生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法

摘要

本发明涉及生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法。生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法，其特征在于它包括如下步骤：1）菜籽仁的制取和预处理；2）菜籽仁的破碎和调质；3）菜籽仁的冷冻与解冻；4）菜籽仁磨浆与酶解浸提：在解冻的压榨菜籽仁粉中加入其质量2～6倍的热水在胶体磨中进行磨浆，得到压榨菜籽仁浆；将压榨菜籽仁浆液送入到带有机械搅拌装置的超声波反应釜中，用NaOH溶液将压榨菜籽仁浆液的pH值调整到8.0～10.0，并加入压榨菜籽仁粉质量0.5～1.5%的碱性蛋白酶后，开启机械搅拌和超声波发生器进行酶解反应，总反应时间不低于1h，得到菜籽仁浆液；5）油的分离和蛋白回收。该方法油脂得率高。

说明书

技术领域

本发明涉及生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法，属于生物酶 技术在油脂加工中的应用技术领域。

背景技术

在油脂工业中，酶法辅助油脂提取技术毫无疑问是一种新兴的技术。 它同传统的提取方法相比有很多优点，比如，酶法辅助工艺基本没有 溶剂的消耗，投资花费较低，能量需求也较少。此外，酶法辅助油脂 提取工艺能从油籽中同时回收油和蛋白，产出的油质量好，符合国家 标准的要求；此工艺提取得到的油不需要进一步的脱胶，而且油籽中 的一些毒素和抗营养成分也在加工过程中被脱除。从某种意义上说， 一些诸如节省成本，保护环境、安全生产和增强营养等需求触发了油 脂提取技术的革新。通过发展酶法辅助提油工艺并成功应用到生产中 去，就可以很好的满足这些需求。

在最近五十多年时间内，用水剂法从油籽提取油脂工艺已经在一些研 究中展开。虽然这个概念具有潜在的吸引力，但是同传统的基于正已 烷、乙醚和6号溶剂等的有机溶剂的油脂萃取工艺相比，水剂法提油工 艺的油脂得率较低，滤渣中（有时候是在分离蛋白中）的残油率高， 这阻碍了水剂法油脂提取技术的商业应用。一些研究表明，通过使用 具有水解作用的酶可解决水剂法油脂提取率低的问题。这些酶可以帮 助油从油籽里释放出来从而增加油脂得率。除此之外，环境问题，特 别是日益增长的对由机溶剂产生的挥发有机物的关心，使得酶法辅助 提油工艺成为人们关注的焦点。

国内方面对酶法辅助制油的研究起步较晚，2004年，刘志强等分别采 用复合酶（蛋白酶+纤维素酶+果胶酶）、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶 和半纤维素酶对脱皮油菜籽进行水酶法取油。研究结果表明，不同酶 对油和蛋白得率影响不同，复合酶最高，蛋白酶作用较明显，纤维素 酶次之，三者皆高于无酶水剂提取。国内专利方面，目前主要公开了 对茶籽（ZL200910039039.3）、花生（ZL 200810021343.0）、玉米 胚芽（ZL200410014630.0）、葵花籽（CN1952094A）和芝麻（CN1012 24022A）等油料采用酶法辅助提油和蛋白，还未见菜籽或菜籽仁（脱 皮菜籽）酶法辅助提油及蛋白的专利技术公开。从上述公开的技术来 看，普遍存在油脂收率较低、水用量大、加入酶种类较多、酶解时间 过长、需不断调节pH值以适应不同工艺的要求和能耗较高等问题。

发明内容

本发明所要解决的问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种 生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法，该方法油脂得率高。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案如下：

生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法，其特征在于它包括如下 步骤：

1）菜籽仁的制取和预处理：将菜籽原料投入脱壳机中进行脱壳与皮仁 分离得到菜籽仁，其菜籽仁中含皮率控制在2～8wt%之间；然后将菜籽 仁用直接蒸汽加热至90～110℃并保持 5～15min；

