低温碱提水代法逆流提取油菜籽油和蛋白质

论文摘要

油菜籽是世界第二大油料作物,仅次于大豆。当前油菜籽油的提取方法中,压榨法的提油率偏低,浸出法的油品安全质量较差且生产环境要求高。前期研究开发的乙醇水提法（Ethanol-assisted Aqueous Extraction Processing,E-AEP）的提油率高,但是依然存在如下问题:乙醇用量偏多、提取剂用量偏多、蛋白提取率和水相中蛋白质浓度偏低。为了同时改善上述问题和保证高提油率,本论文探索不同水媒法油菜籽油提取工艺,并与多级逆流提取模式结合。具体从提油、乳状液性质及破乳、油品质分析、水相蛋白回收及其性质分析方面开展研究工作。主要结果如下:首先,基于对目前水媒法研究的分析和总结,提出了低温碱提水代法（Lowtemperature-and-alkali-assisted Aqueous Extraction Processing,LA-AEP）、超声辅助水代法（Ultrasound-assisted Aqueous Extraction Processing,U-AEP）和新乙醇水提法（New Ethanol-assisted Aqueous Extraction Processing,NE-AEP）。主要以残油率为指标,对这三种提油工艺进行单因素优化。结果表明:LA-AEP的总残油率为5.00%、蛋白提取率为64.58%,水相蛋白浓度是1.22（w/w）,均优于U-AEP和NE-AEP。LA-AEP具体工艺参数为:第一阶段提取时间和洗渣时间均为30 min、料液比1:4（w/v）、提取温度40℃、提取pH 11。LA-AEP的碱用量（以NaOH计）是30.00 g/kg油菜籽,与70℃、pH 9条件相比仅增加了约42%。研究了LA-AEP中提取pH对乳状液结构性质的影响。结果发现:当pH从7升至11,乳状液油含量逐渐升高、膜蛋白浓度逐渐降低、粒径逐渐减小。pH 11下形成的乳状液的ζ-电位绝对值最大。pH 7下形成的乳状液黏度最大。为了进一步减少提取剂用量、提高水相蛋白浓度,研究了低温碱提水代法的四级逆流提取（Four-stage Countercurrent of Low-temperature-and-alkali-assisted Aqueous Extraction Processing,FC-LA-AEP）模拟试验。结果表明:经过4级逆流,总残油率小于3.42%,蛋白提取率为76.70%以上,水相中蛋白质浓度富集至5.90%（w/w）。当四级逆流建立后,提取剂用量是2 L/kg油菜籽,仅占E-AEP的1/3。研究了FC-LA-AEP乳状液的醇法破乳工艺以及破乳过程乳状液的微观结构变化。结果表明:在45%（v/v）乙醇、70℃处理60 min,破乳率能达到97.50%。于是破乳后,FC-LA-AEP的清油得率可以实现94%以上。此时,乙醇用量是144 mL/kg油菜籽,仅占E-AEP的5.33%。此外,醇法破乳主要通过降低油水两相的界面张力使得油滴聚集释放,此时ζ-电位几乎降低至0,但是界面蛋白二级结构没有明显变化。分析了FC-LA-AEP油菜籽精炼油的生物活性成分和有害成分,并与商品油A（物理压榨）和商品油B（溶剂浸出）相比较。结果显示:FC-LA-AEP油菜籽油的生育酚含量为42.78 mg/100g、总甾醇含量为378.25 mg/100g,均高于两种商品油;FC-LA-AEP油菜籽油的反式脂肪酸含量为0.06 g/100g、三氯丙醇酯含量为0.37 mg/kg,均低于两种商品油。分析了从FC-LA-AEP水相中提取的菜籽蛋白的结构性质,并与从E-AEP水相中提取的菜籽蛋白相比较。结果表明:FC-LA-AEP的水相菜籽蛋白的溶解度、乳化活性和持水性更高,二级结构的无序化程度更低。FC-LA-AEP操作条件温和,能同时高效提取油菜籽油和菜籽蛋白,并且具有较低的提取剂用量和乙醇用量,是一种十分有前景的油菜籽油提取工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词对照表
• 1 绪论
•   1.1 油菜籽和油菜籽油简介
•   1.2 油脂在油籽中的存在形式
•   1.3 当前食品级油菜籽油的提取工艺
•     1.3.1 物理压榨和溶剂浸出
•     1.3.2 多级逆流提取
•   1.4 水媒法提取油菜籽油研究
