第三节　大豆的制油特点

古往今来，大豆是我国的重要的油料作物之一（李里特，2002；江洁等，2004）。植物油脂积累于植物种子中，主要以三酰甘油的形式存在，植物种子中的三酰甘油分散成许多小的相对稳定的亚细胞颗粒，也被称为油体（oil body）（Huang AHC，1992）。大豆的种子中含有大量的油体。大豆油体是天然存在的油，应用过程中既不需要乳化剂也不需要均质的过程。油体是植物细胞中最小的细胞器。油体为直径0.5～2.5μm的球体，油体的大小因植物种类和品种的不同而不同，且会受到营养和环境的影响（Tzen JTC等，1993）。在同一粒种子的不同组织细胞中，油体的大小也会有所不同。在电镜下，油体的外部是一层致密的膜，内部为不透明的基质。

油体主要组成为：中性脂类（92％～98％）、磷脂（PL）（1％～4％）和油体相关蛋白（1％～4％）（仇键等2005）。油体中也含有少量的细胞色素C还原酶（Huang AHC，1992）。某些植物的油体中还含有酯酶和酰基甘油酶（Tzen JTC等，1992）。根据Tzen等（Slack CR等，1980）提出的油体结构模型，油体内部的液态基质为TAG，外围是由一层磷脂单分子层及其镶嵌蛋白Oleosin组成的半单位膜，它是由13个磷脂分子和1个Oleosin分子组成（如图1-5），其中磷脂占油体表面的80％，Oleosin占20％。每个磷脂分子的2个疏水酰基朝向内部疏水的基质，而亲水端则朝向外部，使油体表面具有一定的亲水性。Oleosin分子中间的疏水区形成一个约11 nm的柄状结构，并且伸入磷脂的疏水酰基部分及油体内部的基质中，而Oleosin分子其余的部分则覆盖在油体表面，阻止外部的磷脂酶作用于磷脂。植物种子经长期储存，油体分子之间不会相互聚合（WuLSH等，1998），这是由于油体表面的电荷和Oleosin的存在（Frandsen G I等，2001）。最近有研究表明，油体表面的蛋白主要为Oleosin，同时也镶嵌少量Caleosin等其他蛋白，因此油体的结构可能较上述模型更加复杂（Huang A H C，1996）。

油体的产生尚未研究清楚，但有学者认为TAG的合成以及在内质网上被磷脂包裹和油体蛋白在粗面内质网上的合成是同步的（Huang AHC，1992；Tzen JTC等，1993）。合成的TAG在内质网上积累，形成突出的“芽体（bud）”，粗面内质网上一旦合成了Oleosin就与芽体上的磷脂结合，很可能受其中间疏水区的定位引导，最终发育形成油体（Deborah S L等，1993；Kai H等，2004）。这种模型可以很好地解释油体的半单位膜结构，但也有另一种假说认为油体的合成是在细胞液中，由聚合态的TAG分子遇到Oleosin和磷脂后被包起来形成。研究表明，在种子萌发的过程中，酯酶的合成可能与Oleosin有关，Oleosin中可能含有酯酶的结合位点，也有可能是酯酶的活化因子（Huang AHC，1992）。酯酶作用于油体内的TAG产生脂肪酸，脂肪酸在乙醛酸循环体中代谢。当TAG降解后，Oleosin迅速消失，油体的磷脂与液泡膜逐渐融合，最终形成大的中央液泡。

由于油脂被细胞壁所包围着，所以细胞壁成为了提取油脂的第一道障碍，因此对子叶细胞的破损过程有利于从细胞中提取油脂（Yoshida H等，2005）。大豆的第一层细胞壁由果胶、半纤维素、交联着蛋白的纤维微管束构成，这层由果胶构成的膜层将子叶细胞连接在一起（Referenceunndfs 2011）；第二层细胞壁是由纤维素、半纤维素构成。大豆子叶细胞中的蛋白体含有蛋白量占子叶细胞总蛋白含量的80％左右，这些蛋白体占据了子叶细胞的大部分空间（Cater C等，1974）。因此，要达到充分的释放子叶细胞中的油脂的目的，就要充分地移除蛋白体。