2）菜籽仁的破碎和调质：将菜籽仁投入到双螺旋压榨机中，在常温下 进行破碎和预压榨，得到菜籽仁常温压榨毛油和菜籽仁压榨饼；将得 到的菜籽仁压榨饼进行粉碎，使其通过10～60目标准筛，得到压榨菜 籽仁粉；在压榨菜籽仁粉中加入水，使其平均水分调整到20～50wt%；

3）菜籽仁的冷冻与解冻：将水分为20～50wt%压榨菜籽仁粉放入温度 为-4～-18℃的冷冻装置中进行冷冻2～6h后取出解冻；

4）菜籽仁磨浆与酶解浸提：在解冻的压榨菜籽仁粉中加入其质量2～ 6倍的热水（热水温度为45～85℃）在胶体磨中进行磨浆，得到压榨菜 籽仁浆；

将压榨菜籽仁浆液送入到带有机械搅拌装置的超声波反应釜中，用Na OH溶液（浓度为0.5～1mol/L）将压榨菜籽仁浆液的pH值调整到8.0～ 10.0，并加入压榨菜籽仁粉(即为通过10～60目标准筛，得到的压榨菜 籽仁粉)质量0.5～1.5%的碱性蛋白酶后，开启机械搅拌和超声波发生 器进行酶解反应，总反应时间不低于1h，得到菜籽仁浆液；

5）油的分离和蛋白回收:酶解反应完成后，将菜籽仁浆液送入到离心 机中进行油水分离和固液分离，得到菜籽仁清油(即菜籽仁油)、乳化 层、蛋白水溶液和渣；蛋白水溶液经浓缩喷雾干燥后得到菜籽水溶蛋 白或多肽（即所需回收的蛋白）；

将乳化层撇出与渣层（即渣）合并，按步骤4）中的方法再次加水进行 酶解后，再离心分离，如此重复1～5次，直到相对残油率【即渣的含 油量与原料菜籽仁粉（即为通过10～60目标准筛，得到的压榨菜籽仁 粉）中的含油量之比】不大于5wt%；将每次酶解后分离得到的菜籽仁 清油合并，真空干燥后得到菜籽仁油；将最后得到的渣真空干燥后得 到脱皮菜籽粕；

步骤2）中得到的菜籽仁常温压榨毛油经精滤，脱嗅后得到菜籽仁常温 压榨油(即菜籽仁油)。

按上述方案，步骤1) 所述将菜籽仁用直接蒸汽加热后，使其水分调 整到6～18wt%。

按上述方案，步骤2)所述的采用双螺旋压榨机在常温下压榨得到的菜 籽仁压榨饼的残油含量为10～26wt%。

按上述方案，步骤4)所述的在解冻的压榨菜籽仁粉中所加的热水温度 为45～85℃。

按上述方案，步骤4)所述的压榨菜籽仁浆在超声波反应釜中的酶解反 应温度为45～75℃，机械搅拌速度为120～300r/min，超声波频率为2 0～98KHz，每次超声波辐射间隔时间为5～60min，每次超声波辐射持 续时间为10～30min。

按上述方案，所述的将乳化层撇出与渣层合并，然后再次加水进行酶 解后，再离心分离，整个过程的重复次数为1～5次。

本发明根据菜籽仁的结构组成特点，先利用物理方式破碎菜籽仁，再 采用筛选出的酶制剂降解菜籽仁，并联合冷冻和超声波技术共同处理 ，从而促进菜籽仁中油脂的释放和增加蛋白水解度，进一步的提高油 脂得率。

本发明的有益效果为：

1）采用脱皮菜籽作为原料，并在酶解破碎前采用湿热处理，使菜籽中 的内源酶能充分钝化和失活，避免了一些抗营养因子的产生，提高了 油和蛋白的质量。

2）不是以尽量压榨菜籽仁出油为目的，而是以适当破碎菜籽仁为目的 ，来采用双螺旋压榨机对菜籽仁进行处理，可以适当调低榨膛压力， 增加单位时间的产量，使能耗和机械磨损降低。同时与采用其它的破 碎方法（如齿辊破碎机）相比还可以回收部分高质量的油脂，降低后 面酶解提油工序的压力。