•     1.4.1 水代法
•     1.4.2 水酶法
•     1.4.3 乙醇水提法
•   1.5 乳状液的破乳研究
•   1.6 立题背景和研究意义
•   1.7 主要研究内容
• 2 材料与方法
•   2.1 材料与设备
•     2.1.1 材料与试剂
•     2.1.2 仪器与设备
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 油菜籽主要成分测定
•     2.2.2 新乙醇水提法工艺优化
•     2.2.3 超声辅助水代法工艺优化
•     2.2.4 低温碱提水代法工艺优化
•     2.2.5 残油率、蛋白提取率和水相蛋白浓度测定
•     2.2.6 油菜籽油提取动力学试验
•     2.2.7 四级逆流提取模拟试验
•     2.2.8 乳状液结构性质分析
•     2.2.9 醇法破乳工艺单因素优化
•     2.2.10 乙醇溶液表面张力测定
•     2.2.11 醇处理的界面蛋白样品制备
•     2.2.12 油菜籽油的脂肪酸组成测定
•     2.2.13 油品质指标测定
•     2.2.14 水相菜籽蛋白的提取率和纯度测定
•     2.2.15 菜籽蛋白样品制备
•     2.2.16 蛋白质的溶解度测定
•     2.2.17 蛋白质的乳化性和乳化稳定性测定
•     2.2.18 蛋白质的持水性和持油性测定
•     2.2.19 蛋白质的起泡性和起泡稳定性测定
•     2.2.20 数据分析
• 3 结果与讨论
•   3.1 油菜籽的主要组成成分
•   3.2 水媒法提取油菜籽油工艺研究
•     3.2.1 新乙醇水提法工艺
•     3.2.2 超声辅助水代法工艺
•     3.2.3 低温碱提水代法工艺
•     3.2.4 不同水媒法提油工艺的相关提取参数
•     3.2.5 不同水媒法菜籽毛油的理化指标
•   3.3 pH对低温碱提水代法乳状液性质的影响
•     3.3.1 乳状液的主要组成成分
•     3.3.2 乳状液的粒径分布和微观结构
•     3.3.3 乳状液的ζ-电位
•     3.3.4 乳状液的流变性质
•     3.3.5 乳状液界面蛋白的二级结构
•   3.4 低温碱提水代法的逆流提取模拟试验
•     3.4.1 逆流提取工艺优化
•     3.4.2 逆流提取对油和蛋白质的提取效率
•     3.4.3 逆流提取的提取剂用量和碱用量
•   3.5 乳状液破乳工艺及其微观结构变化分析
•     3.5.1 醇法破乳工艺的单因素优化
•     3.5.2 乙醇浓度对乳状液的界面张力的影响
•     3.5.3 醇处理对乳状液界面蛋白二级结构的影响
•     3.5.4 乙醇浓度对乳状液的ζ-电位的影响
•     3.5.5 破乳过程乳状液的微观的变化
•   3.6 油菜籽油的油品质分析
•     3.6.1 油菜籽油的脂肪酸组成
•     3.6.2 油菜籽油的酸价和过氧化值
•     3.6.3 油菜籽油的生物活性成分含量
•     3.6.4 油菜籽油的有害成分含量
•   3.7 水相菜籽蛋白的性质分析
•     3.7.1 水相菜籽蛋白的提取率和纯度
•     3.7.2 水相菜籽蛋白的溶解度
•     3.7.3 水相菜籽蛋白的主要功能性质
•     3.7.4 水相菜籽蛋白的二级结构
• 主要结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 ：作者在攻读硕士学位期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 田凌宇

导师: 杨瑞金

关键词: 油菜籽油,低温碱提水代法,多级逆流提取,醇法破乳

来源: 江南大学

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 一般化学工业,轻工业手工业

单位: 江南大学

分类号: TS225.14

总页数: 63

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