張凱淇，于 澤，劉子偉，孔欽冰，劉 柯，曹 恰

（河北農(nóng)業(yè)大學 理工學院，河北 滄州 061100）

1 大豆及大豆油

大豆（又稱黃豆） 是人們熟悉的一種豆類，常以豆?jié){、豆腐和豆皮等豆制品形式出現(xiàn)，或是深加工食品的原料——醬油及醬類制品；此外，也是一種重要的油料作物[1]，大豆的營養(yǎng)價值較高，富含蛋白質(zhì)和多種脂肪酸，尤其是亞油酸占比高達7.3%（±1.1%）[2]。亞油酸具有降低患癌率、預防心臟病、提高免疫力等功能[3-4]，可以對人體健康產(chǎn)生積極影響，由此可見，大豆油具有很高的食用價值。

然而，普通大豆的含油脂率只有10%~18%，即使是高油大豆的粗脂肪含量也不足22%[5]，其遠遠低于花生、油菜籽的含油脂率；并且大豆子葉的細胞之間幾乎沒間隙（如圖1），細胞大小為1.67×10-3[6]，可知大豆榨油所需的外力較大，不易被破壞，加大了獲取油脂的難度。

10×10 倍顯微鏡觀察到的大豆子葉細胞[6]見圖1。

圖1 10×10 倍顯微鏡觀察到的大豆子葉細胞

2 大豆制油加工工藝

大豆含油脂率低，想要得到出油率高且品質(zhì)好的油更加不易。往年對大豆制油加工工藝的研究頗多，將眾多方法分為物理方法、化學方法、生物方法和混合方法，再分類舉出典型的加工工藝，針對其加工工藝流程及關鍵步驟等信息進行詳細敘述。

大豆制油工藝的思維導圖見圖2。

圖2 大豆制油工藝的思維導圖

2.1 物理方法

2.1.1 壓榨法

有一種古法壓榨法是純物理壓榨，不是熟知的那個“壓榨法”，其依靠壓力將油脂直接從原料中分離出來，保留了大豆的原汁原味，為了與現(xiàn)代壓榨區(qū)分而被稱為笨榨，笨榨法的成品又分為笨榨生豆油和笨榨熟豆油[7]，其區(qū)別點類似于冷榨油和熱榨油。目前，壓榨法的大致工藝流程為大豆→清洗→干燥→破碎→過篩→壓榨→分離→大豆油，壓榨前是否加熱、蒸煮，分為冷榨法和熱榨法，一般熱榨溫度維持在128 ℃左右[8]，導致熱榨的出油率略高于冷榨，但是倪倩[9]通過比較冷榨和熱榨提取的大豆油品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)前者比后者的亞油酸含量多出22.80%，由于亞油酸含量的提高，冷榨大豆油的營養(yǎng)價值明顯高于熱榨。

壓榨制取大豆油較為安全，幾乎不添加有害化學成分，但是其出油率較低，經(jīng)濟效益不高，所以現(xiàn)代壓榨方法常需要調(diào)節(jié)壓榨條件、添加輔助處理或和其他方法結合制油，如纖維素酶結合堿性蛋白酶冷榨制油，朱秀清等人[10]根據(jù)優(yōu)化試驗得到了最優(yōu)工藝數(shù)據(jù)，具體工藝技術要求與流程為大豆→清洗→干燥→脫皮→粉粹至40 目→調(diào)整水分含量13%→加纖維素酶與堿性蛋白酶（1∶2） 0.2%（加酶前先在45 ℃的水浴鍋中活化30 min） →冷榨（溫度80 ℃及螺桿轉速36 r/min） →離心取雜→三級大豆油，出油率為70.6%，提高了出油率，可比常規(guī)冷榨法高2.1%。

2.1.2 萃取法

萃取法是根據(jù)不同溶解度來提取大豆油的物理方法，大豆→粉碎→過篩→調(diào)節(jié)溫度和壓力→萃取→大豆油。王拓等人[11]采用超臨界萃取法提取一種新型濃香的優(yōu)質(zhì)大豆油，最優(yōu)條件為大豆經(jīng)170 ℃下烘烤30 min，破碎至40~60 目，萃取壓力25 MPa，在50 ℃下萃取2.5 h；也可以采用超臨界CO2萃取法，最佳提取工藝為在45 ℃，25 MPa 萃取顆粒度50 目的大豆粉末60 min，大豆油的提取率21.48%[12]。利用超臨界流體的優(yōu)良溶解能力，將基質(zhì)和萃取物有效分離，可以避免在傳統(tǒng)工藝上出現(xiàn)雜質(zhì)過多的問題。

