核桃粉及核桃油提取工艺研究与开发（精品）.doc

核桃粉及核桃油提取工艺研究与开发技术总结报告天水羲皇生物科技有限公司甘肃天工生物科技公司甘肃农业大学2012年10月核桃粉及核桃油提取工艺研究与开发技术总结报告一、立项的目的和意义（-）我国及甘肃省核桃资源丰富核桃，落叶乔木，原产于近东地区，乂称胡桃、芜桃，与扁桃、腰果、榛子 并称为世界著名的“四大干果”既可以牛食、炒食，也可以榨油、配制糕点、 糖果等，不仅味美，而且营养价值很高，被誉为“万岁子”、“长寿果”，是一 种药食两用植物核桃喜光，抗逆性强、耐寒、耐酸、耐旱、抗病能力强， 适应多种土壤牛长，喜水、肥，同时对水肥要求不严，落叶后至发芽前不 宜剪枝，易产牛伤流，核桃是被子植物我国是世界核桃的主要牛产国，种植历史悠久，分布甚广，种植面积达到 3175万亩，产量近50万吨，总面积和产量均居世界第一位核桃作为重要的干 果油料树种，既是传统的营养保健果詁，又是重要的油料能源资源联合国粮农 组织数据库资料显示，2005年全世界核桃栽培总面积在200万公顷以上，年总 产量为170万吨核桃栽培历史长达2000多年，有20多个省区种植，种植 而积和总产量均居世界第一•位，但由于小国人口众多，年人均核桃占有量仅有 0.38公斤，人均消费量更少，核桃产业发展空间广阔种植面积约133万hm2,总产 量居世界第二位（约120万吨），仅次于俄罗斯。

我国核桃主要分布于云南、陕 西、山西、四川、甘肃、河北、河南地区及边远山区甘肃省位于我国青藏高原、 黄土高原的内陆西北地区，海拔大多在1000米以上，大部分处于干旱、半干旱 及半湿润地区，空气干燥，日照吋间长、昼夜温差大，适合核桃牛长，所以核桃 资源非常丰富门前，甘肃省定西、天水、白银、陇南等地区，核桃种植面积已达50多万 亩，年产量30多万吨，本项FI产品有鲜明的区域性资源优势核桃及其提取物有很高的营养保健功能核桃具有很高的营养价值，其蛋白质含量高，每100克核桃中，含蛋白质 为15〜20克，蛋白质亦为优质蛋白，脂肪50〜64克，核桃中的脂肪71% 为亚油酸，12%为亚麻酸，核桃中脂肪和蛋白是大脑最好的营养物质糖类 为10克，以及含有钙、磷、铁、胡萝卜素、核黄素（维牛素B2）、维牛素 B6、维牛素E、胡桃叶酿、磷脂、糅质等营养物质八种人体必需氨基酸的 种类齐全，配比合理；核桃脂肪中含有人体正常发育必需的脂肪酸和不饱和脂肪 酸（亚油酸、亚麻酸、花牛烯酸），其中油酸和亚油酸含量很高，不饱和脂肪酸 占脂肪总含量的90%；维牛素、矿物元系含量丰富核桃油有着卓越的营养保健价值和非凡的食疗功效核桃油含有多种有益人 体健康的无机元素钙、磷、铁、铜、锌和微量元素钾等，这也增强了核桃的营养 保健功能。

《本草纲FI》记载：“食之令人肥健，润肌，黑须发多食利小便，去 五痔……通润血脉，骨肉细腻……补气养血，润燥化痰，益命门，利三焦，温肺 润肠，治虚寒喘嗽唐朝《食疗本草》中己经记载了胡桃的药用到了明朝， 李吋珍更是将胡桃视为中药中的佳品认为它“气味甘，平、温，无毒”，具有 “补气养血，润燥化痰，益命门，利三焦，温肺润肠，治虚寒喘嗽，腰脚重痛， 心腹疝痛，血痢肠风，散肿毒，发痘疮，制铜毒”等多种功效三）综合利用核桃资源，提高社会经济效益我国是核桃种植大国，核桃资源丰富，H前国内核桃利用率较高，以初级加 工为主，核桃深加工产业刚起步，但因核桃还有丰富的蛋白质和不饱和脂肪酸， 其中的不饱和脂肪酸高达90% ,加Z近年来核桃的保健功能FI益受到人们的重 视，所以核桃深加工产业显示出极强的牛命力在核桃加工中，核桃仁是产量最 大的一种产詁，因而，核桃仁有望成为一种廉价的提取原料利用现代牛物工程 技术和科学牛产工艺，使核桃仁中的各种营养成分尤其是蛋白质和不饱和脂肪酸 尽可能的释放出来，是这一产业的发展趋势因此，开发新型、天然、绿色的保 健品一核桃蛋白粉、核桃油，既可充分利用资源，提高产品的附加值，又可以带 动我省地区经济的发展，具有广阔的应用前景。

