稻米油生物精煉工藝技術(shù)研究

稻米油生物精煉工藝技術(shù)研究

中國(guó)是世界上最大的稻米生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量約為1.9億噸。米糠是稻米加工的副產(chǎn)物，含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%～25%的油，是一種寶貴的可再生油料資源。利用豐富的米糠資源開發(fā)稻米油是稻米加工中提升加工效益的重要環(huán)節(jié)。

針對(duì)稻米油酸值高、磷脂含量高的雙高特點(diǎn)以及稻米油生產(chǎn)中常規(guī)脫膠脫酸方法煉耗高、排放大、精煉率低等問題，國(guó)內(nèi)外研究人員通過篩選與創(chuàng)制適合稻米油脫膠脫酸的脂酶制劑，研發(fā)高效提質(zhì)的稻米油生物精煉新型成套工藝等，大幅提高了米糠資源的利用率。Singhania Tripti等（2015）采用來源于嗜熱真菌的磷脂酶A1高效脫除稻米油中的膠質(zhì)，分別在有機(jī)相和純油相體系中反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)在純油相中，在50℃反應(yīng)2 h后可將磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)從390 mg/kg降至10 mg/kg。Mehran Jahania等（2007）采用響應(yīng)面優(yōu)化稻米油酶法脫膠工藝，酶制劑采用Lecitase Ultra(EC 3.1.1.3)，最優(yōu)操作條件為：反應(yīng)4.07 h，載酶量50 mg/kg，加水量1.5 mL/g，溫度為49.2℃，得磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.86 mg/kg，游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.01%。Lakshmanan Ajay（1992）采用了Mucor miehei脂肪酶對(duì)游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)45%的米糠油進(jìn)行脫酸，以載酶量和甘油濃度為指標(biāo)進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。Gurrala Sheelu等（2008）研究了明膠凝膠高效固定磷脂酶及轉(zhuǎn)籃式反應(yīng)器中的稻米油脫膠反應(yīng)。固定化脂肪酶的最適溫度為37~50℃，可連續(xù)6次用于米糠油脫膠而不會(huì)使活力減少，且脫膠效果理想，每次脫膠可使磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)從400 mg/kg降至50 mg/kg，最終降至5 mg/kg。中國(guó)專利CN201410583159.0公開了一種米糠油酶法脫酸工藝，其利用米糠油中內(nèi)源性植物甾醇或外加一定量的植物甾(烷)醇，在脂肪酶催化作用下，與高酸價(jià)米糠油中的游離脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)，降低米糠油酸價(jià)，獲得富含植物甾(烷)醇脂肪酸酯的油脂產(chǎn)品。其法是將一定比例的米糠油、植物甾(烷)醇，可添加或不添加有機(jī)溶劑(正己烷或丙酮)混合直至甾(烷)醇完全溶解，然后按比例加入脂肪酶，在間歇式和半連續(xù)式反應(yīng)器中，在一定溫度下進(jìn)行一定時(shí)間的酶反應(yīng)，直至米糠油酸價(jià)降至4 mg/g以下停止反應(yīng)，后續(xù)處理包括除去和回收有機(jī)溶劑，冷卻結(jié)晶除去和回收未反應(yīng)的植物甾(烷)醇，回收脂肪酶和分子篩以及有機(jī)溶劑供循環(huán)使用。李磊等（2016）采用油酸單甘酯作為酯化劑，對(duì)固定化脂肪酶Lipozyme RM IM催化高酸值米糠油酯化脫酸工藝進(jìn)行了研究。確定的最佳工藝條件為：游離脂肪酸(FFA)與單甘酯(MG)摩爾比為2∶1，脂肪酶添加量4%(以底物總質(zhì)量計(jì))，反應(yīng)溫度60℃。在最佳工藝條件下反應(yīng)6 h，F(xiàn)FA質(zhì)量分?jǐn)?shù)由原來的19.75%降到1.83%，而TAG和DAG的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了20.91%和7.08%。CN201510122514.9公開了一種高酸價(jià)米糠油酶法酯化脫酸工藝，包括如下步驟：一、高酸價(jià)米糠油的獲取；二、酶法酯化脫酸：將步驟一中得到的高酸價(jià)米糠油，在真空條件下攪拌加熱，加入甘油和Lipozyme 435固定化脂肪酶，Lipozyme 435固定化脂肪酶催化高酸價(jià)米糠油與甘油發(fā)生酯化反應(yīng)，即得到脫酸米糠油；三、低酸價(jià)米糠油的獲取。該發(fā)明提供的高酸價(jià)米糠油酶法酯化脫酸工藝，是在一定真空度和溫度下，通過采用Lipozyme 435固定化脂肪酶催化高酸價(jià)米糠油中游離脂肪酸與甘油發(fā)生酯化反應(yīng)，從而降低游離脂肪酸含量，使米糠油酸價(jià)至3 mg/g以下；該高酸價(jià)米糠油酶法酯化脫酸工藝安全環(huán)保、成本低廉、精煉率高，適合食用油脂的生產(chǎn)。CN201510074429.X涉及一種米糠油的精煉方法，包括下述的步驟：將米糠毛油采用酶法（淀粉酶、磷脂酶）脫膠，再采用酶法（脂肪酶）脫酸，脫色，得成品米糠油。利用生物酶對(duì)毛糠油中的部分成分酶解，提高米糠油的質(zhì)量，較大限度的保存了油品中的谷維素、生育酚等活性物質(zhì)的含量。吳聰?shù)?（2011）對(duì)脂肪酶Novozym 435催化高酸值米糠油酯化脫酸進(jìn)行了研究。利用響應(yīng)面分析法(RSM)優(yōu)化脫酸條件，根據(jù)Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理對(duì)試驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化，在分析各因素顯著性及其交互作用的基礎(chǔ)上，得出米糠油酯化脫酸最佳工藝參數(shù)為：酶質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.1%、甘油添加量0.42 mg、溫度56.4℃、反應(yīng)時(shí)間23.2 h。實(shí)際測(cè)得脫酸后米糠油酸值由56 mg/g降為5.04 mg/g,游離脂肪酸酯化率達(dá)到91%,與模型預(yù)測(cè)值基本相符。

米糠油因其豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功效，越來越受到消費(fèi)者的青睞，具有廣泛的開發(fā)前景，也是油脂領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，亟需研究人員開展更為深入系統(tǒng)的研究，達(dá)到多出油，出好油的目的，提高資源綜合利用率及經(jīng)濟(jì)效益。

（江南大學(xué)圖書館 張群）