1.餅粕的脫毒處理方法
菜籽餅(粕)中含有35%~36%的蛋白質(zhì),其中可消化的蛋白質(zhì)達27.79%,菜籽蛋白質(zhì)含有大量必需氨基酸和含硫氨基酸,而且氨基酸的配比比較合理,與大豆蛋白品質(zhì)不相上下。
此外,菜餅(粕)中還含有較豐富的鈣、磷、鎂、硒和多種維生素,是優(yōu)質(zhì)飼料和人類蛋白質(zhì)來源。但常規(guī)油菜的餅(粕)中一般含有150~180微摩爾/升的硫苷,這種物質(zhì)本身并無毒,但在有水情況下經(jīng)芥子酶分解出異硫氰酸酯、曝唑烷硫酮和腈等有毒物質(zhì),使動物甲狀腺腫大,新陳代謝紊亂,甚至造成皮下出血,還影響腎上腺皮質(zhì)、腦垂體和肝等器官的功能。這種作用對單胃動物的影響比對反芻動物的影響更大。因此,常規(guī)油菜餅(粕)在作飼用或食用前必須進行脫毒處理。其方法有:
(1)水洗處理法。其原理是菜餅(粕)中的有毒物質(zhì)溶于水,在熱水中溶解性更好,經(jīng)水洗后獲得無毒餅(粕)。
①浸泡法:有一次、二次和三次浸泡法。一次浸泡法是先將粉碎的菜餅(粕)置于熱水中浸泡40分鐘,過濾去水即得。采用0.5千克菜餅(粕)用4千克水浸泡48~72小時,棄水后作豬飼料,搭配10%~20%,飼喂效果好。二次浸泡法是先浸8小時,再換水浸2小時或先浸14小時后再換水浸1小時,餅(粕)與水之比為1:5。三次浸泡法是浸泡1天后濾干,再換水浸泡1天濾干,接著再浸泡1天濾干即得。菜餅(粕)經(jīng)浸泡后去毒效果達80%左右,但粗蛋白降低10%左右,干物質(zhì)降低20%左右。
②先蒸煮后浸泡法:蒸煮時餅(粕)與水之比為1∶2,浸泡時為1:5,過濾后在50℃下干燥即得。經(jīng)處理后菜餅(粕)中異硫氰酸酯減少77%,噁唑烷硫酮減少84%。
③連續(xù)水洗法:將菜餅(粕)置于流水中浸2小時,能完全脫除異硫氰酸酯和97%惡唑烷硫酮。
(2)熱處理法。其原理是菜餅(粕)中的芥子酶在高溫下失去活性,從而無法使硫苷分解成有毒物質(zhì)。
①干熱處理法:將碾碎的菜餅.(粕)在開水中浸泡幾分鐘,再進行于熱處理。由于開水處理時已有部分硫苷溶解,故比干熱處理效果更好。
②壓熱處理法:將萊餅(粕)在1.2千克/平方厘米壓力下加熱處理60分鐘,可將其中大部分硫苷破壞。
③蒸汽汽提法:向萊餅(粕)通人蒸汽,溫度保持110℃,處理1小時即可。此法和壓熱處理法對蛋白質(zhì)利用率有一定影響。
在我國民間,一般菜餅(粕)與水拌勻后蒸2~3小時,或加水煮沸2~3小時,然后稀釋去水即可,蒸煮法除能破壞芥于酶外,還能使有揮發(fā)性的硫化物隨水蒸氣揮發(fā),而不能揮發(fā)的嗯唑烷硫酮存在水中,濾去水后也被脫除。
(3)發(fā)酵中和法。原理是在發(fā)酵過程中,菜餅(粕)在一定溫度和水條件下,芥子酶恢復(fù)部分活性,使硫苷水解,所生成揮發(fā)性的異硫氰酸脂,用壓縮空氣攪拌而揮發(fā),大部分硫苷分解產(chǎn)物被水溶解,經(jīng)加水加堿使殘余物破壞,最后隨濾液淋走。作法是在發(fā)酵池或大缸中,加40~c左右潔凈水,將粉碎的菜餅(粕)放入發(fā)酵,每2小時用干凈木棒攪拌一次,使之均勻發(fā)酵,經(jīng)16~24小時后使酸堿度保持3.8,再繼續(xù)發(fā)酵8~10小時,濾去發(fā)酵水,加清水?dāng)嚢瑁瑸?0%濃度(比重為1.16)氫氧化鈉,待發(fā)酵餅(粕)酸堿度為7~8時,沉淀濾去廢液。本法去毒效果達90%~98.5%。
