菜籽餅脫毒方法的研究進展

孟憲金 師建芳 劉 清 趙玉強 謝奇珍

摘要：菜籽餅是一種營養(yǎng)價值、經(jīng)濟價值很高的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)資源，合理的開發(fā)和利用菜籽餅資源將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益和社會效益。但菜籽餅中含有的有毒物質(zhì)和抗營養(yǎng)因子限制了對其的開發(fā)和利用。目前，菜籽餅的脫毒方法主要有：物理脫毒法、化學脫毒法、微生物脫毒法等等，每種脫毒方法都有各自的優(yōu)缺點和適用范圍。通過對上述方法的介紹和比較希望能開發(fā)出一種更加高效、節(jié)能、環(huán)保的脫毒方法。

關(guān)鍵詞：菜籽餅脫毒物理方法化學方法微生物方法

我國是世界油菜生產(chǎn)大國，油菜種植面積和油菜籽產(chǎn)量均居世界第一位。菜籽油是我國主要的食用植物油之一，每年僅油菜籽加工后的副產(chǎn)物——菜籽餅就達20萬噸。菜籽餅中蛋白質(zhì)含量非常豐富，其粗蛋白含量在35％～42％，并且菜籽餅蛋白的效率比、利用率、生物值和消化率等幾項指標均高于大豆餅蛋白，是一種優(yōu)良的植物蛋白飼料資源，可廣泛應(yīng)用于畜牧飼料工業(yè)中。但菜籽餅中芥子甘(硫甙)、芥酸、植酸、單寧等有毒物質(zhì)和抗營養(yǎng)因子的存在，限制了它在飼料、食品工業(yè)中的應(yīng)用。目前，大部分菜籽餅直接被當作肥料，造成了天然植物蛋白資源的極大浪費。為了充分利用菜籽蛋白的營養(yǎng)價值，只有除去這些物質(zhì)，降低菜籽餅的毒性。而對菜籽餅進行脫毒處理是一個復雜的系統(tǒng)工作，目前已有許多科研工作者對此進行了研究，并提出了物理、化學和微生物等脫毒方法，每一種方法都有各自的優(yōu)缺點，本文對此進行了概述和比較。

1菜籽餅的物理脫毒方法：

物理脫毒方法就是通過加熱使菜籽餅中的芥子酶鈍化，目前主要采用的物理方法有干熱脫毒法，濕熱脫毒法、壓熱脫毒法、蒸汽氣提法和紫外線照射法。

物理脫毒法中干熱脫毒法的作用機理是迅速提高菜籽餅的處理溫度，從而快速鈍化芥子酶活性，避免芥子酶將硫甙葡萄糖苷分解產(chǎn)生有毒物質(zhì)。這種方法具有操作簡單的優(yōu)點，但它只能鈍化芥子酶，硫甙、單寧、芥子堿和植酸等物質(zhì)依然存在。用此方法處理的菜籽餅適口性并無多大改變，而且在飼喂或加工過程中，往往會出現(xiàn)由于動物胃腸環(huán)境中的微生物或食物中含有的芥子酶重新將硫甙降解成有毒物質(zhì)的問題。濕熱脫毒法與干熱脫毒法相似，只是先將粉碎的菜籽餅在開水中浸泡幾分鐘，然后再按干熱法處理，這種方法的優(yōu)點是能使部分硫甙溶于熱水中。壓熱脫毒法是將菜籽餅置于高壓的條件下，進行加熱處理，這樣不但可以鈍化芥子酶，還可以破壞部分硫甙，其不足之處是因長時間的高溫處理，會使菜籽餅中的蛋白質(zhì)和維生素遭到破壞，從而降低菜籽餅的營養(yǎng)價值。蒸汽氣提法是利用高溫蒸汽使芥子酶鈍化，并降解部分硫甙，產(chǎn)生的有毒物質(zhì)隨蒸汽一起逸出，從而減少了毒性，增加了適口性，脫毒效果也較好。紫外線照射法是利用紫外線照射產(chǎn)生高溫而使芥子酶鈍化的一種方法，這種方法雖然操作簡單，但存在不規(guī)律、不穩(wěn)定的缺點，而且脫毒效果也不明顯。

