基于蛋白酶水解的大豆油体聚合增大的抑制因素研究

Enzyme-assisted aqueous extraction processing (EAEP) for soybean oil has advantages at safety, economic and environmental issues. Thus, more and more researches have been done about it. Natively, soybean oil is stored in oil body, whose surface is composed of a layer of phospholipid embedded with oleosin. Typical steps in EAEP are: (1) soybean pretreatment by grinding, flaking or extruding; (2) extraction of oil body with protease (oil body extraction yield); (3) centrifugal separation of oil body cream (oil body cream yield), insoluble solids, and a liquid containing water solubles (some oil bodies remaining in this liquid); (4) demulsification of oil body cream to recover free oil (free oil yield). High oil body extraction yield (99%) and free oil yield (100%) could be obtained, but oil body cream yield (80-90%) was not good enough. Soybean oil body is very small (200-500 nm), oleosin and phospholipid can prevent oil body coalescence. In EAEP, oleosin would be hydrolyzed, oil body would coalesced into large oil body. This would make the ratio of oil body surface area to oil body volume decrease, which could increase the content of phospholipid and hydrolyzed oleosin on oil body surface. This would prevent oil body further coalescence. In this project, we will purify oleosin, phospholipid and oil from oil body, and reconstitute artificial oil body with different ratios of oleosin/phospholipid/oil: "oil body" from phospholipid and oil, "oil body" from oleosin and oil, "oil body" from phospholipid, oleosin and oil. Then these "oil body" and natural oil body would be treated by protease, the effects of hydrolyzed oleosin and phospholipid on oil body coalescence would be examined and clarified. This project would be very meaningful to EAEP of soybean oil.

水酶法提取大豆油由于在"经济，环境，安全和卫生"等方面的巨大优势，受到了关注。大豆油以油体形式存在，油体表面由油体蛋白和磷脂组成。提取工艺包括大豆预处理，酶协助提取（油体提取率），离心分离（3000g，15min；油体离心上浮率）和上浮油体的破乳取油（破乳率）。已经达到高油体提取率和破乳率，但离心上浮率不理想。 大豆油体很小（200-500 nm），油体蛋白和磷脂对其有保护作用。蛋白酶作用下，油体蛋白水解，油体发生聚合增大，油体表面积/油体体积变小，油体单位表面积磷脂和油体蛋白水解残留多肽含量提高，这会抑制油体的进一步聚合增大。本项目拟通过油体的油体蛋白、磷脂和油分离，将它们按不同比例重组油体：单一磷脂"油体"，单一油体蛋白"油体"，磷脂+油体蛋白"油体"，对它们及实际油体进行水解实验，得出磷脂和油体蛋白水解残留多肽对油体聚合增大的抑制规律，为大豆油水酶法提取的工艺优化提供理论基础。

大豆油以油体形式存在，油体表面由油体蛋白和磷脂组成。水酶法制取大豆油工艺包括预处理、酶协助水相提取（提取率）、离心（离心上浮率）和上浮油体的破乳（破乳率）。目前已达到高油体提取率和破乳率，但离心上浮率不理想。本项目需弄清楚为什么离心上浮率不高。大豆油体很小（200-500 nm），这导致其很难被离心分离。前人研究认为：通过添加蛋白酶可以水解油体蛋白，从而破坏油体的物理稳定性，以致水解后的油体发生聚合增大。聚合形成的油滴越大，就越容易被离心分离。而我们的研究发现：大豆油体被酶水解后，基本不发生聚合，并且具有良好的热稳定性和盐稳定性。根据前人研究，水酶法工艺对于离心上浮率影响最大的是预处理：先压胚再挤压膨化可以得到最高的离心上浮率（78%），其次是压胚（16%），最后是粉碎（6%）。联系我们的结果，可以发现预处理强度越大，那么离心上浮率就越大。这意味预处理强度越大越有利于破坏大豆油体的微结构，从而越容易被酶改变结构；而如果油体以天然结构进入液相体系的话，那么即使被酶水解，也不会聚合增大。上述结果说明大豆油体的物理稳定性很好，可以将其作为一种新型的大豆脂质产品。近年，日本一家公司已推出一系列大豆油体商品。另外，我们发现油体蛋白会被大豆的一种内源性蛋白酶特异性水解，该酶是巯基蛋白酶（已基本确定是P34 probable thiol protease），最适条件是pH 6.0-6.5和35-50度。大豆油体除了其主要成分（中性脂质/蛋白质/极性脂质 = 92/5/3），还含有丰富的维生素E和植物甾醇。在不同pH值（6.5、8.0、9.5、11.0）条件下，提取得到的油体性质各不相同：pH 9.5-油体的凝胶性最好，pH 11.0-油体的氧化稳定性最好，并且具有非常小的粘度和极高的热稳定性。最后，发现其他植物种子中也含有水解油体蛋白的酶，已确认的有豆薯、花生、葵花籽、蓖麻籽、芝麻和油菜籽等，这些酶的活力有强有弱。因此，可用活性较强的酶代替商业酶，以实现水相制油；如果酶活力较低，那么可以通过抑制酶活性，来提取油体。