大豆油高效制取新技术研究进展

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陆倩,郭玉宝,王顺民,等.大豆油高效制取新技术研究进展[J].农产品加工,2025,(20):75-82.

基金项目

安徽高校自然科学研究重大项目（KJ2021ZD0055）。

摘   要

大豆油作为常见的食用油之一，富含维E和亚油酸等多不饱和脂肪酸，具有降低血脂和预防心血管疾病的作用。介绍了大豆制油常用的油料预处理方法，并对压榨法、浸出法、微生物发酵法、水媒法及反胶束萃取法制油进行了综述，分析了各种方法的优缺点，指出通过预处理提高大豆油水相萃取的效率具有广阔发展前景，为加速实现大豆油的水相萃取工艺实际应用、改善油脂品质及充分利用大豆蛋白资源提供参考。

关 键 词

大豆油；制取；萃取效率；

蛋白资源；水相萃取

正   文

近年来，由于我国人口老龄化趋势的加剧和生活水平的日益提高，公众对营养健康的关切日益增多。大豆油作为一种常见的食用油脂，富含维E和植物甾醇，还含有亚油酸、EPA、DHA等活性多不饱和脂肪酸，具有降低血脂和预防心血管疾病的作用^[1]。另外，大豆油在一定程度上可以替代鱼油^[2]。

当前，世界大豆油产量和消费量均呈上升态势。2023年，国家出台稳定大豆生产支持政策，将大豆生产纳入粮食安全范畴，要求攻坚克难实现大豆扩种提产；同年，我国大豆种植面积达105.2万hm²，产量达2 084万t^[3]。为实现双碳目标和大豆蛋白资源的高值化利用，大豆油加工业工艺革新、节能降耗被提上日程。寻找高效、绿色、安全的大豆油加工技术成为必然要求。相较于油菜籽、葵花籽或花生等油料作物，大豆种子含油量较低且质地硬，普通大豆的含油量通常为17%~20%，含油量高于20%即称为高油大豆^[4]。另外，大豆的细胞壁较厚，其子叶细胞之间间隙极小，油脂不易从细胞中渗出，增大了大豆油脂制取的难度。油脂的制备方法是影响大豆油品质的重要因素，对其理化性质、生理活性成分及挥发性风味均有明显影响。通过综述大豆油制取方法的研究现状，对比分析各方法的优缺点，可为选择高效、绿色、安全的大豆油制取方法提供依据。

大豆油制取技术见图1。

1 大豆制油常用预处理方法

在油料种子的细胞中，甘油三酯常被磷脂和碱性蛋白所包裹，构成脂多糖或脂蛋白等复合油脂体，使油脂在制取过程中难以释放出来。此外，大豆细胞中的油脂体和蛋白质常被纤维素、半纤维素、木质素和果胶等组成的细胞壁所包围。在未处理的天然油籽中，细胞壁及脂蛋白、脂多糖等复合体遭到破坏的程度较小，因而其出油率低、饼粕残油率高，通常需要在制油前对大豆进行预处理。

油脂体及大豆子叶细胞的结构示意图^[5-6]见图2。

大豆的预处理方法主要有挤压膨化、微波、超声波、萌发预处理及其他。李杨等人^[7]对大豆进行挤压膨化处理，纤维降解率和总油提取率分别比对照组高出21%和20%，达到39.33%和93.02%，明显提高了油脂提取率。孙禹凡等人^[8]利用微波辅助生物解离法提取大豆油，在改进条件（微波功率700 W，处理时间7.6 min，Protex 6L碱性蛋白酶添加量0.90%，料液比1∶5.15）下，总油提取率达92.13%，但微波的热效应明显，对油脂氧化的影响需进一步研究。杨柳等人^[9]使用超声波辅助水酶法提取大豆油，在温度50 ℃，功率400 W下处理15 min可将大豆提油率从对照组的73.56%提高至86.13%，取得了一定效果。马楠等人^[10]使用萌发预处理辅助水酶法提取大豆油及其蛋白，在萌发温度26 ℃，湿度71%，萌发时间43h的条件下，油脂及蛋白提取率分别达92.42%和91.91%，只是萌发所需时间偏长。由此可见，挤压膨化预处理充分利用高温、高压和高剪切力的协同作用，显著提高了大豆的出油率，且能耗低，用于制油前大豆的预处理具有广阔的前景。但是，挤压膨化过程中物料温度可能出现局部偏高。