2菜籽餅的化學脫毒方法

化學脫毒方法是根據(jù)菜籽餅中的硫甙葡萄糖苷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，用一定的化學試劑進行處理，使其失去原有毒性的方法。

2.1水洗法

水洗法的脫毒原理是將菜籽餅中的有毒物質(zhì)溶于水中，尤其是用熱水進行溶解效果更好。去毒過程是用熱水或冷水浸泡，反復浸提，然后過濾棄水。常采用連續(xù)流動水處理和雙倍水處理兩種方法。雙倍水通常用兩倍于菜籽餅質(zhì)量的水浸泡菜籽餅3小時，過濾，棄濾液，再重復一次即可。能使菜籽餅中(口惡)唑烷硫酮降低84％，異硫氰酸酯降低77％。連續(xù)水處理是用涼水連續(xù)不斷地流入菜籽餅中，淋去其中的異硫氫酸酯和(口惡)唑烷硫酮，處理兩小時幾乎能完全出去異硫氫酸酯和(口惡)唑烷硫酮。湖南省糧油公司曾經(jīng)用6倍清水浸泡菜籽餅1天，濾干，再加同量的水浸泡1天，濾干，再重復1次，將水過濾后即可作飼料，效果較好。經(jīng)處理后的菜籽餅硫甙含量從8.98％～9.85％降至1.74％，脫毒率達80.4％。張宗舟等用3倍水淋滴法進行處理，脫毒率可達97％，并且適口性大有提高，不但是良好的蛋白飼料，也可以作為釀造的蛋白質(zhì)原料。然而無論采用什么樣的水洗法，不足之處是在淋洗過程中干物質(zhì)特別是水溶性蛋白質(zhì)的損失量比較高。

2.2醇類處理法

醇類處理法是利用菜籽餅中硫甙、多酚和色素等物質(zhì)能夠溶于醇類水溶液的原理，利用醇類水溶液浸泡菜籽餅來減少一定量的毒性。但對不能溶于醇類水溶液的有毒物質(zhì)無法清除，而且將流失很多溶于醇中的營養(yǎng)成分，這種方法還存在成本相對較高的缺點。

周錦蘭等采用95％乙醇作單相溶劑同時脫油脫毒，在一定的條件下，雙高菜籽餅中毒素硫甙脫除率達85％以上，雙低菜籽餅中硫甙可基本完全脫除，菜籽餅中的殘油率為3％左右。同時，還可將菜籽餅中植酸的含量下降約20％，雙低菜籽中單寧的含量下降80％。陸艷等采用單相溶劑乙醇，添加少量表面活性劑油酸鈉對雙低油菜籽進行冷榨餅脫毒，是種較為創(chuàng)新的脫毒方法，其工藝簡單，無污染，對餅中主要毒素硫甙具有較好的脫除效果，具有良好的應(yīng)用前景，但此方法對菜籽餅中另一抗營養(yǎng)因子植酸的脫除效果不明顯，因此在表面活性劑的選取和應(yīng)用上有待進一步的探討，使之更加完善。何國菊等采用甲醇硫酸體系(濃硫酸體積比為4％，甲醇體積比為90％，蒸餾水為6％)于室溫下對菜籽餅粕進行浸提30min，脫毒效果較好，植酸的去除率為90.3％，單寧的去除率為81.2％，硫甙的去除率為80.1％，而且干物質(zhì)損失.少，菜籽餅的營養(yǎng)成分(如總蛋白含量、賴氨酸、色氨酸)含量均得到提高，在脫除菜籽餅毒性和抗營養(yǎng)物質(zhì)的同時，提取了菜籽餅中的植酸和單寧等高附加值物質(zhì)。

