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花生低温压榨制油与饼粕蛋白高值化利用关键技术及装备创制

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  • 主要完成单位:中国农业科学院农产品加工研究所
  • 主要完成人员:王强,许振国,刘红芝,祁鲲,朱新亮,相海
  • 起  止  时  间 :2001年2月1日—2010年12月31日
  • 获  奖  情  况 :2014年国家技术发明奖二等奖
  • 内  容  提  要 :
     我国是世界上最大的花生油生产与消费国,每年约900万吨花生用于榨油,但生产中90%以上采用高温压榨工艺,长期存在油的品质差、营养损失重、饼粕利用率和附加值低等突出问题,严重制约了花生产业健康发展。针对上述问题,本研究在国家科技支撑、“863”项目支持下,历经10年,取得以下创新成果。
  (1)发明了花生低温压榨制油与饼粕蛋白联产技术及装备,实现了传统制油技术的革新。通过对调质、低温压榨等技术研究及双螺杆榨油机关键部件改进、出油缝隙和出饼厚度的适度调节,建立了低温压榨制油技术与工艺,出油率达47.0%、饼粕残油6.5%、饼粕蛋白氮溶指数(NSI)73.6%,攻克了高温压榨花生油品质差(低温比高温花生油过氧化值低50%、β-谷甾醇高53%)与蛋白变性(低温粕蛋白NSI是高温的6.3倍)的问题;突破了现有低温压榨出油率低、残油高的技术难题。创新设计了快开门萃取罐与可编程序控制系统,发明了亚临界流体萃取装置,利用该装置与短链烷烃萃取、微波灭菌等技术制备出残油率0.8%、NSI70.6%的蛋白粉,有效解决了萃取罐开启繁琐、自动化程度低、蛋白粉残油高的问题,并建立了国内最大的花生低温压榨制油与蛋白联产生产线。
  (2)发明了花生伴球蛋白与浓缩蛋白制备与改性技术,填补了国内空白。通过研究料液比、冷沉温度对伴球蛋白表面疏水性、二硫键含量的影响,构建了伴球蛋白结构与凝胶性关系模型,发明了伴球蛋白低温冷沉制备技术,产品纯度达78.9%、提取率71.3%、凝胶硬度217.0克力、持水性2.1克/克、持油性2.8克/克。通过研究醇洗条件、转谷氨酰胺酶改性方法,创建了浓缩蛋白制备与改性技术,高凝胶型浓缩蛋白硬度、持水性、持油性分别较改性前提高了36.7%、50.0%、31.6%。首次实现伴球蛋白、浓缩蛋白在肉制品中的应用,突破了长期以来花生蛋白不能用于肉制品加工的技术瓶颈。
  (3)发明了功能性花生短肽制备技术,大幅提高了产品附加值。通过研究短肽得率与酶种类、水解条件的回归模型与动力学模型,超滤条件对短肽精制分级的影响,创建了短肽制备技术,短肽得率89.0%、纯度90.3%。通过动物实验证实了短肽的降血压活性,确定了活性最高组分的氨基酸序列,为降血压机理研究提供了依据。已建立生产线3条,产品附加值较花生蛋白粉提高,30~35倍,实现了花生蛋白的高值化利用。
  项目获发明专利7项、实用新型1项,制定农业行业标准2项,出版专著2部,发表论文43篇、SCI/EI17篇。农业部、中国农学会组织的评价专家组认为: 成果整体处于国际先进水平,花生低温压榨制油技术与装备、浓缩蛋白制备与改性技术达国际领先水平。获国家技术发明二等奖,中华农业科技一等奖、中国粮油学会科技一等奖,被国科网评为“十一五”国家重大科技成果。
  成果在山东省高唐蓝山集团总公司、中机康元粮油装备(北京)有限公司、河南大用实业有限公司、河南省亚临界生物技术有限公司、河南鲲华生物技术有限公司、丰益生物技术研发中心(金龙鱼)等9家企业转化应用,3年累计销售收入148.5亿元,新增利润8.0亿元、税收2.1亿元。该成果攻克了目前花生加工产业存在的瓶颈技术与装备难题,开创了花生低温压榨和蛋白高值化利用的先河,为提升粮油营养品质、保障国家粮油安全提供了科技支撑。
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