因此，进一•步开发先进成熟的相关技术，利用核桃仁产品提取蛋白和植物油, 对于延长产业链、提高增值效益、满足市场需求，都具有积极作用和现实意义 而且经采用先进技术提取加工后的粉渣，其蛋白质等营养成分不被破坏，可做为 上好蛋白粉，从而实现资源充分利用，符合科学发展观和循环经济的要求二、目前存在的问题及研究进展(-)蛋白提取的研究进展H前国内外在蛋白类化合物的提取上多采用有机溶剂萃取法、微波提取法、 超声提取法、超临界流体萃取法等有机溶剂萃取法是根据蛋口类化合物与杂质 极性不同來选择适合的有机溶剂主要采用碱液溶解蛋白质的方法，常用氢氧化 钠进行提取微波萃取实际上主要是微波对萃取溶剂及样甜的加热作用，它能够 穿透萃取溶剂和物料使整个系统更加均匀地加热从微观上讲，微波所产牛的电磁 场加速样品向萃取溶剂界面的扩散速率超声波提取(ultrasonic extraction, UE)是近年来应用到中草药有效成分提 取分离中的一种方法，其原理是利用超声波空化作用加速植物有效成分浸出，另 外超声波次级效应，如机械震动乳化、扩散、击碎、化学效应等，也能加速提取 成分的扩散、释放并与溶剂充分混合而利于提取该法具有设备简单、操作方便、 提取吋间短、产率高、无需加热，有利于保护热不稳定成分、省时、节能、提取 率高等优点，但超声波作用的时间和强度需要一系列试验来确定，超声波发牛器 工作噪声比较大，需注意防护，工业应用有一定怵I难，而且在大规模提取时效率 不高，故常作为一种强化或辅助手段。

超临界流体萃取(supercritical fluid extraction,简称SFE或SCFE)的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关 系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的核桃蛋白主要有四种蛋白质构成!它们是清蛋白球蛋白，醇溶蛋白和谷蛋白， 分别占核桃蛋白总量的6.81%、17.57%、5.33%、70.11%由此,可以分别釆用氯 化钠溶液提取清蛋白和球蛋白，采用乙醇溶液提取醇溶蛋片，以及采用氢氧化钠 溶液提取谷蛋白，提取液在25摄氏度下经磁力搅拌器搅拌，浆液在78-82摄氏度, 打浆2-3次为宜，蛋白质溶出率90%以碱溶酸沉为基础，对核桃蛋白的提取T艺 条件进行了优化在确定等电点的基础上，分析了辅助浸提方式、pH值、温度、 时间、固液比对核桃蛋白提取率的影响研究表明，核桃蛋片质等屯点为4. 6;在 超声波处理条件下，固液比1:90,温度55C,碱溶pll值7. 5,吋间70min为提取条件， 其核桃蛋白提取率达55. 83%O以提油后的核桃粕为原料，采用单因索试验和正交 试验的方法，对核桃粕中蛋白质提取工艺进行研究,得到最佳提取条件:PH8. 5,料 液比1 : 30,在50C下超声波提取60min,然后在pH4・5条件进行酸沉淀。

在此条件 下，核桃蛋白质的提取率可达到85%左右我们对这三种方法进行对比，选择了最 为适宜的方法即单因素实验和正交试验的方法进行提取蛋口核桃蛋口的测定常 采用凯式定蛋法和光谱分析法我国核桃及其制詁中总蛋白含量的测定（GB/ T 5009. 52003）就是采用光谱分析法上述这些核桃中化合物提取、纯化的方法都有其各自的缺点和不足，如有机溶剂 萃取法易使提取物中含有杂质，此法提取率不高还容易造成有机溶剂的残留；超 声波萃取大规模提取时效率不高，不适合工业化牛产，仅仅可以作为-种强化或 辅助手段；超临界流体萃取存在牛产成本过高等问题二） 核桃油的提取的研究进展H前国内外核桃油的萃取主要采用水蒸气蒸饰法、压榨法、溶剂萃取法等， 这些方法都有自己的不足之处，蒸气蒸憎法存在的弊端在于蒸憎过程中水及高温 会破坏植物油中较为脆弱的部分；压榨法萃取的核桃油包含蜡等非挥发性物质， 相对使得压榨核桃油的保存期限较短；溶剂萃取法所得核桃油含有树脂、油脂、 等三） 亚临界流体萃取技术的特点⑴HFC-134a （四氟乙烷）亚临界流体无色、无毒、无味，不燃烧爆炸；由 于碳氢氟键的键能非常高，因而具有较好的热稳定性和化学稳定性，当其处在高 于沸点，但低于临界温度和临界压力状态时，具有较低的粘度和较高的扩散系数, 因而传质速度快，溶解能力强，同时，该物质的沸点较低，在减压条件下可以充 分气化，非常有利于溶剂的冋收，而且避免了萃取分离全过程高温作业（不高于 45C）,非常适合于“热敏性”有效成分的提取、分离。

