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水酶法是一種新型的提油方法。它以機(jī)械和酶解為手段破壞植物細(xì)胞壁,在提取過程中不需要有機(jī)溶劑,且提取的油脂不需要脫膠工序,這樣就降低了投資成本和能量的消耗。在提取油脂的同時(shí),能有效回收原料中的蛋白質(zhì)(或其水解產(chǎn)物)及碳水化合物,且在提油過程中一些油料中的有毒或抗?fàn)I養(yǎng)因子能很好地除去。與傳統(tǒng)工藝相比,水酶法提油技術(shù)設(shè)備簡單、操作安全、效率高;所得的毛油質(zhì)量高、色澤淺、易于精煉;處理?xiàng)l件溫和,能生產(chǎn)出脫毒的蛋白產(chǎn)品;生產(chǎn)過程相對能耗低;廢水中BOD與COD值大為下降,污染少,易處理。1水酶法提取油脂的原理水酶法提取工藝是用水和酶混合溶液從植物組織中提取油脂的工藝過程,它是20世紀(jì)末才出現(xiàn)的一種新型提油技術(shù)。電鏡掃描(SEM)顯示,脂質(zhì)體分布在一種主要由蛋白質(zhì)組成的細(xì)胞質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中,子葉細(xì)胞中的蛋白體空間充滿了脂質(zhì)體和細(xì)胞質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。細(xì)胞質(zhì)外面的細(xì)胞壁由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠組成,而油脂通常與其他大分子(蛋白質(zhì)和碳水化合物)結(jié)合,構(gòu)成脂多糖、脂蛋白等復(fù)合體。因此,只有將油料組織的細(xì)胞壁及脂質(zhì)復(fù)合體破壞,才能取出其中的油脂。在機(jī)械破碎的基礎(chǔ)上,對油料組織以及脂質(zhì)復(fù)合體進(jìn)行酶解處理(如纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、淀粉酶、葡聚糖酶、蛋白酶等)。水解酶能破壞細(xì)胞壁,而蛋白酶滲透到脂質(zhì)體膜內(nèi),對脂多糖,脂蛋白進(jìn)行降解,這有利于油脂從脂質(zhì)體中釋放,提高出油率。由于酶處理溫度不高,因而不僅能耗低,而且可以完好地保存油脂所含蛋白質(zhì)的有用價(jià)值,因此在提取油脂的同時(shí)也可以得到優(yōu)質(zhì)的植物蛋白。2水酶法工藝的影響因素影響水酶法提取植物油工藝的因素較多,但油脂的提取率和蛋白質(zhì)的回收率取決于油脂分離的傳質(zhì)過程和酶解作用的效果,因此在此主要討論影響這兩個(gè)過程的一些重要參數(shù)。2.1油料的破碎程度油料的破碎程度對水酶法提油效果影響顯著。有效地破碎能破壞油料的細(xì)胞組織,破壞細(xì)胞的細(xì)胞壁。顆粒小不僅有利于水溶性成分的擴(kuò)散,而且能提高酶的擴(kuò)散速率。在水酶法工藝中,油料的破碎度直接影響酶解效果。在一定的尺寸范圍內(nèi),顆粒小酶解效果好,反之,酶解效果差。但是如果顆粒太小,則會增加后續(xù)工藝中破乳的困難度,導(dǎo)致殘?jiān)械暮吐噬摺Ｒ虼?在水酶法提油的工藝中,尋找最佳顆粒度很重要。2.2酶的種類和用量不同種類的酶能降解油料中不同的成分,從而影響油脂的提取率。目前試驗(yàn)較多的有纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、蛋白酶、淀粉酶、葡聚糖酶、聚半乳糖醛酸酶等。不同的油料所需酶的種類也不一樣,如提取椰子油常用多聚半乳糖醛酸酶、!-淀粉酶和蛋白酶;果膠酶和纖維素酶常用于橄欖油的提取;蛋白、纖維素酶和!-1,4-半乳糖麥芽糊精水解酶的混合酶適用于花生油的提取;纖維素酶和蛋白酶常用于玉米胚芽油的提取;提取菜籽油則常用纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、蛋白酶復(fù)合酶?？偟膩碚f,對油料細(xì)胞壁及油復(fù)合體有降解作用的酶均有利于提油。一般幾種酶混合使用的效果要比單一酶好。由于各種酶價(jià)格差別很大,因此合理選用酶類有利于降低生產(chǎn)的成本。提高酶的用量(以活力單位計(jì))一般有利于油脂的提取,但考慮到生產(chǎn)成本,一般活力在10萬單位/g以上的商品酶,用量為1.0%以內(nèi)。2.3酶解pH值酶解pH值隨所用酶的種類而異。