酶法辅助适温压榨制取红花籽油工艺技术

2017-05-15王志军朱佳伟

中国油脂 2017年3期

关键词：出油率甾醇酶法

王志军，朱佳伟

(中粮塔原红花(新疆)有限公司，新疆额敏834600)

油脂加工

酶法辅助适温压榨制取红花籽油工艺技术

王志军，朱佳伟

(中粮塔原红花(新疆)有限公司，新疆额敏834600)

为提高红花籽油品质，通过酶法辅助适温压榨制取红花籽油，并利用响应面设计优化其工艺参数。结果表明:红花籽油最佳制取条件为水分8.56%、压榨温度72.9℃、压力3.86 MPa、喂料速度2 050 kg/h、酶用量2.4%、酶解温度50.7℃、酶解时间4.5 h；在此条件下红花籽油中亚油酸含量达到80%，VE含量达到460 mg/kg，甾醇总含量达到4 275 mg/kg，出油率为23.96%。

红花籽油；适温压榨；水酶法

红花 (CarthamustinotoriusL.) 属菊科红兰花属，原产于中亚埃及地区，是一种花油两用、栽培历史悠久的经济作物[1-2]。我国80%红花种植分布于新疆、云南、河南和四川地区[3]。红花籽含油丰富(24%～29%)，油中富含亚油酸(70%～ 82%)、VE和植物甾醇[4]。近年来，因为红花籽油对高脂血症、动脉硬化、冠心病有预防和治疗作用，其关注度也持续增加[5]。

我国红花籽油的传统制取工艺有压榨法和浸提法。压榨法借以机械手段破坏油料细胞来提高出油率，但传统热榨存在毛油品质低、副产品蛋白质变性严重等问题[6-7]；而冷榨法存在耗能大、出油率低等问题[8]。浸提法具有出油率高、成本低等优势，但存在溶剂残留等安全隐患[9]。适温压榨是指入榨料在比传统预榨入榨温度(110～120℃)更低的入榨温度(80～90℃)下进行压榨的一种制油工艺技术[10]。通过适温压榨制取的油脂色泽浅、胶体杂质含量低、易于后续精炼。有文献[11]报道将酶法与适温压榨制油技术相结合，探索制取高品质食用油，如通过水酶法提取油茶籽油、芥花籽油等。酶法辅助适温压榨制油利用纤维素酶、蛋白酶对油料进行预处理，破坏蛋白质结构，分解其中脂蛋白和脂多糖，增加油料组织中油脂的流动性，从而有利于下一步适温压榨提取油料中的油脂，这种方法可以避免高温蒸炒过程中油料细胞蛋白质的变性，减少油脂中VE、甾醇的破坏。本研究采用酶法辅助适温压榨制油工艺技术，并利用响应面设计优化其工艺参数，为开发高品质红花籽油的生产工艺提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 原料与试剂

红花籽，购自新疆塔城地区额敏县。

氢氧化钠，浓硫酸，正己烷，无水乙醚，冰醋酸，乙醇，无水乙醇，酚酞指示剂，碘，邻苯二甲酸氢钾，氢氧化钾，硫代硫酸钠，盐酸，异辛烷，碘化钾、纤维素酶，复合蛋白酶，脂肪酸甲酯标准品。

1.1.2 仪器与设备

GC4000A气相色谱仪，LDS-IH自动水分测定仪，PM-8188-A谷物水分测定仪，2.5-10箱式电阻炉，722S可见分光光度计，BM-2W阿贝折射仪，AE200分析天平，六孔(双例) 电热恒温水浴锅，101-IES 电热鼓风干燥箱，Tintometer Model F罗维朋比色计，TQLZ15×200振动清理筛，QSX-125吸式比重去石机，YPSG25×1000 破碎机，YYPY 80×100 液压轧坯机，ZCL250×6立式蒸炒锅，204-3型榨油机，NYB-20阿玛过滤机，DHZ400自清碟式分离机，YLYS·100脱色塔，YLYD180×4 脱臭塔。

1.2 实验方法

1.2.1 酶法辅助适温压榨工艺

酶法辅助适温压榨工艺路线为：原料验收→预处理→破碎→粉碎→喷淋→调质→干燥→适温压榨→毛油。具体方法如下：

原料验收：原料到货后由化验室负责抽样，按公司《检验、试验控制程序》检验，检验合格后方可入库使用。原料应无严重腐烂变质、农药残留及重金属残留，符合GB 19641—2005《植物油料卫生标准》的要求。

预处理：原料经过两次吸风清理筛，将原料中的大部分杂质和灰尘除去，再经比重去石机和除磁机，除去并肩石、并肩泥及铁等磁性物质等，得到净料(含杂不超过0.5%)。

破碎、粉碎：原料经过破碎机破碎，达到物料破碎的目的，尽量破坏红花籽壳(4～8瓣)。将破碎后的物料进行粉碎。

喷淋、调质、干燥：将纤维素酶与复合蛋白酶(质量比1∶1)用红花籽质量2%的蒸馏水进行溶解，调节pH为7.0，均匀喷洒于红花籽上，选取一定的酶解温度、酶用量和酶解时间进行酶解，然后调质或干燥8～12 h，使物料达到一定水分。

