一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的工艺 【技术领域】
一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的工艺，属于生物技术在食品工业中的应用技术领域。
背景技术
当前世界上主要制油工艺有机械法，浸出法与水剂法。目前国内主要加工方法有两种，一是有机溶剂浸出法，二是利用机械外力的物理压榨法。上述方法也是传统分离油料中油和蛋白质的方法，即采用先从油料中提取油，再从所得饼粕中提取蛋白质的两步工艺路线。这些方法虽然提油率较高，但提油过程都不同程度引起蛋白质变性，从而影响其营养价值和功能性质，尤其经过高温处理后，饼粕中水溶性蛋白含量明显下降，剩下的饼粕只能用作肥料和饲料，造成油料蛋白资源的浪费；而溶剂浸出需脱溶剂过程，设备多，投资大，污染重。
早在上世纪50年代，人们就观察到酶预处理对油料的出油量有明显影响。在国外，水酶法提油在实验室范围内已被广泛用于多种油料种籽的取油，包括向日葵籽、大豆、棉籽、牛油树果、椰果、玉米等。用酶法处理橄榄、鳄梨、椰子以提高出油率，在工业试验中已取得良好效果。
花生是我国重要的油料作物，约占全国油料年产量的42％，2003年年产1520万吨，总产量和总产值在世界上占第一位。同时我国又是一个人口众多的农业大国，每年的食用油消费量达1300万吨，但是部分食用油长期依赖进口。近几年每年地进口油脂数量高达400-700万吨，在油料生产方面，我国的大豆国际竞争优势不足，所以大力发展花生产业是解决我国油脂问题的根本出路。
花生也是世界上占第三位的植物蛋白源，约可提供世界蛋白需要量的11％。现代营养学研究发现：人类摄食蛋白质经消化道的酶作用后，大多是以低肽形式消化吸收的，以游离氨基酸形式吸收的比例很小。进一步的试验又揭示了肽比游离氨基酸消化更快、吸收更多，表明肽的生物效价和营养价值比游离氨基酸更高。花生蛋白质虽具有优良性能，但花生蛋白中必需氨基酸组成不均衡，赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸为其限制氨基酸；另外，蛋白质的净利用率(NPU)为48。一般来说，优质蛋白的NPU在70以上，花生蛋白的NPU值较低，成为花生蛋白营养的第二缺陷。为此消除花生蛋白的营养缺陷，得到营养价值高易消化吸收的水解短肽，以更有效地利用花生蛋白资源就具有非常重要的意义与价值。目前，世界上有以大豆、豌豆、玉米等农作物为原料得到水解肽的研究。日本以食品蛋白为原料，酶解后经脱臭、脱色制得的多肽食品，仅流动食品的市场规模已近130亿日元，目前仍存在强劲的发展势头。但至今国内外未见对花生肽的系统研究报道。
采用水酶法从花生中提油的研究报道国外仅有两篇，[Lanzani，A.et al.LaRiv.Ital.Sostanze grasse，1975，52，226-229；Aparna Sharma et al.JAOCS，2002(79)：215-218]游离油得率分别为78％和86％。但他们都未对另一组分花生蛋白质的回收利用进行研究。目前，国内CN1419837A报道：与不经酶处理的传统水剂法相比，用纤维素酶、果胶酶和中性蛋白酶三种酶共同对花生进行酶解处理后，花生的油脂收率及花生蛋白收率分别从86％与67％提高到94-96％和73-75％。但作者在文中没有指出油脂收率是指总油提取率还是游离油(free oil)提取率，没有说明油是以乳油方式回收还是以游离油方式回收，没有对花生蛋白质的性质、回收方式加以研究。
