農林學類論文-植物油脂提取工藝研究新進展.doc

農林學類論文-植物油脂提取工藝研究新進展摘要：主要介紹植物油脂的主要提取工藝及其最新發(fā)展，并簡單介紹了它們的主要優(yōu)點及其不足之處。關鍵詞：植物油脂，提取工藝植物油料大多來源于植物的種子，含有人體所必需的不飽和脂肪酸如亞油酸、亞麻酸、油酸等，是關系國計民生的重要大宗農產(chǎn)品。我國是世界上最大的食用油需求國和世界第一大食用油生產(chǎn)國。入世以來，我國植物油行業(yè)面臨著巨大的沖擊：降低關稅、擴大市場準入、取消出口補貼和逐步放開貿易權，進口完全實行市場化自由競爭。2004年我國植物油進口量達到歷史最高水平，引來社會各界對植物油市場的關注和憂慮，植物油生產(chǎn)領域如何改進提取工藝，提高國際競爭力就顯得十分迫切。本文在此背景下就植物油的提取工藝及最新研究進展作以綜述。1傳統(tǒng)植物油提取工藝傳統(tǒng)植物油提取工藝主要有壓榨法和浸出法兩種。1.1壓榨法壓榨法是借助機械外力的作用，將油脂從油料中擠壓出來的取油方法，目前是國內植物油脂提取的主要方法。壓榨法適應性強，工藝操作簡單，生產(chǎn)設備維修方便，生產(chǎn)規(guī)模大小靈活，適合各種植物油的提取，同時生產(chǎn)比較安全。按照提油設備來分，壓榨法提油有液壓機榨油和螺旋機榨油兩種。液壓榨油機又可以分為立式和臥式兩類，目前廣泛使用的是立式液壓榨油機。壓榨法存在出油率低，勞動強度大，生產(chǎn)效低的缺點并且由于榨油過程中有生坯蒸炒的工序，豆粕中蛋白質變性嚴重，油料資源綜合利用率低。1.2浸出法浸出法是一種較先進的制油方法，它是應用固液萃取的原理，選用某種能夠溶解油脂的有機溶劑，經(jīng)過對油料的接觸（浸泡或噴淋），使油料中油脂被萃取出來的一種方法，多采用預榨餅后再浸提。在我國，采用直接浸出或預壓榨浸出工藝的植物油脂每年超過800萬噸，這些油幾乎全部使用的是6號溶劑油，其主要成分為六碳的烷烴和環(huán)烷烴，沸點在6090（發(fā)達國家用的工業(yè)己烷，沸點在66.268.1）。由于6號溶劑油是從石油中提煉的的產(chǎn)品，而今石油能源短缺，市場價格居高不下，而且剩余的高沸點溶劑對餅粕食用衛(wèi)生安全質量有影響，因此人們不得不考慮開發(fā)替代溶劑。目前國內已經(jīng)有人開始丙烷、丁烷等作為溶劑提取小麥胚芽油的研究，這種方法適合一些特種油脂的分離提取，油脂中有效成分不被破壞，所得的蛋白粕可以用于深加工，有很好的發(fā)展前景。還有進行油料生胚擠壓膨化后直接進行浸出制油的研究，生坯擠壓膨化后，多孔性增加，酶類被鈍化，溶劑對料層的滲透比和排泄性都大為改善，浸出速率提高，混合油濃度增大，浸出毛油品質提高，出油率大大提高。國外生胚膨化浸出工藝已廣泛應用，我國對這一技術的研究和應用也有了較大的進展。浸出法具有出油率高，粕中殘油率低，勞動強度低，生產(chǎn)效率高，粕中蛋白質變性程度小，質量較好，容易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和生產(chǎn)自動化等優(yōu)點。其缺點為浸提出來的毛油含非油物質較多，色澤較深，質量較差，且浸出所用溶劑易燃易爆，而且具有一定毒性，生產(chǎn)的安全性差以及會造成油脂中溶劑的殘留。2新研究開發(fā)的植物油脂提取工藝2.1水代法水代法與普通的壓榨法、浸出制油工藝不同，主要是將熱水加到經(jīng)過蒸炒和細磨的原料中，利用油、水不相溶的原理，以水作為溶劑，從油料中把油脂代替出來，故名為水代法。