專利名稱：一種水飛薊籽仁的綜合利用方法
技術領域：
本發明涉及一種水飛薊籽仁的綜合利用方法，特別是從水飛薊籽仁中提取油與水解蛋白的方法，屬于生物技術在食品中的應用技術領域。
背景技術：
水飛薊為菊科草本植物藥材，原產于地中海沿岸，現廣泛分布于歐洲、北美洲、亞洲、非洲等地，我國陜西、黑龍江、遼寧、江蘇、湖北等地均有栽培。水飛薊籽作為中藥材，提取分離其主要成分水飛薊素，進而純化為水飛薊賓。水飛薊賓主要存在于籽殼中，水飛薊油和蛋白則存在于籽仁中。研究證明，水飛薊籽仁中蛋白質含量較高，氨基酸種類齊全，是一種優質蛋白，其效價介于大豆蛋白和小麥蛋白之間。水飛薊油也具有較高的營養價值，其中的不飽和脂肪酸含量高達80％以上，以亞油酸和油酸為主，且富含維生素E。已有研究證明水飛薊油無毒無害而且具有降低血漿膽固醇和治療高血壓的作用，對受四氯化碳毒害的老鼠肝組織有較好的抗氧化效果。
研究表明，水飛薊籽中99％以上的水飛薊賓分布在殼中，99％以上的水飛薊蛋白和水飛薊油分布在水飛薊仁中。目前國內采用的是全籽提取水飛薊賓的工藝路線，其工藝是先采用擠壓法使水飛薊籽中的油去除，減少部分干擾，再用正己烷溶劑萃取分離其水飛薊素，但該工藝難以獲得高純度的水飛薊賓。該工藝的另一缺陷則是水飛薊籽在擠壓和溶劑萃取過程，其中的蛋白質已經完全變性甚至焦化，喪失了原有的營養價值，無法進行綜合利用。因此，其副產物水飛薊粕一般只能用作肥料或飼料。此外，傳統的擠壓工藝還有提油率低、油品質差等缺點，限制了水飛薊油的深度開發和利用。本發明是在水飛薊籽殼仁分離的基礎上，采用低溫加壓溶劑萃取技術提取水飛薊籽仁中的油，在提取油的同時保持了水飛薊粕中蛋白的天然特性和其它熱敏性活性物質，既可獲得高品質的油又可獲得不變性的粕，有效提高了水飛薊資源的綜合利用率。
發明內容
本發明提供的是一種水飛薊籽仁的綜合利用方法，以殼仁分離的水飛薊籽仁為原料，通過低溫加壓溶劑萃取技術獲得水飛薊油和粕，所得的水飛薊粕用蛋白酶水解，制得的水解蛋白具有抗氧化、降血壓、提高免疫、延緩衰老等功能，是一種安全有效的抗氧化、延緩衰老的健康制品原料。
本發明上述目的是通過以下技術手段實現的。
(1)干法粉碎一般地說，油料破碎度大，出油率高。粉碎作用在一定程度上實現對油料子葉細胞破碎，增加物料與溶液接觸面積，有利于油的溶出，本法采用機械粉碎，粉碎后的物料過60目篩。
(2)加壓溶劑萃取提油在0.2MPa～0.6MPa的壓力下，選用液化丁烷為溶劑，對經步驟(1)處理的水飛薊種仁粉逆流浸提1～4次，浸提時間30min～120min，溶料比1～3∶1。浸提結束后，對混合油和濕粕中含的溶劑在減壓的狀態下脫溶，從而制得水飛薊油和粕。從混合油中和濕粕中蒸發出的溶劑，經減壓汽化后再經過壓縮機壓縮、冷凝液化后循環使用。
(3)酶解工藝以步驟(2)中干燥的脫脂水飛薊粕為原料，于水中配成質量分數為2％～6％的懸浮液，放入反應器中，30℃～55℃水浴浸泡30min～90min，80℃～100℃水浴加熱變性處理5～30min，冷卻至適當溫度，按照酶與底物質量比為1％～9％的濃度加入蛋白酶，在pH6～9、溫度為40℃～60℃的條件下，酶解0.5～4小時，其中所述的蛋白酶為中性蛋白酶、堿性蛋白酶、胰蛋白酶、復合風味酶、木瓜蛋白酶；酶解后酶解液離心，上清液通過截留分子量10kDa的纖維素平板膜超濾，除去大分子量的蛋白質、多糖等物質，透過液進行噴霧干燥，獲得水飛薊水解蛋白粉，其中中性蛋白酶(酶活力為70000U/mL)、堿性蛋白酶(酶活力為154.64萬U/mL)、復合風味酶(酶活力為6.9萬U/g)；胰蛋白酶(酶活力為26.26萬U/g)、木瓜蛋白酶(酶活力為4.96萬U/g)。