【发明内容】
本发明目的是提供一种水酶法从花生中提取油与水解蛋白的工艺。利用酶处理花生种籽，以提高游离油(free oil)得率并同时回收高质量、高营养的水解花生蛋白。
本发明的技术方案：花生仁经烘干脱红衣，干粉碎与碱提，然后用单一碱性蛋白酶进行酶解反应，酶解结束后对酶解体系离心，离心后得到的乳油与从离心后的渣用碱洗提所得乳油合并，对合并后的乳油用冷冻—解冻的方法破乳获得游离油；对酶解体系离心后得到的水解液和碱洗后的碱洗液合并，灭酶，喷雾或冷冻干燥获得小肽形式的水解蛋白粉。
在植物油料中，油脂存在于油料细胞内部，并通常与其他大分子(蛋白质和碳水化合物)结合，构成脂蛋白、脂多糖等复合体，只有将油料组织的细胞结构及油脂复合体破坏，才能取出其中的油脂。采用对油料组织和对脂蛋白、脂多糖等复合体有降解作用的酶(如蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、葡聚糖酶等)处理油料，可以达到油料预处理的目的。在机械破碎的基础上，酶对细胞结构的进一步破坏，以及酶对脂蛋白、脂多糖等复合体的分解作用，可增加油料组织中油的流动性，从而提高出油率。另外，在油料提油过程中，部分磷脂转移到油中，与蛋白质结合并吸附在油滴表面形成稳定的乳状液，不利于油脂的分离提取，酶的作用可降低乳状液的稳定性，提高油的得率。
1.工艺路线，如图1所示。
2.分析方法
蛋白质：半微量凯式定氮法
脂肪：索式抽提法
淀粉：样品先经酸水解，再用还原糖滴定法
总油得率：(原料中油含量-渣II中油含量)×100％/原料中油含量
总蛋白质得率：(原料中蛋白质含量-渣II中蛋白质含量)×100％/原料中蛋白质含量
游离油得率：(游离油I+游离油II)×100％/原料中油含量
水解蛋白得率：灭酶后的水解液与碱洗液中氨基氮的量×100％/原料中氨基氮的量
物料粒径分布：Mastersizer2000型激光粒径分析仪
水解度：pH-stat法与TNBS法
水解花生蛋白的相对分子质量分布：凝胶过滤色谱与HPLC
3.工艺条件
1)筛选及去皮
新鲜无霉变花生经远红外烘干机干燥至水分5％以下，烘干过程中温度不高于60℃。用花生脱皮机去98％以上红衣，以避免红衣影响水解蛋白产品的颜色与风味。
2)干粉碎与碱提
干粉碎即是破坏原料的组织细胞。干粉碎可以使用超微磨机(CWM型)或手提式中药粉碎机，干粉碎没有加水可以避免破碎过程中形成稳定的乳状液。粉碎过程中温度不宜超过80℃，粉碎后物料的粒径控制在20μm以下。
碱提过程是把蛋白质与油脂从破碎后的细胞组织中释放出来。花生蛋白质含10％清蛋白与90％球蛋白，它们在稀的NaOH溶液中有很高的溶解度。将干粉碎后的物料分散在4-6倍水量的NaOH溶液中，使体系的pH范围在8.0-8.5，温度为60℃，碱提时间为20-60min。碱提后原料中绝大部分蛋白质以溶解状态存在于NaOH溶液中，有利于酶的充分作用。
3)酶解工艺
花生中蛋白质含量较高，在含油、水、及具两亲性质的蛋白质存在的体系中，搅拌的过程中不可避免地会形成乳状液。选用合适的酶对乳化体系作用不仅可以破坏细胞壁有利于油的渗透，还可以在一定程度上破坏脂蛋白膜，提高油籽的出油率。
由于花生蛋白营养上存在的缺陷，因此所选用的酶及其作用方式应使得到的产品切实能弥补花生蛋白的不足，提高营养价值与扩大应用范围。工艺中选用食品级碱性蛋白酶Alcalase。Alcalase购自NOVO公司，是特为水解各种蛋白质而研制的高效细菌蛋白酶，该酶的主要有效成分枯草杆菌蛋白酶A(枯草杆菌蛋白酶Carlsberg)是一种内切蛋白酶，对底物作用范围广泛。
