蔺建学，徐 速，江连洲

（东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030）

油料作物是以制取油脂为主要用途的一类作物，这类作物主要有大豆、花生、芝麻、油用亚麻、棉籽、蓖麻等，本文主要围绕利用大豆制油的一些工艺与研究情况展开论述。我国种植大豆已有5 000年的历史，目前是世界大豆第三大生产国。大豆，古称菽，呈椭圆形、球形，颜色有黄色、淡绿色、黑色等，故又有黄豆、青豆、黑豆之称。在我国油料作物中，大豆种植面积占全国油料作物总面积的60%，是我国最为重要的油料作物之一，其中哈尔滨、辽源、长春被称作我国大豆的“三大仓库”。大豆中脂肪含量约为15%～20%，其中不饱和脂肪酸占85%，亚油酸高达50%，且消化率高，还含有较多磷脂，在提取油脂的同时，还可以获得高价值的副产物，是油脂制取的理想原料。

目前，我国油脂提取主要采用溶剂浸提与压榨的工艺。压榨法即不借助化学试剂，采用物理机械挤压的方式将油脂从原料中提取出来，又分为冷榨与热榨两种工艺方式，两者的差别在于热榨是将物料在榨油前进行烘炒、蒸煮等热处理，而冷榨没有这些前处理过程，是将温度控制在一定范围内进行的物理压榨。溶剂浸提则是利用油脂可溶于有机溶剂的性质，将油脂从原料中萃取出来。近年来，为提高油脂品质和产率并获得高质量蛋白副产物，酶法提油成为了新的研究热点，其原理是利用酶破坏大豆内纤维素、脂蛋白复合体等，崩溃大豆组织结构，从而使油脂以自由态的形式存在，可以被更加容易的提取出来。其他处理工艺如膨化、超声波处理、反胶束提油工艺也在油脂提取领域有所突破，为提油工艺的创新提供了许多支持。现行常规制油热榨工艺和有机溶剂萃取工艺虽然提取油的效率相对较高，但是都有各自的弊病[1]，本文介绍了几种当前主要提油工艺的流程与原理，着重介绍了冷榨提油工艺的国内外研究现状，并初步探讨了提油工艺的发展趋势，指出了当前几种主要提油工艺的优势与缺陷，以期通过这种对比，进一步体现冷榨工艺的应用潜力与研究价值。

1 现行提油工艺简介

1.1 溶剂浸出提油

凡是利用某些有机溶剂“溶解”油脂的特性，将料胚或者预榨油饼中的油脂提取出来的方法，都称之为浸出法。浸出制油的方法比较先进，应用较为广泛，并且效率也比较高，其原理是：应用固液萃取，选用能够溶解油脂的有机溶剂，通过对油料的接触(浸泡或喷淋)，萃取出其中的油脂成分，多采用预榨饼后再浸提的流程[2]。浸出提油的一般工艺流程如下：

油料→清理→烘干→料胚制备→溶剂浸出→毛油

浸出法提油是现行的工业化产油的方法之一，能较为完全的将油从油料作物中提取出来。但缺点是会损失一定油的风味物质，且浸出的油色泽较深，需要进一步精炼，使用有机溶剂增加了工艺的繁琐性，并且其三废排放会对环境造成污染，溶剂残留亦是最大的阻碍，不能满足当前消费者对健康的需求，这些都限制了其进一步发展[3]。

1.2 压榨提油

压榨法提油即不借助化学物质，利用机械力和物力方法将油料中的油挤压出来的制油方法。按照提油设备来分，压榨法提油有液压机榨油和螺旋机榨油两种。液压榨油机又可以分为立式和卧式两类，目前广泛使用的是立式液压榨油机。压榨法存在出油率低、劳动强度大、生产效率低的缺点，并且由于榨油过程中有生坯蒸炒的工序，豆粕中蛋白质变性严重，油料资源综合利用率低。