油料种子的子叶细胞内含有独立分离的细胞器，分别是油体（Oil Body，OB）和蛋白体（Protein Body，PB）。油体表面含有大量的蛋白组分，这些蛋白对油体形状的维持起到了重要的作用，并起到了保护其内部油脂的作用（Anthony H.C H，1994；Murphy D J，1993）（详情见本章第二节），子叶细胞内充满了蛋白体，在蛋白体的空隙间则充满了油体和细胞质。蛋白体的直径为10～50μm。比起蛋白体，油体的直径一般在几微米之间（Wolfw J等，1972）。通常油体填满了蛋白体之间的空间，并且被包裹在蛋白体形成的网状结构中（Adler-Nissen J等，1985）。油体的外表面是由双亲性蛋白（一端亲油，一端亲水）构成的膜，并且膜上结合了磷脂（Bair C等，1980）。这些油体表面蛋白的重量大约占油体总重量的15％。油体蛋白对于稳定油体的形态起到了重要的作用。在蛋白酶作用下，油体蛋白可以被酶水解。通过显微镜观察可以发现：油体对细胞壁、蛋白体、质膜、内质网具有明显的亲和力，但对于其他的细胞器则无此亲和力（Murphy D J，1993；Adler-Nissen J等，1985）。

油体的提取方法主要有水相提取法，缓冲溶液提取法和酶辅助提取法。Jacks等用含有氯化钠的Tris-HCl缓冲液，蒸馏水总共洗涤14次得到纯净的油体。Tzen等提出了一种经典提取油体的方法，包括用有机溶剂萃取、离心沉淀、用去污剂洗涤、用盐离子洗脱、用离液剂处理、用正己烷进行完整性测定等步骤。该方法提取的油体，除去了油体中非特异性结合蛋白，拥有较高的纯度。Kiosseoglou等用水萃取法提取了玉米胚乳中的油体，结果表明在碱性条件下多次洗涤油体的得率可以达到95％。在油体的储藏过程中，测定了油体的平均粒径的变化和稳定性，并研究了油体表面的磷脂、油体结合蛋白对油体稳定性的影响。Kapchie等用酶辅助法提取大豆油体，在60℃，150r/min用复合果胶酶、纤维素酶和β-葡聚糖酶的混合物对豆粉处理20h，过滤、离心进而得到油体，研究了超声和高静压两种前处理方法对油体的影响，油体的回收率最高可达到84.65％。

传统大豆油脂提取中，主要采用的是以六号溶剂为主的浸出法和机械压榨法（Huang A H C，1996；Deborah S L等，1993）。机械压榨提油法主要是通过采用物理的手段从植物的子叶细胞中将油脂挤出来的提油方式。压榨法提油与溶剂浸出法相比其工艺比较简单，相应的配套设备较少，并且对不同油料的适应性强，风味纯正，作为一种传统的提取油脂的方式已被广为应用，同时因其提取手段不含有化学物质，因此压榨提取的油脂在世界范围内被认为是绿色安全的油脂（Huang AHC，1992；Huang A H C等，1996）。由于物理手段无法完全将油料作物子叶细胞中的油脂提取出来，因此压榨后的饼中残油量高，大约在85％，并且耗能较大，零件极易损耗（Kai H等，2004）。浸出法虽油脂提取率高，可达到95％～98％（Huang A H C，1996；Rosenthal A，1996），但在高温脱溶过程中蛋白的变性较为严重，而且使用有机溶剂增加了工艺的繁琐性，生产的安全性也随之降低，造成了环境污染，大量有机溶剂的使用不但会增加大气中挥发性有机物的含量，而且这类化合物还能和大气中其他的污染物质发生反应生成臭氧以及一些对人有危害的光化学氧化剂，并且随着石油资源的枯竭，有机溶剂也必将耗尽（Huang A H C，1996；Kai H等，2004；Cater C等，1974）。因此，激发了更多的研究者对寻求新型、安全油脂制取途径的研究热情。