3）采用慢速冷冻使破碎的菜籽仁细胞内形成较大冰晶从而使菜籽仁细 胞结构得到充分破坏，有助于蛋白酶的酶解作用，使油脂能得到充分 释放；采用超声波来辅助酶解，可以增强转质效率，降低油在水中的 乳化程度，有利于油水分离和降低酶处理时间，提高油脂回收率。

4）酶解后，将浆液离心分离后，对乳化层和渣层再重新加水进行酶解 ，降低了产物对酶解反应的抑制，使酶解反应更充分，油脂提制更彻 底。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容， 它包含在本发明保护的范围之内，但不限制本发明。 

实施例1

生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法，它包括如下步骤：

1）菜籽仁的制取和预处理：将经振动筛、去石机、磁选机、风选后的 菜籽投入脱壳机进行脱壳，调节脱壳机参数，使脱壳后经皮仁分离得 到菜籽仁中含皮率控制在6wt%。然后将菜籽仁输送到调质仓中用直接 蒸汽加热（蒸汽温度为105℃）并保持10min，使菜籽仁水分调整到18 wt%。

2）菜籽仁的破碎和调质：将水分调整好后的菜籽仁从调质仓输送到双 螺旋压榨机中，在常温下进行破碎和预压榨，得到菜籽仁常温压榨毛 油和菜籽仁压榨饼（残油为19wt%）。菜籽仁常温压榨毛油输送到精滤 机中进行过滤，然后送入真空脱嗅塔中真空干燥得到菜籽仁压榨油（ 即菜籽仁油）；菜籽仁压榨饼送入粉碎机中进行粉碎后进入振动筛进 行筛分（过30目标准筛）得到压榨菜籽仁粉。

3）将压榨菜籽仁粉输送到冷冻仓中加入适量水使其平均水分调整到4 0wt%后，调节冷冻仓温度到-12℃进行冷冻6h后，将冷冻仓温度调整到 室温（30℃）进行解冻。

4）解冻完毕后，将压榨菜籽仁粉中加入其质量5倍的60℃左右热水并 输送到胶体磨中进行磨浆，得到压榨菜籽仁浆。

将压榨菜籽仁浆液送入到带有机械搅拌装置的超声波反应釜中，用Na OH溶液（浓度为1mol/L）将压榨菜籽仁浆液的pH值调整到9.5，并加入 压榨菜籽仁粉(即为通过30目标准筛，得到的压榨菜籽仁粉)质量1.5% 的碱性蛋白酶（诺维信公司, Alcalase 2.4L），开启机械搅拌（搅 拌速度为200r/min）和超声波发生器（超声频率为40KHz，每次超声波 辐射间隔时间为10min，每次超声波辐射持续时间为15min）进行酶解 反应，酶解温度控制在60℃，总反应时间为1.5h。

5）酶解完成后，将菜籽仁浆液送入到碟式离心机中进行油水分离和固 液分离，得到菜籽仁清油、乳化层、蛋白水溶液和渣；把蛋白水溶液 送入到真空浓缩机中进行浓缩后，再输送到喷雾干燥器中进行喷雾干 燥得到菜籽水溶蛋白或多肽；

将分离的乳化层撇出与渣层合并后再次加水后输送到带有机械搅拌装 置的超声波反应釜中按同样的操作条件和步骤进行酶解、离心分离， 如此重复操作2次。将每次酶解后分离得到的菜籽仁清油合并送入真空 脱嗅塔中真空干燥得到菜籽仁油；将最后得到的渣送入真空干燥箱中 脱水后得到脱皮菜籽粕（相对残油率为5wt%）。油脂得率【得到的油 脂（菜籽仁压榨油、菜籽仁油）质量与原料菜籽仁粉(即为通过30目标 准筛，得到的压榨菜籽仁粉)中油脂总质量之比】为90%，得到的油不 需要进一步精炼就能达到国家3级标准，所得菜籽蛋白可代替大豆蛋白 使用。