常用油料预处理方法的优缺点见表1。

2 压榨法制取大豆油

压榨法是传统植物油脂制取技术，是通过螺旋压榨、液压压榨等设备进行物理挤压，将油脂从大豆中分离出来，主要应用于中小型工厂。压榨法步骤包括清理、破碎、软化、轧胚、热处理和压榨^[31]。影响压榨效果的主要因素是压力、温度、时间和压榨次数等^[32]。根据对物料的加热程度，将压榨法分为热榨和冷榨。

2.1 热榨

热榨过程中需要将大豆加热至95~115 ℃，在一定程度上可提高出油率，同时也破坏了热敏性活性物质，加深了油的色泽^[33]。热榨法因工艺简易、投资成本低而备受小型榨油坊青睐。然而其出油率较浸出法低，且蛋白因明显变性而被破坏，一般大型工厂已很少应用。

2.2 冷榨

冷榨是在较低的温度下对油料进行压榨。冷榨所得到的油脂保留了更多的生物活性成分，产品品质更高，在食用油消费中更受欢迎^[34]。但冷榨的最大缺陷是饼粕残油率过高，进行一次冷榨的大豆油回收率只有43.64%，二次冷榨后其回收率也仅达到53.63%，仍很不理想^[35]。罗淑年等人^[36]充分利用贮藏链的保鲜后熟作用，在优化条件（大豆含水量10%，压榨温度80 ℃，螺杆转速80 r/min）下冷榨，油脂回收率71.08%，且其品质较市售三级大豆油含有更多的维E，具有更高的营养价值，只是油脂回收率仍较低。袁帅等人[37]以残油率、压缩比、孔隙度和渗透率等为指标，发现压榨效率与压榨时间、填料高度和压榨次数密切相关：大豆榨饼的残油率与压榨时间成反比，与填料高度成正比，二次压榨比一次压榨后的豆饼残油率、孔隙度和渗透率更低，而压缩比增加，因此控制压榨参数对残油率影响很关键。朱秀清等人^[35]通过研究二次冷榨对物料性质的影响，发现冷榨促进大豆蛋白形成有序结构（结构更加紧密），同时明显提高大豆蛋白的体外消化率，说明二次压榨可提高豆饼的利用价值。

冷榨工艺所获得毛油的营养价值更高，能较好地保留原料中的维生素、矿物质、不饱和脂肪酸等营养成分，且低温、低耗能符合绿色发展理念，使其产品在食用油市场具有显著的竞争优势。相较于热榨，冷榨更契合大豆油脂的市场趋势。然而，冷榨的总体经济效益不高，很难得到规模化应用。为克服此瓶颈，需对冷榨工艺进行优化、对榨油设备进行更新。同时，冷榨所获得的大豆蛋白变性程度低，通过合理利用冷榨豆饼，将有助于提高整个过程的经济效益。

3 浸出法制取大豆油

浸出法在制油工业中的应用历史悠久，是目前国内外应用广泛且相对成熟的制油工艺。浸出法是利用能够溶解油脂的萃取剂提取油脂，其工艺步骤包括清理、破碎、调质、轧坯、浸出和脱溶^[38]。根据萃取剂的不同，浸出法可分为有机溶剂浸出法、超临界流体萃取法和亚临界流体萃取法。

3.1 有机溶剂浸出法

依据“相似相溶”原理，有机溶剂浸出法选择能够溶解油脂的有机溶剂（如6号溶剂、正己烷），通过与物料接触来溶出油脂。该方法出油率高、豆粕残油率低，是常用的大豆油制取方法。何洋等人^[39]为促进油脂溶出，采用超声波辅助正己烷浸提大豆油，其适宜条件为浸提温度60 ℃，浸提时间51 min，超声波频率54 kHz，料液比1∶4（g∶mL），此时大豆油出油率从14.88%提高至18.20%，因此超声辅助萃取明显提高了生产效率和经济效益。