本發明的有益效果加壓溶劑萃取不僅能顯著減少溶劑消耗量，大大縮短萃取時間，而且整個制油過程是在較低溫度下進行，因而可抑制油脂的氧化和水飛薊蛋白的變性。水飛薊粕通過蛋白酶酶解后，其酶解液通過膜超濾可進一步濃縮純化蛋白。得到的水解蛋白粉可以配制成口服液或直接服用，或與賦形劑混合制成粉劑、膠囊等，另外還可以做為食品添加劑，添加于其它食品中，一方面提高營養價值，另一方面增強抗氧化能力，延長食品的保質期。該工藝得到的水飛薊油不飽和脂肪酸含量高，而且色澤淺、黏度低，很適合食用，也可用于高級化妝品制作。
本發明具有原料來源廣泛、制備工藝簡單、效率高、無污染等優點。不需要經過復雜繁瑣的提取過程，符合大規模生產要求，制作成本低，容易實施。
圖1是本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式 下面結合實施例對本發明做進一步闡述 本發明中使用的蛋白酶，其中中性蛋白酶(酶活力為70000U/mL)、堿性蛋白酶(酶活力為154.64萬U/mL)、復合風味酶(酶活力為6.9萬U/g)，無錫杰能科酶制劑有限公司提供；胰蛋白酶(酶活力為26.26萬U/g)、木瓜蛋白酶(酶活力為4.96萬U/g)上海化學試劑公司提供。
實施例1 (1)加壓溶劑萃取提油 水飛薊籽仁粉碎后，在0.2MPa壓力下，選用液化丁烷為浸出溶劑，室溫下逆流浸提3次，每次浸提30min，溶料比2∶1。混合油經減壓蒸發，使溶劑與油脂分離，得到毛油。采取三級負壓蒸發系統，真空度0.095MPa，脫溶溫度為55℃。浸出后的水飛薊粕經減壓蒸發，使其中的溶劑汽化并與粕分離，即得到脫脂水飛薊粕。采取單級負壓蒸發系統，真空度0.095MPa，脫溶溫度為65℃。從混合油中和水飛薊粕中蒸發出的溶劑，經減壓汽化，汽化后的溶劑氣體再經過壓縮機壓縮、冷凝液化后循環使用。毛油得率為23.57％；粕殘油≤4.5％。
(2)水飛薊水解蛋白的制備 準確稱取干燥脫脂的水飛薊粕，加水配成蛋白質量分數為4％的懸浮液，放入反應器中，30℃水浴浸泡90min，80℃水浴加熱處理30min，冷卻，按照酶與底物質量比為2％的濃度加入木瓜蛋白酶，用氫氧化鈉和鹽酸溶液調節溶液pH至6，并保持pH值恒定；置于恒溫水浴鍋中40℃下酶解0.5小時，酶解液加熱煮沸10分鐘滅酶，4000r/min離心20分鐘，上清液用截留分子量10kDa的超濾膜超濾，除去大分子量的蛋白質、多糖等物質，透過液進行噴霧干燥，獲得水飛薊水解蛋白粉。
實施例2 (1)加壓溶劑萃取提油 水飛薊籽仁粉碎后，在0.6MPa壓力下，選用液化丁烷為浸出溶劑，室溫下逆流浸提1次，浸提時間120min，溶料比1.5∶1。混合油經減壓蒸發，使溶劑與油脂分離，得到毛油。采取三級負壓蒸發系統，真空度0.095MPa，脫溶溫度為55℃。浸出后的粕經減壓蒸發，使其粕中的溶劑汽化分離，得到低溫脫脂水飛薊粕。采取單級負壓蒸發系統，真空度0.095MPa，脫溶溫度為65℃。從混合油中和浸出粕中蒸發出的溶劑，經減壓汽化，汽化后的溶劑氣體再經過壓縮機壓縮、冷凝液化后循環使用。毛油得率為22.91％；粕殘油≤5.2％。