1.2.1 热榨 热榨是现代工业化生产中除溶剂浸出油以外的主要制油方法，它所利用的原理是使用烘炒、蒸煮等办法，最大限度的促使了蛋白的变性，然后对料胚进行物理挤压提取其中的油，在现今资源问题日趋恶化的情况下，不利于资源的综合利用，浪费了大量的优质蛋白，并且出油率不及浸出法高，所以其市场份额大概只有20%，但是其没有溶剂残留的优点是得到广泛认可的。压榨花生油越来越得到注重饮食健康的消费者青睐，其一般工艺流程如下：

油料→清理→烘干→榨胚→烘炒→蒸胚→压榨→粗制油

1.2.2 冷榨 冷榨的概念是在低于60℃的温度下，借助机械力挤压制油，与浸出法和热榨的提油方法进行横向比较，它不仅可以避免浸出法与溶剂、碱液、脱色白土等有害物质的接触，并且也在一定程度上克服了热榨中油脂的有效成分遭到破坏的缺点，最大限度的保持了产品中的脂溶性营养成分。近年来，外国的众多提油研究热点也聚焦到了冷榨工艺上，并且结合酶法进行了技术创新，这是提油工业的最新探索[4]，并且已经在某些油料品种上得到了小规模的中试成功。冷榨提油一般工艺流程如下：

油料→清理（风选、筛选、磁选）→调质→脱皮→扎坯→坯片→冷榨→冷榨油

由于冷榨所得饼粕残油量较高，所以产出饼粕一般还结合膨化浸出工艺，对饼粕进行二次提油。

1.3 酶法提油工艺

酶法提油工艺是最近油脂工业的研究热点，因为酶反应专一、高效、反应条件温和，对榨油后的油料饼粕蛋白理化性质影响较小，保证了在提油的过程中，同时获取高质量的蛋白产品，有利于油料资源的综合利用。酶法是在机械挤压和溶剂浸出方法的基础上，用酶制剂处理油料，破坏组织结构和大分子物质，从而提高出油率的工艺。因各种油料的组织成分不同，所选取的酶制剂也有所区别，主要应用纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、果胶酶等对油料作物进行前处理，达到浸提或者压榨的工艺需求。

1.3.1 酶法提油的原理 在油料作物中，油脂的存在状态主要是在油料细胞的内部，或者与其他大分子物质如多糖、蛋白形成复合物，构成脂多糖与脂蛋白等复合体，所以必须将细胞的组织结构加以破坏，并降解大分子物质，才能有效的将油从油料作物中提取出来，酶法提油就是利用生物酶制剂，例如纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、半纤维素酶等，破坏物料细胞壁与其中的脂蛋白等复合体，使得油脂得以充分释放于细胞外，使油脂更易于提取的工艺方法[5]。已有资料报道，对大豆结构以及其中复合物进行处理，所用的酶有纤维素酶与半纤维素酶（破坏细胞壁）、果胶酶（破坏细胞膜）、阿尔法蛋白酶等[6]。

1.3.2 酶法提油工艺的分类 在酶法提油领域，至今已经研究的工艺可分为四类：

（1）水相酶解提油工艺，即水酶法 水酶法是指采用能降解油料植物细胞壁的酶，或者对脂蛋白、脂多糖等大分子复合物具有降解作用的酶来处理油料，破坏组织结构，使得复合体酶解，创造有利的出油条件，同时借助水的作用，利用油料中非油成分对水和油亲和力不同以及水油的密度差，将油提取出来。其一般工艺流程如下[7]：

油料→清理破碎→浸泡磨浆→热处理→酶解→固液分离→液相沉淀→浓缩破乳→分离→油脂→蛋白

（2）水相酶解有机溶剂萃取提油工艺 水相酶解有机溶剂萃取提油工艺是在油料处理上与水酶法一致的，都是利用酶法崩溃细胞壁，并破坏大分子复合物，但是其提油工艺与水酶法不同，而类似于传统的浸出法提油工艺，都是利用油溶于有机溶剂的特性，将其从油料作物中提取出来，其一般工艺流程如下：