2.2 化學方法

溶液浸提法（浸出法） 是工業(yè)上普遍應用的一種大豆制油工藝，大豆→清洗→干燥→破碎→軋胚→調(diào)節(jié)浸出條件→浸出→六脫（脫脂、脫膠、脫水、脫色、脫臭、脫酸） →大豆油，其工藝完全、成熟，浸出率接近百分之百。使用不同的有機溶劑進行浸提，在品質(zhì)和得率方面會有細微的變化，張元生等人[13]使用正戊烷浸出大豆油，同時在浸出前膨化大豆料，選擇在30 ℃的情況下浸出2.4 h，其出油率有98.83%。近年來，有機溶劑的使用以己烷為主，黃梅婷[14]得出最優(yōu)浸提條件為入浸水分7%，料液比1∶0.8，浸出溫度60 ℃，浸出時間80 min，最終大豆中的殘油率低至0.65%。浸提法需要添加化學試劑，但是其危險性很難完全消除，正己烷在浸提方法中不可或缺，但是其蒸汽與空氣接觸易爆炸[15]，且不可再生[16]。進而，研發(fā)出水代法浸提[17]，用水來代替化學試劑，但是其出油率就不如溶劑浸提法的效果，所以常常與生物方法結合——水代酶法，可簡稱為水酶法[18]。

索氏提取法與溶液浸提法相似，是脂肪含量測定的代表方法[19]，該方法準確、重現(xiàn)性好，并且操作簡便[20]。與此同時，與存在相關的制油工藝，張璐等人[21]選擇胚芽進行制油，將其烘干、粉碎至30 目，然后將大豆胚芽粉末放入索氏抽提器（料液比1∶1.3） 中進行提取，回流5 收集溶劑并對產(chǎn)品進行濃縮即可，但是其出油率僅有10.50%，這種加工方法沒有進入過制油市場，只停留在實驗室的檢驗工作中。

2.3 生物方法

2.3.1 發(fā)酵法

生物方法是通過微生物發(fā)酵提取大豆油脂，稱為微生物發(fā)酵法，微生物產(chǎn)生的蛋白酶分解大豆蛋白，從而提高了大豆油脂的分離率，其使得原有大豆油提取率在有限范圍內(nèi)達到最大值，也不會增添有毒物質(zhì)。大部分試驗應用的微生物為枯草芽孢桿菌，加工工藝流程為大豆→清洗→干燥→粉碎→滅菌→發(fā)酵→提取→大豆油，提取方法每個人的試驗都略有差別，于妍[22]采用的方法是離心，而王松霞[23]則采用萃取，初始條件為80 目，底物質(zhì)量分數(shù)10%，初始pH 值4.62~5.00，初始培養(yǎng)溫度36 ℃，38 ℃下發(fā)酵19 h，其出油率達到極致——30.28%。

微生物發(fā)酵法安全系數(shù)極高，即使油中僅殘留少部分微生物，在使用時也可以高溫殺死，但是其出油率不如壓榨法，所以單獨使用一種發(fā)酵法無法滿足生產(chǎn)需要。可采用發(fā)酵工藝的大豆制粉聯(lián)合擠壓膨化技術，結合后的總油得率95.1%[24]，與水酶法相當。

枯草芽孢桿菌發(fā)酵全脂豆粉提取油和蛋白工藝圖[24]見圖3。

圖3 枯草芽孢桿菌發(fā)酵全脂豆粉提取油和蛋白工藝圖

2.3.2 生物解離法

生物解離法與微生物發(fā)酵法相比，跳過了發(fā)酵，直接應用微生物的產(chǎn)物酶。生物解離法的優(yōu)點就是安全無毒、添加物質(zhì)少，但是生物方法本身出油率具有局限性。孫禹凡等人[25]使用微波輔助生物解離，基于王心剛等人[26]的水酶法試驗，通過單因素試驗及響應面試驗達到了最好的工藝即微波功率 700 W，微波時間7.6 min，添加0.9% Protex 6 L，料液比1∶5.15，最終總油脂提取率為92.13%。

