水酶法工艺对不同植物油品质特性的影响

　　油脂制备水酶法工艺对不同植物油品质特性的影响王瑛瑶，黄瑶，栾霞，段章群，陈焱，方冰（国家粮食局科学研究院，北京100037）法提油技术对植物油料提取的大豆油、葵花籽油、橄揽油、油茶籽油以及粮食加工副产物提取的玉米胚芽油、米糠油的脂肪酸组成、质量指标、氧化稳定性以及特征功能性组分含量的影响，以期为后续毛油精炼工艺研究和更为科学、全面分析水酶法提油技术的经济可行性提供基础数据。

　　水相酶解法（水酶法）提油技术的研究始于上世纪70年代，伴随着酶制剂工业的发展，水酶法提油技术取得了长足的进步。除了提油中不使用有机溶剂、不使用高温高压、操作安全以外，在提高油料资源整体利用率和减少油脂精炼消耗方面，水酶法提油技术也显示了较大的优势，因而，各国都将水酶法作为新提油技术领域的重要研究内容。美国农业部、欧盟、印度以及中国都立足各自油料资源优势，针对工艺可行性及参数优化做了大量的研究。中国是这领域最早系统研究联产产物??蛋白质和碳水化合物等组分回收、性质以及应用的国家，研发进专项（201313011-7）；公益性科研院所基金（ZX1306）脂化学与油脂加工技术研究（E-nail）展在一定程度上超越国外水平。

　　油作为水酶法提油技术中的主要产物之一，其得率以及品质直接决定工艺的科学性与可行性。当前，国内外学者将毛油得率的高低作为水酶法提油技术的主要衡量指标，通过各种预处理、复合酶解等方式提高毛油提取率。本文综述了水酶法提油技术提取的不同植物油的毛油品质，以更好地掌握该技术提取的毛油质量指标情况，并指导后续配套精炼工艺的研究。

　　1植物油料1.1水酶法工艺对大豆油品质特性的影响大豆是世界上主要的油料作物，也是学者较早开始研究水酶法提油工艺的对象。

　　蛋白酶Protex6L作用于大豆油质体分离出大豆毛油（A），并将此与溶剂浸出大豆毛油（B）、大豆油质体溶剂浸出毛油（C）的品质做对照分析。A的游离脂肪酸在0.11%~0.18%范围内，B与C分别为0.22%、1.18%.大豆中的脂肪酶降解脂质产生的游离脂肪酸会迁移到脂质和油质体膜的接触面0，因此可以推断C的游离脂肪酸含量高的原因是从大豆中分离油质体的过程中有内源性脂肪酶发生作用。但A比C的游离脂肪酸含量低，这是因为水酶法提取过程中（碱性、65°C）中和了部分游离脂肪酸且，并以皂的形式被分离除去。

　　油脂氧化稳定性是衡量油脂品质的个重要参数，水酶法提取的大豆毛油氧化稳定性与商品大豆油很接近，OSI分别为9~12、1h.B的OSI为26.6h，远高于水酶法提取的A以及C（8h），这可能与B中碟含量（119.6mg/kg）远高于A（86.6mg/kg）有关，因为磷脂是有利于提高脂质体系抗氧化性的物质。但水酶法提油及其操作条件的差异并不会改变大豆油的脂肪酸组成。

　　1.2水酶法工艺对葵花籽油品质特性的影响Lkmfngwz等13研究了水酶法工艺中不同酶对葵花籽油质量指标的影响（见表1）。水酶法提取的葵花籽油游离脂肪酸略高于水剂法提取的样品，水酶法和水剂法的毛油磷含量（小于10mg/kg）明显低于溶剂法浸出毛油中的磷含量（约100mg/kg），说明水酶法提取过程达到了部分脱胶的效果，可以减少脱胶过程中的毛油损失。但水酶法和水剂法提取的毛油中磷含量并未完全达到脱胶油效果，原因可能是因为提取温度（50°C）未达到脱胶温度要求（70~90°C），此外，毛油中存在的非水化磷脂不能被完全除去。

