油菜籽不仅能生产油 还能生产蛋白质的来源

在德国洛伊纳的弗劳恩霍夫化学生物技术过程中心CBP，来自政治，研究和工业界的代表开设了一个新的试验工厂，用于油菜籽的温和加工，以增加油菜籽作为原料的附加值潜力。该工厂以生物精炼厂为基础，不仅提供高级、预抽油的菜籽油，还提供高品位、富含蛋白质的菜籽仁浓缩物、溶解在乙醇中的次生植物物质和油菜籽壳，这些物质代表了进一步的产品。该工厂是作为联合研究项目EthaNa的一部分建造的。

除了大豆，菜籽是全球最重要的食用油，菜籽油也是德国最受欢迎的食用油。除了占含量约40%的油外，油菜籽(如大豆)还含有高级蛋白质。这些类似于牛奶蛋白，因此可以用作食品和动物饲料植物蛋白的宝贵来源。

然而，工业油厂中使用的传统热压工艺需要高温和高压。这些会改变蛋白质结构并降低其质量以及由此产生的菜籽粕的质量。压制后再次需要这些高温，以蒸发用作溶剂的己烷。该过程提取残留在压榨饼中的油，以提高油产量。在传统的榨油过程中，降低质量的第二个因素是进入提取粉的苦味物质，例如，来自也经过压榨机的船体的苦味物质。

由于油菜籽不仅可以用于流行的油，还可以用于生产需求量越来越大的高质量植物蛋白，因此来自研究和工业界的11个合作伙伴在过去五年中一直在EthaNa联合研究项目上合作。他们共同研究了一种大规模温和加工油菜籽的新方法，并设计和建造了第一个试验工厂。位于洛伊纳的弗劳恩霍夫化学生物技术工艺中心CBP的EthaNa试验工厂每天可处理多达50公斤的油菜籽。

EthaNa中试工厂能够完全利用油菜籽

试验工厂由脱壳和提取工厂组成。EthaNa项目结束后，该工厂于2022年首次投入运营，并于3年2023月<>日正式开放，作为弗劳恩霍夫CBP十周年庆祝活动的一部分。

获得专利的EthaNa工艺基于迄今为止仅在实验室规模上使用的方法 - 使用乙醇提取油。该项目面临的挑战是扩展流程并在试点工厂中实施。“在项目期间，我们研究了如何以及使用哪些设备和组件来执行各种工艺步骤，以便在技术工厂中完全使用油菜籽，以及如何设计整个系统，”弗劳恩霍夫CBP生物质分馏组经理Robert Hartmann博士解释说。

EthaNa工艺与去壳油菜籽一起工作，以减少苦味物质和其他对人和动物不必要甚至有害的物质的比例，同时也减少了纤维。经过密集的开发，项目团队能够成功创建一个脱壳系统，该系统在连续运行中每小时可脱壳多达 100 公斤油菜籽。种子的外壳首先被劈开，然后在流化床系统产生的气流中与较重的内核分离。船体部分是一种附加产品，例如，可用于制造生物基绝缘材料。

低纤维含量意味着无法选择从去壳油菜仁中生产油的传统机械压榨。相反，EthaNa工艺使用乙醇，一种酒精，在研究人员的研究中被证明是最佳的。在称为置换萃取的过程中，来自磨碎内核的菜籽油的小液滴在乙醇相中在温和的70°C下乳化。

该技术的另一个优点是油菜仁中的次生植物物质，如芥子酸、生育酚和多酚，可溶于乙醇。如果这些可以选择性地提取，则生物活性内容物可用于例如化妆品或制药目的。

高级预抽油优质油

为了从油菜仁中释放油，首先将去壳的仁与乙醇混合并在分离前研磨。“我们在改良的螺旋压榨机或卧螺离心机中处理条件生物质，以将乙醇油馏分(液相)与富含蛋白质的固体馏分分离，”弗劳恩霍夫CBP项目负责人Fabian Steffler博士解释说。最后，使用倾析罐将乳化油与乙醇分离。

“我们的研究表明，在EthaNa试验工厂获得的油几乎完全不含游离脂肪酸和磷脂，”Steffler说。油厂的优势是显而易见的。“油不再需要密集的纯化，因为乙醇提取使其达到预抽余液或半抽余液的质量。这意味着它可以直接集成到现有的生产线中并进一步加工，“研究人员继续说道。

用于食品和动物饲料的富含蛋白质的油菜籽浓缩物

其余大部分脱油的固体材料含有浓缩形式的蛋白质。“为了进一步对油菜籽浓缩物进行脱油，使用了各种提取步骤，这些步骤可以通过各种方式相互组合，”Steffler解释说。将浓缩物在管束干燥器中干燥，回收乙醇。

以这种方式获得的富含蛋白质的油菜籽浓缩物是比工业油厂的菜籽粕高得多的产品。“我们的油菜籽浓缩物不含外壳和次生植物物质，因此仅含有极少量的不需要的单宁和苦味物质，”Steffler很高兴地宣布。高蛋白质含量，目前为42%-43%，类似于分散式油厂的冷压，部分去壳的油菜籽饼。

另一个相当大的优势是EthaNa工艺的温和加工条件，使蛋白质的结构保持不变，这意味着它们具有持续的经济用途和价值。“这些蛋白质很容易溶于水。这意味着我们可以提取它们并将它们用作食品工业的替代植物蛋白来源，例如，在肉类替代产品中，“哈特曼说。进一步的研究工作，例如关于如何获得油菜籽蛋白来制造食品的研究工作，已经作为欧盟新项目的一部分开始。

油菜籽浓缩物也被认为是一种高档牲畜饲料。传统油厂的菜籽粕已经被用作猪、家禽和牛的饲料。但对于幼禽或怀孕动物来说，膳食中来自油菜籽壳的高含量硫代葡萄糖苷是不可取的。为了确保提供所需量的蛋白质，目前在饲料混合物中补充了高达30%的大豆提取粕 - 从海外进口。油菜籽浓缩物也非常适合反刍动物，因为它的纤维含量低，甚至低于豆粕。

油厂的新业务线

“富含高级蛋白质的油菜籽浓缩物将为油厂开辟新的收入来源，”哈特曼确信。位于弗劳恩霍夫CBP的EthaNa试验工厂现在可以对工业油厂的油菜籽进行试运行，以提供更大规模的产品样品。新系统也可以作为替代加工线集成到油厂的现有基础设施中。这就是B+B工程公司(该公司也计划在弗劳恩霍夫CBP建造试点工厂)的用武之地。

与此同时，弗劳恩霍夫CBP的研究人员也在改进中试系统的运行，以确保该过程稳健稳定，提高经济性和能源效率。“我们已经确定了优化石油产量的潜在方法，”Steffler澄清道。“此外，我们还希望扩大工厂，包括用于乙醇提取的逆流工艺，以便我们可以重新循环我们用于石油提取的乙醇，”专家说。他和他的团队还打算将油菜籽浓缩物的蛋白质含量提高到近50%。

哈特曼确信该程序具有更大的潜力。“我们已经在讨论研究EthaNa植物中其他种子的加工，如向日葵或山毛榉坚果，甚至咖啡渣。