生物解离提油（EAEP）技术作为一种新兴的“绿色、环保”提油技术，它在提取油脂的同时能高效的回收油料中其他价值组分（Gunstone F D等，1986），被油脂科学界称为“一种油料资源的全利用技术”（Rosenthal A等，1996），生物解离提取大豆油脂技术同传统的提油工艺相比，其在耗能、环境和卫生安全等方面具有极其显著的优势。

在大豆细胞中，细胞壁是油脂释放的第一道屏障，同时在油料籽粒细胞内油脂与蛋白质和碳水化合物等一些大分子物质相结合，并且以脂蛋白和脂多糖等复合体的形式存在（Yoshida H等，2005）。要提取大豆籽粒细胞中的油脂就必须将细胞的完整结构和细胞内的油脂复合体破坏。

参考文献

［1］　ADLER-NISSEN J.Enzymatic hydrolysis of food proteins.New York：Elsevier Applied Science Publishers，1985.

［2］　Anthony H C H.Structure of plant seed oil bodies.Current Opinion in Structural Biology，1994，4（4）：493-498.

［3］　Bair C W.Microscopy of soybean seeds：Cellular and subcellular structure during germination，development，and processing with emphasis on lipid bodies.Iowa： Iowa State University，1979.

［4］　Bair C，Snyder H.Electron microscopy of soybean lipid bodies.Journal of the American Oil Chemists'Society，1980，57（9）：279-282.

［5］　Campbell K A，Glatz C E，Johnson L A，et a.l Advances in Aqueous Extraction Processing of Soybeans.Journal of the American oil Chemist's Society，2010，88（4）：449-465.

［6］　Campbell K A，Glatz C E.Mechanisms of aqueous extraction of soybean oil.J Ag Food Chem，2009，57（22）：10904-10912.

［7］　Cater C，Rhee K，Hagenmaier R，et a.l Aqueous extraction-An alternative oilseed milling process.Journal of the American Oil Chemists'Society，1974，51（4）：137-141.

［8］　Crevel R W R，Kerkhoff M A T，Koning M M G.Allergenicity of refined vegetable oils.Food and Chemical Toxicology，2000，38（4）：385-393.

［9］　Deak，Nicolas A.New soy protein ingredients production and characterization.Diss.Iowa State University，2004.

［10］　Deborah S L，Eliot M H.Cotranslational lntegration of soybean（Glycine max）oil body membrane protein oleosin into microsomal membranes.Plant Physiology，1993，101：993-998.

［11］　Dominguez H，Lema J M，et al.Enzymatic pretreatment to enhance oil extraction from fruits and oilseeds：a review.Food Chemistry，1994，49（3）：271-286.

［12］　Frandsen G I，Mundy J，Tzen J T C.Oil bodies and their associated protein，oleoin and caleosin.Physiologia Plantarum，2001，112：301-307.

［13］　Gunstone F D，Harwood J L，Padley F B.The Lipid Handbook.London：Chapman and Hall，1986.

［14］　Huang A H C.Oil bodies and oleosins in seeds.Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology，1992，43：177-200.

［15］　Huang A H C.Oleosins and oil bodies in seeds and other organs.Plant Physiology，1996，110：1055-1061.

［16］　Johnson L A.Oil recovery from soybeans.Soybeans：chemistry，production processing，and utilization.Urbana：AOCS Press，2008：331-375.

［17］　Kai H，Huang A H C.Endoplasmic reticulum oleosins and oils in seeds and tapetum cells.Plant Physiology，2004，136：3427-3434.

［18］　Kasai N，Imashiro Y，Morita N.Extraction of soybean oil from single cells.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2003，51（21）：6217-6222.

［19］　Murphy D J.Structure，function and biogenesis of storage lipid bodies and oleosins in plants.Progress in lipid research，1993，32（3）：247-280.

［20］　Perkins，Edward G.Composition of soybeans and soybean products.Practical handbook of soybean processing and utilization，1995：19-28.

［21］　Referenceunndfs.Choose peanut oil and then Oil，peanu，salad or cooking.Nutrient Data Laboratory，Agricultural Research Service，United States Department of Agriculture.2011.