(4)坑埋法。選擇向陽、干燥、地溫較高的地方挖一個土坑。寬0.8米,深0.7~1米,長度按餅(粕)數(shù)量決定,坑周圍和底部有席或草隔土,將粉碎后的菜餅按100千克餅加100千克水浸泡軟后埋入坑內(nèi),頂部再覆蓋一層席或草,覆土20厘米以上,兩個月后即可。脫毒效果可達90%~98%。
(5)石灰乳脫毒法。本法原理是菜籽餅(粕)中硫苷在較高溫度和水分條件下,石灰乳可催化其水解,水解的硫化物多數(shù)具揮發(fā)性,在蒸炒和攪拌過程中隨水蒸氣揮發(fā),不揮發(fā)的曙唑烷硫酮在熱壓下受到破壞。本法在有攪拌(40轉(zhuǎn)/分)、直接。蒸汽(10.5千克/平方厘米)和間接蒸汽(4~5千克/平方厘米)的脫毒鍋內(nèi)進行,每240千克餅(粕)加石灰乳33.6千克,水48.4千克,然后在100~150℃下汽蒸40分鐘即可。脫毒效果達85%~95%。
(6)堿脫毒法。菜籽餅(粕)經(jīng)粉碎進入4層蒸炒鍋,在一層均勻噴入5波美度燒堿液,每100千克餅加液堿量19千克左右。如為熱餅第一層可不加熱(冷餅則需間接蒸汽加熱),其余3層開底、邊氣加熱。蒸汽壓力4~4.5千克/平方厘米,每層停留時間為15分鐘,出料時溫度應(yīng)在105~110℃,水分由噴堿時的20%左右降到13%,這樣的脫毒效果達90%左右。
2.餅粕的綜合加工與利用
(1)餅粕制取蛋白質(zhì)。目前菜籽飼料蛋白和工業(yè)蛋白已進入實用階段,而食用蛋白還處于研制階段。
它們的產(chǎn)品中硫苷已基本除盡,缺點是植酸和單寧與蛋白的結(jié)合緊密,導(dǎo)致濃縮蛋白產(chǎn)品中含有更高量的植酸(5%~10%)和酚類物質(zhì)(單寧等),同時蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為濃縮蛋白的轉(zhuǎn)化率只有55%~62%,其余是飼料蛋白,此項技術(shù)用于脫殼餅粕的開發(fā)有很好的前景,對于帶殼餅粕的開發(fā),表現(xiàn)為雜質(zhì)較多,純化困難,產(chǎn)率低,成本高,產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在困難。
①食用蛋白的制備:在溫度40℃、ph=10、料液比為1∶30、時間20分鐘及5%nacl條件下,蛋白質(zhì)浸提率為91%。經(jīng)綜合成本分析表明,利用脫殼低溫制油技術(shù)得到的不帶殼、不變性的菜籽粕作原料,制備食用濃縮蛋白或分離蛋白是可行的,制出的蛋白成本低,蛋白質(zhì)回收率高,氨基酸平衡比大豆蛋白好,菜籽中分離蛋白的氮溶解指數(shù)較大豆分離蛋白低,吸油性略好于大豆分離蛋白,乳化性優(yōu)于大豆分離蛋白。
由下表可知,分離蛋白中賴氨酸含量遠低于實驗室低溫脫脂后的菜籽餅粕中的含量,這是由于工業(yè)化生產(chǎn)的菜籽餅粕經(jīng)高溫榨油引起蛋白質(zhì)變性的結(jié)果,這也說明目前的預(yù)榨浸提工藝存在著很大缺陷。
②飼用蛋白的制備:
