發(fā)布時(shí)間：2022-02-26所屬分類(lèi)：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：采用三相分離技術(shù)進(jìn)行大豆油的提取，研究了提取時(shí)間、硫酸銨質(zhì)量濃度、叔丁醇比率、提取溫度等因素對(duì)大豆油提取率的影響.結(jié)果表明，各因素對(duì)油脂提取率有不同程度的影響，其中提取溫度和叔丁醇比率影響最大.與索氏抽提法所得油相比，三相分離技術(shù)提取的大豆油含
摘要：采用三相分離技術(shù)進(jìn)行大豆油的提取，研究了提取時(shí)間、硫酸銨質(zhì)量濃度、叔丁醇比率、提取溫度等因素對(duì)大豆油提取率的影響.結(jié)果表明，各因素對(duì)油脂提取率有不同程度的影響，其中提取溫度和叔丁醇比率影響最大.與索氏抽提法所得油相比，三相分離技術(shù)提取的大豆油含磷量顯著降低.
關(guān)鍵詞：三相分離;大豆油;叔丁醇
0 前言
植物油料是食用油脂和植物蛋白的重要來(lái)源.在傳統(tǒng)工業(yè)模式中，油料作物的這兩種利用方式是分別進(jìn)行的，分屬于油脂加工和蛋白加工兩個(gè)范疇.油料中的油脂通常采用壓榨法或浸出法進(jìn)行提取，餅粕作為蛋白原料進(jìn)一步加以利用.采用壓榨法進(jìn)行油脂提取時(shí)需經(jīng)過(guò)生坯蒸炒的工序，目的是破壞油料細(xì)胞，使油脂聚集，降低其黏度和表面張力，提高壓榨出油率.該工序同時(shí)也使餅粕中蛋白質(zhì)嚴(yán)重變性.并且與油料中的脂肪、磷脂、糖類(lèi)等發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，導(dǎo)致蛋白利用率低.浸出法應(yīng)用固.液萃取原理，選用己烷等非極性或弱極性溶劑，經(jīng)過(guò)對(duì)油料的噴淋和浸泡作用，使油料中的油脂被萃取出來(lái)….油料浸出后的餅粕一般含有25%左右的溶劑，需經(jīng)高溫脫溶處理，有機(jī)溶劑接觸和高溫脫溶過(guò)程均會(huì)引起蛋白變性，不利于后續(xù)蛋白的生產(chǎn).
三相分離技術(shù)建立于1982年，主要用于蛋白質(zhì)的分離、濃縮和純化.在粗樣品水溶液中加入鹽 (通常為硫酸銨)和有機(jī)溶劑(通常為叔丁醇)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間即可形成三相，上相為有機(jī)相，包括油脂、色素等油溶性物質(zhì);下相為水相，包括糖類(lèi)等水溶性物質(zhì);而蛋白質(zhì)則在有機(jī)相和水相中間析出形成第三相.從而實(shí)現(xiàn)蛋白的分離和純化舊。1.該法簡(jiǎn)單快速，試劑可重復(fù)使用，叔丁醇沸點(diǎn)84℃，高于常規(guī)浸出溶劑己烷的沸點(diǎn)(69℃)，因此排放到大氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物含量將大大減少，更為安全環(huán)保。叔丁醇冰點(diǎn)25℃，遠(yuǎn)高于己烷(一95℃)，可以采用冷卻結(jié)晶法脫溶，相對(duì)于蒸發(fā)法更為節(jié)能。此外，叔丁醇還能夠穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)而不是使之變性，并能防止蛋白質(zhì)水解及蛋白質(zhì)之間的相互作用H‘51，因此，三相分離法有可能進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成同時(shí)提取油脂和優(yōu)質(zhì)蛋白的方法.本研究將三相分離技術(shù)用于大豆油的提取，對(duì)影響油得率的因素如提取時(shí)間、硫酸銨用量、叔丁醇比率、提取溫度等進(jìn)行了初步研究.
1 材料與方法
1.1材料與設(shè)備
大豆：當(dāng)?shù)厥袌?chǎng).
叔丁醇、硫酸銨、己烷、氫氧化鈉、鹽酸等均為分析純.
