核桃蛋白(肽)粉生產(chǎn)工藝實(shí)踐

繆?？?，耿樹香，王 洋，賀 娜，張艷麗，肖良俊，李勇杰，寧德魯

(云南省林業(yè)科學(xué)院，昆明 650201)

我國核桃種植面積和產(chǎn)量均居世界第一，隨著核桃種植規(guī)模及其產(chǎn)量逐年擴(kuò)大，國內(nèi)核桃榨油生產(chǎn)廠家越來越多，為保證油品質(zhì)量及營養(yǎng)成分，油脂企業(yè)多采用低溫壓榨法取油，隨之產(chǎn)生大量的壓榨餅[1-2]。目前，核桃餅常被作為飼料和肥料或丟棄，其附加值較低，核桃餅中蛋白質(zhì)含量高達(dá)50%，核桃蛋白中含有18種氨基酸，人體所需8種必需氨基酸含量合理，是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)資源[3-5]。然而，壓榨法制油后的餅中還有較多殘油(15%～20%)，如何提取核桃餅中殘油，減少蛋白質(zhì)變性，實(shí)現(xiàn)核桃分離蛋白工業(yè)化生產(chǎn)，是目前亟待解決的技術(shù)問題。核桃餅中殘油提取的方法主要有浸出法，但該法存在溶劑殘留，后處理過程復(fù)雜的缺點(diǎn)。近年來，亞臨界萃取技術(shù)在植物有效成分及油脂提取中的應(yīng)用日益廣泛，可工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)[6-7]。目前有關(guān)核桃餅粕蛋白粉的研究主要集中于實(shí)驗室階段的試驗研究，核桃蛋白(肽)粉生產(chǎn)線還比較少，而大豆、花生、玉米等蛋白(肽)粉已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)[8-9]。

因此，本文以低溫壓榨后的核桃餅為原料，結(jié)合云南省木本食用油工程研究中心建立的核桃蛋白(肽)粉制備中試生產(chǎn)線，從降低核桃餅殘油、提高蛋白(肽)粉得率等技術(shù)難點(diǎn)出發(fā)，通過課題組前期的實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝實(shí)踐，形成了核桃餅亞臨界低溫萃取油脂和蛋白(肽)粉制備工藝，為核桃餅粕綜合利用開發(fā)提供技術(shù)支持。

1 原料及核桃蛋白(肽)粉生產(chǎn)線

(1)原料：核桃仁原料購買于當(dāng)?shù)厥袌?，采用液壓榨油機(jī)對其進(jìn)行低溫壓榨后獲得核桃餅，經(jīng)檢測核桃餅含油率為16.42%，含水量為5.16%。

(2)核桃蛋白(肽)粉生產(chǎn)線：核桃蛋白(肽)粉制備中試生產(chǎn)線于2018年4月份安裝完成，其生產(chǎn)能力為40 kg/d。

2 核桃蛋白(肽)粉生產(chǎn)工藝實(shí)踐

2.1 核桃蛋白(肽)粉制備工藝設(shè)備說明

核桃蛋白(肽)粉制備中試生產(chǎn)線，主要由亞臨界連續(xù)萃取(空壓機(jī)、真空泵、溶劑泵、萃取罐6個、分離罐2個、溶劑罐6個、冷凝器、加熱水箱、熱水泵、粉碎機(jī)等)、蛋白(肽)粉制備(堿溶罐、酸沉罐、水洗罐、酶解罐、調(diào)配罐、壓濾機(jī)、臥式離心機(jī)、螺旋輸送機(jī)、螺桿泵、蒸汽鍋爐、濃縮機(jī)、高壓均質(zhì)機(jī)、噴霧系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、振動篩、包裝機(jī)等)和油脂壓榨精煉(液壓榨油機(jī)、壓濾機(jī)、堿煉罐、水洗罐、脫色罐、脫臭罐、結(jié)晶罐、壓縮機(jī)、真空機(jī)組)3套設(shè)備組成的一條連續(xù)生產(chǎn)線。通過工藝實(shí)踐，確定了適用于核桃餅中油脂低溫萃取及核桃蛋白(肽)粉制備的工藝參數(shù)，極大地提高了蛋白(肽)粉得率，并保證了核桃蛋白(肽)粉品質(zhì)，為后續(xù)核桃功能性產(chǎn)品開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 核桃蛋白(肽)粉制備工藝流程