混合溶剂法可充分利用不同溶剂的优点，解决以己烷为代表的非极性溶剂对极性物质浸出能力差和以醇溶剂为代表的极性溶剂对油脂浸出能力差的问题^[40]。宋鹏等人^[41]采用体积比为4∶1的异丙醇-环己烷混合浸提大豆油，在料液比1∶6（g∶mL），提取温度50 ℃，提取时间7 h的条件下，大豆的提油率达到98.34%，高于传统有机溶剂萃取法的出油率，但混合溶剂的回收比单一溶剂回收更加困难。

另外，采用绿色有机溶剂（如萜烯、环戊基甲醚、2 -甲基呋喃）替代正己烷来萃取大豆油的可行性也被广泛研究^[42]。CLAUX O等人^[43]以无水的、饱和水溶液形式的生物基溶剂2 -甲基呋喃替代己烷萃取大豆油，出油率分别为23.5%和23.7%，高于己烷萃取组的18.8%，效果显著，且大豆油及脱脂粕的成分和性质与己烷萃取时类似，因此2-甲基呋喃是一种很有前途的替代溶剂。

3.2 超临界流体萃取法

超临界流体萃取法主要以超临界CO2为萃取剂，与油料充分接触融合，并利用该流体的高渗透性和高溶解性等特点将油脂溶出，再通过减压或升温等方式脱溶，得到植物油脂^[44]。该方法出油率较高、无有机溶剂残留且萃取温度低，可更好地保留大豆中的活性成分，是一种绿色安全的提取方法。李跃金等人^[45]通过超临界CO2萃取大豆油，获得的优化条件为大豆粉颗粒度50目，温度45 ℃，压力25 MPa，萃取时间60 min，在此条件下出油率可达21.48%，对提高大豆油的出油率效果明显。LI X等人^[46]利用超临界CO²萃取大豆油，去除了大豆油中的邻二甲苯、反式- 2 -壬烯醛等异味物质，显著提高了大豆油的品质。但超临界流体萃取技术存在大型高压设备制造困难、设备运行费用高等问题，较难实现工业化大规模生产。

3.3 亚临界流体萃取法

亚临界流体萃取法是指利用处于亚临界状态（温度高于萃取剂沸点但低于临界温度，且在临界压力以下的状态）的流体，如亚临界水、亚临界丁烷等，进行油脂萃取。该方法在保障溶剂的高效萃取能力基础上，可显著提高物料中弱极性及非极性物质的渗透性和溶解能力^[47]。与超临界流体萃取法相比，亚临界流体萃取法条件更为温和，不需要高压设备，生产成本低，更适合大豆油的工业化生产。NDLELA S C等人^[48]研究提取温度、提取时间和料液比对亚临界水浸提挤压膨化大豆薄片中油脂的影响，在提取温度150 ℃，提取时间30 min，料液比1∶11.7（g∶ mL）的条件下，所得大豆油提取率最高为83.9%，但仍低于有机溶剂浸出法。目前，国内关于亚临界流体萃取大豆油的装置和工艺方面的研究还很少见，亟待增强对其工艺和设备的研究。

综上所述，对于有机溶剂浸出法而言，油脂产品存在微量残溶、生产过程对环境不友好、溶剂易逸散等问题，可能引发中毒、火灾甚至爆炸等。虽然混合溶剂法可提高萃取效率，但混合油和饼粕脱溶过程繁琐。因此，对有机溶剂萃取法来说，选用2 -甲基呋喃等新型生物基溶剂提取大豆油更有前途，以实现可持续发展。与有机溶剂浸出法相比，绿色环保和产品健康是超临界和亚临界流体制油的显著优势；然而，设备造价高昂、操作复杂，实现工业化应用依然面临着较大的挑战。