　　Said等4对水酶法提取的葵花籽油质量指标、氧化状态和生育酣含量与溶剂提取法和水剂法提取的葵花籽油做了较为全面的比较，结果见表2.表1水酶法提取的葵花籽油质量指标项目水剂法（不加酶）水酶法纤维素酶+果胶酶纤维素酶游离脂肪酸（油酸计）/%过氧化值/（meq/kg）表23种方法提取的葵花籽油的质量指标、化状态和生育酚含量项目水酶法水剂法/仓介疋耳达（不加酶）折光指数（40C）皂化值（KOH）游离脂肪酸（油酸计）/%不皂化物/%色泽（25.4mm比色杯）共轭二烯）K7.（共轭三烯）过氧化值/（meq/kg）p-茴香胺值氧化诱导时间/h总量注：表中所列数据为3组葵花籽油的“平均值±标准偏差”；同排数据右上方所标字母相同表示无显著差异（P>0.05）由表2可知，不同方法提取的葵花籽油碘值、密度、折光指数和不皂化物没有显著差异；由于溶剂提取中操作温度较高，水酶法提取葵花籽油的游离脂肪酸（0.64%~0.69%）显著（P<0.05）低于溶剂提取法（0.94%）。水酶法提取的葵花籽油色泽（R1.5 ~17）与水剂法的相近（R1.5，Y15），但显著低于溶剂提取法（R1.9，Y19），这一结果与其他学者的研究结论完全一致。植物油色泽与脱胶、碱炼和脱色过程中需要被除去的叶绿素等色素有关，植物油色泽指数越小说明越适合食用或者加工使用。溶剂提取油的色泽指数较高是因为色素在溶剂中溶解性更好。

　　油脂在232nm和270nm处的特征吸光度可以表征油脂氧化劣变状态及纯度。水酶法提取的葵花籽油在上述波长下的特征吸光度范围分别为3. 10~3.18、0.62~0.72，与水剂法的3.23和0.72较为一致，但显著（P <0.05）低于溶剂法的3.28和0.82.水酶法提取的葵花籽油过氧化值在1. 25~1.37meq/kg之间，与水剂法的1.36meq/kg接近，但显著（P<0.05）低于溶剂提取法的1.78meq/kg，表明正己烷溶剂提取中的高温操作可能影响油脂质量，尤其是油脂的氧化状态。在P>0.05水平上，毛油脂肪酸组成不受提取工艺的影响，没有显著差异。

　　油脂中的生育酣具有抗氧化作用，其抗氧化能力顺序为a <7<5，生理作用则相反，a-生育酣最强。水酶法提取的葵花籽油中a、-生育酣和5-生育酣含量分别为516~582、254~268、0~6mg/kg，不同酶作用得到的葵花籽油中a -生育酣含量不同，以Alcalase2.4L作用得到的最高，ViscozymeL作用得到的最低。水酶法（Alcalase 2.4L）和溶剂法提取的葵花籽油中a-生育酣含量显著（P<0.05）高于水剂法，水酶法提取的葵花籽油中Y-生育酣含量（254~268mg/kg）显著高于水剂法（238mg/kg）以及溶剂提取法（217mg/kg），3种方法提取的葵花籽油中5-生育酣含量差别不大。水酶法提取的葵花籽油中总生育酣含量（833~849mg/kg）比水剂法（778mg/kg）提高了7%~9%，有显著差异（P <0.05），原因之一是酶对细胞壁降解作用使更多生育酣、多酣类活性物质得到释放进入葵花籽油中，其二可能是酶作用下油料中与多糖络合的生育酣被降解进入葵花籽油中。