2.3雙液相萃取

菜籽的雙液相萃取技術(shù)是由加拿大L.J.Rubin和L.L.Diosady等開發(fā)的，他們以甲醇／氨／水為極性相，用以萃取菜籽中的毒物硫甙，以己烷為非極性相來脫去油脂。用雙液相萃取技術(shù)脫去菜籽毒物硫甙達到了良好的脫毒效果，脫毒率可達90％以上。但因氦的沸點低、易揮發(fā)等特點，大量使用帶來了溶劑的回收率低、污染環(huán)境、增加設(shè)備腐蝕等困難，而且氨只對硫甙起鈍化作用，并不能使其消失，而對植酸、單寧和纖維素等都不起作用，從而使其在工業(yè)推廣方面受到了限制。史美仁等對此技術(shù)進行了改進，他們采用少量的堿金屬氫氧化物作助劑代替氨，解決了上述困難，同時也獲得了較好的脫毒效果。然而他們是通過溶劑和菜籽一起碾磨的途徑來完成的，這種方法如要應(yīng)用于實際生產(chǎn)，存在設(shè)備更新、投資大，后處理較麻煩等問題，難于實現(xiàn)工業(yè)化。秦輝等在非碾磨條件下，用輕汽油：甲醇：水為7：2：1的混合溶液對菜籽餅進行脫毒，除能較好地脫除硫甙外，還使體系中植酸的含量降低了20％左右，得到的菜籽餅顏色淺、口感好，蛋白質(zhì)含量也較高。

2.4其他處理方法

朱明等在水中添加一定量的無機酸和無機鹽，制

成以水為基質(zhì)的復合萃取劑，由于硫甙、皂素、單寧等物質(zhì)可溶于水，植酸鈣鎂可溶于酸，水中加酸后，可同時除去上述4種物質(zhì)，這種處理方法相對于其他的處理方法，水的用量可以節(jié)約50％以上。目前該種方法已用于飼用菜籽濃縮蛋白的規(guī)模化生產(chǎn)，蛋白含量達到55％～60％。堿處理法可以完全去除硫甙，既可使部分硫甙水解，又可中和游離態(tài)的植酸生成相應(yīng)的植酸鹽，使植酸鹽封閉起來，缺點是脫毒范圍不夠大。鐵鹽的方法是利用硫甙的部分水解產(chǎn)物可以與FeS04中游離的Fe²⁺起螫合作用，形成不被動物吸收的高度穩(wěn)定絡(luò)合物，從而減少毒性，但對于菜籽餅中的其他有毒成分沒有作用，脫毒效果較差，而且還會因為鐵銹味，影響脫毒的適口性。

3微生物脫毒法

微生物脫毒法主要利用龐雜的微生物區(qū)系和復雜的微生物酶系對菜籽餅中的有毒物質(zhì)和抗營養(yǎng)因子進行降解。接種微生物后，利用微生物本身分泌出的芥子酶等酶系將硫甙分解成多種具有揮發(fā)性的異硫氰酸鹽，主要有3-丁烯基硫氰酸鹽、4-戊烯基硫氰酸鹽、2-羥基-3-丁烯基異硫氰酸鹽，還有少量的苯乙基異硫氰酸鹽。微生物種類多，數(shù)量大、適應(yīng)性強、生長快、易培養(yǎng)、代謝產(chǎn)酶系復雜，幾乎可以分解一切天然物質(zhì)。無論規(guī)模和數(shù)量，還是發(fā)酵作用、分解作用的徹底性，微生物的作用遠遠超過物理化學法。用微生物進行菜籽餅脫毒有以下幾個特點。第一，酶系繁雜，分解硫甙的芥子酶多，能夠水解復雜多變的硫甙；第二，分解中間產(chǎn)物的酶系較復雜，能將其徹底分解，并合成自身物質(zhì)；第三，菜籽餅的其它抗營養(yǎng)因子也能被微生物分解，如植酸、單寧、纖維素等，能夠改善菜籽餅的口感，提高菜籽餅營養(yǎng)成分的利用率：第四，微生物利用自身代謝作用，可以產(chǎn)生香味物質(zhì)或香味的前體物質(zhì)，提高菜籽餅脫毒后的香味。大量的試驗結(jié)果證明，用多菌種混合制成的發(fā)酵劑進行發(fā)酵脫毒效果很好。

李延云等對菜籽餅與玉米糖化醛混合發(fā)酵脫毒進行了研究，其理論依據(jù)是菜籽餅雖有較高的營養(yǎng)價值，但作為脫毒菌體的培養(yǎng)物卻并不是很理想的物質(zhì)，缺少菌體生長賴以生存的碳源，因此補充玉米糖化醛后可使菌體的生長環(huán)境得到充分改善，促進菌體生長，使之產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物。