pH值既影響酶的活性,又影響油與植物蛋白的分離提取,是一個(gè)重要的工藝參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn),在一些油料中,油和蛋白質(zhì)的提取機(jī)理間存在著緊密的聯(lián)系。通常在蛋白質(zhì)得率較高的提取條件下,油的提取率也較高。在蛋白質(zhì)提取率最高的pH值條件下,油的提取率最高。而在等電點(diǎn)附近時(shí),蛋白質(zhì)的溶解度最低,這時(shí)油的提取率也最低。因此,在提取工藝中,既要考慮酶的最適pH值,也要考慮油和植物蛋白提取的最適pH值,在兩者間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。2.4酶處理溫度溫度在加工過程也是一個(gè)不可忽視的重要參數(shù)。酶解溫度隨油料和酶的種類不同而異。溫度的控制以既要適合于酶解,又不影響最終產(chǎn)品油和蛋白的質(zhì)量為宜。溫度過高,不僅酶的活性逐漸喪失,而且油的顏色變暗,蛋白也會因溫度過高而變性;而溫度太低,則酶的反應(yīng)速率過慢,同樣影響到出油率與蛋白質(zhì)的回收率。2.5料液比在提取過程中應(yīng)盡可能提高料液比,這樣有利于油和水的分離,同時(shí)減少了廢水的排放量。當(dāng)液體比例較高時(shí),有利于加快提取速率和提高產(chǎn)品的最終產(chǎn)率。但是這樣會增加廢水的排放量及后續(xù)工藝中破乳的困難度,使廢水處理和破乳的經(jīng)濟(jì)成本成倍增加。因此,在提取過程中料液比的確定,既要考慮出油率,也要考慮這兩個(gè)因素。2.6酶處理時(shí)間酶解時(shí)間隨油料和酶的種類而異。最佳酶解時(shí)間的確定應(yīng)考慮油的提取率、蛋白質(zhì)質(zhì)量和回收率、經(jīng)濟(jì)成本等方面來考慮。酶解時(shí)間過長將增加水相破乳的困難度,對提油不利;時(shí)間過短,油料不能得到有效的酶解,從而影響油的得率。2.7其他因素在提取油的過程中,還有一些其他因素影響提油效果。如在整個(gè)工藝過程中是否有攪拌,攪拌的速度大小能影響油的提取:在進(jìn)行離心的時(shí)候,離心機(jī)的離心力大小也影響最終油的得率;此外,在提取過程中是否使用添加劑也將影響提油的效果。3水酶法和傳統(tǒng)工藝的比較3.1環(huán)境方面?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑浸出法提取油脂時(shí),所用有機(jī)溶劑(如正己烷)易揮發(fā),從而引起大氣污染。與其他易揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)一樣,在光照下正己烷可與污染物(主要是氮的氧化物)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧(O3)和其他被稱為光化學(xué)氧化物的產(chǎn)物。雖然在平流層中,臭氧可以阻擋紫外線輻射,但在對流層中,當(dāng)臭氧達(dá)到一定濃度之后,會對人體造成嚴(yán)重的傷害。如當(dāng)人們吸入臭氧之后,臭氧就會因?yàn)槠鋸?qiáng)氧化作用而對呼吸道形成燒灼感,造成呼吸系統(tǒng)充血或發(fā)炎。雖然正己烷的光學(xué)臭氧產(chǎn)生潛能(POCP)處于中低水平,而且近年來在減少VOC揮發(fā)的工藝上取得了一些進(jìn)展,但是食品工業(yè)帶來的VOC仍占VOC揮發(fā)總量的7.5%。在食品工業(yè)中,VOC主要來自植物油生產(chǎn)企業(yè)。目前從浸出法制油生產(chǎn)的情況來看,各廠的溶劑損耗相差比較懸殊,有些廠家浸出1t毛料或預(yù)榨餅的溶耗已經(jīng)降到5kg以下,甚至達(dá)到了3kg左右,但也有些廠家溶劑消耗比較高,達(dá)到7～8kg,甚至高出10kg以上。除了環(huán)境問題,正己烷的使用也帶來一些安全隱患。正己烷是易燃品,即使工廠里的防燃、防爆措施十分完備,還是存在發(fā)生事故的危險(xiǎn)。水酶法提油工藝不用易燃易爆溶劑,提高了生產(chǎn)的安全性,克服了有機(jī)溶劑法提取帶來的大氣污染問題。3.2產(chǎn)品質(zhì)量3.2.1蛋白產(chǎn)品目前,大多數(shù)植物油加工企業(yè)的生產(chǎn)工藝主要考慮出油率和油脂的品質(zhì),很少關(guān)心豆粕的質(zhì)量。浸出后的濕粕需要加熱脫溶,以降低生產(chǎn)中的溶劑損耗,保證粕的使用安全性。