混合溶劑體系浸提菜籽冷榨餅的初步研究

何 江,黃鳳洪,鈕琰星,倪光遠,黃 茜,王利賓,周 琦

(1.華中農業大學食品科技學院,湖北武漢 430070; 2.中國農業科學院油料作物研究所/國家油菜工程技術研究中心,湖北武漢 430062)

混合溶劑體系浸提菜籽冷榨餅的初步研究

何 江1,2,黃鳳洪2,＊,鈕琰星2,倪光遠1,2,黃 茜2,王利賓1,2,周 琦1,2

(1.華中農業大學食品科技學院,湖北武漢 430070; 2.中國農業科學院油料作物研究所/國家油菜工程技術研究中心,湖北武漢 430062)

以中油雜 10號菜籽為原料,研究了其冷榨油和混合溶劑浸提其冷榨餅后所得毛油的脂肪酸組成,并將經混合溶劑浸提后的菜粕與菜籽冷榨餅中的蛋白、硫甙含量進行了比較。結果表明,經不同混合溶劑浸提后得到的毛油脂肪酸組成有一定差異,浸提后的粕較冷榨餅中的蛋白提高了 6%,硫甙脫除率最高達 42.39%,篩選出石油醚-丙酮(v∶v= 1∶1)混合溶劑是比較理想的浸提溶劑。

菜籽冷榨餅,浸提,脂肪酸,蛋白,硫甙

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菜籽冷榨油、菜籽脫皮冷榨餅 中油雜 10號菜籽國家糧食儲備局武漢科學研究設計院壓榨;乙醇、無水乙醚、異丙醇、丙酮、六號溶劑、石油醚、乙酸乙酯、甲醇、三氯甲烷、濃硫酸、硫酸鉀、硫酸銅、氫氧化鈉 均為分析純。

表1 常見溶劑特性比較

玻璃浸提裝置 自制;數控超級恒溫槽 SC-15型 寧波新芝生物科技股份有限公司;旋轉蒸發儀RE-52A/52AA、SHZ-Ⅲ型循環水真空泵 上海亞榮生化儀器廠;6KFG-O1電熱恒溫鼓風干燥箱 湖北省黃石市醫療器械廠;SPECORD200紫外分光光度計 德國耶拿分析儀器股份公司;AE-240萬分之一天平 變量程,梅特勤-托利多公司;6890N氣相色譜儀 美國安捷倫公司;STRAT OS離心機 Ther mo Heraeus公司;KDN-08C凱氏定氮儀 上海精隆科學儀器有限公司;HZ200LB恒溫搖床 武漢瑞華儀器設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 理化特性檢測 水分測定方法：GB13101-1991;粗脂肪測定方法：GB/T 6443-2006;粗蛋白質測定方法：GB5511-1985t,文中蛋白質含量均為 N× 6.25(干基);硫甙測定方法：ISO 5504-1983。

1.3 菜籽冷榨餅油的成分分析

1.3.1 菜籽冷榨餅油甲酯化工藝 取混合溶劑浸提菜籽毛油各 50mg,置于 10mL具塞試管中,依次加入0.5mL苯、0.5mL乙醚和 1mL 2%NaOH甲醇溶液, 45℃水浴酯化 20min,冷卻后加水定容至 10mL,待分層后吸取上清液進行氣相分析。

1.3.2 氣相色譜條件 色譜柱：100mm×0.25mm ID, 0.2μm,HP-88(J&W 112-88A7),F ID檢測器;柱溫：120℃維持 1min,以 10℃/min的速率升溫至 175℃,維持 10min;載氣為高純氮氣,線速度 4mL/min;氫氣40mL/min;進樣口溫度 250℃;檢測口溫度 280℃;進樣量：1μL。

1.3.3 工藝流程

2 結果與討論

2.1 各種常用浸提溶劑提油率的比較

作為提取油脂的理想溶劑應具有以下的特性：溶劑溶解油脂的性能要好,使用安全,不易燃易爆,溶劑對熱、光和水具有穩定性,溶劑不與油和餅粕反應,價格低廉容易制得,且易回收。本實驗選取了九種常用的油脂浸提溶劑作為研究對象,其特性和對菜籽冷榨餅的浸提率見表 1,單一溶劑都有自身的優缺點,對混合溶劑提油的研究很有必要。

由表 1和圖 1可知,單從提取率來分析,三氯甲烷、乙醚、石油醚最優;從成本上考慮,丙酮、乙醇、甲醇比較有優勢。綜合提取率、安全性、成本等因素,本實驗選定丙酮、異丙醇、乙酸乙酯、石油醚作為混合溶劑的研究對象,這四種溶劑的浸提速率見圖 2。

