混合溶剂体系浸提菜籽冷榨饼的初步研究

何 江,黄凤洪,钮琰星,倪光远,黄 茜,王利宾,周 琦

(1.华中农业大学食品科技学院,湖北武汉 430070; 2.中国农业科学院油料作物研究所/国家油菜工程技术研究中心,湖北武汉 430062)

混合溶剂体系浸提菜籽冷榨饼的初步研究

何 江1,2,黄凤洪2,＊,钮琰星2,倪光远1,2,黄 茜2,王利宾1,2,周 琦1,2

(1.华中农业大学食品科技学院,湖北武汉 430070; 2.中国农业科学院油料作物研究所/国家油菜工程技术研究中心,湖北武汉 430062)

以中油杂 10号菜籽为原料,研究了其冷榨油和混合溶剂浸提其冷榨饼后所得毛油的脂肪酸组成,并将经混合溶剂浸提后的菜粕与菜籽冷榨饼中的蛋白、硫甙含量进行了比较。结果表明,经不同混合溶剂浸提后得到的毛油脂肪酸组成有一定差异,浸提后的粕较冷榨饼中的蛋白提高了 6%,硫甙脱除率最高达 42.39%,筛选出石油醚-丙酮(v∶v= 1∶1)混合溶剂是比较理想的浸提溶剂。

菜籽冷榨饼,浸提,脂肪酸,蛋白,硫甙

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菜籽冷榨油、菜籽脱皮冷榨饼 中油杂 10号菜籽国家粮食储备局武汉科学研究设计院压榨;乙醇、无水乙醚、异丙醇、丙酮、六号溶剂、石油醚、乙酸乙酯、甲醇、三氯甲烷、浓硫酸、硫酸钾、硫酸铜、氢氧化钠 均为分析纯。

表1 常见溶剂特性比较

玻璃浸提装置 自制;数控超级恒温槽 SC-15型 宁波新芝生物科技股份有限公司;旋转蒸发仪RE-52A/52AA、SHZ-Ⅲ型循环水真空泵 上海亚荣生化仪器厂;6KFG-O1电热恒温鼓风干燥箱 湖北省黄石市医疗器械厂;SPECORD200紫外分光光度计 德国耶拿分析仪器股份公司;AE-240万分之一天平 变量程,梅特勤-托利多公司;6890N气相色谱仪 美国安捷伦公司;STRAT OS离心机 Ther mo Heraeus公司;KDN-08C凯氏定氮仪 上海精隆科学仪器有限公司;HZ200LB恒温摇床 武汉瑞华仪器设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 理化特性检测 水分测定方法：GB13101-1991;粗脂肪测定方法：GB/T 6443-2006;粗蛋白质测定方法：GB5511-1985t,文中蛋白质含量均为 N× 6.25(干基);硫甙测定方法：ISO 5504-1983。

1.3 菜籽冷榨饼油的成分分析

1.3.1 菜籽冷榨饼油甲酯化工艺 取混合溶剂浸提菜籽毛油各 50mg,置于 10mL具塞试管中,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,冷却后加水定容至 10mL,待分层后吸取上清液进行气相分析。

1.3.2 气相色谱条件 色谱柱：100mm×0.25mm ID, 0.2μm,HP-88(J&W 112-88A7),F ID检测器;柱温：120℃维持 1min,以 10℃/min的速率升温至 175℃,维持 10min;载气为高纯氮气,线速度 4mL/min;氢气40mL/min;进样口温度 250℃;检测口温度 280℃;进样量：1μL。

1.3.3 工艺流程

2 结果与讨论

2.1 各种常用浸提溶剂提油率的比较

作为提取油脂的理想溶剂应具有以下的特性：溶剂溶解油脂的性能要好,使用安全,不易燃易爆,溶剂对热、光和水具有稳定性,溶剂不与油和饼粕反应,价格低廉容易制得,且易回收。本实验选取了九种常用的油脂浸提溶剂作为研究对象,其特性和对菜籽冷榨饼的浸提率见表 1,单一溶剂都有自身的优缺点,对混合溶剂提油的研究很有必要。