在傳統(tǒng)工藝過程中,由于過度的加熱導(dǎo)致蛋白質(zhì)中一些必需氨基酸(特別是賴氨酸)的營養(yǎng)效力降低,從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)的生物價(jià)(BV)降低。水酶法工藝避免了對蛋白質(zhì)嚴(yán)重破壞,可從豆粕中回收蛋白質(zhì),生產(chǎn)食用級蛋白產(chǎn)品。此外,水酶法在提取油和回收原料中蛋白質(zhì)的同時(shí),也有效地除去了一些油料中的有毒或抗?fàn)I養(yǎng)因子。如葵花籽中的咖啡酸和綠原酸、油菜籽中的含硫化合物(致甲狀腺腫素)、花生中的黃曲霉毒素;棉籽中的一些非棉酚類色素。3.2.2油脂產(chǎn)品據(jù)報(bào)道在水酶法生產(chǎn)過程中,由于磷脂從油中分離出來,因此在后續(xù)的油脂精煉中不需要再進(jìn)行脫膠。Robert比較了水酶法和正己烷浸出得到的玉米油,發(fā)現(xiàn)兩種方法得到的油脂化學(xué)組成一樣。Abdulkarim等人比較了水酶法和溶劑浸出法提取辣木籽油的物理化學(xué)特性。研究發(fā)現(xiàn)兩種方法提取的油脂的脂肪酸組成沒有差別,但是水酶法提取的油脂的不飽和酸含量、酸值、碘值、過氧化值及不可皂化物的含量以及色澤都優(yōu)于溶劑浸出法。Santamaría等人用酶處理智利榛果來提取榛果油,研究發(fā)現(xiàn)無論采用了直接水酶法還是壓榨后水酶法提取,油的提取率都比傳統(tǒng)壓榨法的提取率高,且水酶法得到的油的品質(zhì)好于直接的壓榨法。Kim和Yoon比較了水酶法和溶劑浸出法提取的大豆油,發(fā)現(xiàn)兩種方法提取的毛油在碘值、酸值、不可皂化物、雜質(zhì)含量等方面都沒有顯著的差別?？傊?水酶法提取工藝提取油脂的品質(zhì)和傳統(tǒng)工藝沒有太大差別,有些指標(biāo)甚至好于傳統(tǒng)工藝提取的油脂。4需進(jìn)一步解決的問題目前,我國水酶法提取油脂還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,如要應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn),還需解決以下問題:①尋求產(chǎn)量大、效率高、價(jià)格低的酶種,以降低生產(chǎn)成本;②提高酶作用效果,解決水酶法處理后乳液與油脂能有效分離的問題;③選用高效離心分離機(jī),確保出油效率的提高;④進(jìn)一步提高蛋白產(chǎn)品的得率,降低蛋白中油脂的含量。5結(jié)束語隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展,酶制劑逐漸在食品工業(yè)上得到了應(yīng)用。水酶法提取油脂是近年來開始研究和應(yīng)用的一種新工藝。水酶法提取油的同時(shí)可以使蛋白質(zhì)得到有效的回收,對于促進(jìn)植物油料加工業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義?；厥盏牡鞍追蹱I養(yǎng)成分全部保留,是對全球植物蛋白資源進(jìn)一步開發(fā)利用的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。隨著該項(xiàng)研究成果工業(yè)化轉(zhuǎn)化工作的深入,油脂工業(yè)將有望開創(chuàng)新的發(fā)展局面。水酶法提油技術(shù)概述@郭興鳳$河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院@陳定剛$河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院@孫金全$河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院@閆秋麗$河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院本文介紹了水酶法提油技術(shù)的原理,討論了工藝的主要影響因素,并分析了水酶法提油技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),指出了水酶法工業(yè)應(yīng)用需進(jìn)一步研究和解決的問題。水酶法;;蛋白質(zhì);;工藝1Barrios,V.A.,Olmos,D.A.,Noyola,R.A.et 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