　　1.3水酶法工艺对初榨橄揽油品质特性的影响橄榄油因其独特的脂肪酸组成、脂质伴随物组成和含量被誉为营养健康油。用水酶法技术提取初榨橄榄油是迄今为止水酶法工业化应用最为成功的例子。Aranzazu等比较了批次投料1.5t的实际生产中，用酶Olivex和Glucanex处理不同年份收获的阿贝奎娜（Arbequina，世界公认三大优质橄榄果之首），研究酶处理对初榨橄榄油质量指标和有益脂质伴随物种类和含量的影响，结果见表3.由表3可知，酶处理后橄榄油中邻苯联酣的含量提高了65% ~70%，尤其是其中的多酣3，4-DHPEA-EDA、橄榄多酣配糖体。但非邻苯联酣类仅提高了5%~15%.橄榄油的过氧化值和氧化稳定性等质量指标在定程度上得到改善与提高。

　　表3酶处理对初榨撖榄油质量指标和酚类组成的影响项目水剂法（不加酶）水酶法水剂法（不加酶）水酶法游离脂肪酸（油酸计）/%过氧化值/（meq/kg）K27.（共轭三烯）共轭二烯）氧化诱导时间/h酚类物质/（mg/kg）邻苯联酚非邻苯联酚Alfonso等08研究了酶对不同种属橄榄果提取的橄榄油品质的影响（见表4），结果再次证实，酶处理可以显著提高橄榄油提取率，提高程度依据品种不同吨果在11.3~16.7kg之间，橄榄果渣的残油率仅为1.3% ~2.2%（干基），且经酶处理后的水相潜在污染降低了提取的初榨橄榄油酸值、过氧化值以及特征吸光度没有发生显著变化，但因为酶处理后的橄榄油中呈现良好气味和滋味的物质含量增加，品质参数中重要的指标一感官评定分值显著提高。橄榄油中酣类含量、邻苯二酣类、萜烯类衍生物、酣类与多不饱和脂肪酸含量之比对橄榄油货架期有很大影响。酶处理后3种初榨橄榄油的这些指标都显著或者极显著提高，这是由于酶对橄榄果薄壁组织的降解作用，使贡献于感官特性的组分以及抗氧化活性组分、生物活性物质得到释放，从而提高了其在油中的含量，也有学者认为酣类物质含量提高是因为酶作用下酣与多糖络合物被降解。a、y-生育酣含量与酣类物质一样在水酶法提取的橄榄油中更高。

　　同时，酶处理提高了橄榄果糊状物的流变性能，缩短了提取时间，使其中不利于感官品质的正辛烷、乙酸乙酯等物质更易于从体系中挥发，而传统水剂法中不可避免或者不期望的一些发酵过程，包括糖（果糖和葡萄糖）和氨基酸（缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸）降解，以及不饱和脂肪酸的过氧化反应在很大程度上得到阻止。

　　1般而言，油脂中甘二酯和氧化甘三酯含量越指标之酶处理后的甘油酯指数更高，可能是因为低，说明油脂的初始氧化状态越好。甘二酯和游离提取过程中酶对甘三酯有选择性水解作用。无论是脂肪酸的总量与油脂水解程度直接相关，1，2 -甘二否用酶处理，油脂中极性化合物（包括游离脂肪酸、酯与总甘二酯比（甘油酯指数）是衡量油脂质量的甘二酯、甘三酯的氧化和聚合产物）都较少。

