王志軍，朱佳偉

(中糧塔原紅花(新疆)有限公司，新疆 額敏834600)

油脂加工

酶法輔助適溫壓榨制取紅花籽油工藝技術(shù)

王志軍，朱佳偉

(中糧塔原紅花(新疆)有限公司，新疆 額敏834600)

為提高紅花籽油品質(zhì)，通過酶法輔助適溫壓榨制取紅花籽油，并利用響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化其工藝參數(shù)。結(jié)果表明:紅花籽油最佳制取條件為水分8.56%、壓榨溫度72.9℃、壓力3.86 MPa、喂料速度2 050 kg/h、酶用量2.4%、酶解溫度50.7℃、酶解時間4.5 h；在此條件下紅花籽油中亞油酸含量達到80%，VE含量達到460 mg/kg，甾醇總含量達到4 275 mg/kg，出油率為23.96%。

紅花籽油；適溫壓榨；水酶法

紅花 (CarthamustinotoriusL.) 屬菊科紅蘭花屬，原產(chǎn)于中亞埃及地區(qū)，是一種花油兩用、栽培歷史悠久的經(jīng)濟作物[1-2]。我國80%紅花種植分布于新疆、云南、河南和四川地區(qū)[3]。紅花籽含油豐富(24%～29%)，油中富含亞油酸(70%～ 82%)、VE和植物甾醇[4]。近年來，因為紅花籽油對高脂血癥、動脈硬化、冠心病有預(yù)防和治療作用，其關(guān)注度也持續(xù)增加[5]。

我國紅花籽油的傳統(tǒng)制取工藝有壓榨法和浸提法。壓榨法借以機械手段破壞油料細胞來提高出油率，但傳統(tǒng)熱榨存在毛油品質(zhì)低、副產(chǎn)品蛋白質(zhì)變性嚴重等問題[6-7]；而冷榨法存在耗能大、出油率低等問題[8]。浸提法具有出油率高、成本低等優(yōu)勢，但存在溶劑殘留等安全隱患[9]。適溫壓榨是指入榨料在比傳統(tǒng)預(yù)榨入榨溫度(110～120℃)更低的入榨溫度(80～90℃)下進行壓榨的一種制油工藝技術(shù)[10]。通過適溫壓榨制取的油脂色澤淺、膠體雜質(zhì)含量低、易于后續(xù)精煉。有文獻[11]報道將酶法與適溫壓榨制油技術(shù)相結(jié)合，探索制取高品質(zhì)食用油，如通過水酶法提取油茶籽油、芥花籽油等。酶法輔助適溫壓榨制油利用纖維素酶、蛋白酶對油料進行預(yù)處理，破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，分解其中脂蛋白和脂多糖，增加油料組織中油脂的流動性，從而有利于下一步適溫壓榨提取油料中的油脂，這種方法可以避免高溫蒸炒過程中油料細胞蛋白質(zhì)的變性，減少油脂中VE、甾醇的破壞。本研究采用酶法輔助適溫壓榨制油工藝技術(shù)，并利用響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化其工藝參數(shù)，為開發(fā)高品質(zhì)紅花籽油的生產(chǎn)工藝提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料與試劑

紅花籽，購自新疆塔城地區(qū)額敏縣。

氫氧化鈉，濃硫酸，正己烷，無水乙醚，冰醋酸，乙醇，無水乙醇，酚酞指示劑，碘，鄰苯二甲酸氫鉀，氫氧化鉀，硫代硫酸鈉，鹽酸，異辛烷，碘化鉀、纖維素酶，復(fù)合蛋白酶，脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品。

1.1.2 儀器與設(shè)備

GC4000A氣相色譜儀，LDS-IH自動水分測定儀，PM-8188-A谷物水分測定儀，2.5-10箱式電阻爐，722S可見分光光度計，BM-2W阿貝折射儀，AE200分析天平，六孔(雙例) 電熱恒溫水浴鍋，101-IES 電熱鼓風(fēng)干燥箱，Tintometer Model F羅維朋比色計，TQLZ15×200振動清理篩，QSX-125吸式比重去石機，YPSG25×1000 破碎機，YYPY 80×100 液壓軋坯機，ZCL250×6立式蒸炒鍋，204-3型榨油機，NYB-20阿瑪過濾機，DHZ400自清碟式分離機，YLYS·100脫色塔，YLYD180×4 脫臭塔。