4 微生物发酵法制取大豆油

目前，微生物发酵法已被广泛应用于食品加工、农业、畜牧业、水产养殖、医药等领域。在植物油行业中，微生物发酵法通过利用黑曲霉、黄曲霉、米曲霉和枯草芽孢杆菌等微生物发酵产生的水解酶，破坏油料组织结构，再经提取分离得到油脂，其工艺主要包括清理、破碎、灭菌、发酵和提取^[49]。微生物发酵法能够提高油料的利用率，具有成本低、工艺简单、条件温和、营养成分损失少和豆粕等副产品营养价值提高的优势^[50]。但是相较于浸出法，微生物发酵法的提油率仍然较低。因而，研究者多将该方法与其他工艺相结合。NIU X等人^[51]将微生物发酵法与浸出法相结合制取大豆油，发现经黑曲霉发酵96 h和黄曲霉发酵72 h后得到最大出油率分别为23.0%和21.6%，均高于未发酵时15.6%的出油率，且2种发酵法对大豆油品质都无明显不良影响，但问题是发酵时间过长，生产效率低。蔺建学等人^[52]先用米曲霉固态发酵大豆，再用三氯甲烷萃取，在发酵时间46.24 h，物料含水量31.55%，发酵温度37.7 ℃，菌种接种量9.88%的优化条件下，蛋白酶与纤维素酶活性提高，其出油率由未发酵时的14.2%提高至21.8%，说明发酵有助于提高酶活性，进而促进油脂的溶出。吴海波等人^[53]采用挤压膨化辅助枯草芽孢杆菌发酵法，大豆的总油和总蛋白提取率分别达到95.10%和87.12%，油脂品质优于溶剂浸提油。

因此，微生物发酵法与浸出法的联合使用可大幅提高油脂萃取效率，但其缺点是仍然使用了传统的有机溶剂。同时，发酵过程中易发生一系列生化反应，需严格控制发酵条件和后续处理过程，防止霉菌毒素等有害物质的产生，从而确保油脂产品的安全性。另外，目前国内外关于微生物发酵提取大豆油的研究相对较少，还缺乏完整的理论基础和技术支撑，微生物发酵制取植物油脂的应用仍任重而道远。

5 水媒法制取大豆油

水媒法是指以水为媒介，同时水作为主要提取溶剂的提油方法总称，包括水代法、水酶法和乙醇水提法^[54]。水媒法的工艺步骤主要包括清理、粉碎、提取、离心和破乳。

5.1 水代法

水代法是水媒法发展的初始阶段，最初由美国研究者SUGARMAN N^[55]在1956年提出，将花生磨成浆状，再用水在碱性条件下分离花生中的油和蛋白质。碱性条件下，可提高蛋白质的溶解度，从而利于释放出油脂。水代法的原理：由于油料中各组分对油和水的亲和力不同，利用水的密度高于油及油水互不相溶的特点，再采用离心等方法，实现油脂的分离。然而，水代法主要被应用于芝麻、油菜籽和花生等含油量高或结构疏松的软质油料种子提取油，较少应用于大豆油制取^[56-58]。

相较于有机溶剂浸出法，水代法的操作安全，并可同时获得油脂和蛋白质，有利于去除油脂中的水溶性杂质，无有害残溶风险。但是，乳状液的形成导致油脂分离困难、出油率低，是该方法的最大缺点。因此，如何提高油脂的提取率、降低乳化，破乳方法的研究是未来水代法研究的重点。

5.2 水酶法

为弥补水代法的不足，研究者开发出水酶法，即通过酶对蛋白质等进行水解来促进油脂的溶出和游离。与水代法相同，水酶法也是以水为溶剂，在获得高品质油脂的同时，还可回收蛋白质等副产物，是一种绿色安全的制油工艺。与水代法不同，水酶法应用纤维素酶或蛋白酶等破坏油料的细胞壁和蛋白质，提高油脂的暴露程度，从而增加其出油率，同时蛋白酶对蛋白质的降解可起到破乳作用。李杨等人^[59]采用复合酶水解提取大豆油，发现复合酶中果胶酶对油脂提取的作用可忽略，而当纤维素酶和半纤维素酶添加量分别为0.84%和0.56%时，总油提取率达到81.04%，所获油脂无需精炼便可达到二级大豆油的标准。吴非等人^[60]以磁性高分子Fe₃O₄/SiOx-g-P（GMA）为载体，对游离纤维素酶进行固定化，在磁流化床中可连续使用12 h，优化工艺下大豆油提取率可达90.30%，比对照组高出6.1%。磁性固定化纤维素酶相较于游离酶，具有更好的耐热、耐酸和耐碱性。上述研究提高了大豆油水酶法的提取率，一定程度上降低了经济成本，但油脂提取率仍然不够高，且酶的成本较高。