a.利用酶解技術(shù)制備飼用蛋白:利用酶解技術(shù),將我國目前預(yù)榨、浸出工藝所得到的雙低帶殼菜籽餅粕,除去大部分植酸、多酚類、硫苷等物質(zhì)后,可作為禽、畜、魚配合飼料中粗蛋白的主要來源。研究表明,酶解處理的優(yōu)點在于:設(shè)備簡單,酶解技術(shù)易于操作,投資少,見效快。年處理i萬噸餅粕的酶解設(shè)備只需50萬元左右,建設(shè)周期只需2個月左右,適合于現(xiàn)有飼料工廠的技術(shù)改造,消除有害物質(zhì)硫苷和抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)效果好,經(jīng)酶解后,帶殼餅粕中有害物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)消除率達80%以上,用此餅粕作配合飼料效果好。研究試驗表明,喂養(yǎng)的鯽魚,比常規(guī)飼養(yǎng)的增長速度快2.2倍,其養(yǎng)殖周期比常規(guī)飼料縮短45天左右,餌料系數(shù)為1.81,配方成本比常用配方低一倍多;替代75%的大豆餅粕養(yǎng)豬,比常規(guī)飼料飼養(yǎng)的日增長速度快,而未見對豬有傷害。大豆餅粕價格比菜籽餅粕高近一倍,單是這一項就可大大降低飼養(yǎng)成本。對其機理的研究表明,由于消除了抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)植酸、多酚,提高了蛋白質(zhì)的生物效價,微量元素能有效地吸收利用。
b.提取植酸(鈉)制備無毒飼用蛋白:菜籽餅粕中的植酸和單寧都是極重要的精細化工產(chǎn)品,在食品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)有廣泛的用途。經(jīng)研究,帶殼餅粕為原料時,植酸(鈉)產(chǎn)率為2%,餅粕產(chǎn)率為70%。經(jīng)提取植酸后,菜籽餅粕中的硫
苷已降至20微摩爾/克以下,變成了無毒飼料。而餅粕中的蛋白質(zhì)含量相應(yīng)提高2%~5%。據(jù)試驗,年生產(chǎn)200噸植酸鈉和7 000噸含蛋白質(zhì)40%~45%的飼用蛋白,年產(chǎn)值可達4 200萬元,可生產(chǎn)出植酸、植酸鈉、植酸氨、植酸鎂、植酸鋅、植酸鈣、植酸鋇、植酸鉀等系列植酸鹽產(chǎn)品。
③國外提取蛋白的幾種工藝:
a.加拿大fri一71工藝:將清理干凈的菜籽餅烘干、粉碎,用高速氣流將種皮分離掉,將去皮后的種仁粉用沸水浸泡,使芥子酶失活。干燥后再用水浸泡,水與種仁粉重量之比為5:1,然后過濾,又用水浸泡,過濾干燥后用正已烷浸提油脂,然后將溶劑脫除,將種仁進一步粉碎,用50%~70%乙醇或酸度為4.5的稀酸提取蛋白,也可用濕熱變性法提取蛋白,最后除去可溶性糖即可。
b.美國4158656號專利發(fā)表的工藝:將清潔去皮后的種仁烘干,使含水量不大于3%,再用正已烷溶劑浸提油脂,種仁經(jīng)脫溶后,將餅進一步粉碎,過50目篩,用乙醇水溶液進行3~4次去毒,乙醇水濃度為60%~75%,與種仁粉混合比例為4~10∶1,提取溫度不超過60℃,然后將其烘干磨成粉狀即可。
(2)餅粕制取氨基酸。
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此工藝獲取的復(fù)合氨基酸產(chǎn)品中硫苷已基本除盡,但蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為濃縮蛋白的轉(zhuǎn)化率只有55%~62%,再加上水解時蛋白質(zhì)的分解及純化時的損失等原因,氨基酸得率不大于原餅粕蛋白質(zhì)含量的20%,最好的產(chǎn)率是1噸餅粕(蛋白質(zhì)含量為40%)約生產(chǎn)80千克的復(fù)合氨基酸。