(2)水飛薊水解蛋白的制備 準確稱取干燥脫脂水飛薊粕，加水配成蛋白質量分數為6％的懸浮液，放入反應器中，55℃水浴浸泡30min，100℃水浴加熱變性處理5min，冷卻，按照酶與底物質量比為1％的濃度加入堿性蛋白酶，用氫氧化鈉溶液調節溶液pH至9，置于恒溫水浴鍋中60℃下酶解4小時。酶解過程中保持pH恒定。酶解結束后酶解液加熱煮沸10分鐘滅酶，4000r/min離心20分鐘，上清液用截留分子量10kDa的超濾膜超濾，除去大分子量的蛋白質、多糖等物質，透過液進行噴霧干燥，獲得水飛薊水解蛋白粉。
實施例3 (1)加壓溶劑萃取提油 水飛薊籽仁粉碎后，在0.4MPa壓力下，選用液化丁烷為浸出溶劑，室溫下逆流浸提次數4次，每次浸提時間60min，溶料比1.3∶1。混合油經減壓蒸發，使溶劑與油脂分離，得到毛油。采取三級負壓蒸發系統，真空度0.095MPa，脫溶溫度為55℃。浸出粕經減壓蒸發，使粕中的溶劑汽化分離，得到低溫脫脂水飛薊粕。采取單級負壓蒸發系統，真空度0.095MPa，脫溶溫度為65℃。從混合油中和粕中蒸發出的溶劑，經減壓汽化，汽化后的溶劑氣體再經過壓縮機壓縮、冷凝液化后循環使用。毛油得率為26.27％；粕殘油≤2.2％。
(2)水飛薊水解蛋白的制備 準確稱取干燥脫脂水飛薊粕，加水配成蛋白質量分數為2％的懸浮液，放入反應器中，40℃水浴浸泡60min，85℃水浴加熱變性處理20min，冷卻，按照酶與底物質量比為9％的濃度加入中性蛋白酶，用氫氧化鈉溶液調節溶液pH至7，于恒溫水浴鍋中55℃下酶解2小時。酶解過程中保持pH恒定。酶解結束后酶解液加熱煮沸10分鐘滅酶，4000r/min離心20分鐘，上清液用截留分子量10kDa的超濾膜超濾，除去大分子量的蛋白質、多糖等物質，透過液進行噴霧干燥，獲得水飛薊水解蛋白粉。
試驗1清除DPPH自由基試驗 取實施例3所制備得到的水飛薊水解蛋白，配制濃度為0.4mg/mL、0.8mg/mL、1.2mg/mL、1.6mg/mL、2.0mg/mL，DPPH溶液濃度為0.04g/L，溶劑為無水乙醇，檢測波長為517nm。清除率計算公式為 K＝[1-(Ai-Aj)/A0]×100 式中K為對DPPH自由基的清除率，％；A0為2mL的DPPH無水乙醇溶液加2mL無水乙醇的吸光值；Ai為2mL的DPPH無水乙醇溶液加2mL水解蛋白溶液的吸光值；Aj為2mL無水乙醇加2mL水解蛋白溶液的吸光值。每個樣品重復測定三次求平均值。
表1水飛薊水解蛋白清除DPPH自由基的能力
由試驗結果可知，隨著水飛薊水解蛋白濃度的增大，其清除DPPH自由基的能力呈增大的趨勢，當濃度為2.0mg/mL時，其對DPPH自由基的清除率達到了82.33％，說明水解蛋白對DPPH自由基有很強的清除能力。
