全 文 ：紫苏油粕改性技术的研究
张传智1，田海娟1，2，张艳1，徐淼1，朱珠1，*
（1.吉林工商学院粮油食品深加工吉林省高校重点实验室，吉林长春 130062；
2.吉林工商学院食品工程分院，吉林长春 130062）
摘 要：采用双螺杆挤压蒸煮技术改性处理脱脂、脱色、脱臭的紫苏油粕。以挤压温度、水分含量、螺杆转速为影响因
素，以蛋白质溶解性和可溶性膳食纤维含量为考核指标，利用正交试验分析方法，确定紫苏油粕挤压改性的最佳工艺
条件。试验结果表明：挤压温度 155℃，水分含量 55 %，螺杆转速 33 Hz时，挤压紫苏油粕的 NSI和 SDF含量最高，可
溶性膳食纤维含量为 7.23 %，蛋白质氮溶解指数达到 59.67，综合评分为 98.26。
关键词：紫苏油粕；挤压蒸煮；改性
Study on Modification Technology of Perilla Oil Meal
ZHANG Chuan-zhi1，TIAN Hai-juan1，2，ZHANG Yan1，XU Miao1，ZHU Zhu1，*
（1. Key Laboratory of Grain and Oil Processing of Jilin Province，Jilin Business and Technology College，
Changchun 130062，Jilin，China；2. Food Engineering College，Jilin Business and Technology College，
Changchun 130062，Jilin，China）
Abstract：The degreasing， decolorizing， deodorizing perilla oil meal has been modified by using twin-screw
extrusion technique in this test. Extrusion temperature， water content and screw speed were taken as the
influencing factors. NSI （nitrogen solubility index） and SDF （Soluble dietary fiber） content were taken as the
checking indicators. And orthogonal test analysis were used as the method. The best modified conditions of
perilla oil meal Showed by the test were when extrusion temperature 155 ℃ ， water content 55 % and screw
speed 33 Hz， the NSI and SDF content of extruding perilla oil meal reached up to the highest，SDF 7.23 %，NSI
content 59.67， composite score 98.26.
Key words：perilla oil meal；extrusion steam boiling；modification
基金项目：粮油食品深加工吉林省高校重点实验室项目（吉高校重
点实验室科合字[2013]第 007号）
作者简介：张传智（1985—），男（满），助教，硕士，研究方向：粮油食
品深加工与资源利用。
*通信作者：朱珠（1960—），女（汉），教授，研究方向：食品科学与
工程。
食品研究与开发
Food Research And Development
2014年 1月
第 35卷第 1期
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2014.01.007
紫苏（Perilla frutescens）别名赤苏、红苏、红紫苏、
