小米糠油的亞臨界低溫提取生產(chǎn)工藝

王金順，楊 倩，蔡德水

（河南省亞臨界生物技術(shù)有限公司，河南 安陽 455000）

小米是我國北方居民食用的重要小雜糧之一。近年來小米因富含維生素、多種氨基酸［1］等營養(yǎng)物質(zhì)而受到人們的青睞。2015年全國小米年種植面積約2 800萬畝，年總產(chǎn)量450萬t左右。小米谷糠是糙小米加工過程的副產(chǎn)物，占小米質(zhì)量5%～7%［2］。按照我國小米年產(chǎn)量450萬t計(jì)算，每年產(chǎn)生小米谷糠 30 萬 t左右，小米糠含油在 16%～18%［3］，含蛋白16%～20%，小米糠油中含有豐富的不飽和脂肪酸、維生素E、谷維素及植物甾醇等多種生物活性成分，小米糠及小米的主要營養(yǎng)成分見表1、表2[3]。

表1 小米糠和小米的主要營養(yǎng)成分比較 %

表2 小米糠和小米中維生素含量 mg/kg

小米糠中的不飽和脂肪酸以亞油酸為主，含量均在68%以上[4]（見表3），維生素E含量為60.92 mg/100 g、谷維素含量1.95%、角鯊烯含量為120mg/100 g。亞油酸作為人體必需的脂肪酸可降低血漿中膽固醇含量，減少膽固醇在血管壁的沉積，是降低膽固醇水平最有效的脂肪酸。谷維素是三萜烯醇和植物甾醇構(gòu)成的阿魏酸酯的混合物，具有降低血液中膽固醇和抗衰老的功能。維生素E能有效降低血清膽固醇，并且具有抗氧化性能，是目前最有效的脂溶性自由基連鎖中斷抗氧化劑。植物甾醇具有降膽固醇、降血酯、抗癌、抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗病毒、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等生理功能，被國際營養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦為十大功能性營養(yǎng)成分。我國于2010年3月已經(jīng)將植物甾醇列為食品新資源。此外，民間應(yīng)用表明小米糠油具有祛風(fēng)、止癢、收斂的功效，可添加其他藥品制成軟膏用來治療皮膚病，療效顯著。小米糠油還可用在醫(yī)藥 （中醫(yī)理論用來治療牛皮癬、神經(jīng)性皮炎、慢性濕疹、銀屑病、潰瘍散等疾病，本草綱目均有記載）及化妝品生產(chǎn)等行業(yè)。由此可見小米谷糠油是一種高營養(yǎng)價(jià)值、高附加值的特種植物油，具有廣闊的開發(fā)利用價(jià)值。充分利用小米糠資源，以谷子加工過程的副產(chǎn)物谷糠為原料提取食用植物油，也是對(duì)我國食用油資源的一個(gè)有益補(bǔ)充。

表3 小米糠油脂肪酸組成 %

小米糠油提取方法有壓榨法、有機(jī)溶劑提取法、超臨界提取法、亞臨界低溫萃取法等。壓榨法出油率較低，雜質(zhì)含量高，且在擠壓過程中形成高溫，破壞了油中不飽和脂肪酸及甾醇等活性物質(zhì)。 普通的有機(jī)溶劑提取法生產(chǎn)時(shí)采用高溫脫溶，破壞了油中不飽和脂肪酸，使油的營養(yǎng)價(jià)值大大降低。采用超臨界CO2萃取技術(shù)生產(chǎn)小米糠油，能夠較好保證提取物活性物質(zhì)不破壞，但該工藝操作壓力較高(25～30 MPa)，設(shè)備規(guī)模較小，一次性投資大，生產(chǎn)成本高，導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)成本居高不下[5]。亞臨界低溫萃取技術(shù)提取小米糠油，彌補(bǔ)了以上生產(chǎn)工藝的不足，具有投資小、生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品活性高，提取徹底等優(yōu)勢(shì)，目前已廣泛用于功能性油脂等天然產(chǎn)物脂溶性物質(zhì)的提取。