实施例2

生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法，它包括如下步骤：

1）菜籽仁的制取和预处理：将经振动筛、去石机、磁选机、风选后的 菜籽投入脱壳机进行脱壳，调节脱壳机参数，使脱壳后经皮仁分离得 到菜籽仁中含皮率控制在5wt%左右。然后将菜籽仁输送到调质仓中用 直接蒸汽加热（蒸汽温度为108℃）并保持8min，使菜籽仁水分调整到 16wt%左右。

2）菜籽仁的破碎和调质：将水分调整好后的菜籽仁从调质仓输送到双 螺旋压榨机中，在常温下进行破碎和预压榨，得到菜籽仁常温压榨毛 油和菜籽仁压榨饼（残油为18wt%）。菜籽仁常温压榨毛油输送到精滤 机中进行过滤，然后送入真空脱嗅塔中真空干燥得到菜籽仁压榨油； 菜籽仁压榨饼送入粉碎机中进行粉碎后进入振动筛进行筛分（过20目 标准筛）得到压榨菜籽仁粉。

3）将压榨菜籽仁粉输送到冷冻仓中加入适量水使其平均水分调整到4 5wt%后，调节冷冻仓温度到-15℃进行冷冻5h后，将冷冻仓温度调整到 室温（30℃左右）进行解冻。

4）解冻完毕后，将压榨菜籽仁粉中加入其质量4.5倍的70℃左右热水 并输送到胶体磨中进行磨浆，得到压榨菜籽仁浆。

将压榨菜籽仁浆液送入到带有机械搅拌装置的超声波反应釜中，用Na OH溶液（浓度为0.8mol/L）将压榨菜籽仁浆液的pH值调整到9.0，并加 入压榨菜籽仁粉质量1.2%的碱性蛋白酶，开启机械搅拌（搅拌速度为 260r/min）和超声波发生器（超声频率为45KHz，每次超声波辐射间隔 时间为20min，每次超声波辐射持续时间为10min）进行酶解反应，酶 解温度控制在70℃，总反应时间为2.0h。

5）酶解完成后，将菜籽仁浆液送入到碟式离心机中进行油水分离和固 液分离，得到菜籽仁清油、乳化层、蛋白水溶液和渣；把蛋白水溶液 送入到真空浓缩机中进行浓缩后，再输送到喷雾干燥器中进行喷雾干 燥得到菜籽水溶蛋白或多肽；将分离乳化层撇出与渣层合并后再次加 水后输送到带有机械搅拌装置的超声波反应釜中按同样的操作条件和 步骤进行酶解、离心分离，如此重复操作3次。将每次酶解后分离得到 的菜籽仁清油合并送入真空脱嗅塔中真空干燥得到菜籽仁油；将最后 得到的渣送入真空干燥箱中脱水后得到脱皮菜籽粕（相对残油率为4w t%）。油脂得率（得到的油脂质量与原料菜籽仁粉中油脂总质量之比 ）为92%，得到的油不需要进一步精炼就能达到国家3级标准，所得菜 籽蛋白可代替大豆蛋白使用。

实施例3

生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法，它包括如下步骤：

1）菜籽仁的制取和预处理：将经振动筛、去石机、磁选机、风选后的 菜籽投入脱壳机进行脱壳，调节脱壳机参数，使脱壳后经皮仁分离得 到菜籽仁中含皮率控制在4wt%左右。然后将菜籽仁输送到调质仓中用 直接蒸汽加热（蒸汽温度为108℃）并保持9min，使菜籽仁水分调整到 17wt%左右。

2）菜籽仁的破碎和调质：将水分调整好后的菜籽仁从调质仓输送到双 螺旋压榨机中，在常温下进行破碎和预压榨，得到菜籽仁常温压榨毛 油和菜籽仁压榨饼（残油为17wt%）。菜籽仁常温压榨毛油输送到精滤 机中进行过滤，然后送入真空脱嗅塔中真空干燥得到菜籽仁压榨油； 菜籽仁压榨饼送入粉碎机中进行粉碎后进入振动筛进行筛分（过40目 标准筛）得到压榨菜籽仁粉。