体系中加入0.5-2.5ml/100g蛋白质的酶量，作用温度55-65℃，作用时间5-8hr，反应过程中可以采用pH-stat法测定水解度，控制体系的pH值恒定在8.00左右；或也可以采用不控制酶解体系的pH，让其自然降解的酶解方式，用TNBS法测定水解度。
4)洗提与破乳
体系酶解后离心，对得到的渣用pH7.5左右的两倍于原料的NaOH溶液在60℃下搅拌提取30min。合并离心后得到的乳油与从离心后的渣用碱洗提所得乳油，合并后的乳油采用冷冻(-8--4℃)解冻(25-35℃)的方法破乳。
5)花生水解蛋白的回收
水解液与碱洗液合并后在85℃灭酶10min，离心后的上清液经喷雾干燥或冷冻干燥得到小肽形式的花生水解蛋白粉。
本发明的有益效果：设备简单，操作安全，污染少；能同时分离油和水解蛋白，缩短了工艺路线；操作条件温和，所得油和水解蛋白质量较高；由酶解分离所得的水解蛋白是价值极高的油料蛋白质深加工产品，其溶解度高、口感好、易消化吸收，具有良好的分散性，能广泛用于多种食品体系，为天然蛋白质所不及。
本发明与背景技术CN1419837A相比较，本发明用单一碱性蛋白酶Alcalase对花生原料进行酶解反应，而背景技术采用纤维素酶、果胶酶和中性蛋白酶三种酶共同对花生原料进行酶解反应，显然，采用单一酶进行作用要优越得多。首先，选用单一酶种避免了多酶种对工艺推广应用的限制；其次碱性蛋白酶Alcalase是特为水解各种蛋白质而研制的高效细菌蛋白酶，该酶的主要有效成分枯草杆菌蛋白酶A(枯草杆菌蛋白酶Carlsberg)是一种内切蛋白酶，对底物的作用范围要比B.subtilis来源的中性蛋白酶要广泛得多，可以更大幅度地提高花生水解蛋白的回收率。
本发明与背景技术CN1419837A相比较，本发明具体提出了用冷冻—解冻方法对乳油进行破乳，从而获得游离油。这种破乳方法操作简单，容易实现工业化生产。而背景技术只笼统提到“再经乳化油处理”，并未进一步提到具体处理方案，显然背景技术仅是得到乳化油。
本发明与背景技术CN1419837A相比较，本发明采用碱性蛋白酶Alcalase进行酶解反应，回收得到的水解花生蛋白经检测是小肽形式的。这种小肽具有营养价值高，人体吸收利用率高的特点，可弥补花生蛋白质限制氨基酸多、净利用率(NPU)低的营养缺陷。
【附图说明】
图1水酶法从花生中提取油与水解蛋白的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
实施例1
原料脱红衣，用手提式中药粉碎机对去皮花生仁进行干破碎。将粉碎后的花生用4倍的碱液提取，提取初始的pH为8.25，温度为60℃。20min后，把体系的pH调到8.00(Alcalase2.4L的最适pH范围内)，加酶量为2.5ml/100g蛋白质，用pH-stat控制体系的pH恒定在8.00左右，7hr后体系水解度达到22.7％。
总油得率为97.3％，总蛋白得率为95.6％。
总的游离油得率为92.4％，花生水解蛋白的回收率达到90％。
实施例2
原料脱红衣，用手提式中药粉碎机对去皮花生仁进行干破碎。将粉碎后的花生用5倍的碱液提取，提取初始的pH为8.50，温度为60℃。40min后，把体系的pH调到8.50，加酶量为1.5mL/100g蛋白质，自然酶解8hr。
总油得率为97％，总蛋白得率为94.1％。
总的游离油得率为91.6％，花生水解蛋白的回收率达到84％。