1 亞臨界低溫萃取技術(shù)簡(jiǎn)介

亞臨界低溫萃取油脂技術(shù)，是食品加工業(yè)一項(xiàng)新的技術(shù),該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了常溫萃取、低溫脫溶[6-8]，很好地保留了油脂中的活性成份，極大提高了油脂的營養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)餅粕中的活性物質(zhì)也保留完好，可經(jīng)過深加工進(jìn)一步提取蛋白、多糖、皂甙等，延長了產(chǎn)業(yè)鏈。目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高檔油脂、天然色素、蛋白、植物精油及中藥材等保質(zhì)提取等領(lǐng)域。亞臨界低溫萃取所用溶劑主要有丙烷、丁烷、二甲醚等，該溶劑的特性是沸點(diǎn)低，如丙烷為-42℃、丁烷為-0.5℃，因此萃取后，常溫下就可將溶劑和萃取物及萃余物分離，從而最大限度地保留了物料中的熱敏性成分。

2 亞臨界低溫萃取小米糠油生產(chǎn)工藝

2.1 小米糠油加工工藝

2.1.1 工藝流程

小米糠→除雜→造粒→低溫萃取→毛油→精煉→成品油

2.1.2 預(yù)處理工藝

小米糠→輸送→除雜→造?！腿≤囬g

工藝說明:小米糠是谷子加工過程中的副產(chǎn)品，顆粒大小一般為50～80目左右，在進(jìn)入萃取之前必須進(jìn)行造?；蚺蚧幚?，這樣才能保證在萃取過程中的固液分離效果。將進(jìn)入車間的小米糠經(jīng)過振動(dòng)篩及除鐵器等將雜質(zhì)除去，經(jīng)過調(diào)質(zhì)后進(jìn)入制粒機(jī)制成3～4 mm直徑的顆粒，再經(jīng)冷卻，水分保持在8%，然后經(jīng)輸送機(jī)將顆粒送至萃取車間。

在該過程注意盡可能用新鮮的小米糠，因?yàn)樾∶卓返挠椭浞直┞对诳諝庵校诿傅淖饔孟?，很容易氧化變質(zhì)。

2.1.3 亞臨界低溫萃取工藝：

亞臨界溶劑是從液化石油氣中提純而來的，其主要成分為丁烷、丙烷，沸點(diǎn)均在0℃以下，丁烷的沸點(diǎn)為-0.5℃，丙烷沸點(diǎn)為-42℃。萃取過程是在一定壓力 (0.1～0.6 MPa狀態(tài)為液體)和室溫下進(jìn)行的，實(shí)現(xiàn)了油料的低溫萃取。萃取后的粕和毛油中的溶劑在低溫、真空狀態(tài)下脫除，溶劑液化后循環(huán)使用。萃取工藝流程見圖1。

圖1 萃取工藝流程示意圖

生產(chǎn)工藝過程:將制好的小米糠顆粒用輸送設(shè)備進(jìn)入到萃取罐中，一般裝料量為萃取罐容積的60%，開啟排空真空泵，將萃取罐中的空氣排出，當(dāng)萃取罐真空度達(dá)到-0.085 MPa時(shí)，停止真空泵關(guān)閉排空閥。打開進(jìn)溶劑閥，往萃取罐進(jìn)溶劑，按料溶比1:1.1，當(dāng)溶劑液位高出物料時(shí)停止進(jìn)溶劑。萃取時(shí)間30 min，將混合油打到蒸發(fā)罐，開啟壓縮機(jī)，將溶劑和油分離，溶劑蒸氣經(jīng)壓縮液化冷凝后循環(huán)使用。毛油排出蒸發(fā)系統(tǒng)。如此萃取4次，小米糠中的油脂96%以上均提取出來。萃取完成后，萃取罐中萃余物——小米糠粕中含有大量溶劑，此時(shí)的物料稱為濕粕。濕粕中含有30%的溶劑，溶劑氣化的過程中要吸收大量的熱量，開啟萃取罐夾套加熱溶劑氣化后與粕分離，溶劑氣體經(jīng)浸出壓縮機(jī)抽出并壓縮液化，流回溶劑罐循環(huán)使用。浸出罐壓力達(dá)到常壓（0MPa）時(shí)，為充分回收溶劑，確保粕的安全，用真空泵進(jìn)一步脫溶，當(dāng)萃取罐壓力降到-0.085 MPa時(shí)，粕中溶劑脫除完畢，達(dá)到引爆試驗(yàn)合格條件，即完成濕粕脫溶操作，萃余物粕渣排出萃取罐，整個(gè)萃取過程結(jié)束。

