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餅粕的綜合加工與利用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2005-05-18

 
  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(dá)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(dòng)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(duì)單胃動(dòng)物的影響比對(duì)反芻動(dòng)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(jìn)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(shí),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(shí),再換水浸2小時(shí)或先浸14小時(shí)后再換水浸1小時(shí),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(dá)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(shí)餅(粕)與水之比為1∶2,浸泡時(shí)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(shí),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(jìn)行于熱處理。由于開水處理時(shí)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(shí)即可。此法和壓熱處理法對(duì)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(shí),或加水煮沸2~3小時(shí),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(shí)用干凈木棒攪拌一次,使之均勻發(fā)酵,經(jīng)16~24小時(shí)后使酸堿度保持3.8,再繼續(xù)發(fā)酵8~10小時(shí),濾去發(fā)酵水,加清水?dāng)嚢,?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(shí),沉淀濾去廢液。本法去毒效果達(dá)90%~98.5%。
  (4)坑埋法。選擇向陽、干燥、地溫較高的地方挖一個(gè)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(gè)月后即可。脫毒效果可達(dá)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(jìn)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(dá)85%~95%。
  (6)堿脫毒法。菜籽餅(粕)經(jīng)粉碎進(jìn)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(shí)間為15分鐘,出料時(shí)溫度應(yīng)在105~110℃,水分由噴堿時(shí)的20%左右降到13%,這樣的脫毒效果達(dá)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(jìn)入實(shí)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(diǎn)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(shí)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(xiàng)技術(shù)用于脫殼餅粕的開發(fā)有很好的前景,對(duì)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(shí)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(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(gè)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(dá)80%以上,用此餅粕作配合飼料效果好。研究試驗(yàn)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(duì)豬有傷害。大豆餅粕價(jià)格比菜籽餅粕高近一倍,單是這一項(xiàng)就可大大降低飼養(yǎng)成本。對(duì)其機(jī)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(jià),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(xì)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(shí),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(yàn),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(dá)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(jìn)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(hào)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(jìn)一步粉碎,過50目篩,用乙醇水溶液進(jìn)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(shí)蛋白質(zhì)的分解及純化時(shí)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(jià)格為16萬~18萬/噸,出口價(jià)為4萬美元/噸,無毒餅粕(由于蛋白質(zhì)含量提高)價(jià)格為1 550元/噸,據(jù)估計(jì),年處理1萬噸餅粕產(chǎn)值達(dá)4s00萬元,設(shè)備投資約600萬~800萬元,預(yù)計(jì)一年左右可回收設(shè)備投資成本。
  ②實(shí)驗(yàn)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(dá)36.8%,蛋白質(zhì)損失率0.68%。
  ②單寧級(jí)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(yàn)不是單寧即可。其各級(jí)分含量見下表
  各級(jí)分粗提物再經(jīng)純化后,各級(jí)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?xì)ぶ?.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(duì)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(xì)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(jià)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(duì)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(shí)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(shí)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(jià)值,因?yàn)榉宇愐着c蛋白質(zhì)形成致密的不易腐敗的不透水鞣質(zhì),影響動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的吸收;植酸是強(qiáng)金屬絡(luò)合劑,作飼料時(shí)易造成禽畜缺鋅、銅、鈣等無機(jī)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(jià)值大大降低,同時(shí)它具有刺激性氣味,動(dòng)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(jià)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(duì)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(shí)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(shí),其代謝能量值為7.95~8.37兆焦/千克,而家禽實(shí)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(shí)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(shí),最大添加量為20%,產(chǎn)蛋雞或種雞為10%左右。牛對(duì)無毒菜餅(粕)的適應(yīng)性比豬和家禽更強(qiáng)一些,菜餅(粕)對(duì)牛的代謝能量值為10.05兆焦/千克,與牛的實(shí)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(dá)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(yàn)中,將添加量提高到30%和50%,經(jīng)132天飼養(yǎng)試驗(yàn)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(duì)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(jī)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(shí),再保溫分解10小時(shí)。在保溫分解5小時(shí)開始,加麩皮10千克,糖化5小時(shí),當(dāng)糖化后冷卻到50~55℃時(shí)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%。

 
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