微波輔助生物解離法提取大豆油的工藝流程圖[25]見圖4。

圖4 微波輔助生物解離法提取大豆油的工藝流程圖

2.4 混合方法

雖然單獨生物方法的出油率并不理想，但是與化學或物理方法結合則出油效果會很好，不僅可以提高出油率，還可以保證大豆油的食用品質(zhì)，有2 種代表性方法——其他方法輔助的水酶法和萃取法，其中水酶法本就是化學和生物方法的結合。

2.4.1 水酶法

水酶法是化學方法與生物方法的結合，近年來這種采油新技術得到了廣泛的研究。水酶法脫脂[27]的基本加工工藝流程為大豆→清洗→干燥→粉碎→調(diào)節(jié)水分、擠壓膨化→酶解→離心分離→大豆油，這里需要注意的一點是工藝過程中的“擠壓膨化”，擠壓膨化可以使大豆組織膨脹，使油脂更容易流出[28-29]，并且在此基礎上，選擇合適的酶解條件為酶添加量2%，原料與水的配比1∶6.5，在溫度57 ℃，pH 值9.5 條件下酶解3 h，大豆油的提取率為91.67%左右，比傳統(tǒng)酶法高19%[30]。另外，還可以增加“破乳”步驟，在江連洲等人[8]和李楊等人[31]的水酶法工藝中都加入了這一步，將乳狀液破乳可以得到部分殘留的游離油，提高出油率。

在水酶法的基礎上可以增加各種不同的輔助方法，如與真空擠壓膨脹、剝落擠壓等物理方法的結合，或依靠超聲波輔助提取。前2 種類似都是結合物理方法擠壓幫助大豆出油，在套筒溫度87 ℃，?？卓讖?2 mm，真空度-0.067 MPa 的條件下擠壓，使大豆粉膨化，其出油率93.87%[26]，比簡單的擠壓碰撞高出了2.2%；剝落和擠壓強化了蛋白質(zhì)的蛋白酶水解，釋放出更多的油，可使油脂提取率提高到88%[32]。楊柳等人[32]用超聲波輔助水酶法，超聲溫度50 ℃，超聲功率400 W 下處理15 min 后，料液比1∶6，酶添加量2.0%，在pH 值9.0，溫度55 ℃下酶解4 h，出油率可提高12.57%，達到86.13%。

超聲波輔助水酶法提取大豆油工藝流程圖[33]見圖5。

圖5 超聲波輔助水酶法提取大豆油工藝流程圖

2.4.2 其他方法輔助萃取法

萃取法大多被酶輔助或者直接與水酶法結合，使用微量蛋白酶就可以提高出油率[34]。錢俊青設計的工藝步驟分為三道工序：水提含油蛋白、酶解含油蛋白及萃取提油，大豆→粉碎過篩20 目→加入400 mL水/ 100 g 大豆，在pH 值9.0 及室溫下浸泡1 h→過濾→調(diào)節(jié)pH 值至4.5→以轉速2 000 r/min 離心15 min→酶解加入30%水→再加入0.3%的中性蛋白酶，控制pH 值8.0，45 ℃條件→酶解1 h→按照300 mL 石油醚/100 g 原料加入溶劑萃取→pH 值4.0、室溫下振蕩15 min→以轉速3 000 r/min 離心15 min→大豆油，可以獲得70%的高品質(zhì)大豆油。

3 結語

大豆含油脂率低，并出油困難，稱不上極好的工藝選擇的油料作物，目前的家庭用油也以花生油為主。然而，由于人們生活觀念已發(fā)生轉變，從原來的吃飽吃好到現(xiàn)在的大多數(shù)人會考慮健康、營養(yǎng)因素來看，大豆油的營養(yǎng)價值極高，可能會成為未來追捧的對象，這樣一種富有經(jīng)濟效益的榨油工藝就顯得極為重要。大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)加工工藝以壓榨與浸提為主，“酶”元素也在逐漸走入，綜述總結近年來的大豆制油加工工藝，分析工藝關鍵步驟、對比油脂出油率及品質(zhì)，以期為日后大豆油工藝的發(fā)展及研究提供參考。