由表 1和图 1可知,单从提取率来分析,三氯甲烷、乙醚、石油醚最优;从成本上考虑,丙酮、乙醇、甲醇比较有优势。综合提取率、安全性、成本等因素,本实验选定丙酮、异丙醇、乙酸乙酯、石油醚作为混合溶剂的研究对象,这四种溶剂的浸提速率见图 2。

图1 各种溶剂提取率比较

图2 溶剂浸提速率

溶剂浸提速率反映了溶剂浸提油脂的快慢程度,在工业生产中对提高效益具有重要指导作用。由图 2可知,达到萃取平衡状态的依次是石油醚 (约1.5h)、异丙醇 (约 2h)、丙酮 (约 2.5h)、乙酸乙酯 (约3h)。在浸提的前 0.5h,浸提的速率主要与溶剂的极性大小有关,极性越大,浸提率越小。

2.2 混合溶剂浸提菜籽冷榨饼油的比较

从图3可知,混合溶剂3浸提得到的菜籽毛油量最高,混合溶剂 5提取的量最少,表明混合溶剂 3的浸提效果最好,混合溶剂 5的浸提效果最差。混合溶剂 3主要是石油醚和丙酮,石油醚极性极小,根据相似相溶原理,对于提取极性非常低的菜籽油能力很强,丙酮极性较高,能提高提取冷榨饼中的一些极性抗营养因子,混合溶剂 3不仅综合了两种溶剂的优点,而且从成本角度考虑,也是最低的;混合溶剂 5是乙酸乙酯和异丙醇的混合体系,乙酸乙酯和异丙醇的极性都比较高,提油能力受到限制。

表2 六种不同的浸提溶剂

图3 混合溶剂浸提效果比较

2.3 混合溶剂提取菜籽冷榨饼毛油脂肪酸组成的比较

不同混合溶剂体系提取菜籽冷榨饼所得毛油脂肪酸的种类及其含量如表 3所示,结果显示,不同混合溶剂提取的毛油脂肪酸的种类一样,但脂肪酸的含量上存在一定差异,混合溶剂提取毛油的单不饱和脂肪酸含量均高于冷榨油 5%,而多不饱和脂肪酸的含量均低于冷榨油 3%;混合溶剂 5和 6提取的毛油脂肪酸与冷榨油的组成最接近。

关于油酸的特殊作用,国外营养界的创新观点认为：油酸可降低血液总胆固醇和有害胆固醇,却不降低有益胆固醇。因而把油酸称为“安全脂肪酸”,油酸的含量多少,是评定食用油品质的重要指标。从表 3可知,混合溶剂提取所得毛油中油酸含量均高出冷榨油中油酸含量约 5%,提高了菜籽油的品质。混合溶剂提取所得毛油中的亚油酸含量均低于冷榨油约3%。

芥酸作为一种长碳链的脂肪酸,不易被人体吸收消化,营养价值低,同时在脂肪酸总成分中所占比例较大,限制了营养价值较高的油酸和亚油酸含量的增加,因而影响了菜籽油的食用品质。从表 3中可知,混合溶剂所得到的毛油中芥酸含量均低于冷榨油中芥酸含量约 0.7%。

2.4 混合溶剂提取后菜籽冷榨粕品质的比较

从图 4可知,经混合溶剂浸提后的菜籽粕中蛋白含量(约 45%左右)普遍高于菜籽冷榨饼中的蛋白含量(39.17%),蛋白含量的高低与混合溶剂浸提油脂的能力有很大关系,提油能力越强,粕中蛋白含量越高。主要是由于混合溶剂提取了菜籽冷榨饼中的残油及一些极易溶于极性溶剂的成分,如硫甙和糖类物质。多酚类物质易溶于丙酮,同时植酸、硫甙在丙酮水溶液中有较大溶解性,石油醚极性越小,使蛋白质发生变性的程度较小,混合溶剂 3从菜籽冷榨粕的蛋白质角度来说还是比较理想的;溶剂极性越大,对冷榨饼中可溶性糖类的溶出能力较强,但蛋白变性较为严重。

