專利名稱：米曲霉兩步法固態(tài)發(fā)酵油料作物輔助冷榨制油的方法
技術領域：
本發(fā)明是一種提取植物油脂的方法，特別是一種利用微生物米曲霉固態(tài)發(fā)酵酶解后冷榨提取大豆等油料作物油脂的方法。
背景技術：
現(xiàn)行常規(guī)的工業(yè)化制油方法沿用了傳統(tǒng)的熱榨工藝和有機溶劑萃取，這兩種提油工藝雖然提取油的效率很高，但是都有著各自的弊病。熱榨采用了蒸炒的工藝手段，導致優(yōu)質蛋白的最大限度變性，浪費了大量蛋白資源，間接提高了生產成本，有機溶劑萃取提油盡管出油率很高，但是提油使用的化學溶劑會有少量殘留于成品油和餅柏之中，長久食用，有可能對人體健康造成一定的危害，不能滿足市場對綠色安全食品的需求，并且提油后的餅柏都只能用作飼料和肥料，限制了本就稀缺的植物資源的綜合利用。自上世紀80年代開始，新提油技術的研發(fā)逐漸成為了科學界關注的問題，隨著技術手段的進步，提油工藝也取得了豐碩的研究成果，最新的研究熱點集中于酶法提油，其中，水酶法最受到油脂業(yè)的關注，它是一種利用酶，酶解植物組織結構的提油方法，兼顧了植物原料壓榨后的餅柏的蛋白質量，是同時獲得油與蛋白的最佳工藝，但是由于油水分離困難，導致一直處于瓶頸，難以取得進一步的發(fā)展與應用。冷榨法提油是油料作物在入榨前，不經過蒸炒等高溫處理，入榨的溫度低于80度的榨油方法，冷榨后的油不經過任何精煉處理，使得油料中的營養(yǎng)物質得以最大化的保存，尤其是維生素E，磷脂等營養(yǎng)成分。并保證了榨油后餅柏的綜合利用，但是其存在的缺點在于榨油后，餅柏的殘油量較高，尤其對于低含油作物更是如此，其原因在于只選用機械擠壓的方法不能破壞植物組織結構，尤其是纖維素骨架與脂蛋白復合體，導致低含油作物在一般壓榨的條件下，出油少或者不出油的現(xiàn)象。
`
20世紀90年代以來，隨著能源與環(huán)境問題的日益嚴重，固態(tài)發(fā)酵以其獨特的優(yōu)點(如無“三廢”排放)獲得了人們的關注，固態(tài)發(fā)酵是指利用自然底物做碳源和能源，或是惰性底物做固體支持物，體系接近無水的發(fā)酵過程，在這個發(fā)酵系統(tǒng)中一般不存在可自由流動的水，這樣的低水分含量意味著只有某些特定的微生物可以被應用于這種發(fā)酵方式，通常采用的是對水分含量要求較低的酵母和真菌。除此之外，某些細菌也可以用作固態(tài)發(fā)酵過程。與液態(tài)發(fā)酵相比，固態(tài)發(fā)酵具有產物濃度高，品質好，生產設備簡單，成本較低等優(yōu)勢。生產規(guī)?；?、產品純化、最終生物量的評估是固態(tài)發(fā)酵面臨的主要挑戰(zhàn)，當前并沒有能直接解決這一問題的辦法，只能通過某些間接的方法來進行評估，例如，氨基葡萄糖評估法、麥角固醇評估法、凱氏定氮蛋白評估、DNA評估、干物質轉化率和二氧化碳的變化，近期，數(shù)字影像處理技術的發(fā)展為一種對固態(tài)發(fā)酵過程中生物物質進行分析處理的新型工具，其圖片是由立體顯微鏡和數(shù)碼相機獲得，并應用K400軟件進行處理。而對于小規(guī)模的小試或者中試，由于物料較少，厚度、濕度、溫度等條件易于控制，固態(tài)發(fā)酵的優(yōu)勢即較為明顯的表現(xiàn)出來。目前固態(tài)發(fā)酵與冷榨結合提油技術的研究相對較少，尤其是對于不同菌株對此種工藝的影響研究也有待進一步探索完善，找到適當?shù)木晔怯绊懱嵊托Чc副產物品質的關鍵所在。