1.2 實驗方法

1.2.1 酶法輔助適溫壓榨工藝

酶法輔助適溫壓榨工藝路線為：原料驗收→預(yù)處理→破碎→粉碎→噴淋→調(diào)質(zhì)→干燥→適溫壓榨→毛油。具體方法如下：

原料驗收：原料到貨后由化驗室負責(zé)抽樣，按公司《檢驗、試驗控制程序》檢驗，檢驗合格后方可入庫使用。原料應(yīng)無嚴重腐爛變質(zhì)、農(nóng)藥殘留及重金屬殘留，符合GB 19641—2005《植物油料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

預(yù)處理：原料經(jīng)過兩次吸風(fēng)清理篩，將原料中的大部分雜質(zhì)和灰塵除去，再經(jīng)比重去石機和除磁機，除去并肩石、并肩泥及鐵等磁性物質(zhì)等，得到凈料(含雜不超過0.5%)。

破碎、粉碎：原料經(jīng)過破碎機破碎，達到物料破碎的目的，盡量破壞紅花籽殼(4～8瓣)。將破碎后的物料進行粉碎。

噴淋、調(diào)質(zhì)、干燥：將纖維素酶與復(fù)合蛋白酶(質(zhì)量比1∶1)用紅花籽質(zhì)量2%的蒸餾水進行溶解，調(diào)節(jié)pH為7.0，均勻噴灑于紅花籽上，選取一定的酶解溫度、酶用量和酶解時間進行酶解，然后調(diào)質(zhì)或干燥8～12 h，使物料達到一定水分。

適溫壓榨：在一定溫度和壓力下進行壓榨。

1.2.2 原料成分的測定

水分測定參照GB/T 6435—2014；粗脂肪含量測定參照GB/T 6433—2006；灰分測定參照GB/T 6438—2007；粗纖維含量測定參照GB/T 6434—2006；粗蛋白質(zhì)含量測定參照GB/T 6432—1994。

1.2.3 油脂理化指標(biāo)的測定

酸值測定參照GB/T 5530—2005; 過氧化值測定參照GB/T 5538—2005; 碘值測定參照GB/T 5532—2008; 皂化值測定參照GB/T 5534—2008;相對密度測定參照GB/T 5009.2—2003；折光指數(shù)測定參照GB/T 5527—2010；色澤測定參照GB/T 22460—2008。

1.2.4 脂肪酸組成分析

脂肪酸組成分析參照GB/T 17376—2008、GB/T 17377—2008。

1.2.5 油脂中VE含量和甾醇總含量的測定

VE含量測定參照NY/T 1598—2008《食用植物油中維生素E 組分和含量的測定 高效液相色譜法》。

甾醇總含量測定參照GB/T 25223—2010 《動植物油脂 甾醇組成和甾醇總量的測定 氣相色譜法》。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理方法

用Design-Expert 8.05b分析軟件進行數(shù)據(jù)的處理、回歸方程的推導(dǎo)。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅花籽原料的成分分析

通過成分測定，紅花籽中粗脂肪含量31.93%、水分5.19%、灰分2.8%、粗纖維含量21.8%、粗蛋白質(zhì)含量14.1%。

2.2 紅花籽油適溫壓榨工藝參數(shù)的確定

2.2.1 響應(yīng)面實驗設(shè)計與結(jié)果

紅花籽原料經(jīng)過篩選、預(yù)處理、粉碎后，過20目篩，根據(jù)1.2.1噴淋(酶用量2%、酶解溫度50℃、酶解時間4 h)、調(diào)質(zhì)干燥，而后進行適溫壓榨。以水分、壓榨溫度、壓力、喂料速度為影響因素，以出油率(Y)為響應(yīng)值，進行四因素五水平的響應(yīng)面實驗，以確定紅花籽油適溫壓榨工藝參數(shù)。因素水平見表1，響應(yīng)面實驗結(jié)果見表2。

表1 因素水平

表2 紅花籽出油率的響應(yīng)面實驗結(jié)果

續(xù)表2

實驗號 X1 X2 X3 X4Y/%411-1-123.715-1-11-122.4761-11-123.527-111-123.758111-123.919-1-1-1121.33101-1-1121.8811-11-1123.251211-1123.6613-1-11122.03141-11122.7115-111123.7716111123.8417-200022.2218200023.57190-20020.1620020023.912100-2022.5422002023.7323000-223.8224000223.3225000023.6326000023.7527000024.0428000023.5729000023.7330000023.82