另外，水酶法与有机溶剂萃取法联用也可提高萃取效率。早在20世纪90年代，国外很多研究者将这2种提油工艺相结合用于大豆油的提取。有研究将碳水化合物酶处理与己烷萃取相结合，发现当酶处理与萃取同时进行时，油脂的提取率仅提高5%；但若在溶剂萃取之前进行酶处理，则油脂的提取率可提高8%~10%，因此酶对大豆组织中碳水化合物的水解能促进油脂释放。与单独水酶法相比，水相酶解萃取法提高了油脂的提取率，但主要缺陷是仍使用了溶剂己烷。

油料酶解冷榨法是将水酶法与冷榨相结合的制油技术。朱秀清等人^[61]进行了复合酶提高冷榨大豆油回收率的工艺优化，在大豆粉粒径40目，含水量13%，压榨温度80 ℃，螺杆转速36 r/min，复合酶（碱性蛋白酶与纤维素酶体积比为2∶1）添加量0.2%的条件下，大豆油回收率为70.6%，优于常规冷榨2.1%。该方法显著优势在于操作条件更为温和、无有机溶剂消耗，且相较于单独冷榨法，其出油率有所提高。

综上所述，传统水酶法制备大豆油时，其出油率和生产效率仍低于有机溶剂浸出法，且酶制剂价格高、用量多、存在乳化等问题限制了水酶法的工业化应用。

5.3 乙醇水提法

随着国内外学者对水酶法提取油重视程度的日益增强，通过优化工艺参数、更新技术设备和发展生物技术等，水酶法提油技术得到快速发展。然而，在快节奏、高产量的工业生产环境中，酶制剂生产成本的降低程度和酶解效率依然无法满足植物油脂工业的量价要求。因此，水媒法迎来了新的发展形式——乙醇水提法，该方法以一定体积分数的乙醇水溶液作为萃取剂来实现油脂的有效提取。由于乙醇具有比水更低的表面张力，能通过分子扩散进入油-水界面，从而引起界面特性的变化，达到降低或抑制乳液形成的目的，并可有效降低粕的残油率。目前，乙醇水提法在大豆油制取中的优势并未显现，原因是大多数选用无水乙醇来替代己烷进行油脂萃取^[62]。TODA T A等人^[63]进行了乙醇提取大豆油的动力学研究，发现无水乙醇有利于增加大豆油的扩散系数，在温度40，50，60 ℃条件下大豆油的出油率分别为14.70%，18.00%和20.00%，而其所用大豆的含油量高达25.60%，因此其最高提油率也仅为78.13%，远不能满足经济性要求；尽管研究了含水量5.98%乙醇的提油效率，但更高含水量乙醇溶液的提油效果未被研究，且乙醇水溶液在操作过程中更不易挥发。

总体而言，乙醇水提法已被广泛应用于提取玉米胚芽油、花生油和菜籽油等中^[64-65]，并取得了良好的效果，其提油率均可接近或达到传统有机溶剂萃取法的水平，克服了水酶法生产成本高、生产效率低的劣势，是非常有发展潜力的工业化油脂萃取方法。然而，乙醇水提法在大豆油萃取中的应用还缺乏研究，包括大豆预处理方法、萃取工艺条件、萃取机制及破乳方法等，都可深入研究，进而实现乙醇水提法在大豆油制取中的产业化应用。