2.3 核桃蛋白(肽)粉制備工藝實(shí)踐說明

2.3.1 核桃餅中油脂亞臨界萃取工藝

(1)粉碎與投料：核桃餅經(jīng)粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎過篩(孔徑≤3 mm)得到核桃餅粉，按物料與溶劑體積比1∶1.2稱量餅粉，裝入篩娟(300目)袋中，再裝入萃取罐組中。

(2)連續(xù)萃?。捍蜷_真空泵對萃取罐抽真空，壓力降至0.08 MPa時關(guān)閉真空泵。將丁烷溶劑由溶劑泵打入萃取罐指定位置，按設(shè)定的條件進(jìn)行低溫萃取，每次萃取壓力為0.4 MPa、萃取時間為20～30 min、萃取溫度為45℃。采用逆液連續(xù)萃取工藝，萃取2～4次后進(jìn)行脫溶。

(3)脫溶：將每次進(jìn)入分離罐組中的萃取液進(jìn)行真空-壓縮機(jī)聯(lián)運(yùn)減壓脫溶，溫度控制在45℃，脫溶后的溶劑通過冷凝裝置回流至溶劑罐中循環(huán)使用。脫溶結(jié)束后，破真空、打開放油閥收集毛油。

(4)毛油精煉：對獲得的核桃毛油進(jìn)行脫酸、水洗、脫水處理后得到成品油。①脫酸：采用低溫濃堿脫酸技術(shù)，毛油泵入堿煉罐，溫度為60℃，堿液(NaOH)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～10%，攪拌速度30 r/min，脫酸時間30～60 min，停止攪拌沉降8～10 h后進(jìn)行油和皂腳的分離。②水洗：采用鹽水洗技術(shù)，堿煉油泵入水洗罐，溫度為80℃，加入熱鹽水(熱鹽水添加量為毛油質(zhì)量的10%，鹽的量一般控制在毛油質(zhì)量的1%～2%)，攪拌速度30 r/min，水洗時間20～30 min，停止攪拌沉降1～2 h。③脫水：采用真空干燥技術(shù)，水洗油泵入脫水罐，溫度為85℃，真空度0.09 MPa，脫水時間30～60 min，觀察罐頂部視鏡表面無水滴或油表面無泡沫時，完成脫水干燥工序。④充氮：充入氮?dú)馄普婵?，抽樣進(jìn)行指標(biāo)檢測，若符合GB/T 22327—2008后將精煉油泵入成品油罐中保存或灌裝。

2.3.2 核桃蛋白粉制備工藝

(1)原料與粉碎：將亞臨界萃取后獲得的脫脂粕，粉碎過60目篩后制得脫脂核桃粕粉，儲存在存料箱中備用。

(2)蛋白萃?。喊从嬃繉⒋媪舷渲械钠煞?40 kg)輸送至萃取罐中，按料液比1∶10～1∶15加入軟水(480 L)，60 r/min攪拌使物料混合均勻，打開蒸汽加熱至45～50℃并保溫，用3 mol/L食品級堿溶液(NaOH)調(diào)pH至9.0，60 r/min攪拌均勻，萃取30 min后泵入臥螺離心機(jī)，離心轉(zhuǎn)速4 000 r/min下進(jìn)行連續(xù)離心，直到液相為乳清透明時，使液相流入酸沉罐，固相經(jīng)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入二萃罐中進(jìn)行二次萃取。二萃條件同上，離心后液相進(jìn)入酸沉罐，固相進(jìn)行真空烘干后用于后續(xù)酵素產(chǎn)品開發(fā)。

(3)酸沉：將1%～2%亞硫酸鈉(800 g)加入酸沉罐中，打開蒸汽加熱至45～50℃并保溫，將攪拌速度由30 r/min調(diào)到60 r/min，用3 mol/L食品級鹽酸調(diào)pH至4.8，停止攪拌，靜置30 min使蛋白沉淀，泵入臥螺離心機(jī)，離心轉(zhuǎn)速4 000 r/min下進(jìn)行連續(xù)循環(huán)離心，固相凝乳經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送到水洗罐中，液相顏色為乳清透明時進(jìn)入乳清罐中。