這種提油方法是我國勞動人民從長期的生產(chǎn)實踐中創(chuàng)造和發(fā)明的。目前，水代法主要用于小磨香油的生產(chǎn)。水代法提油的工藝有很多優(yōu)點：提取的油脂品質好，尤其是以芝麻為原料的小磨香油；提取油脂工藝設備簡單，同時能源消耗少；還有就是水代法以水作為溶劑，沒有燃爆的危險，不會污染環(huán)境，并且可同時分離油和蛋白質。但主要缺點為出油率低于傳統(tǒng)浸出法，在浸提過程中易污染微生物。2.2水酶法水酶法提油是一種較新的油脂與蛋白質分離的方法，它將酶制劑應用于油脂分離，通過對油料細胞壁的機械破碎作用和酶的降解作用提高油脂的提取率，與傳統(tǒng)提油工藝相比水酶法提油工藝具有處理條件溫和，工藝簡單、能耗低、并且能同時得到優(yōu)質的植物油脂和純度高、再利用性強的蛋白質等優(yōu)點。國外在這方面的研究較早，1983年Fullbrook等人用蛋白水解酶和對細胞壁有降解作用的酶從西瓜籽、大豆和菜籽中制取油脂和蛋白質，大豆油回收率可達90%，菜籽油為70%72%；1986年McGlone等人用聚半乳糖醛酸酶、a-淀粉酶和蛋白酶提取椰子油，油脂收率為74%80%；1988年Sosulski對Canola油料進行酶解預處理后再進行己烷浸出，可明顯縮短浸出時間，提高浸出效率；1993年Sosulski等人對Canola油料先進行酶處理后再進行壓榨，未經(jīng)酶處理的Canola壓榨出油率僅為72%，經(jīng)過酶處理后可達90%93%；1996年CheMan等人用纖維素酶、a-淀粉酶、聚半乳糖醛酸酶和蛋白酶對椰子進行水酶法提油，油脂收率為73.8%。國內王瑛瑤、王璋等進行了水酶法提取花生蛋白質和花生油的研究。這些研究為水酶法應用于同時進行油脂和蛋白質的分離作了理論上和實踐上的嘗試。2.3反膠束萃取技術一般將表面活性劑溶于水中，并使其濃度超過臨界膠束濃度(CMC)時會形成聚集體，這種聚集體屬于正常膠團；若將表面活性劑溶于非極性的有機溶劑中并使其濃度超過臨界膠束濃度便會形成與上述相反的聚集體，即反膠束，因此反膠束就是指分散于連續(xù)有機溶劑介質中的包含有水分子內核的表面活性劑的納米尺寸的聚集體，也稱逆膠束或反膠團。在反膠束中，表面活性劑的非極性尾在外，與非極性的有機溶劑接觸，而極性頭在內形成一個極性核。根據(jù)相似相溶原理，該極性核具有溶解極性物質的能力，如蛋白質、酶、鹽、水等分子。如果極性核溶解了水之后就形成了“水池”，此時反膠束也稱為溶脹的反膠束。用反膠束系統(tǒng)萃取分離植物油脂和植物蛋白質的基本工藝過程為，將含油脂和蛋白質的原料溶于反膠束體系，蛋白質增溶于反膠束極性水池內，同時油脂萃取入有機溶劑中，這一步稱為前萃，然后用水相，通過調節(jié)離子強度等，使蛋白質轉入水相，離心分離，實現(xiàn)反萃。這樣將傳統(tǒng)工藝的提油得粕再脫溶的復雜冗長流程，改進為直接用反膠束系統(tǒng)分離油脂和蛋白質，工藝過程大為縮短，能耗大為降低。反膠束分離過程中，蛋白質由于受周圍水層和極性頭的保護，蛋白質不會與有機溶劑接觸，從而不會失活。避免了傳統(tǒng)方法中蛋白質容易變性的缺點。國內的對這方面也作了一些研究：程世賢等人用反膠團提取大豆中的蛋白質和豆油，結果表明大豆蛋白質的萃取率最高達96.9%，豆油的萃取率為90.5%；陳復生、趙俊庭等人用反膠束體系進行了萃取花生蛋白和花生油的研究，得出了用反膠束體系同時萃取植物油脂和植物蛋白是可行的結淪，并得出了最佳工藝參數(shù)；陳復生等人對經(jīng)反膠束萃取法得到的豆油脂肪酸成分與常用的溶劑萃取法進行了比較。