HR一1707飛利浦?jǐn)嚢铏C(jī)：珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)飛利浦家庭電器有限公司;DF—101D恒溫加熱磁力攪拌器：鞏義市予華儀器有限公司;KDN枷8c 凱氏定氮儀：上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司;TDSA—WS離心機(jī)：長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司.
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1 三相分離法提取大豆油
大豆去皮粉碎，按一定比例加入蒸餾水制成勻漿，加入一定量的硫酸銨，攪拌使其溶解，加入一定體積叔丁醇，在一定的溫度下進(jìn)行提取， 3 000 r/min離心15 min，形成三相.收集上層溶液進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)減壓脫溶.
1.2.2指標(biāo)測(cè)定
大豆含油率：GB/T14488.2—2008.
油脂酸值測(cè)定：GB/T5530一1985.
油脂過(guò)氧化值測(cè)定：GB/T5538—1995.
油脂含磷量測(cè)定：GB5537—85.
油脂色澤測(cè)定：GB/T 22460—2008.
2 結(jié)果與討論
2.1 加水量對(duì)大豆油提取率的影響
三相分離時(shí)大豆懸浮液中蒸餾水的用量對(duì)大豆油提取率的影響見(jiàn)圖1.
由圖1可以看出，隨著蒸餾水用量的增加，大豆油提取率略有提高.在水與大豆粉末質(zhì)量比為4時(shí)基本穩(wěn)定，此后繼續(xù)增加水用量提取率無(wú)明顯變化.在三相分離過(guò)程中，水與硫酸銨一起構(gòu)成水相，此外，還起到分散懸浮原料的作用.在水用量較低時(shí)，大豆粉末不能很好的分散均勻，有結(jié)塊現(xiàn)象，因此導(dǎo)致提取率下降.考慮到離心管容量和叔丁醇用量。水與大豆粉末質(zhì)量比為4較為合適.
2.2提取時(shí)間對(duì)大豆油提取率的影響
提取時(shí)間從加入叔丁醇開(kāi)始計(jì)，到離心結(jié)束為止.固定離心時(shí)間為15 min，改變離心前混合攪拌時(shí)間，硫酸銨用量30%，叔丁醇：料液(Ⅳy)為 1：1.提取時(shí)間對(duì)大豆提取率的影響如圖2所示.
從圖2可以看出，隨提取時(shí)間延長(zhǎng)，大豆油提取率隨之增加，20 min以后基本穩(wěn)定，維持在 55%左右.三相分離過(guò)程中，離心的作用主要是分相，促進(jìn)三相形成，大豆粉末中油脂的溶出主要在加入有機(jī)相后的分散攪拌過(guò)程中實(shí)現(xiàn).從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，攪拌5 min即可達(dá)到平衡，最高提取率 55.43%，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間提取率無(wú)顯著提高，可知 20 min的提取時(shí)間較為合適.
2.3提取溫度對(duì)大豆油提取率的影響
提取溫度對(duì)大豆油提取率的影響如圖3所示.考慮到叔丁醇的沸點(diǎn)(82.5℃)，最高溫度設(shè)為80℃，固定硫酸銨用量30%，叔丁醇：料液 (Ⅳy)為1：1.
從圖3可以看出，大豆油的提取率隨溫度升高顯著增大.油脂的溶出屬分子擴(kuò)散控制過(guò)程，溫度升高，分子擴(kuò)散系數(shù)增大，擴(kuò)散速度提高，因而提取率增加.為避免蛋白變性及溶劑損失，不宜設(shè)置過(guò)高的提取溫度，以不超過(guò)60℃為宜.
2.4硫酸銨質(zhì)量濃度對(duì)大豆油提取率的影響
在叔丁醇：料液(Ⅳy)為1：1、提取溫度60℃ 條件下，硫酸銨質(zhì)量濃度對(duì)大豆油提取率的影響如圖4所示.
從圖4可以看出，在較低用量條件下，隨著硫酸銨質(zhì)量濃度的升高，大豆油提取率隨之提高，在硫酸銨質(zhì)量濃度為400 g/L時(shí)達(dá)到最大 (70.72%)，此后繼續(xù)增加硫酸銨質(zhì)量濃度提取率略有下降.在三相分離過(guò)程中，硫酸銨主要起鹽析作用，具體作用情況依油料品種而異，對(duì)于大豆油，一般認(rèn)為質(zhì)量濃度為300 g/L可獲得最佳提取效果，本研究結(jié)果顯示，硫酸銨質(zhì)量濃度為 400 g/L較為合適，可能與油料來(lái)源有關(guān)∞。1.
