第三節　大豆的制油特點

古往今來，大豆是我國的重要的油料作物之一（李里特，2002；江潔等，2004）。植物油脂積累于植物種子中，主要以三酰甘油的形式存在，植物種子中的三酰甘油分散成許多小的相對穩定的亞細胞顆粒，也被稱為油體（oil body）（Huang AHC，1992）。大豆的種子中含有大量的油體。大豆油體是天然存在的油，應用過程中既不需要乳化劑也不需要均質的過程。油體是植物細胞中最小的細胞器。油體為直徑0.5～2.5μm的球體，油體的大小因植物種類和品種的不同而不同，且會受到營養和環境的影響（Tzen JTC等，1993）。在同一粒種子的不同組織細胞中，油體的大小也會有所不同。在電鏡下，油體的外部是一層致密的膜，內部為不透明的基質。

油體主要組成為：中性脂類（92％～98％）、磷脂（PL）（1％～4％）和油體相關蛋白（1％～4％）（仇鍵等2005）。油體中也含有少量的細胞色素C還原酶（Huang AHC，1992）。某些植物的油體中還含有酯酶和酰基甘油酶（Tzen JTC等，1992）。根據Tzen等（Slack CR等，1980）提出的油體結構模型，油體內部的液態基質為TAG，外圍是由一層磷脂單分子層及其鑲嵌蛋白Oleosin組成的半單位膜，它是由13個磷脂分子和1個Oleosin分子組成（如圖1-5），其中磷脂占油體表面的80％，Oleosin占20％。每個磷脂分子的2個疏水酰基朝向內部疏水的基質，而親水端則朝向外部，使油體表面具有一定的親水性。Oleosin分子中間的疏水區形成一個約11 nm的柄狀結構，并且伸入磷脂的疏水酰基部分及油體內部的基質中，而Oleosin分子其余的部分則覆蓋在油體表面，阻止外部的磷脂酶作用于磷脂。植物種子經長期儲存，油體分子之間不會相互聚合（WuLSH等，1998），這是由于油體表面的電荷和Oleosin的存在（Frandsen G I等，2001）。最近有研究表明，油體表面的蛋白主要為Oleosin，同時也鑲嵌少量Caleosin等其他蛋白，因此油體的結構可能較上述模型更加復雜（Huang A H C，1996）。

油體的產生尚未研究清楚，但有學者認為TAG的合成以及在內質網上被磷脂包裹和油體蛋白在粗面內質網上的合成是同步的（Huang AHC，1992；Tzen JTC等，1993）。合成的TAG在內質網上積累，形成突出的“芽體（bud）”，粗面內質網上一旦合成了Oleosin就與芽體上的磷脂結合，很可能受其中間疏水區的定位引導，最終發育形成油體（Deborah S L等，1993；Kai H等，2004）。這種模型可以很好地解釋油體的半單位膜結構，但也有另一種假說認為油體的合成是在細胞液中，由聚合態的TAG分子遇到Oleosin和磷脂后被包起來形成。研究表明，在種子萌發的過程中，酯酶的合成可能與Oleosin有關，Oleosin中可能含有酯酶的結合位點，也有可能是酯酶的活化因子（Huang AHC，1992）。酯酶作用于油體內的TAG產生脂肪酸，脂肪酸在乙醛酸循環體中代謝。當TAG降解后，Oleosin迅速消失，油體的磷脂與液泡膜逐漸融合，最終形成大的中央液泡。

由于油脂被細胞壁所包圍著，所以細胞壁成為了提取油脂的第一道障礙，因此對子葉細胞的破損過程有利于從細胞中提取油脂（Yoshida H等，2005）。大豆的第一層細胞壁由果膠、半纖維素、交聯著蛋白的纖維微管束構成，這層由果膠構成的膜層將子葉細胞連接在一起（Referenceunndfs 2011）；第二層細胞壁是由纖維素、半纖維素構成。大豆子葉細胞中的蛋白體含有蛋白量占子葉細胞總蛋白含量的80％左右，這些蛋白體占據了子葉細胞的大部分空間（Cater C等，1974）。因此，要達到充分的釋放子葉細胞中的油脂的目的，就要充分地移除蛋白體。