香苏，系唇形科紫苏属，一年生草本植物，原产我国，至
今已有 2 000多年的栽培历史[1]。紫苏在我国北方以供
油用为主，兼作药用，有西北、东北 2个传统油用产区；
在南方主要以药用为主，兼作香料和食用[2]。紫苏油粕
（perilla oil meal）是紫苏籽榨油后的副产品，蛋白质含
量较高，不含有对人体健康不利的物质，且必需氨基
酸含量较全面，功效比值和净蛋白比值较高，是非常
好的植物蛋白资源，目前主要用于单胃动物饲料[3]。紫
苏油粕粗蛋白含量 26 %～38 %，粗脂肪含量 4 %～9 %，
粗纤维含量 30 %～37 %[4]，目前关于紫苏油粕的研究主
要为分离蛋白质制备和功能因子提取，提取过程会造
成其他成分的浪费。而直接用于食品生产则因为紫苏
油粕的适口性差、异杂气味浓重、可消化性差等特性
限制了其在食品加工中的直接应用。本研究通过超临
界流体萃取技术对紫苏油粕进行脱脂、脱色、脱臭处
理，利用挤压蒸煮技术对处理后的紫苏油粕进行改性
处理，挤压机的瞬时高温高压强剪切作用使大分子膳
食纤维和蛋白质降解，提高可溶性膳食纤维（SDF）含
量和紫苏蛋白的溶解性（NSI），进而提高了紫苏油粕的
消化吸收率。通过本研究方案处理的紫苏油粕感官指
标及加工性能均得到极大提高，为其在食品工业中的
基础研究
26
物料 粗蛋白/% 粗脂肪/% 粗纤维/% 水分/% 其他
紫苏油粕 33.15 7.11 38.63 8.26 12.85
萃取紫苏油粕 38.02 0.83 44.31 4.30 12.44
利用提供了新的途径，具有广阔的应用前景。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
紫苏油粕：洮南百群食品科技有限公司；CO2：长
春市新光气体有限公司。
1.2 仪器与设备
DS32-ⅡA 型双螺杆试验机（螺杆转速 1 Hz=
7.5 r/min）：济南赛信膨化机械有限公司；HA121-50-
02型超临界 CO2流体萃取装置：南通华安超临界萃取
有限公司；30B型吸尘粉碎机组：江阴普友粉体设备有
限公司；BPG-9240A型精密鼓风干燥箱：上海一恒科
学仪器有限公司；GB1302型电子精密天平：梅特勒-
托利多仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 工艺流程
紫苏油粕→粉碎→超临界萃取→调整水分→双
螺杆挤压→烘干→粉碎→改性紫苏油粕→包装
1.3.2 紫苏油粕超临界萃取
将紫苏饼粕粉碎至 80目，利用超临界 CO2萃取
装置对紫苏油粕粉进行脱脂、脱臭、脱色处理，萃取压
力 25 MPa、萃取温度 50 ℃、萃取时间 150 min、CO2流
量 20 L/h。萃取后紫苏油粕为浅棕色，具有微弱紫苏清
香味，油脂含量低于 0.9 %[5]。
1.3.3 成分测定
脂肪测定：GB5009.6-2003《食品中脂肪的测定》
索氏提取法；蛋白质测定：GB 5009.5-2003《食品中蛋
白质的测定》凯氏定氮法；水分测定按 GB/T21305-
2007《谷物及谷物制品水分测定法测定》恒重法；总膳
食纤维测定：按照 AACC32-07《总膳食纤维含量分析
法》规定方法执行；可溶性膳食纤维测定：按照
AACC32-06《可溶性膳食纤维含量分析法》规定方法
执行。
1.3.4 蛋白质溶解性的测定
蛋白质溶解性选择氮溶解指数表示。准确称取
1.0 g待测样品，加入 50 mL蒸馏水，用 0.1 mol/LNaOH
溶液调节 pH到 8，室温下磁力搅拌 1 h，然后 5 000 r/min
离心 10 min后取上清液，用微量凯氏定氮法测定上清
液中样品及未处理样品中的含氮量[6]。按下式计算氮
溶解指数：
氮溶解指数（NSI）=上清液中的含氮量/样品总含
氮量 × 100 %
1.3.5 可溶性膳食纤维含量的测定
按照 AACC32-06《可溶性膳食纤维含量分析法》
测定挤压样品中的可溶性膳食纤维含量。
可溶性膳食纤维含量（SDF）/% = SDF质量/样品