油料→水磨→热处理→酶解→己烷萃取→过滤（除固形物）→离心分离→有机相→回收溶剂→油脂

（3）油料低水分酶解溶剂冷浸出提油工艺 油料经清理后破碎或轧坯，再经热处理灭酶。调整水分至25%～40%，加酶处理，酶解结束后干燥油料至水分15%左右，用己烷在室温下浸出油脂，真空汽提回收溶剂。此法适用于油料果实和种籽的提油[8]。工艺路线如下：

油料→清理破碎或轧坯→热处理→调整水分→加酶处理→干燥→己烷浸出→回收溶剂→油脂

（4）油料低水分酶解压榨提油工艺 该方法与酶解冷浸出法工艺相似，不同处是油料酶解后干燥至更低的水分，然后进行冷榨得到油脂。该方法只适于油料种籽提油。工艺路线如下：

油料→清理破碎或轧坯→热处理→调整水分→加酶处理→干燥→冷榨→油脂

2 国内外冷榨提油工艺的研究现状

2.1 国外研究现状

20世纪80年代开始，随着生活水平与对自身健康的重视，欧洲掀起了一波绿色食品的革命，在油脂工业领域也发生了一场绿色工艺的革命，其中，冷榨工艺的发展最为令人瞩目。

德国在冷榨制油工艺上具有领先的技术优势，20世纪80年代末，德国CIMBRIA SKET公司就同其他研究机构一同致力于油菜籽脱皮冷榨工艺和相应冷榨机的研究。提出冷榨工艺首先需要解决的有两个问题：一是在无需进一步应用化学试剂精炼仅仅通过过滤的条件下达到食用油的质量标准，这要求整个工艺在低温下进行。二是冷榨工艺的配套设备，需要具有良好的可控性能与较高的生产效率，连续生产一年以上的时间而无需更换冷榨机榨螺和榨排。1991年，该公司成功研制出了具有较好性能的KP系列冷榨机，其冷榨设备可达到连续生产1.5～2年而无需更换榨螺和榨排[9]。

随着生物科学技术的发展，酶法制油技术展现出了巨大的研究潜力。早在上世纪50年代就有人提出，应用酶处理油料作物，特别是油脂含量低的如大豆这类油料作物，可以大大提升其提油工艺效率，但因为经济因素阻碍了其进一步的探索研究，直至70年代后期，许多新酶种相继投入到工业化生产中，成本不断降低，这一技术才再一次被关注。Sugarman率先提出了水提取植物油的方法，以水作溶剂沿用浓缩蛋白的生产工艺从花生中同时分离出油和蛋白质，此法是将研磨后的油料经纤维素酶包含果胶酶系处理，提高花生油提油率与蛋白得率，经过实验得出，酶处理的最佳参数为：加酶量0.3%，酶解时间4 h，pH 6.4，反应温度49℃；1972年，Rhee又进一步完善了此方法。近30年来，水提油工艺在国外先后应用于芝麻、棉籽、菜籽等油料，由于油料不经热处理，所提油脂质量明显提高，但此方法得油率较低，特别是含油量低的油料，如大豆胚芽等几乎得不到油[10]。1978年，Adler-Nissen提出了大豆蛋白酶改性制备等电可溶水解蛋白工艺，为酶法分离大豆油与蛋白奠定了理论基础。1979年，Olsen等将微生物蛋白酶Alcalase运用到大豆油和大豆蛋白质的水法分离中，使油的得率接近60%，蛋白质的得率接近40%[11]。1983年FullBook在蛋白水解过程中释放出游离态的油。1986年，Mcglon等采用聚半乳糖醛酸酶、阿尔法淀粉酶、蛋白酶处理椰子浆，使蛋白提取率达到80%。2006年，Munishwar Nath Gupta等在酶法处理的基础上[12]，结合了三相提油工艺，即同时添加丁醇与硫酸铵至预先制备的油料作物制成的浆体，将油脂从油料作物中萃取出来，其原理与溶剂浸提基本相同，采用该种工艺对芒果核、大豆、米糠油的提取进行了研究与对比，在对糊化了的油料进行酶解后，应用三相分离体系，得到大豆的提油率高达98%，其基本原理类似于现行的浸提工艺，但是其浸提溶剂应用的是丁醇而不是己烷，尽管该工艺的提油率较高，相对于其他浸提工艺有一定优势，但溶剂残留问题仍然没有得到解决。酶法技术的不断完善不仅是自身的技术趋于成熟，同时也为冷榨工艺提供了先进的技术支持。