油料種子的子葉細胞內含有獨立分離的細胞器，分別是油體（Oil Body，OB）和蛋白體（Protein Body，PB）。油體表面含有大量的蛋白組分，這些蛋白對油體形狀的維持起到了重要的作用，并起到了保護其內部油脂的作用（Anthony H.C H，1994；Murphy D J，1993）（詳情見本章第二節），子葉細胞內充滿了蛋白體，在蛋白體的空隙間則充滿了油體和細胞質。蛋白體的直徑為10～50μm。比起蛋白體，油體的直徑一般在幾微米之間（Wolfw J等，1972）。通常油體填滿了蛋白體之間的空間，并且被包裹在蛋白體形成的網狀結構中（Adler-Nissen J等，1985）。油體的外表面是由雙親性蛋白（一端親油，一端親水）構成的膜，并且膜上結合了磷脂（Bair C等，1980）。這些油體表面蛋白的重量大約占油體總重量的15％。油體蛋白對于穩定油體的形態起到了重要的作用。在蛋白酶作用下，油體蛋白可以被酶水解。通過顯微鏡觀察可以發現：油體對細胞壁、蛋白體、質膜、內質網具有明顯的親和力，但對于其他的細胞器則無此親和力（Murphy D J，1993；Adler-Nissen J等，1985）。

油體的提取方法主要有水相提取法，緩沖溶液提取法和酶輔助提取法。Jacks等用含有氯化鈉的Tris-HCl緩沖液，蒸餾水總共洗滌14次得到純凈的油體。Tzen等提出了一種經典提取油體的方法，包括用有機溶劑萃取、離心沉淀、用去污劑洗滌、用鹽離子洗脫、用離液劑處理、用正己烷進行完整性測定等步驟。該方法提取的油體，除去了油體中非特異性結合蛋白，擁有較高的純度。Kiosseoglou等用水萃取法提取了玉米胚乳中的油體，結果表明在堿性條件下多次洗滌油體的得率可以達到95％。在油體的儲藏過程中，測定了油體的平均粒徑的變化和穩定性，并研究了油體表面的磷脂、油體結合蛋白對油體穩定性的影響。Kapchie等用酶輔助法提取大豆油體，在60℃，150r/min用復合果膠酶、纖維素酶和β-葡聚糖酶的混合物對豆粉處理20h，過濾、離心進而得到油體，研究了超聲和高靜壓兩種前處理方法對油體的影響，油體的回收率最高可達到84.65％。

傳統大豆油脂提取中，主要采用的是以六號溶劑為主的浸出法和機械壓榨法（Huang A H C，1996；Deborah S L等，1993）。機械壓榨提油法主要是通過采用物理的手段從植物的子葉細胞中將油脂擠出來的提油方式。壓榨法提油與溶劑浸出法相比其工藝比較簡單，相應的配套設備較少，并且對不同油料的適應性強，風味純正，作為一種傳統的提取油脂的方式已被廣為應用，同時因其提取手段不含有化學物質，因此壓榨提取的油脂在世界范圍內被認為是綠色安全的油脂（Huang AHC，1992；Huang A H C等，1996）。由于物理手段無法完全將油料作物子葉細胞中的油脂提取出來，因此壓榨后的餅中殘油量高，大約在85％，并且耗能較大，零件極易損耗（Kai H等，2004）。浸出法雖油脂提取率高，可達到95％～98％（Huang A H C，1996；Rosenthal A，1996），但在高溫脫溶過程中蛋白的變性較為嚴重，而且使用有機溶劑增加了工藝的繁瑣性，生產的安全性也隨之降低，造成了環境污染，大量有機溶劑的使用不但會增加大氣中揮發性有機物的含量，而且這類化合物還能和大氣中其他的污染物質發生反應生成臭氧以及一些對人有危害的光化學氧化劑，并且隨著石油資源的枯竭，有機溶劑也必將耗盡（Huang A H C，1996；Kai H等，2004；Cater C等，1974）。因此，激發了更多的研究者對尋求新型、安全油脂制取途徑的研究熱情。

生物解離提油（EAEP）技術作為一種新興的“綠色、環保”提油技術，它在提取油脂的同時能高效的回收油料中其他價值組分（Gunstone F D等，1986），被油脂科學界稱為“一種油料資源的全利用技術”（Rosenthal A等，1996），生物解離提取大豆油脂技術同傳統的提油工藝相比，其在耗能、環境和衛生安全等方面具有極其顯著的優勢。

在大豆細胞中，細胞壁是油脂釋放的第一道屏障，同時在油料籽粒細胞內油脂與蛋白質和碳水化合物等一些大分子物質相結合，并且以脂蛋白和脂多糖等復合體的形式存在（Yoshida H等，2005）。要提取大豆籽粒細胞中的油脂就必須將細胞的完整結構和細胞內的油脂復合體破壞。

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