膳食纤维质量 × 100
1.3.6 紫苏油粕挤压改性单因素试验设计
1.3.6.1 挤压温度的影响
在紫苏油粕水分含量为 50 %，螺杆转速为 33 Hz
的条件下，考察挤压温度为 130、140、150、160、170℃
对紫苏蛋白溶解性和可溶性膳食纤维含量的影响。
1.3.6.2 水分含量的影响
在挤压温度为 150℃，螺杆转速为 33 Hz的条件
下，考察水分含量为 20 %、30 %、40 %、50 %、60 %对
紫苏蛋白溶解性和可溶性膳食纤维含量的影响。
1.3.6.3 螺杆转速的影响
在挤压温度为 150℃，水分含量 50 %的条件下，
考察螺杆转速 24、27、30、33、36 Hz对紫苏蛋白溶解性
和可溶性膳食纤维含量的影响。
1.3.7 紫苏油粕挤压改性工艺优化
根据单因素试验结果，利用正交试验设计对紫苏
油粕挤压处理试验进行优化，确定最佳挤压工艺条
件，以挤压温度（A）、水分含量（B）、螺杆转速（C）为因
素变量，挤出产品的蛋白质溶解性和可溶性膳食纤维
含量为考核指标，设计四因素三水平正交试验。正交
试验设计表见表 1。
2 结果与分析
2.1 原料基本成分
2.2 单因素试验结果
2.2.1 挤压温度对挤压产品的影响
挤压温度对挤压产品的影响，见图 1。
从图 1可以看出，当挤压温度为 130 ℃～150 ℃
时，SDF和 NSI均含量呈上升趋势，在 150℃时达到最
大值。温度继续升高，超过 150 ℃时 NSI和 SDF含量
表 1 L9（34）正交试验因素和水平表
Table 1 L9（34）factors and levels of orthogonal test
水平
因素
A挤压温度/℃ B水分含量/%
C螺杆转速/
（r/min）
D空列
1 145 45 31 —
2 150 50 33 —
3 155 55 35 —
表 2 原料主要成分
Table 2 Composition of raw material
张传智，等：紫苏油粕改性技术的研究基础研究
27
均开始下降。这说明挤压温度对产品改性作用是有一
定规律的。温度较低时，物料流变性质较差，剪切效果
差，膳食纤维降解速度缓慢。而适当的高温可以使物
料紧密的组织结构及大分子构相松散并切断，纤维降
解速度加快，可溶性成分增加。但温度过高会破坏膳
食纤维的组织结构，如果水分含量低则会出现焦糊现
象[7]。对于蛋白质来说，只有温度适当才能保证物料混
合、熔融、拉伸、剪切，从而使大分子蛋白质解聚、断链、
分解；但是温度过高会彻底破坏蛋白质分子。
2.2.2 水分含量对挤压产品的影响
水分含量对挤压产品的影响，见图 2。
由图 2可知，挤压紫苏油粕的 NSI和 SDF含量随
着水分含量的增加均呈现先增加后减少的趋势，水分
含量在 50 %时，物料的 NSI和 SDF含量达到最大值。
水分含量是挤压蒸煮过程中最重要的一个参数，适量
的水分可使物料分散均匀，蛋白质表面游离的氨基、
羧基、亚氨基等亲水基团，与水分子发生水合作用，形
成胶体，膳食纤维分子吸水膨胀软化，从而改善物料
挤出改性效果[8]；如果水分含量过少，挤压腔内熔融程
度低，剪切效果差，膨化度低；水分含量过高，物料呈黏
糊状态，物料与螺杆之间的摩擦力减小，水分在模口
处汽化而吸收大量的气化潜热，使得机筒及模头出口
处温度降低，难以形成高温高压状态，使物料的高温
高压膨胀裂解程度下降。
2.2.3 螺杆转速对挤压产品的影响
螺杆转速对挤压产品的影响，见图 3。
由图 3可知，挤压紫苏油粕的 NSI和 SDF含量随
着螺杆转速的增加呈现持续增加的趋势，在 33 Hz时
达到最大值，36 Hz时 NSI和 SDF含量有微弱的下降。
螺杆转速影响挤压蒸煮过程中压力、剪切力、加热时间
等因素，螺杆转速增加，物料与螺杆和机筒的剪切力摩
擦增加，物料受到的作用力增强，物料大分子内氢键、
螺旋结构及二硫键等结构更容易破坏，分子结构伸展、
重组，有利于蛋白质分子和膳食纤维分子的降解[9]；但
是螺杆转速过快，会导致物料在挤压腔内停留时间过