［22］　Rosenthal A，Pyledl，Niranjank.Aqueous and enzymatic processes for edible oil extraction.Enzyme and Microbial Technology，1996，19（6）：402-420.

［23］　Slack C R，Bertaud W S，Shaw B P，et al.Some studies on the composition and surface prop erties of oil bodies from the seed cotyledons of safflower and linseed.Biochemical Journal，1980，190：551-561.

［24］　Tzen J T C，Cao Y Z，Laurent P，et a.l Lipids，proteins and structure of seed oil bodies from diverse species.Plant Physiology，1993，101：267-276.

［25］　Tzen J T，Huang A H.Surface structure and properties of plant seed oil bodies.J Cell Biol，1992，117：327-335.

［26］　Wolew J，Baker F L.Scanning electron-microscopy of soybeans.Cereal Science Today，1972，17（5）：124-127.

［27］　Wolf W J.Scanning electron microscopy of soybean protein bodies.Journal of the American Oil Chemists'Society，1970，47（3）：107-108.

［28］　Wu L S H，Wang L D，Chen P W，et al.Genomic cloning of 18 kD oleosin and detection of triacylglycerols and oleosin isoforms in maturing rice and post germinative seedlings.Biochemical Journal，1998，123：386-391.

［29］　Yoshida H，Hirakawa Y，Tomiyama Y，et al.Fatty acid distributions of triacylglycerols and phospholipids in peanut seeds（Arachis hypogaea L.）following microwave treatment.Journal of Food Composition and Analysis，2005，18（1）：3-14.

［30］　仇键，谭晓风.植物种子油体及相关蛋白研究综述.中南林学院学报，2005，25：96-100.

［31］　顾振宇，励建荣，于平等.大豆致甲状腺肿素去除的研究.中国粮油学报，2000，01：33-36.

［32］　黄凯，郑田要，朱建华等.大豆胰蛋白酶抑制剂的研究进展.江西农业学报，2008，08：95-98.

［33］　江洁，王文侠，栾广忠.大豆深加工技术.北京：中国轻工业出版社，2004.

［34］　江连洲.大豆加工利用现状及发展趋势.食品与机械，2000，（1）：7-10.

［35］　蓝海军.以大豆膳食纤维为基质脂肪替代品的研究.南昌：南昌大学，2007.

［36］　李里特，王海.功能性大豆食品.北京：中国轻工业出版社，2002.

［37］　李里特.大豆加工与利用.北京：化学工业出版社，2002.

［38］　李利峰，吴兴壮，朱华.大豆综合利用研究概述及发展前景.食品研究与开发，2004，25（2）：26-29.

［39］　李岭.我国大豆加工业存在的问题及对策.中国管理信息化，2011，14（22）：33-34.

［40］　李杨.博士后研究工作报告.水酶法直接制取脂肪酸平衡调和油和蛋白的工艺及机理研究（中国博士后基金资助），2013.

［41］　刘琪.乙醇冷浴辅助酶法提取大豆油工艺研究.哈尔滨：东北农业大学，2013.

［42］　刘志胜，李里特，辰巳英三.大豆异黄酮及其生理功能研究进展.食品工业科技，2000，01：78-80.

［43］　潘洪彬，秦贵信，孙泽威.大豆凝集素抗营养的研究进展.大豆科学，2005，03：54-59.

［44］　齐宝坤.挤压膨化预处理水酶法提取大豆油脂工艺及机理研究.哈尔滨：东北农业大学，2013.

［45］　石彦国，任莉.大豆制品工艺学.北京：中国轻工业出版社，1993.

［46］　宋晓昆，张颖君，闫龙等.大豆脂肪酸组分相关、变异特点分析.华北农学报，2010，25：68-73.

［47］　谭春兰，袁永俊.水酶法在植物油脂提取中的应用.食品研究与开发，2006，7（27）：128-130.

［48］　王瑞元.国内外食用油市场的现状与发展趋势.中国油脂，2011，36（6）：1-6.

［49］　吴加根.谷物与大豆食品工艺学.北京：中国轻工业出版社，1996.

［50］　吴金鸿，陈娟，林向阳等.酶法水解大豆中植酸的研究.中国食品学报，2004，04：46-49.