2）萃取流程均处在比较安全的小、低压状态下完成，设备的有效容积受工 艺的制约小，系统的安全性能指标相对提高，同时，大幅度降低了装置制造过程 的工艺难度和工程造价⑶在亚临界流体萃取方法中特别设计夹带剂系统，在萃取前或萃取过程当 中利用乙醇作为夹带剂改变溶剂的极性，使得溶媒与夹带剂发挥协同作用，提高 萃取效率4）与传统溶剂萃取工艺相比，在同等提取率指标下，可缩短提取时间1倍左 右（因产晶而异），溶媒存在于闭路系统而使其损耗和排放污染均显著低于溶剂 萃取，由于避免了传统溶剂依靠较高温度试现脱除和冋收的高耗能工序，因而综 合能耗可降低40%左右，而且保证了制品的牛物活性绝大多数有机溶剂易燃易 爆，而“HFC・134a”却无此危险此外，“HFC・134a”亚临界萃余物不受溶剂 污染，原有的水溶性成分以及蛋白等物质不变性，仍可用做饲料或继续提取剩余 的极性成分5) 与国内现有的亚临界内丁烷萃取相比，突出优势在于更高的安全性6) “HFC”的毒性AEL (8和12小吋TWA)可允许的空气暴露浓度为 1000PPm(v/v),并且该密实气体作为气雾携带剂已在医药行业得到大量应用，说 明用该溶剂萃取的中间体无医用、食用安全性障碍。

四)核桃产品的开发现状H前核桃产詁以初加工产詁为主，占核桃制晶的95%,主要有核桃蛋白粉、 核桃油、核桃乳等几个品种，这些产品品种单一，适口性差，远不能满足人们对 于营养、快捷、方便和药用保健产品的消费需求，市场丄很难找到，我省核桃产 品因市场推广、消费引导不力也未能建成外地销侍市场，I「肃本地产品市场份额 己下降至20%左右，迫切需要新的开发思路三、课题研究内容(-)研究方法及主要技术路线针对国内外市场状况，特别是把握今后核桃制站精细加工技术和新主流站种 的趋势，结合原材料的物料学特性，应用食站工艺、亚临界及超声波提取技术、 干燥、质量管理等先进的理论和技术，进行项ri的研究和转化应用项h的技术路线是：产品定位-> 工艺流程设计-> 解决关键技术-> 确定工艺参 数—小试—中试—检测—牛产应Hl o(二)主要研究内容本项H通过合理的设计研究解决核桃去皮及蛋白提取存在的问题，通过试验 选择合理的工艺流稈•、工艺参数为提取核桃蛋白及核桃油提供依据，本研究的主 耍内容有：(1) 比较不同产地、核桃去皮效果2) 研究确定亚临界提取核桃油的工艺及参数3) 溶剂提取法对核桃中蛋白的提取效果，确定其工艺流程、主要影响因索 和工艺参数。

4) 研究超声波增强■溶剂提取对核桃中蛋白的提取效果，确定其工艺流程、 主要影响因素和工艺参数5) 研究亚临界对核桃中蛋白的提取效果，确定其工艺流程、主要影响因素 和工艺参数6) 研究超声波■亚临界■乙醇夹带符合技术对核桃中蛋白的提取效果7) 提取物除杂纯化8) 蛋白粉、核桃油精炼化9) 通过对制品的感官、理化及微牛物指标的评价选出工艺简单合理，成本 低廉的提取核桃蛋白、核桃油的牛产工艺四、研究材料与方法1、 材料与设备材料核桃、氢氧化钠、盐酸、无水乙恤、石油瞇、硫 酸铜、硫酸钾、磷酸氢二 钠、柠檬酸、无水亚硫酸钠，均为分析纯1.1.2设备HH—2型数显电子恒温水浴锅；格兰仕牌WD800G型微 。