2.2.2 實驗統(tǒng)計模型的建立及檢驗

采用Design-Expert 8.05b分析軟件對表2數(shù)據(jù)進行處理，得到多元二次回歸模型:

對回歸模型和模型系數(shù)進行顯著性檢驗，結(jié)果見表3。

表3 紅花籽出油率的顯著性檢驗及方差分析

注：**表示差異極顯著(P<0.01)；*表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2.3 最優(yōu)工藝的確定

根據(jù)模型，紅花籽油適溫壓榨的最優(yōu)工藝條件為水分8.56%、壓榨溫度72.9℃、壓力3.86 MPa、喂料速度2 050 kg/h，在此工藝條件下出油率預(yù)測值為24.26%。

2.3 紅花籽油適溫壓榨中酶法輔助工藝參數(shù)的確定

柴杰等[12]研究發(fā)現(xiàn)，長時間酶解會影響生育酚、甾醇等微量營養(yǎng)成分的含量，本實驗以VE含量和甾醇總含量為考察指標(biāo)對紅花籽油適溫壓榨中酶法輔助工藝參數(shù)進行確定。

2.3.1 響應(yīng)面實驗設(shè)計與結(jié)果

紅花籽采用1.2.1的工藝適溫壓榨，壓榨條件為水分8.56%、壓榨溫度72.9℃、壓力3.86 MPa、喂料速度2 050 kg/h，以酶用量、酶解溫度、酶解時間為影響因素，以VE含量(Y1)和甾醇總含量(Y2)為響應(yīng)值，進行三因素五水平的響應(yīng)面實驗，以確定紅花籽油適溫壓榨中酶法輔助工藝參數(shù)。因素水平見表4，響應(yīng)面實驗結(jié)果見表5。

表4 因素水平

表5 紅花籽油VE含量和甾醇總含量的

2.3.2 實驗統(tǒng)計模型的建立及檢驗

采用Design-Expert 8.05b分析軟件對表5數(shù)據(jù)進行處理，得到多元二次回歸模型：

對回歸模型和模型系數(shù)進行顯著性檢驗，結(jié)果見表6、表7。

表6 紅花籽油VE含量的顯著性檢驗和方差分析

表7 紅花籽油甾醇總含量的顯著性檢驗和方差分析

續(xù)表7

變異源平方和自由度均方FPX219201.81119201.814.430.0616**X3394421.171394421.1790.96<0.0001**X1X2300.131300.130.070.7978**X1X3351.131351.130.080.7818**X2X3528.131528.130.120.7343**X21252767.641252767.6458.29<0.0001**X22489142.781489142.78112.80<0.0001**X2397871.02197871.0222.570.0008**殘差43362.35104336.24失擬項35988.8557197.774.880.0534**純誤差7373.5051474.70總和1746924.5519

2.3.3 最優(yōu)工藝的確定

根據(jù)模型，以紅花籽油中VE含量為考察指標(biāo)的酶法輔助最優(yōu)工藝條件為酶用量2.5%、酶解溫度50.7℃、酶解時間4.5 h，在此工藝條件下紅花籽油中VE含量預(yù)測值為638.71 mg/kg。以紅花籽油中甾醇總含量為考察指標(biāo)的酶法輔助最優(yōu)工藝條件為酶用量2.4%、酶解溫度50.7℃、酶解時間4.5 h，在此工藝條件下紅花籽油中甾醇總含量預(yù)測值為4 765.88 mg/kg。

綜上，以紅花籽油中VE含量和甾醇總含量為考察指標(biāo)的酶法輔助最優(yōu)工藝條件為酶用量2.4%、酶解溫度50.7℃、酶解時間4.5 h，在此工藝條件下VE含量預(yù)測值為638.50 mg/kg，甾醇總含量預(yù)測值為4 765.88 mg/kg。