　　表4酶处理对3种初榨撖榄油质量指标的影响项目对照酶处理对照酶处理对照酶处理游离脂肪酸（油酸计）/（g/kg）过氧化值/（meq/kg）（共轭三烯）（共轭二烯）感官评定分值愉悦的挥发性物质/（mg/kg）酚类（咖啡酸计）/（mg/kg）邻苯二酚类（咖啡酸计）/萜烯类衍生物（间苯二酚计）/酚类与多不饱和脂肪酸含量比生育酚（a+y）氧化诱导时间（120C）/h羰基指数甘三酯低聚物Kg/kg）氧化甘三酯Kg/kg）甘二酯/（g/kg）12-甘二酯与总甘二酯比注：表中所列数据为4次数据“平均值±标准偏差”；同排数据右上方所标表示与对照组的差异程度，表示有显著差异（P<0.05），妙表示有极显著差异（P矣0.01）。1.4水酶法工艺对油荼籽油品质特性的影响油茶籽油素有“东方橄榄油”之美誉。我国众多学者开展了不同制取工艺对油茶籽油品质影响的研究。方学智等9较为系统地比较了水酶法、压榨法和浸出法对油茶籽油酸值、过氧化值、VE、/3-胡萝卜素、多酣、磷脂含量的影响，结果见表5.表5不同提油工艺对油茶籽油质量的影响项目水酶法压榨法浸出法过氧化值/（meq/kg）由表5可知，水酶法提取的油茶籽油酸值显著高于另两种提取工艺得到的，这很大程度上是由作者采用的样品前处理条件（粉碎的油茶籽仁中加入pH 5.0磷酸溶液，90°C水浴30min）导致的。本课题组测定水酶法提取的油茶籽油酸值（KOH）为0.69mg/g，过氧化值为0，远低于浸出法的酸值和过氧化值M. 2粮食加工副产物稻谷和玉米是全球主要的粮食作物。2012年全球稻米产量4.8亿t（米糠0.29亿t），仅此一项含油约489万t，是不可低估的重要油源。

　　Hanmoungai等5以蛋白酶Alcalase在50C、pH9.0下提取米糠油，并比较了不同工艺提取的米糠油品质，结果见表6.由表6可知，水酶法提取的米糠油碘值、皂化值与其他工艺提取的米糠油样品较为一致，但游离脂肪酸含量显著低于溶剂提取的米糠油样品，说明精炼阶段需要的中和试剂用量少。

　　此外，水酶法提取的米糠油色泽明显浅于溶剂提取的，脂肪酸组成基本接近，不受影响。Sengupta等M也证实米糠油脂肪酸组成不受提取工艺影响，但与溶剂提取相比，水酶法提取的米糠毛油过氧化值较高，丙酮不溶物较少，颜色较浅。因而水酶法提取的米糠毛油精炼难度比溶剂提取的低，成本也更低。

　　Mirana等2比较了水酶法提取的玉米胚芽油与压榨玉米胚芽毛油和脱胶油的品质，结果见表7.由表7可知，水酶法提取的玉米胚芽油游离脂肪酸、级和二级氧化产物的含量基本处于较好水平。水酶法提取的玉米胚芽油质量指标与脱胶油接近，但水酶法提取的玉米胚芽油中磷脂含量较低，后续可采用物理精炼，以减少酸碱用量。虽然有利于提高油脂氧化稳定性的磷脂含量低，但水酶法提取的玉米胚芽油氧化诱导时间仍可达14.6h.作为同一种油脂，油脂氧化产物相同，因此不同玉米胚芽油样品的共轭二烯、共轭三烯含量以及与此相关的及值几乎保持不变。水酶法提取的玉米胚芽油为浅黄色，呈色物质含量少，因而后续脱色中白土用量可以减少。

　　PYLEDL，NIRANANK.Enzymatic表6不同工艺提取的米糠油的质量指标项目产品标准3市售米糠油正己烷提取法水酶法游离脂肪酸（油酸计）/%过氧化值/（meq/kg）矣10皂化值（KOH）丙酮不溶物/%> Y-谷甾醇/%生育酚/%注：a来源于原文作者国家标准。

　　表7水酶法提取的玉米胚芽油与工业化流程中不同工序油的品质比较项目工业化标准流程Expeller毛油脱胶油水酶法与溶剂提取法、压榨法相比，水酶法提油技术不会改变油脂的脂肪酸组成，毛油质量呈现更有利于后续精炼工序的指标特征，诸如游离脂肪酸和磷含量下降，色泽更浅。

　　与水剂法相比，水酶法提取工艺可以增加油脂中Ve含量和氧化稳定性，尤其是在初榨橄榄油中应用时，多酣含量增加，感官品质更好。