酸与甘油发生酯化反应，从而降低游离脂肪酸含量，使米糠油酸价至3 mg/g以下；该高酸价米糠油酶法酯化脱酸工艺安全环保、成本低廉、精炼率高，适合食用油脂的生产。CN201510074429.X涉及一种米糠油的精炼方法，包括下述的步骤：将米糠毛油采用酶法（淀粉酶、磷脂酶）脱胶，再采用酶法（脂肪酶）脱酸，脱色，得成品米糠油。利用生物酶对毛糠油中的部分成分酶解，提高米糠油的质量，较大限度的保存了油品中的谷维素、生育酚等活性物质的含量。吴聪等 （2011）对脂肪酶Novozym 435催化高酸值米糠油酯化脱酸进行了研究。利用响应面分析法(RSM)优化脱酸条件，根据Box-Benhnken中心组合试验设计原理对试验条件进行优化，在分析各因素显著性及其交互作用的基础上，得出米糠油酯化脱酸最佳工艺参数为：酶质量分数1.1%、甘油添加量0.42 mg、温度56.4℃、反应时间23.2 h。实际测得脱酸后米糠油酸值由56 mg/g降为5.04 mg/g,游离脂肪酸酯化率达到91%,与模型预测值基本相符。

米糠油因其丰富的营养价值和保健功效，越来越受到消费者的青睐，具有广泛的开发前景，也是油脂领域研究的热点，亟需研究人员开展更为深入系统的研究，达到多出油，出好油的目的，提高资源综合利用率及经济效益。

（江南大学图书馆 张群）