(4)水洗與脫色：在配酸罐中配好pH 4.8的水洗液，泵入水洗罐中進(jìn)行水洗(水洗液添加量為固相質(zhì)量的2倍，約110 L)，水洗10 min后泵入臥螺離心機(jī)，離心轉(zhuǎn)速4 000 r/min下進(jìn)行連續(xù)循環(huán)離心，液相顏色為乳清透明時流入乳清罐，固相凝乳經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送到中和罐，加軟水(36 L)將凝乳調(diào)配成15%(按固形物)的溶液，調(diào)pH至6.0，加入0.5%～1.0%膨潤土(1.3 kg)、0.1%～0.5%活性炭(0.52 kg)、0.5%～1%硅藻土(0.78 kg)進(jìn)行脫色反應(yīng)(溫度50℃，攪拌速度60 r/min，時間30 min)，然后泵入壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾液流入調(diào)配罐，調(diào)pH至中性。

(5)濃縮與均質(zhì)：中和后的蛋白溶液進(jìn)入濃縮器濃縮，真空度為-0.08 MPa，溫度為80℃。蛋白溶液固形物含量控制在20%～30%。含量過高會增加黏度，易阻塞噴嘴；含量過低，延長噴霧時間，產(chǎn)品顆粒小。將濃縮液泵入高位暫存罐后進(jìn)入高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行均質(zhì)，時間30 min。

(6)噴霧干燥與包裝：用蠕動加料泵將均質(zhì)后的蛋白溶液按一定流量泵入噴霧干燥塔內(nèi)，進(jìn)風(fēng)溫度為170～190℃，排風(fēng)口溫度為70～85℃，收集的核桃蛋白粉經(jīng)旋振篩后輸送到包裝機(jī)進(jìn)行包裝，得到核桃蛋白粉。

2.3.3 核桃肽粉制備工藝

(1)原料與粉碎、蛋白萃取、酸沉與水洗工藝同核桃蛋白粉制備工藝。

(2)酶解：將水洗離心后的固相凝乳通過螺旋輸送機(jī)輸送到酶解罐中，加軟水(180 L)將凝乳調(diào)配成5%(按固形物)的溶液，調(diào)pH至4.0，加熱到85℃，60 r/min攪拌保持15 min后，冷卻到55℃，加入酸性蛋白酶(酶活力10萬U/g，加酶量為5 000 U/g)進(jìn)行酶解反應(yīng)(溫度55℃，pH 4.0，攪拌速度60 r/min，時間3 h)。酶解后進(jìn)行滅活(溫度95～100℃，10 min)。冷卻至室溫并調(diào)pH至4.8后泵入臥螺離心機(jī)，離心轉(zhuǎn)速4 000 r/min下進(jìn)行循環(huán)離心20～30 min，液相(130 L)進(jìn)入脫色罐，固相酶解渣真空烘干后用于后續(xù)蛋白產(chǎn)品的開發(fā)。

(3)脫色、脫苦：調(diào)酶解液相pH至6.0，加入1.0%膨潤土(1.3 kg)、0.4%活性炭(0.52 kg)、0.6%硅藻土(0.78 kg)進(jìn)行脫色反應(yīng)(溫度50℃，攪拌速度60 r/min，時間30 min)，然后泵入壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾液流入調(diào)配罐，調(diào)pH至中性。

(4)濃縮、均質(zhì)、噴霧干燥與包裝工藝同核桃蛋白粉制備工藝，得到核桃肽粉。

3 結(jié)束語

核桃餅經(jīng)亞臨界低溫萃取后，粕中殘油率為0.92%，蛋白質(zhì)含量為54%。經(jīng)核桃蛋白制備工藝后，蛋白粉中蛋白質(zhì)含量達(dá)80%，肽粉中酸溶性蛋白含量達(dá)75%。核桃蛋白粉得率為37%，肽粉得率為17.5%，即每噸脫脂粕粉可獲得核桃蛋白粉370 kg或肽粉175 kg。

研究給出了適用于核桃餅亞臨界低溫萃取油脂與蛋白(肽)粉制備的設(shè)備組合，并進(jìn)一步根據(jù)核桃經(jīng)低溫壓榨后餅殘油高的特點(diǎn)，設(shè)計6個萃取罐，分為3組，并配置2個分離脫溶罐。蛋白萃取罐分一萃罐和二萃罐。采用逆流連續(xù)萃取及堿溶酸沉工藝，并首次總結(jié)了亞臨界核桃餅粕油脂低溫萃取及蛋白(肽)粉制備中試生產(chǎn)工藝。該工藝有效地萃取了核桃餅中殘油，縮短了萃取時間，提高了中試生產(chǎn)效率。并針對核桃毛油的特性，優(yōu)化精煉工藝，保留了油中的營養(yǎng)成分，提高了油脂精煉效率。