②工藝之二
由于水解(酶解)、分離、純化等的困難,此工藝產(chǎn)率極低,氨基酸的得率只有原餅粕蛋白質(zhì)含量的15%左右。
(3)餅粕制取植酸(鹽):
此工藝植酸鹽產(chǎn)率為2%,無毒飼料產(chǎn)率為70%。此工藝既脫了毒,又獲得了化工產(chǎn)品植酸及其系列鹽(植酸鈉、植酸氨、植酸鎂、植酸鋅、植酸鈣、植酸鋇、植酸鉀)。目前植酸鈉價格為16萬~18萬/噸,出口價為4萬美元/噸,無毒餅粕(由于蛋白質(zhì)含量提高)價格為1 550元/噸,據(jù)估計,年處理1萬噸餅粕產(chǎn)值達4s00萬元,設(shè)備投資約600萬~800萬元,預(yù)計一年左右可回收設(shè)備投資成本。
②實驗室與工業(yè)化生產(chǎn)比較
(4)餅粕提取酚類物質(zhì)(單寧):
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方法之一(理想工藝):單寧采用以丙酮為提取溶液,70%丙酮水,溫度30℃,粒度為50目以上,此條件下單寧提取率為83%,蛋白質(zhì)損失率極少,只有1.... 84%,餅粕中硫苷殘留也只6.. 74微摩爾/克,植酸幾乎沒被提取。
方法之二:采用4%hcl甲醇溶液,50℃粒度50目以上,此條件下單寧回收率為52%,餅粕中硫苷殘留39.15微摩爾/克,植酸提取率高達36.8%,蛋白質(zhì)損失率0.68%。
②單寧級分及得率,用丙酮提取,所得粗提物用乙酸乙酯、水、甲醇依次萃取,最后剩余物經(jīng)定性檢驗不是單寧即可。其各級分含量見下表
各級分粗提物再經(jīng)純化后,各級分的油菜單寧得率見下表。殼中得率為0.151%,主要為水溶性單寧,占殼重0.137%。粕仁中得率為0.987%,水溶性單寧占餅粕仁重0.708%。
、蹎螌幮再|(zhì):單寧對于畜禽是一種抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)。但是單寧又是極重要的精細化工產(chǎn)品,在食品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)中有廣泛用途,單寧經(jīng)轉(zhuǎn)化還可制成國際市場看好的價值更高的另一重要化工產(chǎn)品--沒食子酸。單寧分子量范圍在1300~2900之間,是五色氰定的4~8聚體。單寧為蛋白質(zhì)多糖復(fù)合物,結(jié)合糖有葡萄糖、果糖、鼠李糖等,其中鼠李糖為結(jié)合糖所特有的,單寧對葡萄糖有較高的親和性。油菜單寧與大量蛋白質(zhì)結(jié)合,形成單寧一蛋白質(zhì)一多糖復(fù)合物,它們與游離蛋白質(zhì)比較,富含脯氨酸,有較高的nps值(即疏水性氨基酸占氨基酸的摩爾比例,也叫疏水參數(shù)nonpo-lafsiole)。同時單寧也與重金屬一蛋白質(zhì)結(jié)合,形成三元復(fù)合物,因而單寧影響蛋白質(zhì)的吸收,是抗?fàn)I養(yǎng)的主要原因。
