核桃蛋白(肽)粉生产工艺实践

缪福俊，耿树香，王 洋，贺 娜，张艳丽，肖良俊，李勇杰，宁德鲁

(云南省林业科学院，昆明 650201)

我国核桃种植面积和产量均居世界第一，随着核桃种植规模及其产量逐年扩大，国内核桃榨油生产厂家越来越多，为保证油品质量及营养成分，油脂企业多采用低温压榨法取油，随之产生大量的压榨饼[1-2]。目前，核桃饼常被作为饲料和肥料或丢弃，其附加值较低，核桃饼中蛋白质含量高达50%，核桃蛋白中含有18种氨基酸，人体所需8种必需氨基酸含量合理，是一种优质的蛋白质资源[3-5]。然而，压榨法制油后的饼中还有较多残油(15%～20%)，如何提取核桃饼中残油，减少蛋白质变性，实现核桃分离蛋白工业化生产，是目前亟待解决的技术问题。核桃饼中残油提取的方法主要有浸出法，但该法存在溶剂残留，后处理过程复杂的缺点。近年来，亚临界萃取技术在植物有效成分及油脂提取中的应用日益广泛，可工业化规模生产[6-7]。目前有关核桃饼粕蛋白粉的研究主要集中于实验室阶段的试验研究，核桃蛋白(肽)粉生产线还比较少，而大豆、花生、玉米等蛋白(肽)粉已实现了工业化生产[8-9]。

因此，本文以低温压榨后的核桃饼为原料，结合云南省木本食用油工程研究中心建立的核桃蛋白(肽)粉制备中试生产线，从降低核桃饼残油、提高蛋白(肽)粉得率等技术难点出发，通过课题组前期的实验数据进行工艺实践，形成了核桃饼亚临界低温萃取油脂和蛋白(肽)粉制备工艺，为核桃饼粕综合利用开发提供技术支持。

1 原料及核桃蛋白(肽)粉生产线

(1)原料：核桃仁原料购买于当地市场，采用液压榨油机对其进行低温压榨后获得核桃饼，经检测核桃饼含油率为16.42%，含水量为5.16%。

(2)核桃蛋白(肽)粉生产线：核桃蛋白(肽)粉制备中试生产线于2018年4月份安装完成，其生产能力为40 kg/d。

2 核桃蛋白(肽)粉生产工艺实践

2.1 核桃蛋白(肽)粉制备工艺设备说明

核桃蛋白(肽)粉制备中试生产线，主要由亚临界连续萃取(空压机、真空泵、溶剂泵、萃取罐6个、分离罐2个、溶剂罐6个、冷凝器、加热水箱、热水泵、粉碎机等)、蛋白(肽)粉制备(碱溶罐、酸沉罐、水洗罐、酶解罐、调配罐、压滤机、卧式离心机、螺旋输送机、螺杆泵、蒸汽锅炉、浓缩机、高压均质机、喷雾系统、清洗系统、振动筛、包装机等)和油脂压榨精炼(液压榨油机、压滤机、碱炼罐、水洗罐、脱色罐、脱臭罐、结晶罐、压缩机、真空机组)3套设备组成的一条连续生产线。通过工艺实践，确定了适用于核桃饼中油脂低温萃取及核桃蛋白(肽)粉制备的工艺参数，极大地提高了蛋白(肽)粉得率，并保证了核桃蛋白(肽)粉品质，为后续核桃功能性产品开发奠定了良好的基础。

2.2 核桃蛋白(肽)粉制备工艺流程

2.3 核桃蛋白(肽)粉制备工艺实践说明

2.3.1 核桃饼中油脂亚临界萃取工艺

(1)粉碎与投料：核桃饼经粉碎机进行粉碎过筛(孔径≤3 mm)得到核桃饼粉，按物料与溶剂体积比1∶1.2称量饼粉，装入筛娟(300目)袋中，再装入萃取罐组中。

(2)连续萃取：打开真空泵对萃取罐抽真空，压力降至0.08 MPa时关闭真空泵。将丁烷溶剂由溶剂泵打入萃取罐指定位置，按设定的条件进行低温萃取，每次萃取压力为0.4 MPa、萃取时间为20～30 min、萃取温度为45℃。采用逆液连续萃取工艺，萃取2～4次后进行脱溶。

(3)脱溶：将每次进入分离罐组中的萃取液进行真空-压缩机联运减压脱溶，温度控制在45℃，脱溶后的溶剂通过冷凝装置回流至溶剂罐中循环使用。脱溶结束后，破真空、打开放油阀收集毛油。

(4)毛油精炼：对获得的核桃毛油进行脱酸、水洗、脱水处理后得到成品油。①脱酸：采用低温浓碱脱酸技术，毛油泵入碱炼罐，温度为60℃，碱液(NaOH)质量分数为2%～10%，搅拌速度30 r/min，脱酸时间30～60 min，停止搅拌沉降8～10 h后进行油和皂脚的分离。②水洗：采用盐水洗技术，碱炼油泵入水洗罐，温度为80℃，加入热盐水(热盐水添加量为毛油质量的10%，盐的量一般控制在毛油质量的1%～2%)，搅拌速度30 r/min，水洗时间20～30 min，停止搅拌沉降1～2 h。③脱水：采用真空干燥技术，水洗油泵入脱水罐，温度为85℃，真空度0.09 MPa，脱水时间30～60 min，观察罐顶部视镜表面无水滴或油表面无泡沫时，完成脱水干燥工序。④充氮：充入氮气破真空，抽样进行指标检测，若符合GB/T 22327—2008后将精炼油泵入成品油罐中保存或灌装。