图4 溶剂浸出后菜籽粕蛋白含量比较

从表4和图5中可知,菜籽饼粕经过不同溶剂浸提后,粕中硫甙含量显著降低,其中 1号混合试剂提取硫甙最高,达 42.39%,2号混合溶剂提取率最低,仅为5.65%。经混合溶剂浸提后的菜籽粕,硫甙含量均低于饲料用菜籽饼国家标准 G B 10374-1989中一级低硫苷菜籽粕的规定值(ITC+OZT,mg/kg≤4000)。

图5 各种溶剂对硫甙脱除率

表 4 不同混合溶剂提取后菜籽饼粕中硫甙含量比较(mg/g)

表 3 不同混合溶剂提取菜籽冷榨饼毛油的脂肪酸组成(%)

3 结论

3.1 不同混合溶剂提取菜籽冷榨饼,所得菜籽毛油的脂肪酸种类一样,但在组成上有一定差异。其中 5号、6号混合溶剂浸提的菜籽毛油与菜籽冷榨油的组成最接近。

3.2 混合溶剂浸提后所得到的菜粕中蛋白含量比菜籽冷榨饼中提高了 6%,硫甙含量大大降低;蛋白、硫甙含量符合国家标准中饲料用菜籽一级饼粕中之规定(粗蛋白≥40%,ITC+OZT,mg/kg≤4000),粕可用于饲料加工。

3.3 以脂肪酸组成、粕中蛋白和硫甙的含量为指标,3号混合溶剂都是比较理想的混合溶剂,且 3号混合溶剂成本较低,适宜工业化生产。本实验筛选出 3号溶剂作为本课题的新型混合溶剂,进行下一步深入研究。

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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

菜籽冷榨技术保证了菜籽油的纯天然特性和蛋白质不变性,整个加工过程在低温下 (≤80℃)进行,提高了加工技术水平和产品的档次。菜籽冷榨饼含有一定的残油和丰富的蛋白质,提高菜籽冷榨饼的综合利用价值,不仅能提高油脂生产企业的利润,而且能解决我国饲料蛋白短缺的现状。由于正己烷作为植物油浸提溶剂存在着极易燃烧和不可再生,影响人体中枢神经系统和运动细胞等缺点,油脂浸出技术自诞生以来就一直受到争议[1],特别是 1990年美国清洁空气法案又将正己烷列为 18项空气污染有害物质之一,引起了人们的质疑。过去 20年间国内外研究单位都在寻找用于植物油浸提的能够替代正己烷的新型溶剂,在通过对多种有机溶剂研究筛选后,短碳链醇和除己烷以外的短链烃成为目前研究的重点[2-14]。开发新的油脂浸出溶剂是发展油脂浸出技术的关键。混合溶剂浸提工艺是在 20世纪七、八十年代发展起来的一种技术,混合溶剂是把两种或两种以上溶解范围不同的溶剂混合在一起所得到的媒液,由于相互影响,媒液的溶解能力往往大幅提高,使溶剂的优点得到最大限度的发挥,以达到浸取物料中不同组分或者脱毒等目的[15]。本实验从混合油脂浸提溶剂的筛选出发,从常规溶剂中筛选出几种混合溶剂,对菜籽冷榨饼浸油能力、浸出菜籽冷榨饼油的脂肪酸组成和浸油后菜籽粕的品质 (蛋白质和硫甙)进行研究,旨在为菜籽冷榨饼的综合利用提供参考。

2009-04-22 ＊通讯联系人

何江(1984-),男,硕士研究生,主要从事植物油脂与蛋白研究。

科技部科研院所技术开发研究专项资金项目(2008EG234281);农业部油菜现代产业技术体系建设项目(nycytx-00517)。