這些研究為反膠束法用于分離植物油脂提供了一定的理論基礎。2.4超臨界CO2萃取法超臨界CO2萃取方法是利用超臨界流體具有的優(yōu)良溶解性及這種溶解性隨溫度和壓力變化而變化的原理，通過調整流體密度來提取不同物質。超臨界CO2萃取植物油脂具有許多優(yōu)點，如工藝簡化，節(jié)約能源；萃取溫度較低，生物活性的物質受到保護；CO2作為萃取溶劑、資源豐富、價格低、無毒、不燃不爆，不污染環(huán)境。近三十年來，國外在超臨界CO2萃取植物油脂的基礎理論研究和應用開發(fā)上都取得了一定的進展。對超臨界CO2提取大豆油、小麥胚芽油、玉米胚芽油、棉籽油、葵花籽油、紅花籽油等都做了系統(tǒng)的研究，制造出容積超過10000L的提取裝置，并在特種油脂方面己有工業(yè)化生產(chǎn)。我國科技界對超臨界流體萃取技術也倍加關注，國家自然科學基金委員會也對其進行了大力支持，短短幾年內，我國在超臨界流體萃取的工藝方面進行了大量的研究，并積累了許多有價值的經(jīng)驗。我國對超臨界流體萃取的應用研究主要集中在食品、香料、中草藥、色素等的精制和提純，例如：超臨界CO2萃取大豆油、小麥胚芽油、玉米胚芽油、棉籽油、葵花籽油、紅花籽油、葡萄籽油等種子油脂；超臨界CO2萃取薄荷醇、茉莉精油、桂花精油等；超臨界CO2萃取砂仁、當歸油、銀杏黃酮、卵磷脂、丹參、幽醇、大黃酸、番茄紅色素、銀杏葉花青素等。在提取設備方面，己生產(chǎn)出了1L1000L的超臨界CO2提取裝置，但對這些萃取工藝的研究大部分僅集中于小試階段，真正能工業(yè)化的工藝還不夠成熟，尚待于進一步研究。超臨界CO2萃取植物油脂存在耐高壓設備昂貴，生產(chǎn)成本高，不易操作，批處理量小等不足之處，一定程度上限制其工業(yè)化的生產(chǎn)。但是隨著科技的進步和發(fā)展，這些問題終究都會有一個比較完善的解決，作為一種新興的分離技術其所具有的選擇性高、操作溫度低、工藝簡單等方面的優(yōu)勢，必將會擁有廣闊的應用前景2.5超聲波處理法超聲波是頻率大于20KHz聲波，具有波動與能量雙重屬性，其振動可產(chǎn)生并傳遞強大能量，使物質中分子產(chǎn)生極大加速度。由于大能量超聲波作用，媒質粒子將處于約為其重力104倍的加速度交替周期波動，波的壓縮和稀疏作用使媒質被撕裂形成很多空穴，這些小空穴瞬間生成、生長、崩潰，會產(chǎn)生高達幾千個大氣壓瞬時壓力，即成為空化現(xiàn)象?？栈菇缑鏀U散層上分子擴散加劇，在油脂提取中加快油脂滲出速度，提高出油率。超聲波在生物活性物質的提取方面已有廣泛應用，在油脂提取方面尚處探索階段，國內現(xiàn)已有葵花籽、獼猴桃籽、松籽油、苦杏仁油超聲波提取方面的報道。3小結傳統(tǒng)的植物油脂提取方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展和國際競爭的要求，須對其工藝進行必要改進和改善，以提高出油率，工作效率及保證安全生產(chǎn)。新興的油脂提取工藝已經(jīng)慢慢地嶄露頭角，隨著其研究的不斷加深，朝著工業(yè)化方向的不斷邁進，必將給油脂工業(yè)帶來飛速發(fā)展。參考文獻1,劉喜亮,劉智鋒.世界油脂工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展J.糧油食品科技,2005,13,(5):1-3.2.植物油脂制品安全生產(chǎn)與品質控制M.北京：化學工