圖1 各種溶劑提取率比較

圖2 溶劑浸提速率

溶劑浸提速率反映了溶劑浸提油脂的快慢程度,在工業生產中對提高效益具有重要指導作用。由圖 2可知,達到萃取平衡狀態的依次是石油醚 (約1.5h)、異丙醇 (約 2h)、丙酮 (約 2.5h)、乙酸乙酯 (約3h)。在浸提的前 0.5h,浸提的速率主要與溶劑的極性大小有關,極性越大,浸提率越小。

2.2 混合溶劑浸提菜籽冷榨餅油的比較

從圖3可知,混合溶劑3浸提得到的菜籽毛油量最高,混合溶劑 5提取的量最少,表明混合溶劑 3的浸提效果最好,混合溶劑 5的浸提效果最差。混合溶劑 3主要是石油醚和丙酮,石油醚極性極小,根據相似相溶原理,對于提取極性非常低的菜籽油能力很強,丙酮極性較高,能提高提取冷榨餅中的一些極性抗營養因子,混合溶劑 3不僅綜合了兩種溶劑的優點,而且從成本角度考慮,也是最低的;混合溶劑 5是乙酸乙酯和異丙醇的混合體系,乙酸乙酯和異丙醇的極性都比較高,提油能力受到限制。

表2 六種不同的浸提溶劑

圖3 混合溶劑浸提效果比較

2.3 混合溶劑提取菜籽冷榨餅毛油脂肪酸組成的比較

不同混合溶劑體系提取菜籽冷榨餅所得毛油脂肪酸的種類及其含量如表 3所示,結果顯示,不同混合溶劑提取的毛油脂肪酸的種類一樣,但脂肪酸的含量上存在一定差異,混合溶劑提取毛油的單不飽和脂肪酸含量均高于冷榨油 5%,而多不飽和脂肪酸的含量均低于冷榨油 3%;混合溶劑 5和 6提取的毛油脂肪酸與冷榨油的組成最接近。

關于油酸的特殊作用,國外營養界的創新觀點認為：油酸可降低血液總膽固醇和有害膽固醇,卻不降低有益膽固醇。因而把油酸稱為“安全脂肪酸”,油酸的含量多少,是評定食用油品質的重要指標。從表 3可知,混合溶劑提取所得毛油中油酸含量均高出冷榨油中油酸含量約 5%,提高了菜籽油的品質。混合溶劑提取所得毛油中的亞油酸含量均低于冷榨油約3%。

芥酸作為一種長碳鏈的脂肪酸,不易被人體吸收消化,營養價值低,同時在脂肪酸總成分中所占比例較大,限制了營養價值較高的油酸和亞油酸含量的增加,因而影響了菜籽油的食用品質。從表 3中可知,混合溶劑所得到的毛油中芥酸含量均低于冷榨油中芥酸含量約 0.7%。

2.4 混合溶劑提取后菜籽冷榨粕品質的比較

從圖 4可知,經混合溶劑浸提后的菜籽粕中蛋白含量(約 45%左右)普遍高于菜籽冷榨餅中的蛋白含量(39.17%),蛋白含量的高低與混合溶劑浸提油脂的能力有很大關系,提油能力越強,粕中蛋白含量越高。主要是由于混合溶劑提取了菜籽冷榨餅中的殘油及一些極易溶于極性溶劑的成分,如硫甙和糖類物質。多酚類物質易溶于丙酮,同時植酸、硫甙在丙酮水溶液中有較大溶解性,石油醚極性越小,使蛋白質發生變性的程度較小,混合溶劑 3從菜籽冷榨粕的蛋白質角度來說還是比較理想的;溶劑極性越大,對冷榨餅中可溶性糖類的溶出能力較強,但蛋白變性較為嚴重。

圖4 溶劑浸出后菜籽粕蛋白含量比較

從表4和圖5中可知,菜籽餅粕經過不同溶劑浸提后,粕中硫甙含量顯著降低,其中 1號混合試劑提取硫甙最高,達 42.39%,2號混合溶劑提取率最低,僅為5.65%。經混合溶劑浸提后的菜籽粕,硫甙含量均低于飼料用菜籽餅國家標準 G B 10374-1989中一級低硫苷菜籽粕的規定值(ITC+OZT,mg/kg≤4000)。