發(fā)明內容
(I)本發(fā)明針對油料作物冷榨提油工藝，尤其是針對低含油作物提油率低或者提不出油的現(xiàn)象，提供一種固態(tài)發(fā)酵冷榨提油方法，達到提高冷榨工藝提油率的目的。(2)本發(fā)明中固態(tài)發(fā)酵冷榨提油方法包括以下步驟:
a.將油料作物原料脫皮，清理，粉碎，浸泡后加熱放入高壓滅菌鍋內進行滅菌處理
b.調整滅菌后固體基質水分，利用無菌水調節(jié)其物料含水量，接入對數(shù)期菌液或孢子懸浮液，放置于培養(yǎng)箱內進行恒溫恒濕兩階段分段培養(yǎng)。第一階段菌體產酶，將接種后物料置于恒溫恒濕條件下發(fā)酵產酶，第二階段調節(jié)培養(yǎng)溫度，進行發(fā)酵油脂解離工藝。c.將步驟b中發(fā)酵所得產物進行真空干燥后，放入冷榨機內進行冷榨。(3)本發(fā)明的步驟a中的高壓滅菌條件為110°C—130°C，滅菌時間IOmin—30min，或利用微波滅菌，功率700w，滅菌時間5min — lOmin，或常壓滅菌至上述等效殺菌強度。(4)本發(fā)明所述 步驟b中的菌種為米曲霉。(5)本發(fā)明所述步驟b中，利用無菌水調節(jié)物料水分含量至其干重的20% — 40%，接入對數(shù)期種子液或孢子懸浮液的量為物料干重的5% —15%，第一階段菌體生長產酶25°C—40°C下培養(yǎng)24h — 72h，纖維素酶活力達到6000U/mg以上，蛋白酶活力達到1400U/mg以上；第二階段油脂解離酶解溫度為30°C — 50°C，酶解時間是繼續(xù)第一階段后，繼續(xù)發(fā)酵8h—48h。(6)本發(fā)明所述步驟c中，真空干燥后發(fā)酵物料含水率為5% —10%，冷榨溫度設定為 50°C—75°C，冷榨螺桿轉速為 40r/min — 50r/min。(7)本發(fā)明提供了一種固態(tài)發(fā)酵冷榨提油的方法，應用本發(fā)明中的各項參數(shù)，可使得大豆基質充分發(fā)酵，大豆組織結構被充分破壞，有效提高冷榨出油率，在發(fā)酵完成后，第一階段菌體生長產酶結束后，能看到基質表面與內部均勻分布的白色菌絲體，菌絲體不僅代表菌株生長狀態(tài)，并且可以延伸至基質內部，起到物理分解物料的效果，并且可在基質內部直接產酶，進而更加有效的分解大豆組織結構，這是為什么在第二階段酶解結束后，即可明顯看到游離油的一個原因之一，發(fā)酵后的物料有芳香氣息，所應用菌株米曲霉是一種食品工業(yè)中的安全菌株，被用作制作醬油等食品，通過大量實驗篩選分析，本工藝冷榨油脂平均提取率可達到70.8% (占大豆總含油的百分比)，大大提高了冷榨工藝的提油率。
圖1是本發(fā)明的生產工藝流程圖。
具體實施例方式實施例:
物料處理:將油料作物脫皮、清理、粉碎、浸泡后置于高壓滅菌鍋內進行高壓滅菌，滅菌溫度為110°c—130°C，滅菌時間為IOmin—30min，或微波滅菌，功率700w下滅菌5 — lOmin。水分調節(jié):利用無菌水調節(jié)物料水分含量至其干重的20% — 40%，再加入對數(shù)期米曲霉種子液或者其孢子懸浮液5% —15% (w/w)0菌體產酶:第一階段菌體生長產酶25°C—40°C下培養(yǎng)24h — 72h。
酶解:第二階段酶解溫度為30°C — 50°C，酶解時間是繼第一階段后，繼續(xù)發(fā)酵8h—48h。真空干燥:真空干燥機控制溫度30°C 50°C對發(fā)酵后物料烘干，保持其水分含量在 4%—10%