(5)餅粕用作飼料。未脫殼的高硫苷餅粕,難以作飼料,目前都在致力于培育低硫苷油萊品種或?qū)⒏吡蜍詹俗扬炂扇ザ。同時餅粕中存在的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)--植酸、酚類也影響餅粕的利用價值,因為酚類易與蛋白質(zhì)形成致密的不易腐敗的不透水鞣質(zhì),影響動物對蛋白質(zhì)的吸收;植酸是強金屬絡(luò)合劑,作飼料時易造成禽畜缺鋅、銅、鈣等無機元素,它又是抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì),易與蛋白質(zhì)及金屬離子結(jié)合成三元復(fù)合物,降低蛋白質(zhì)的有效利用率,使飼料營養(yǎng)價值大大降低,同時它具有刺激性氣味,動物食用后表現(xiàn)為厭食、消瘦、呆滯、皮毛粗糙等癥狀。所以菜籽餅粕要作飼料只有消除或降低餅中的硫苷、植酸及酚類等有毒物質(zhì)才能利用。用菜籽餅作禽、畜飼料的添加成分更有意義。菜籽餅中含有20%可消化蛋白,其效率比值、凈利用率和生物效價均高于大豆;蛋白質(zhì)中賴氨酸含量近于大豆,而蛋氨酸和胱氨酸含量均高于大豆;與大豆相比,菜籽餅中含有較多的脂肪、維生素e和各種微量元素。因此菜籽餅常常用來作家畜、家禽飼料的添加成分。無毒菜餅對不同年齡豬的適口性均較好,其代謝能量值為11.3兆焦/千克,比豬的實際需要(13.27兆焦/千克)略低。一般在幼豬飼料中菜餅(粕)的最大量為12%,成長豬和種豬為12%~15%,懷孕和泌乳母豬為12%左右。無毒菜餅(粕)作家禽飼料時,其代謝能量值為7.95~8.37兆焦/千克,而家禽實際需要的代謝能量值為11.93~13.40兆焦/千克。因此以菜餅(粕)作飼料時尚需適當(dāng)添加其他高能量成分,一般在飼養(yǎng)幼年或成年肉用家禽時,最大添加量為20%,產(chǎn)蛋雞或種雞為10%左右。牛對無毒菜餅(粕)的適應(yīng)性比豬和家禽更強一些,菜餅(粕)對牛的代謝能量值為10.05兆焦/千克,與牛的實際需要量接近,因此在牛飼料中用量較多,肉用牛添加量可達20%,奶牛為25%。常規(guī)油菜餅(粕)也可用作飼料,但用量不宜過多,一般飼養(yǎng)肥豬在日食中添加量為lo%左右,飼養(yǎng)肉用雞為5%左右,養(yǎng)牛為15%左右。用菜籽餅作魚飼料,其添加量一般也不超過15%。但用雙低菜籽作魚飼料試驗中,將添加量提高到30%和50%,經(jīng)132天飼養(yǎng)試驗表明,其單位面積總產(chǎn)和凈產(chǎn)平均分別比添加30%的常規(guī)菜籽餅的高9%和10.6%,比對照高13.4%和15.9%,而且魚肉蛋白質(zhì)含量高,脂肪含量低,無殘毒。
(6)餅粕用作肥料。菜餅含有機質(zhì)為80%左右,養(yǎng)分齊全,含氮4.6%,磷2.5%,鉀1.4%,而且肥效持久。菜餅(粕)作肥料應(yīng)充分發(fā)酵漚熟后方才能施用,否則易招致蠅為害作物根系,導(dǎo)致死苗。
(7)餅粕制作醬油。原理是菜餅中的蛋白質(zhì)經(jīng)鹽酸作用分解成各種氨基酸,而氨基酸經(jīng)純堿中和后又生成各種氨基酸鈉鹽,其中以谷氨基酸鈉鹽最多,這種鹽具有一定的滋味和香味。
其作法是將菜籽餅粉碎后,每100千克加水200~250千克,鹽酸100千克,在100~110℃條件下加熱分解23~24小時,再保溫分解10小時。在保溫分解5小時開始,加麩皮10千克,糖化5小時,當(dāng)糖化后冷卻到50~55℃時加純堿46.7千克,酸堿度4.4~5.0,加水100~150千克,經(jīng)兩次壓榨、濾渣,在液體中加食鹽6千克,在100℃下滅菌,加醬色后即可得600千克醬油。注意鹽酸在使用前需脫去砷。這種醬油含全氮0.628%,氨基酸0.35%,還原糖1. 76%。