6 反胶束萃取法制取大豆油

反胶束最早是在1943年，由HOAR T等人^[66]提出。反胶束是指分散于有机相的表面活性剂在超过临界胶束浓度时形成透明、热稳定的纳米级聚集体^[67]。反胶束萃取法可利用反胶束体系从油料作物中同时提取蛋白质和油脂。反胶束溶液的配制是反胶束萃取的关键，但目前可运用于食品中的反胶束体系较少^[68]。有研究采用丁二酸二异辛酯磺酸钠（AOT）和AOT/Tween 85这2种反胶束体系从大豆中提油，AOT/Tween 85反胶束体系的大豆油提取率为77%，高于AOT法4%，但仍低于浸出法；然而，2种反胶束体系提取的油脂品质都较好，其酸值和过氧化值均低于浸出法。ZHANG L等人^[69]通过优化反胶束萃取条件，评估了AOT反胶束体系提取大豆油的动力学特性，表明在振荡速度60 r/min，料液比为1∶0.005（g∶mL），AOT质量浓度0.10 g/mL，温度60 ℃，提取时间30 min的条件下，大豆油提取率可达到90.29%，体现反胶束的萃取条件比反胶束溶液对油脂提取率的影响更大。同时，反胶束法提取大豆油的色泽、酸价、过氧化值、维E和磷脂含量等理化指标均优于索氏提取法，且其蛋白质结构破坏程度较低。

然而，反胶束萃取所得油脂中仍含有一定量的表面活性剂，其对油脂的安全性、食用性有一定影响。吴倩等人^[70]利用AOT /异辛烷反胶束法萃取大豆油后，再通过乙醇萃取法脱除油脂中的表面活性剂AOT，与索氏提取法所得到的大豆油相比，其色泽更为清亮，但延长了操作流程，其工艺优越性不如乙醇水提法。

7 结语

面对未来工业生产的低耗高效及产品绿色健康两大需求，大豆油现有制取方法的弊端日益突出。采用冷榨法、超临界或亚临界流体萃取法、微生物发酵法、水媒法或反胶束萃取法都可较大限度地保留生物活性物质，有效提高油脂品质，但是这些提取技术也存在提油率较低或成本高的缺点，或者存在副产物应用前景黯然的缺陷；而采用热榨、有机溶剂浸出法尽管可实现较高的提油率，但蛋白资源利用率低，对生态环保、节能降耗和人体健康不利。因此，同时实现油脂品质、提油率及饼粕蛋白等副产物综合利用三方面的共赢，是当今大豆油加工业发展的重点关切，对于实现双碳目标及可持续发展具有重要意义。综合来看，乙醇水提法制取大豆油具有前瞻性发展潜力，工艺绿色安全，油脂产品健康，可以同时利用大豆油脂和蛋白资源，需要加强这方面的研究。就目前的状况而言，大豆油乙醇水提法存在的问题是出油率较低、乳化严重，达不到工业化的经济性要求，针对这一问题，可采取的措施包括：

第一，采用多种方法协同预处理大豆，提高出油率。如在工艺设计中采用烘烤-挤压膨化、微波-等离子体等，充分发挥多种方法的协同优势，有助于大豆组织中油脂溶出进入液相。

第二，优化工艺条件。通过研究乙醇体积分数、料液比、pH值、时间、温度等萃取条件对萃取的影响，确定适合大豆油乙醇水提法的条件，从而提高萃取效率。

第三，降低乳化程度及提高破乳效率。多种破乳方法联合运用，或者创新工艺抑制萃取中乳液的形成，从而提高清油得率。

第四，解决乙醇水溶液的循环利用问题，降低耗水量和乙醇回收率。通过乙醇和水的回收利用减少溶剂消耗，推动乙醇水提法的工业化应用。

大豆油是我国食用油中的主体，每年大豆加工量超过1亿t，而且我国正在提高大豆的国内种植面积和产量。大豆油加工工艺的革新，对于节能减排、绿色可持续发展，并最终实现双碳目标具有重要的现实意义。国内油茶籽乙醇水提法已经实现产业化，未来需加快技术研发，使乙醇水提法能够应用于大豆油的加工，形成绿色、节能、健康、安全的大豆油加工新业态。

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