冷榨:調節(jié)冷榨溫度為50°C — 75°C，冷榨螺桿轉速為40r/min — 50r/min進行冷榨提油。經檢測:經過本 工藝處理的大豆在冷榨工藝中的提油率可達到70.8%。
權利要求
1.一種固態(tài)發(fā)酵冷榨提取油料作物油脂的方法(本發(fā)明以下未經特殊說明，均默認以大豆為例，證明其處理油料作物工藝的有效性)，其特征在于，包括以下步驟: (1)將油料作物原料進行脫皮，清理，粉碎，浸泡后放入高壓滅菌鍋內進行加熱滅菌處理，或使用微波爐進行微波滅菌； (2)調整滅菌后固體基質水分，用無菌水調節(jié)物料含水量，接入對數(shù)期菌液或孢子懸浮液，放置于培養(yǎng)箱內進行恒溫恒濕兩階段分段培養(yǎng)；第一階段菌體產酶，將接種后物料置于恒溫恒濕條件下發(fā)酵產酶，第二階段調節(jié)培養(yǎng)溫度，進行發(fā)酵油脂解離工藝； (3)將步驟(2)中發(fā)酵所得產物進行低溫真空烘干后，放入冷榨機內進行冷榨提油。
2.權利要求1中所述方法，其特征在于: 所用原料包括現(xiàn)行可壓榨的油料作物，如大豆、花生、芝麻、向日葵、棉籽、蓖麻、蘇子、油用亞麻和大麻等； 步驟(1)中高壓滅菌條件為110°C—130°C，滅菌時間IOmin — 30min，或利用微波滅菌，功率700w，滅菌時間5min — lOmin，或常壓滅菌至上述等效殺菌強度。
3.根據(jù)權利要求1中所述方法，其特征在于: 所述步驟(2)中的菌種為米曲霉。
4.根據(jù)權利要求1中所述的方法，其特征在于: 所述步驟(2)中，滅菌后利用無菌水調節(jié)物料水分含量至其物料干重的20% — 40%，接種量為物料干重的5% —15%，在相對濕度60% 80%條件下，第一階段菌體生長25°C—40°C產酶培養(yǎng)24h — 72h，纖維素酶活力達到6000U/mg以上，蛋白酶活力達到1400U/mg以上，第二階段油脂解離酶解溫度為30°C—50°C，酶解時間是繼續(xù)第一階段后，繼續(xù)發(fā)酵8h — 48h。
5.根據(jù)權利要求1中所述的方法，其特征在于: 所述步驟(3)中，發(fā)酵物料含水率為4% —10%，冷榨溫度為50°C—75°C，冷榨螺桿轉速為 40r/min—50r/mino
6.權利要求1一5任意一項所述提取方法得到的植物油脂。
全文摘要
本發(fā)明是一種利用米曲霉兩步法固態(tài)發(fā)酵冷榨提取大豆等油料作物油脂的工藝，包括以下步驟大豆等油料作物脫皮、粉碎、浸泡后加入高壓滅菌鍋滅菌或微波殺菌、調節(jié)水分含量后，向固態(tài)基質接入菌體對數(shù)期種子液或者孢子懸浮液，分兩階段進行油脂解離第一階段固態(tài)發(fā)酵產酶培養(yǎng)及測定酶活、第二階段固態(tài)酶解釋放油脂成分，發(fā)酵后的物料真空干燥，入冷榨機冷榨提油。本發(fā)明借助米曲霉菌絲體生長，使菌體酶系滲透及作用于大豆等油料作物組織細胞內，破壞其纖維素骨架，脂蛋白復合體徹底解體，崩潰了油料作物組織結構，油脂得以充分釋放，大大提高了油料作物冷榨的出油率。本方法具有便于操作、原料出油率高、無有機溶劑殘留、油脂品質安全等特點。
文檔編號C11B1/06GK103173274SQ20131014079
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權日2013年4月23日
發(fā)明者江連洲, 徐速, 藺健學, 齊寶坤, 李楊, 王中江 申請人:東北農業(yè)大學