适温压榨：在一定温度和压力下进行压榨。

1.2.2 原料成分的测定

水分测定参照GB/T 6435—2014；粗脂肪含量测定参照GB/T 6433—2006；灰分测定参照GB/T 6438—2007；粗纤维含量测定参照GB/T 6434—2006；粗蛋白质含量测定参照GB/T 6432—1994。

1.2.3 油脂理化指标的测定

酸值测定参照GB/T 5530—2005; 过氧化值测定参照GB/T 5538—2005; 碘值测定参照GB/T 5532—2008; 皂化值测定参照GB/T 5534—2008;相对密度测定参照GB/T 5009.2—2003；折光指数测定参照GB/T 5527—2010；色泽测定参照GB/T 22460—2008。

1.2.4 脂肪酸组成分析

脂肪酸组成分析参照GB/T 17376—2008、GB/T 17377—2008。

1.2.5 油脂中VE含量和甾醇总含量的测定

VE含量测定参照NY/T 1598—2008《食用植物油中维生素E 组分和含量的测定高效液相色谱法》。

甾醇总含量测定参照GB/T 25223—2010 《动植物油脂甾醇组成和甾醇总量的测定气相色谱法》。

1.2.6 数据处理方法

用Design-Expert 8.05b分析软件进行数据的处理、回归方程的推导。

2 结果与讨论

2.1 红花籽原料的成分分析

通过成分测定，红花籽中粗脂肪含量31.93%、水分5.19%、灰分2.8%、粗纤维含量21.8%、粗蛋白质含量14.1%。

2.2 红花籽油适温压榨工艺参数的确定

2.2.1 响应面实验设计与结果

红花籽原料经过筛选、预处理、粉碎后，过20目筛，根据1.2.1喷淋(酶用量2%、酶解温度50℃、酶解时间4 h)、调质干燥，而后进行适温压榨。以水分、压榨温度、压力、喂料速度为影响因素，以出油率(Y)为响应值，进行四因素五水平的响应面实验，以确定红花籽油适温压榨工艺参数。因素水平见表1，响应面实验结果见表2。

表1 因素水平

表2 红花籽出油率的响应面实验结果

续表2

实验号 X1 X2 X3 X4Y/%411-1-123.715-1-11-122.4761-11-123.527-111-123.758111-123.919-1-1-1121.33101-1-1121.8811-11-1123.251211-1123.6613-1-11122.03141-11122.7115-111123.7716111123.8417-200022.2218200023.57190-20020.1620020023.912100-2022.5422002023.7323000-223.8224000223.3225000023.6326000023.7527000024.0428000023.5729000023.7330000023.82

2.2.2 实验统计模型的建立及检验

采用Design-Expert 8.05b分析软件对表2数据进行处理，得到多元二次回归模型:

对回归模型和模型系数进行显著性检验，结果见表3。

表3 红花籽出油率的显著性检验及方差分析

注：**表示差异极显著(P<0.01)；*表示差异显著(P<0.05)。下同。

2.2.3 最优工艺的确定

根据模型，红花籽油适温压榨的最优工艺条件为水分8.56%、压榨温度72.9℃、压力3.86 MPa、喂料速度2 050 kg/h，在此工艺条件下出油率预测值为24.26%。

2.3 红花籽油适温压榨中酶法辅助工艺参数的确定

柴杰等[12]研究发现，长时间酶解会影响生育酚、甾醇等微量营养成分的含量，本实验以VE含量和甾醇总含量为考察指标对红花籽油适温压榨中酶法辅助工艺参数进行确定。

2.3.1 响应面实验设计与结果

红花籽采用1.2.1的工艺适温压榨，压榨条件为水分8.56%、压榨温度72.9℃、压力3.86 MPa、喂料速度2 050 kg/h，以酶用量、酶解温度、酶解时间为影响因素，以VE含量(Y1)和甾醇总含量(Y2)为响应值，进行三因素五水平的响应面实验，以确定红花籽油适温压榨中酶法辅助工艺参数。因素水平见表4，响应面实验结果见表5。

表4 因素水平

表5 红花籽油VE含量和甾醇总含量的

2.3.2 实验统计模型的建立及检验

采用Design-Expert 8.05b分析软件对表5数据进行处理，得到多元二次回归模型：

对回归模型和模型系数进行显著性检验，结果见表6、表7。

表6 红花籽油VE含量的显著性检验和方差分析

表7 红花籽油甾醇总含量的显著性检验和方差分析

续表7

变异源平方和自由度均方FPX219201.81119201.814.430.0616**X3394421.171394421.1790.96<0.0001**X1X2300.131300.130.070.7978**X1X3351.131351.130.080.7818**X2X3528.131528.130.120.7343**X21252767.641252767.6458.29<0.0001**X22489142.781489142.78112.80<0.0001**X2397871.02197871.0222.570.0008**残差43362.35104336.24失拟项35988.8557197.774.880.0534**纯误差7373.5051474.70总和1746924.5519