亞臨界萃取小米糠油工藝參數(shù)：

萃取壓力：0.3～0.5 MPa，

萃取溫度：30～35℃，

粕脫溶溫度：35～45℃，

油蒸發(fā)溫度：45～60℃，

萃取次數(shù)：逆流萃取4次，

粕殘油＜1.2%，

粕中蛋白不變性率≥80%。

2.1.4 精煉工藝

毛油→過濾→水化脫膠→脫酸→脫色→脫臭→脫蠟脫脂→精濾→成品油

操作要點(diǎn):

（1）過濾。去除毛油中固體懸浮物，使毛油含雜不大于0.2%。

（2）水化脫膠。利用膠溶性雜質(zhì)的親水性，將一定量熱水、NaCl、磷酸等電解質(zhì)溶液，在攪拌作用下加入熱油中，使膠溶性雜質(zhì)凝聚沉降。

（3）脫酸。檢測(cè)過濾毛油的酸值，根據(jù)酸值計(jì)算出理論加堿量和超堿量。脫除毛油中的游離脂肪酸，可增加透明度，提高煙點(diǎn)，防止氧化變質(zhì)。

（4）脫色。在真空狀態(tài)下，將油溫升到105～110℃進(jìn)行脫水，再利用白土和活性炭吸附油脂中的葉綠素等色素類物質(zhì)，用過濾機(jī)將油中白土、活性炭濾掉。

（5）脫臭。將脫色油升溫至180℃以上，真空度達(dá)到260 Pa，利用水蒸氣汽提的原理，用直接蒸汽進(jìn)一步脫除油中臭味及殘余的游離脂肪酸，降低色澤及過氧化值。

（6）脫蠟。小米糠油中含蠟量較高，占毛油量10%左右[2]，蠟為高級(jí)脂肪酸和高級(jí)脂肪醇形成的酯類物質(zhì)，在小米糠油中主要為異蜜蠟醇異蜜蠟酸酯、蜜蠟醇蜜酸酯等酯類物質(zhì)[9]，糠蠟的存在既影響口感及感觀，又影響油的營養(yǎng)價(jià)值。因此必須要把這部分蠟質(zhì)脫除，對(duì)于含蠟量高的小米糠油，采用兩次冷凍脫蠟過濾的方式。第一步是先將油緩慢冷凍，使其逐漸降溫至15℃左右充分結(jié)晶，過濾。第二步是將油緩慢冷卻5℃左右，養(yǎng)晶36 h，然后過濾脫去蠟質(zhì)，經(jīng)過冷凍脫蠟過濾的小米糠油達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)比

亞臨界工藝采用的溶劑沸點(diǎn)低、組分純，萃取產(chǎn)品殘溶低，萃取過程溫度低，選擇性好,色素、磷脂等雜質(zhì)萃取量少，產(chǎn)品質(zhì)量高。與6號(hào)溶劑正己烷浸出粕、毛油質(zhì)量對(duì)比，亞臨界溶劑萃取粕和毛油質(zhì)量均高于6號(hào)溶劑，萃取粕和毛油質(zhì)量對(duì)比見表4、5。

表4 萃取粕質(zhì)量對(duì)比

表5 毛油質(zhì)量對(duì)比

3 結(jié)論

我國的小米糠資源豐富，其營養(yǎng)價(jià)值高。采用亞臨界低溫萃取小米糠油脂技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低溫脫溶，避免了小米糠油及蛋白等活性物質(zhì)的高溫變性，完整保留了小米糠油的營養(yǎng)成分，保證了小米糠油的營養(yǎng)價(jià)值，為小米糠粕中植物蛋白、多糖的開發(fā)利用創(chuàng)造了條件。隨著人們對(duì)小米糠油的營養(yǎng)價(jià)值和保健功效認(rèn)知程度的提高，小米糠油及其它相關(guān)功能性產(chǎn)品將成為糧油加工副產(chǎn)品開發(fā)的熱點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。