圖5 各種溶劑對硫甙脫除率

表 4 不同混合溶劑提取后菜籽餅粕中硫甙含量比較(mg/g)

表 3 不同混合溶劑提取菜籽冷榨餅毛油的脂肪酸組成(%)

3 結論

3.1 不同混合溶劑提取菜籽冷榨餅,所得菜籽毛油的脂肪酸種類一樣,但在組成上有一定差異。其中 5號、6號混合溶劑浸提的菜籽毛油與菜籽冷榨油的組成最接近。

3.2 混合溶劑浸提后所得到的菜粕中蛋白含量比菜籽冷榨餅中提高了 6%,硫甙含量大大降低;蛋白、硫甙含量符合國家標準中飼料用菜籽一級餅粕中之規定(粗蛋白≥40%,ITC+OZT,mg/kg≤4000),粕可用于飼料加工。

3.3 以脂肪酸組成、粕中蛋白和硫甙的含量為指標,3號混合溶劑都是比較理想的混合溶劑,且 3號混合溶劑成本較低,適宜工業化生產。本實驗篩選出 3號溶劑作為本課題的新型混合溶劑,進行下一步深入研究。

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Prel im inary study on m ixed solvent extraction system for cold-pressed rapeseed cake

HE J iang1,2,HUANG Feng-hong2,＊,NIU Yan-xing2,NI Guang-yuan1,2, HUANG Qian2,WANG L i-bin1,2,ZHOU Qi1,2
(1.College of Food Science and Technology,HuazhongAgriculture University,Wuhan 430070,China; 2.Institute ofOil Crops Research,CAAS,National Rape Engineering Technology Research Center,Wuhan 430062,China)

Us ing zhongyouza10rap eseed as raw m a te ria l,the fa tty ac id comp os ition of cold-p ressed oil and m ixed solvent extrac tion c rude oil was s tud ied in this p ap e r.Cold-p ressed rap eseed m ea l,rap eseed cake p rote in and g lucos inola te contentwe re comp a red.The results showed tha t d iffe rent m ixed solvent extrac tion of c rude oil had d iffe rent influences on fa tty ac id comp os ition,extrac ted cold-p ressed cake m ea l of p rote in inc reased6%,the highes t ra te of g lucos inola te rem ova l a tta ined42.39%,num be r3m ixed solventwas sa tisfied m ixed solvent.

cold-p ressed rap eseed cake;extrac tion;fa tty ac id;p rote in;g lucos inola te

TS225.1+4

A

1002-0306(2010)03-0127-04

菜籽冷榨技術保證了菜籽油的純天然特性和蛋白質不變性,整個加工過程在低溫下 (≤80℃)進行,提高了加工技術水平和產品的檔次。菜籽冷榨餅含有一定的殘油和豐富的蛋白質,提高菜籽冷榨餅的綜合利用價值,不僅能提高油脂生產企業的利潤,而且能解決我國飼料蛋白短缺的現狀。由于正己烷作為植物油浸提溶劑存在著極易燃燒和不可再生,影響人體中樞神經系統和運動細胞等缺點,油脂浸出技術自誕生以來就一直受到爭議[1],特別是 1990年美國清潔空氣法案又將正己烷列為 18項空氣污染有害物質之一,引起了人們的質疑。過去 20年間國內外研究單位都在尋找用于植物油浸提的能夠替代正己烷的新型溶劑,在通過對多種有機溶劑研究篩選后,短碳鏈醇和除己烷以外的短鏈烴成為目前研究的重點[2-14]。開發新的油脂浸出溶劑是發展油脂浸出技術的關鍵。混合溶劑浸提工藝是在 20世紀七、八十年代發展起來的一種技術,混合溶劑是把兩種或兩種以上溶解范圍不同的溶劑混合在一起所得到的媒液,由于相互影響,媒液的溶解能力往往大幅提高,使溶劑的優點得到最大限度的發揮,以達到浸取物料中不同組分或者脫毒等目的[15]。本實驗從混合油脂浸提溶劑的篩選出發,從常規溶劑中篩選出幾種混合溶劑,對菜籽冷榨餅浸油能力、浸出菜籽冷榨餅油的脂肪酸組成和浸油后菜籽粕的品質 (蛋白質和硫甙)進行研究,旨在為菜籽冷榨餅的綜合利用提供參考。

2009-04-22 ＊通訊聯系人

何江(1984-),男,碩士研究生,主要從事植物油脂與蛋白研究。

科技部科研院所技術開發研究專項資金項目(2008EG234281);農業部油菜現代產業技術體系建設項目(nycytx-00517)。