率
[3]
。
目前多采用冷冻
-
解冻法
、
乙醇
-
超声法和酶
法等高效
、
绿色
、
安全的破乳技术
,
降低乳状液稳定
性
,
达到释放油脂提高油脂提取率的目的
。
影响生
物解离过程中蛋白和油脂释放的因素有多种
。
采用
单一酶进行生物解离油得率和蛋白得率提高不显
著
,
而利用复合酶生物解离油料可使得二者均保持
较高水平
[5]
。
生物解离过程中的各种因素影响着
大豆子叶细胞中最重要的两种亚细胞态物质
,
即蛋
白质体和油脂体
,
以及它们之间的相互作用
,
直接影
响着油脂体的稳定性和油脂得率
。
在国家经济体制改革的大环境下
,
为适应未来
的
“
低投入
、
低消耗
、
低排放
、
低效率
冶
资源节约型
、
环境友好型主流经济发展需求
,
生物解离技术的产
业化
、
规模化
、
集约化改革创新尤为重要
。
笔者主要
就生物解离技术的研究现状及发展趋势
、
应用瓶颈
问题加以阐述分析
,
为生物解离技术的生产应用提
供参考建议
。
1摇
大豆生物解离技术国外研究现状
迄今为止
,
国外已将生物解离技术应用于大
豆
[6]
、
花生
[7]
、
米糠
[8]
、
菜籽
[9]
等油料加工中
,
研究
主要针对油脂品质提升
、
制油率提高
、
同步制取蛋白
功能性增强的工艺改良
、
技术融合及新型装备开发
,
尤其聚焦生物解离新型预处理工艺及设备建制
、
油
脂制取率提高
、
高效破乳技术开发及同步蛋白产品
回收富集等方面
。
预处理工艺是生物解离的头道工序
,
不同预处
理方式可通过改变油料细胞结构
、
蛋白体分布及组
织状态
、
油脂体聚集形态等影响油脂溶出途径及释
放规律
。
目前超微粉碎技术
[10]
、
挤压膨化技术
[11]
、
微波技术
[12 - 13]
、
超高压
[14]
、
超声处理
[15]
、
酶法处
理
[16]
等广泛应用于油料预处理
。
研究表明采用机
械粉碎可充分破坏油料细胞结构
、
降低油料粒度
、
增
加物料与酶的接触面
、
提高生物酶的作用效果
[17]
。
挤压膨化可有效破坏油料细胞壁结构
、
调节油脂在
乳液相的分布规律
、
减少油脂再乳化作用
[15]
。
另外
挤压膨化的高压
、
高剪切作用会使物料蛋白质分子
变性
、
结构发生伸展重组
、
表面电荷重新排布
、
分子
间二硫键及氢键部分断裂
,
增加蛋白与酶的作用位
点
,
利于油脂的释放
;
超声波产生的机械
、
空化等作
用可促进油脂及其他组分的溶出
,
缩短工艺单次循
环时间
[18]
;
微波处理可增大油料蛋白质
、
淀粉和其
他成分的溶解度
,
使细胞组织结构疏松
,
增加渗透
性
,
易于酶的作用
,
有利于油脂的释放
。
在水介质中采用可降解脂蛋白
、
脂多糖等复合
体的生物酶
(
包括纤维素酶
、
果胶酶
、
淀粉酶
、
蛋白
酶等
)
作用于油料
,
可使油脂易于从油料固体中释
放
,
但酶解过程中蛋白会吸附于油水界面并降低乳
液体系界面自由能
,
而多肽
、
磷脂
、
多糖等成分的存
在使油滴表面形成凝胶化界面层增强乳液稳定性
,
严重影响游离油的分离
。
因此通过调整生物酶组成
用量
、
调控酶解程度
,
以降低生物酶及水用量
、
避免
油脂过度乳化是目前生物解离技术亟须解决的难
题
,
而循环生物解离酶解工艺是现今国外解决上述
问题最为有效的方法
,
并初步应用于产业化示范
中
[19]
。
且同比目前常用的超声
-
乙醇破乳
[20]
、
酶法
破乳
[21]
及冷冻解冻破乳
[22]
工艺
,
循环生物解离酶
解工艺可达到生物解离及乳相破除的双重作用
,
乳
液破除后回溯至水解液相实现资源高效利用
。
但相
较于其他破乳技术
,
循环生物解离酶解技术的破乳
率尚难达到理想效果
。
目前
,
国外在水解液和残渣的综合利用方面已
有部分突破
,
充分利用酶解工艺的温和条件
、
提高副
产物的价值是当前的发展思路
。
美国爱荷华州立大
学对水酶法副产物的综合利用研究处于国际前沿
,
首次将生物解离过程形成的水解液和残渣用于玉米
发酵制取酒精
,
并通过引入纳滤技术以提高发酵率
及酒精产量
,
对比传统单以玉米为基料进行发酵制
取酒精
,
该方法可提高酒精产量
20% ,
酒精提取率
提高
3% ,
发酵时间降低
38h
[23]
。
而
Pryor
等
[24 ]
将
生物解离得到的固体残渣组分进行糖酵解
,
并引入
氨水浸泡工艺用于缩减发酵时间
。
2摇
大豆生物解离技术国内研究现状
我国生物解离技术研究相对较晚
,
自王瑛瑶
等
[25]
首次引入生物解离技术
,
国内学者陆续开展了
生物解离技术的相关研究
,
并将该技术推广应用于
大豆
、
玉米胚芽
、
花生
、
牡丹籽等多种油料
[26 - 29]
。
迄
今
,
我国多家科研机构已针对生物解离工艺及机理
进行了较系统的研究
,
主要集中于针对不同油料的
预处理酶解工艺改进
、
酶解破乳及高值化产品开发
研制等方面
。
现今国内应用最广泛的生物解离制油预处理技
术是挤压膨化技术
,
并且研究的预处理方法还包括
2
食品科学技术学报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
摇 2016
年
5
月