2.3.2 核桃蛋白粉制备工艺

(1)原料与粉碎：将亚临界萃取后获得的脱脂粕，粉碎过60目筛后制得脱脂核桃粕粉，储存在存料箱中备用。

(2)蛋白萃取：按计量将存料箱中的粕粉(40 kg)输送至萃取罐中，按料液比1∶10～1∶15加入软水(480 L)，60 r/min搅拌使物料混合均匀，打开蒸汽加热至45～50℃并保温，用3 mol/L食品级碱溶液(NaOH)调pH至9.0，60 r/min搅拌均匀，萃取30 min后泵入卧螺离心机，离心转速4 000 r/min下进行连续离心，直到液相为乳清透明时，使液相流入酸沉罐，固相经螺旋输送机进入二萃罐中进行二次萃取。二萃条件同上，离心后液相进入酸沉罐，固相进行真空烘干后用于后续酵素产品开发。

(3)酸沉：将1%～2%亚硫酸钠(800 g)加入酸沉罐中，打开蒸汽加热至45～50℃并保温，将搅拌速度由30 r/min调到60 r/min，用3 mol/L食品级盐酸调pH至4.8，停止搅拌，静置30 min使蛋白沉淀，泵入卧螺离心机，离心转速4 000 r/min下进行连续循环离心，固相凝乳经螺旋输送机输送到水洗罐中，液相颜色为乳清透明时进入乳清罐中。

(4)水洗与脱色：在配酸罐中配好pH 4.8的水洗液，泵入水洗罐中进行水洗(水洗液添加量为固相质量的2倍，约110 L)，水洗10 min后泵入卧螺离心机，离心转速4 000 r/min下进行连续循环离心，液相颜色为乳清透明时流入乳清罐，固相凝乳经螺旋输送机输送到中和罐，加软水(36 L)将凝乳调配成15%(按固形物)的溶液，调pH至6.0，加入0.5%～1.0%膨润土(1.3 kg)、0.1%～0.5%活性炭(0.52 kg)、0.5%～1%硅藻土(0.78 kg)进行脱色反应(温度50℃，搅拌速度60 r/min，时间30 min)，然后泵入压滤机进行过滤，滤液流入调配罐，调pH至中性。

(5)浓缩与均质：中和后的蛋白溶液进入浓缩器浓缩，真空度为-0.08 MPa，温度为80℃。蛋白溶液固形物含量控制在20%～30%。含量过高会增加黏度，易阻塞喷嘴；含量过低，延长喷雾时间，产品颗粒小。将浓缩液泵入高位暂存罐后进入高压均质机进行均质，时间30 min。

(6)喷雾干燥与包装：用蠕动加料泵将均质后的蛋白溶液按一定流量泵入喷雾干燥塔内，进风温度为170～190℃，排风口温度为70～85℃，收集的核桃蛋白粉经旋振筛后输送到包装机进行包装，得到核桃蛋白粉。

2.3.3 核桃肽粉制备工艺

(1)原料与粉碎、蛋白萃取、酸沉与水洗工艺同核桃蛋白粉制备工艺。

(2)酶解：将水洗离心后的固相凝乳通过螺旋输送机输送到酶解罐中，加软水(180 L)将凝乳调配成5%(按固形物)的溶液，调pH至4.0，加热到85℃，60 r/min搅拌保持15 min后，冷却到55℃，加入酸性蛋白酶(酶活力10万U/g，加酶量为5 000 U/g)进行酶解反应(温度55℃，pH 4.0，搅拌速度60 r/min，时间3 h)。酶解后进行灭活(温度95～100℃，10 min)。冷却至室温并调pH至4.8后泵入卧螺离心机，离心转速4 000 r/min下进行循环离心20～30 min，液相(130 L)进入脱色罐，固相酶解渣真空烘干后用于后续蛋白产品的开发。

(3)脱色、脱苦：调酶解液相pH至6.0，加入1.0%膨润土(1.3 kg)、0.4%活性炭(0.52 kg)、0.6%硅藻土(0.78 kg)进行脱色反应(温度50℃，搅拌速度60 r/min，时间30 min)，然后泵入压滤机进行过滤，滤液流入调配罐，调pH至中性。

(4)浓缩、均质、喷雾干燥与包装工艺同核桃蛋白粉制备工艺，得到核桃肽粉。

3 结束语

核桃饼经亚临界低温萃取后，粕中残油率为0.92%，蛋白质含量为54%。经核桃蛋白制备工艺后，蛋白粉中蛋白质含量达80%，肽粉中酸溶性蛋白含量达75%。核桃蛋白粉得率为37%，肽粉得率为17.5%，即每吨脱脂粕粉可获得核桃蛋白粉370 kg或肽粉175 kg。

研究给出了适用于核桃饼亚临界低温萃取油脂与蛋白(肽)粉制备的设备组合，并进一步根据核桃经低温压榨后饼残油高的特点，设计6个萃取罐，分为3组，并配置2个分离脱溶罐。蛋白萃取罐分一萃罐和二萃罐。采用逆流连续萃取及碱溶酸沉工艺，并首次总结了亚临界核桃饼粕油脂低温萃取及蛋白(肽)粉制备中试生产工艺。该工艺有效地萃取了核桃饼中残油，缩短了萃取时间，提高了中试生产效率。并针对核桃毛油的特性，优化精炼工艺，保留了油中的营养成分，提高了油脂精炼效率。