3）将压榨菜籽仁粉输送到冷冻仓中加入适量水使其平均水分调整到4 8%后，调节冷冻仓温度到-17℃进行冷冻4h后，将冷冻仓温度调整到室 温（30℃）进行解冻。

4）解冻完毕后，将压榨菜籽仁粉中加入其质量4倍的65℃左右热水并 输送到胶体磨中进行磨浆，得到压榨菜籽仁浆。

将压榨菜籽仁浆液送入到带有机械搅拌装置的超声波反应釜中，用Na OH溶液（浓度为0.6mol/L）将压榨菜籽仁浆液的pH值调整到8.5，并加 入压榨菜籽仁粉质量1.0%的碱性蛋白酶，开启机械搅拌（搅拌速度为 300r/min）和超声波发生器（超声频率为25KHz，每次超声波辐射间隔 时间为18min，每次超声波辐射持续时间为12min）进行酶解反应，酶 解温度控制在65℃，总反应时间为3.0h。

5）酶解完成后，将菜籽仁浆液送入到碟式离心机中进行油水分离和固 液分离，得到菜籽仁清油、乳化层、蛋白水溶液和渣；把蛋白水溶液 送入到真空浓缩机中进行浓缩后，再输送到喷雾干燥器中进行喷雾干 燥得到菜籽水溶蛋白或多肽；将分离乳化层撇出与渣层合并后再次加 水后输送到带有机械搅拌装置的超声波反应釜中按同样的操作条件和 步骤进行酶解、离心分离，如此重复操作1次。将每次酶解后分离得到 的菜籽仁清油合并送入真空脱嗅塔中真空干燥得到菜籽仁油；将最后 得到的渣送入真空干燥箱中脱水后得到脱皮菜籽粕（相对残油率为4w t%）。油脂得率（得到的油脂质量与原料菜籽仁粉中油脂总质量之比 ）为91%，得到的油不需要进一步精炼就能达到国家3级标准，所得菜 籽蛋白可代替大豆蛋白使用。

实施例4

生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法，它包括如下步骤：

1）菜籽仁的制取和预处理：将经振动筛、去石机、磁选机、风选后的 菜籽投入脱壳机进行脱壳，调节脱壳机参数，使脱壳后经皮仁分离得 到菜籽仁中含皮率控制在2wt%。然后将菜籽仁输送到调质仓中用直接 蒸汽加热（蒸汽温度为110℃）并保持5min，使菜籽仁水分调整到6wt %。

2）菜籽仁的破碎和调质：将水分调整好后的菜籽仁从调质仓输送到双 螺旋压榨机中，在常温下进行破碎和预压榨，得到菜籽仁常温压榨毛 油和菜籽仁压榨饼（残油为10wt%）。菜籽仁常温压榨毛油输送到精滤 机中进行过滤，然后送入真空脱嗅塔中真空干燥得到菜籽仁压榨 油；菜籽仁压榨饼送入粉碎机中进行粉碎后进入振动筛进行筛分（过 10目标准筛）得到压榨菜籽仁粉。

3）将压榨菜籽仁粉输送到冷冻仓中加入适量水使其平均水分调整到2 0wt%后，调节冷冻仓温度到-4℃进行冷冻2h后，将冷冻仓温度调整到 室温（25℃）进行解冻。

4）解冻完毕后，将压榨菜籽仁粉中加入其质量2倍的45℃热水并输送 到胶体磨中进行磨浆，得到压榨菜籽仁浆。

将压榨菜籽仁浆液送入到带有机械搅拌装置的超声波反应釜中，用Na OH溶液（浓度为0.5mol/L）将压榨菜籽仁浆液的pH值调整到8.0，并加 入压榨菜籽仁粉质量0.5%的碱性蛋白酶（Genencor公司Properase 1 600L），开启机械搅拌（搅拌速度为120r/min）和超声波发生器（超 声频率为20KHz，每次超声波辐射间隔时间为5min，每次超声波辐射持 续时间为10min）进行酶解反应，酶解温度控制在45℃，总反应时间为 1.0h。