2.5叔丁醇用量對(duì)大豆油提取率的影響
叔丁醇用量以料液與叔丁醇的體積比計(jì).在硫酸銨質(zhì)量濃度400 g/L，提取溫度為60℃條件下，改變叔丁醇用量，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示.
由圖5可知，料液：叔丁醇從1：0.5變化到 1：1時(shí)，大豆油提取率增加較快，這是因?yàn)槿軇┝康脑黾佑兄谠黾訂挝惑w積內(nèi)油脂在物料和溶劑間的濃度梯度，有利于傳質(zhì)，因而萃取率隨之增大.料液比大于l：1后，大豆油提取率基本保持不變，說(shuō)明物料中的油脂大部分已被提出，因此選取料液比1：1更加經(jīng)濟(jì)有效.叔丁醇是一種獨(dú)特的一元醇，一般情況下它可以與水混溶，但是當(dāng)加入足夠的硫酸銨后就會(huì)分成兩相：上相叔丁醇相和下相水相.在進(jìn)行三相分離時(shí)，原料中的極性和非極性物質(zhì)分別進(jìn)入水相和叔丁醇相，而蛋白質(zhì)在中間析出形成第三相.在此過(guò)程中，叔丁醇除作為有機(jī)溶劑外，還起了醇沉淀和浮選劑作用，通過(guò)與蛋白質(zhì)分子結(jié)合促進(jìn)其沉淀，并提高其浮力悼J.
從表1可以看出，幾種因素對(duì)大豆油提取率的影響順序依次為：提取溫度>叔丁醇比率>硫酸銨用量，可見(jiàn)提取溫度是決定大豆油提取率的關(guān)鍵因素，采用較高的提取溫度有助于油脂的溶出.在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，如需考慮蛋白品質(zhì)，則需適當(dāng)降低溫度，避免蛋白熱變性.只考慮油脂提取率，由表1可知，A。B，C，和A：日：C，兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好，提取率分別為81.53%和80.25%，但仍然低于溶劑浸出法.油脂存在于油料細(xì)胞內(nèi)部，并能與蛋白質(zhì)等結(jié)合，三相分離技術(shù)提取時(shí)間短、溫度低，致使油脂不能有效溶出.根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，采用纖維素酶、蛋白酶等進(jìn)行處理，破壞細(xì)胞壁和油脂復(fù)合體可有效提高油脂提取率∞’81.
2.7油脂品質(zhì)分析
分別測(cè)定三相分離法和索氏抽提法得到的大豆油的酸價(jià)、過(guò)氧化值、折光指數(shù)等參數(shù)，結(jié)果如表2所示.
由表2可以看出，三相分離法所得的大豆油的酸價(jià)和過(guò)氧化值略高于索氏提取法所得大豆油，折光指數(shù)略低，色澤略深，總體而言無(wú)明顯差異.采用三相分離技術(shù)提取的大豆油含磷量顯著低于索氏抽提所得大豆油，這是由于磷脂易溶于石油醚等烴類(lèi)溶劑，只部分溶于醇類(lèi)溶劑，因而含磷量顯著降低。這一結(jié)果提示采用三相分離技術(shù)提取大豆油可以減少后續(xù)脫膠壓力，有效降低精煉成本.
3 結(jié)論
采用三相分離技術(shù)提取大豆油時(shí)，提取溫度和叔丁醇比率是影響提取率的主要因素.通過(guò)正交試驗(yàn)確定的最佳提取條件為：硫酸銨質(zhì)量濃度 400 g/L，料液：叔丁醇(∥y)為1：1.5，溫度 75℃，該條件下大豆油提取率為81.53%.與索氏抽提法相比，采用三相分離技術(shù)提取的大豆油含磷量顯著降低，酸價(jià)、過(guò)氧化值、折光指數(shù)、色澤無(wú)顯著差異.——論文作者：胡靜波，張玉軍，谷利軍
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