基于油料作物综合利用的考虑，国外的研究方向主要集中于采用酶法与冷榨工艺相结合。比较有代表性的是Soto等人进行的一组对琉璃苣酶解冷榨的工艺研究。Soto等对酶法辅助冷榨提油进行了较为全面的工艺研究[13]，分别从选酶、水分、酶解时间、酶解温度、压榨时间等工艺方面进行了研究。他们采用Olivex（主要含果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶）和Celluclast（主要含纤维素酶、半纤维素酶）各50%的酶系进行处理，提高了琉璃苣油的出油率。其工艺方法是先将琉璃苣种子用手动螺旋研磨机使颗粒度在2mm左右，粉碎后的物料在100℃下热处理20min，然后进行酶解，将酶解产物在40℃下真空干燥，再使用双重压榨设备，在榨膛压力控制在49MPa、物料湿度保持在20%的条件下，每次压榨20min，最终得到产品。

Soto等对水分含量的影响作出研究后指出，低水分可以增加酶的耐热性，但高水分物料可以获得更好的酶活性，从经济因素考虑，高水分总体来讲是不利的，因为在压榨前需要对物料进行干燥，而干燥会对种子结构造成破坏，较难控制，从而确定琉璃苣油的最佳提取水分含量为20%。通过对温度的研究发现，55℃下酶解后油产量相对45℃酶解较低，这是由于55℃下可溶性糖的含量较高，这些糖类可能会在压榨前的干燥阶段产生焦糖化作用，阻碍细胞中油的释放而降低出油率。对于压榨时间的研究显示，20min以上的压榨效果并没有明显的增加出油率，这是由于较长时间的压榨使得细胞内的空隙阻塞，封闭了出油通路；另一种提油障碍是由于油滴可能吸附于植物的纤维质上，不易提取造成的。所以研究者采用双重压榨与热预处理的方式，在一定程度上减轻了这些问题。最终该种工艺在45℃、20%湿度、9 h酶解后，双重压榨的提油率高达95%。并且，由于纤维素的降解，形成了更有利于人体吸收的饼粕成分，提高了营养价值，是一种较为成熟的酶法辅助冷榨提油的工艺。

2.2 国内研究现状

近年来，国内在冷榨提油工艺上也取得了一定的进展，在设备方面，李文林等对于冷榨制油设备中存在的技术难题进行了研究，主要针对传统的冷榨设备ZX10型、ZX18型、ZY24型单螺杆榨油机中存在的榨膛难以推进、饼粕不成形、出油率较低的问题，设计出了新型的SSYZ50型双螺杆榨油机，提高了出油率与油脂质量，并且拥有较稳定的机械性能。冷榨菜籽油饼粕的残油率仅为15%[14]。

王瑛瑶等对酶法提取花生中的油与蛋白质进行了探索[15]，他们对酶法提油工艺进行了改进，加入了碱抽提处理工艺，并对提油后的乳化液与固体残渣进行了二次提取，得出了较好的工艺方法，最终确定出水解温度60℃、水解pH 9.5、料液比1