2.3.3 最优工艺的确定

根据模型，以红花籽油中VE含量为考察指标的酶法辅助最优工艺条件为酶用量2.5%、酶解温度50.7℃、酶解时间4.5 h，在此工艺条件下红花籽油中VE含量预测值为638.71 mg/kg。以红花籽油中甾醇总含量为考察指标的酶法辅助最优工艺条件为酶用量2.4%、酶解温度50.7℃、酶解时间4.5 h，在此工艺条件下红花籽油中甾醇总含量预测值为4 765.88 mg/kg。

综上，以红花籽油中VE含量和甾醇总含量为考察指标的酶法辅助最优工艺条件为酶用量2.4%、酶解温度50.7℃、酶解时间4.5 h，在此工艺条件下VE含量预测值为638.50 mg/kg，甾醇总含量预测值为4 765.88 mg/kg。

2.4 热榨与适温压榨对红花籽油产品品质的影响对比

亚油酸是一种对人体健康不可缺少的必需脂肪酸，对减轻炎症和预防人体心血管疾病方面有良好作用[13-14]。VE的主要功能是非特异性的断链抗氧化，作为断链抗氧化剂，VE可阻止自由基反应的进行，从而保护细胞膜磷脂和血浆脂蛋白中的多不饱和脂肪酸免受氧自由基的攻击，因此VE能保证细胞膜结构和功能的完整性，也可以缓解氧自由基造成的应激[15]。植物甾醇可以抑制人体对胆固醇的吸收，促进其降解代谢和生化合成，具有类激素、类生长素的功能；有增强免疫力、抗炎、抗衰老、预防糖尿病的功能；可使肌肉增生，促进伤口愈合，增强毛细血管内的循环[16]。

酸值是油脂中游离脂肪酸含量的标志，一般情况下，食用植物油中酸值略有升高不会对人体健康造成危害，但如发生严重的变质，所产生的醛、酮、酸会破坏脂溶性维生素，使油脂的营养价值大为降低，食用后影响人体正常的消化吸收功能[17]。而油脂在氧化酸败时形成活性很强的过氧化物，因此过氧化值也常常作为油脂的质量指标。酸值越小，过氧化值越低，说明油脂质量越好，新鲜度越好[8]。

在上述最优工艺条件下对红花籽油酶法辅助适温压榨工艺进行3次平行实验，并将制得毛油进行精炼与常规热榨制得的红花籽油产品进行对比，结果见表8。

表8 适温压榨红花籽油与热榨红花籽油产品品质的比较

注：热榨毛油与适温压榨毛油在相同条件下进行精炼。

从表8可知，酶法辅助适温压榨红花籽油中亚油酸、VE、甾醇等营养成分含量要高于热榨红花籽油，酶法辅助适温压榨红花籽油的酸值、过氧化值均低于热榨红花籽油。姜慧仙[18]的研究发现随着酶解时间延长，细胞内叶片状结构内部物质被溶出，叶片状结构发生聚集或脱落，直至明显的细胞结构不可见，这可能利于压榨时油脂的榨出和对油品的保护。

3 结论

红花籽油最佳酶法适温压榨工艺条件为：水分8.56%，压榨温度72.9℃，压力3.86 MPa，喂料速度2 050 kg/h，酶用量2.4%，酶解温度50.7℃，酶解时间4.5 h。在最佳工艺条件下精炼红花籽油产品中亚油酸含量达到80%，VE含量达到460 mg/kg，甾醇总含量达到4 275 mg/kg，出油率为23.96%。酶法辅助适温压榨红花籽油中亚油酸、维生素E、甾醇等营养成分含量要高于热榨红花籽油，品质更佳。

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Enzyme-assisted optimum temperature pressing for safflower seed oil

WANG Zhijun, ZHU Jiawei

(COFCO Tayuan Safflower (Xinjiang) Co., Ltd., Emin 834600, Xinjiang, China)

In order to improve the quality of safflower seed oil, safflower seed oil was produced by enzyme-assisted optimum temperature pressing, and the process parameters were optimized by response surface methodology. The results showed that the optimal parameters were obtained as follows: water content 8.56%, pressing temperature 72.9℃, pressure 3.86 MPa, feeding rate 2 050 kg/h, dosage of enzyme 2.4%, enzymolysis temperature 50.7℃ and enzymolysis time 4.5 h. Under these conditions, the content of linoleic acid, vitamin E and sterols in safflower seed oil reached 80%, 460 mg/kg and 4 275 mg/kg respectively, and the oil yield was 23.96%.

safflower seed oil；optimum temperature pressing；aqueous enzymatic method