2.4 熱榨與適溫壓榨對紅花籽油產(chǎn)品品質(zhì)的影響對比

亞油酸是一種對人體健康不可缺少的必需脂肪酸，對減輕炎癥和預(yù)防人體心血管疾病方面有良好作用[13-14]。VE的主要功能是非特異性的斷鏈抗氧化，作為斷鏈抗氧化劑，VE可阻止自由基反應(yīng)的進行，從而保護細胞膜磷脂和血漿脂蛋白中的多不飽和脂肪酸免受氧自由基的攻擊，因此VE能保證細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性，也可以緩解氧自由基造成的應(yīng)激[15]。植物甾醇可以抑制人體對膽固醇的吸收，促進其降解代謝和生化合成，具有類激素、類生長素的功能；有增強免疫力、抗炎、抗衰老、預(yù)防糖尿病的功能；可使肌肉增生，促進傷口愈合，增強毛細血管內(nèi)的循環(huán)[16]。

酸值是油脂中游離脂肪酸含量的標(biāo)志，一般情況下，食用植物油中酸值略有升高不會對人體健康造成危害，但如發(fā)生嚴重的變質(zhì)，所產(chǎn)生的醛、酮、酸會破壞脂溶性維生素，使油脂的營養(yǎng)價值大為降低，食用后影響人體正常的消化吸收功能[17]。而油脂在氧化酸敗時形成活性很強的過氧化物，因此過氧化值也常常作為油脂的質(zhì)量指標(biāo)。酸值越小，過氧化值越低，說明油脂質(zhì)量越好，新鮮度越好[8]。

在上述最優(yōu)工藝條件下對紅花籽油酶法輔助適溫壓榨工藝進行3次平行實驗，并將制得毛油進行精煉與常規(guī)熱榨制得的紅花籽油產(chǎn)品進行對比，結(jié)果見表8。

表8 適溫壓榨紅花籽油與熱榨紅花籽油產(chǎn)品品質(zhì)的比較

注：熱榨毛油與適溫壓榨毛油在相同條件下進行精煉。

從表8可知，酶法輔助適溫壓榨紅花籽油中亞油酸、VE、甾醇等營養(yǎng)成分含量要高于熱榨紅花籽油，酶法輔助適溫壓榨紅花籽油的酸值、過氧化值均低于熱榨紅花籽油。姜慧仙[18]的研究發(fā)現(xiàn)隨著酶解時間延長，細胞內(nèi)葉片狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部物質(zhì)被溶出，葉片狀結(jié)構(gòu)發(fā)生聚集或脫落，直至明顯的細胞結(jié)構(gòu)不可見，這可能利于壓榨時油脂的榨出和對油品的保護。

3 結(jié) 論

紅花籽油最佳酶法適溫壓榨工藝條件為：水分8.56%，壓榨溫度72.9℃，壓力3.86 MPa，喂料速度2 050 kg/h，酶用量2.4%，酶解溫度50.7℃，酶解時間4.5 h。在最佳工藝條件下精煉紅花籽油產(chǎn)品中亞油酸含量達到80%，VE含量達到460 mg/kg，甾醇總含量達到4 275 mg/kg，出油率為23.96%。酶法輔助適溫壓榨紅花籽油中亞油酸、維生素E、甾醇等營養(yǎng)成分含量要高于熱榨紅花籽油，品質(zhì)更佳。

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Enzyme-assisted optimum temperature pressing for safflower seed oil

WANG Zhijun, ZHU Jiawei

(COFCO Tayuan Safflower (Xinjiang) Co., Ltd., Emin 834600, Xinjiang, China)

In order to improve the quality of safflower seed oil, safflower seed oil was produced by enzyme-assisted optimum temperature pressing, and the process parameters were optimized by response surface methodology. The results showed that the optimal parameters were obtained as follows: water content 8.56%, pressing temperature 72.9℃, pressure 3.86 MPa, feeding rate 2 050 kg/h, dosage of enzyme 2.4%, enzymolysis temperature 50.7℃ and enzymolysis time 4.5 h. Under these conditions, the content of linoleic acid, vitamin E and sterols in safflower seed oil reached 80%, 460 mg/kg and 4 275 mg/kg respectively, and the oil yield was 23.96%.

safflower seed oil；optimum temperature pressing；aqueous enzymatic method

2016-11-30；

2016-12-27

王志軍(1975)，男，助理工程師，主要從事油脂生產(chǎn)技術(shù)工作(E-mail) wang-zhijun@cofco.com。

TS225.1；TS201.1

A

1003-7969(2017)03-0024-06