魏晶石、汪正華等在總結(jié)國內(nèi)外微生物發(fā)酵脫毒方法的基礎(chǔ)上，對酵母茵屬和霉菌菌屬的菌株進行了篩選試驗，篩選出酵母菌8株、白地霉菌4株和米曲霉5株，把以上菌株接入菜籽餅中進行發(fā)酵，結(jié)果表明，經(jīng)發(fā)酵后的菜籽餅中硫甙的殘留量均在34umol／g以下，對硫甙的降解率在62％以上。利用發(fā)酵后的菜籽餅制備醬油，所得的醬油的主要理化指標均達到國家二級標準，營養(yǎng)成分保持較完整。

張宗舟等用復合微生物菌劑對菜籽餅進行堆積保溫發(fā)酵脫毒，復合發(fā)酵劑是通過篩選得到的酵母菌、乳酸菌、醋酸菌，白地霉菌以及纖維素分解菌等混合淺盤固體培養(yǎng)而成。將復合發(fā)酵劑稀釋成1％的水溶液，拌入與水等量的菜籽餅中，用塑料薄膜覆蓋，控溫20～35℃，堆積發(fā)酵3～5d，開啟可直接加入到其他原料中進行飼喂，也可烘干配制成混合飼料。這種脫毒，片法簡單易行，聰毒率在99％以上，其他抗營養(yǎng)

因子也大大減少，在飼養(yǎng)中的添加量不受限制，效果明顯。

除以上幾種方法之外，坑埋法也是應(yīng)用比較廣泛的微生物脫毒法，主要是利用菜籽餅表面帶的微生物在條件適宜的情況下進行緩慢地發(fā)酵，產(chǎn)生的可揮發(fā)性有毒成分又被土坑周圍的土壤吸附而達到脫毒的目的，該方法操作簡單，成本較低，但脫毒效果一般。

4結(jié)語

隨著全球?qū)δ茉聪M需求的增長，生物制油將成為未來解決能源危機的主要方向，這也進一步促進了更多農(nóng)民種植油菜籽的積極性。菜籽餅作為油菜籽榨油后留下的副產(chǎn)物，是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白質(zhì)資源，研究可行的提取菜籽餅中有毒及抗營養(yǎng)物質(zhì)的方法是開發(fā)利用這種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的基本保證，通過介紹和比較當前菜籽餅脫毒的主要方法，能夠為現(xiàn)階段菜籽餅脫毒，以及今后研究出更加節(jié)能、高效、環(huán)保的脫毒方法，提供一些理論數(shù)據(jù)。

技術(shù)需求(廣西壯族自治區(qū))

品種：大米

待解決難題：碎米率偏高；拋光粒面光潔度不夠：礱谷脫殼稍低，影響產(chǎn)量；統(tǒng)糠尾風含塵處理難。

品種：干米粉

待解決難題：產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，尚無檢測設(shè)備。需求加工快熟米粉技術(shù)以及產(chǎn)品質(zhì)量控制和產(chǎn)品檢測設(shè)備。

品種：薯類

待解決難題：難以加工成優(yōu)質(zhì)淀粉。需求以電腦控制為手段，將初級淀粉加工成高質(zhì)量淀粉。

品種：油菜籽油

待解決難題：溶劑殘留

品種：水產(chǎn)(蝦類、魚類)

待解決難題：速凍產(chǎn)品二次解凍失水率高；冰鮮產(chǎn)品速凍后色澤變化大。

品種：帶魚、紅三魚、對蝦、羅非魚片、海蜇

待解決難題：羅豐魚深加工技術(shù)：即食型海蜇深加工技術(shù)。

品種：桂西北甜栗及板栗深加工產(chǎn)品

待解決難題：防止板栗加工過程中褐變技術(shù)：速溶板栗粉、低糖板栗果脯、板栗脆片、板栗奶等產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)。

品種：六堡茶

待解決難題：加強對六堡茶中所含微生物的有益性及毒理分析研究。

品種：山茶油精加工

待解決難題：提高產(chǎn)品出油率，連續(xù)生產(chǎn)的成套設(shè)備技術(shù)，使精加工產(chǎn)品得率損耗降低。