試驗2清除羥自由基的試驗 取實施例3所制備得到的水飛薊水解蛋白，配制濃度分別為4mg/mL、6mg/mL、8mg/mL、10mg/mL。各取2mL上述濃度的水解蛋白溶液，依次加入2mL 6mmol/L的FeSO4、2mL 6mmol/L的H2O2，混勻后靜置10min，再加入2mL 6mmol/L水楊酸，混勻，靜置30min，在510nm處測其吸光值記為Ai，當用雙蒸水代替水楊酸時的吸光值記為Aj。空白對照組以雙蒸水代替水解蛋白溶液，吸光值記為A0。按照下式計算水解蛋白對羥自由基的清除率K K＝[1-(Ai-Aj)/A0]×100 表2水飛薊水解蛋白清除羥自由基的能力
水飛薊水解蛋白具有較強的清除羥自由基的能力，且量效關系顯著，其IC50為6.66mg/mL。
經過試驗證明，根據本發明提供的方法得到的水飛薊水解蛋白具有顯著的抗氧化功效，可以用于制備相應的產品，應用于食品、保健品等方面。
權利要求
1.一種水飛薊籽仁的綜合利用方法，其特征在于包括以下步驟
(1)干法粉碎對殼仁分離后的水飛薊籽仁，采用機械粉碎，粉碎后的物料過60目篩；
(2)加壓溶劑萃取提油在0.2MPa～0.6MPa的壓力下，選用液化丁烷為溶劑，對經步驟(1)處理的水飛薊籽仁粉逆流浸提1～4次，浸提時間30min～120min，溶料比1～3∶1；浸提結束后，對混合油和濕粕中含的溶劑在減壓的狀態下脫溶，從而制得水飛薊油和粕；從混合油中和濕粕中蒸發出的溶劑，經減壓汽化后再經過壓縮機壓縮、冷凝液化后循環使用；
(3)酶解工藝以步驟(2)中干燥后的脫脂水飛薊粕為原料，于水中配成質量分數為2％～6％的懸浮液，放入反應器中，30℃～55℃水浴浸泡30min～90min，80℃～100℃水浴加熱變性處理5～30min，冷卻至適當溫度，按照酶與底物質量比為1％～9％的濃度加入蛋白酶，在pH為6～9、溫度為40℃～60℃的條件下，進行酶解0.5～4小時；其中所述的蛋白酶為中性蛋白酶、堿性蛋白酶、胰蛋白酶、復合風味酶、木瓜蛋白酶；酶解液離心，上清液通過截留分子量10kDa的纖維素平板膜超濾，透過液進行噴霧干燥，獲得水飛薊水解蛋白粉。
2.根據權利要求1所述的一種水飛薊籽仁的綜合利用方法，其特征在于其中所述的中性蛋白酶的酶活力為70000U/mL；堿性蛋白酶的酶活力為154.64萬U/mL；復合風味酶的酶活力為6.9萬U/g；胰蛋白酶的酶活力為26.26萬U/g；木瓜蛋白酶的酶活力為4.96萬U/g。
全文摘要
本發明公開了一種水飛薊籽仁的綜合利用方法，包括以下步驟(1)機械粉碎后的物料過60目篩；(2)加壓溶劑萃取提油選用液化丁烷為溶劑，對經步驟(1)處理的水飛薊籽仁粉逆流浸提1～4次，浸提時間30min～120min，得到水飛薊油；(3)酶解工藝干燥后脫脂水飛薊粕為原料，于水中配成質量分數為2％～6％的懸浮液，放入反應器中，水浴加熱變性后冷卻至適當溫度，按照酶與底物質量比為1％～9％的濃度加入蛋白酶，在pH為6～9、溫度為40℃～60℃的條件下，進行酶解0.5～4小時，上清液通過截留分子量10kDa的纖維素平板膜超濾，透過液進行噴霧干燥，獲得水飛薊水解蛋白粉。本發明具有原料來源廣泛、制備工藝簡單、效率高、無污染等優點。
文檔編號A23L1/29GK101810350SQ20101015201
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月20日 優先權日2010年4月20日
發明者董英, 朱淑云, 徐斌, 陳鈞 申請人:江蘇大學