5）酶解完成后，将菜籽仁浆液送入到碟式离心机中进行油水分离和固 液分离，得到菜籽仁清油、乳化层、蛋白水溶液和渣；把蛋白水溶液 送入到真空浓缩机中进行浓缩后，再输送到喷雾干燥器中进行喷雾干 燥得到菜籽水溶蛋白或多肽；

将分离的乳化层撇出与渣层合并后再次加水后输送到带有机械搅拌装 置的超声波反应釜中按同样的操作条件和步骤进行酶解、离心分离， 如此重复操作1次。将每次酶解后分离得到的菜籽仁清油合并送入真空 脱嗅塔中真空干燥得到菜籽仁油；将最后得到的渣送入真空干燥箱中 脱水后得到脱皮菜籽粕（相对残油率为5wt%）。油脂得率（得到的油 脂质量与原料菜籽仁粉中油脂总质量之比）为90%，得到的油不需要进 一步精炼就能达到国家3级标准，所得菜籽蛋白可代替大豆蛋白使用。

实施例5

生物酶辅助制取菜籽仁油和回收蛋白的方法，它包括如下步骤：

1）菜籽仁的制取和预处理：将经振动筛、去石机、磁选机、风选后的 菜籽投入脱壳机进行脱壳，调节脱壳机参数，使脱壳后经皮仁分离得 到菜籽仁中含皮率控制在8wt%。然后将菜籽仁输送到调质仓中用直接 蒸汽加热（蒸汽温度为103℃）并保持15min，使菜籽仁水分调整到18 wt%。

2）菜籽仁的破碎和调质：将水分调整好后的菜籽仁从调质仓输送到双 螺旋压榨机中，在常温下进行破碎和预压榨，得到菜籽仁常温压榨毛 油和菜籽仁压榨饼（残油为26wt%）。菜籽仁常温压榨毛油输送到精滤 机中进行过滤，然后送入真空脱嗅塔中真空干燥得到菜籽仁压榨油； 菜籽仁压榨饼送入粉碎机中进行粉碎后进入振动筛进行筛分（过60目 标准筛）得到压榨菜籽仁粉。

3）将压榨菜籽仁粉输送到冷冻仓中加入适量水使其平均水分调整到5 0wt%后，调节冷冻仓温度到-18℃进行冷冻6h后，将冷冻仓温度调整到 室温（20℃）进行解冻。

4）解冻完毕后，将压榨菜籽仁粉中加入其质量6倍的85℃热水并输送 到胶体磨中进行磨浆，得到压榨菜籽仁浆。

将压榨菜籽仁浆液送入到带有机械搅拌装置的超声波反应釜中，用Na OH溶液（浓度为 1mol/L）将压榨菜籽仁浆液的pH值调整到10.0，并加入压榨菜籽仁粉 质量1.5%的碱性蛋白酶（诺维信公司, Alcalase 2.4L），开启机械 搅拌（搅拌速度为300r/min）和超声波发生器（超声频率为98KHz，每 次超声波辐射间隔时间为60min，每次超声波辐射持续时间为30min） 进行酶解反应，酶解温度控制在75℃，总反应时间为1.5h。

5）酶解完成后，将菜籽仁浆液送入到碟式离心机中进行油水分离和固 液分离，得到菜籽仁清油、乳化层、蛋白水溶液和渣；把蛋白水溶液 送入到真空浓缩机中进行浓缩后，再输送到喷雾干燥器中进行喷雾干 燥得到菜籽水溶蛋白或多肽；

将分离的乳化层撇出与渣层合并后再次加水后输送到带有机械搅拌装 置的超声波反应釜中按同样的操作条件和步骤进行酶解、离心分离， 如此重复操作5次。将每次酶解后分离得到的菜籽仁清油合并送入真空 脱嗅塔中真空干燥得到菜籽仁油；将最后得到的渣送入真空干燥箱中 脱水后得到脱皮菜籽粕（相对残油率为3wt%）。油脂得率（得到的油 脂质量与原料菜籽仁粉中油脂总质量之比）为92%，得到的油不需要进 一步精炼就能达到国家3级标准，所得菜籽蛋白可代替大豆蛋白使用。