短，热传递不均匀或不彻底，影响挤压蒸煮效果，同时
需要考虑设备的加工性能，合理选择螺杆转速。
2.3 紫苏油粕挤压工艺优化结果与分析
2.3.1 正交试验结果
按表 1正交试验因素水平表进行试验，测定 NSI
和 SDF含量，采用多指标综合加权评分法取综合评分
为考查指标，对试验结果进行分析。本试验中 SDF含
量权重设为 50，NSI权重设为 50，以各自数据最大值
为参照，将数据进行归一化后得出综合评分。
综合评分 =（N1/7.36）× 50 +（N2/60.73）× 50
式中：N1为 SDF含量，%；N2为 NSI；7.36、60.73为
本研究中 SDF和 NSI所得最大值。
表 3为正交试验结果。
8
7
6
5
4
3
2
SD
F/
%
130 140 150 170
挤压温度/℃
160
70
60
50
40
30
20
NS
I
NSI
SDF
图 1 挤压温度对 SDF和 NSI的影响
Fig.1 Effect of extrusion temperature on SDF and NSI
8
7
6
5
4
3
2
SD
F/
%
20 30 40 60
水分含量/%
50
70
60
50
40
30
20
NS
I
NSI
SDF
图 2 水分含量对 SDF和 NSI的影响
Fig.2 Effect of water content on SDF and NSI
8
7
6
5
4
3
2
SD
F/
%
24 27 30 36
螺杆转速/Hz
33
70
60
50
40
30
20
NS
I
NSI
SDF
图 3 螺杆转速对 SDF和 NSI的影响
Fig.3 Effect of screw rotation speed on SDF and NSI
表 3 L9（34）正交试验结果
Table 3 The result of design of L9（34）orthogonal test
试验号
A挤压
温度
B水分
含量
C螺杆
转速
D空列
实验结果
综合
评分
SDF含
量/%
NSI
1 1 1 1 1 5.91 48.74 80.26
2 1 2 2 2 6.20 51.13 84.20
3 1 3 3 3 5.46 45.04 74.16
4 2 1 2 3 7.07 58.36 96.10
5 2 2 3 1 5.62 46.36 76.34
6 2 3 1 2 5.17 42.64 70.22
7 3 1 3 2 6.49 53.59 88.24
8 3 2 1 3 6.90 56.94 93.76
9 3 3 2 1 7.23 59.67 98.26
k1 79.54 88.20 81.49 84.95
k2 80.89 84.77 92.85 80.88
k3 93.42 80.88 79.58 88.01
R 13.88 7.32 13.27 7.13
基础研究张传智，等：紫苏油粕改性技术的研究
28
由表 3的极差（R）大小可知，挤压温度（A）、水分
含量（B）和螺杆转速（C）三个因素影响挤压物料 NSI
和 SDF含量的主次关系为 A>C>B，即挤压温度对 SDF
和 NSI影响最大，螺杆转速的影响次之，水分含量的影
响最小。根据表 3的极差分析，得出各因素的最优组
合为 A3B1C2，但从表中可以看出直观结果中 A3B3C2组
合最好，因此需要对两组实验进行验证比较。
2.3.2 验证试验
对正交试验结果进行验证，平行实验 3次，得出
A3B1C2 组综合评分分别为 94.11、92.25、97.03，A3B3C2
组综合评分分别为 98.67、97.01、96.45，A3B3C2组的平
均值为 97.38 比 A3B1C2组的平均值 94.46 高 2.92，因
此可以选定最佳挤压条件为 A3B3C2组，即：挤压温度
155℃，水分含量 55 %，螺杆转速 33 Hz，在此条件下挤
压产品的 NSI和 SDF含量最高。
3 结论
采用超临界 CO2流体萃取技术对压榨法生产紫
苏油产生的紫苏油粕进行进一步萃取，脱除紫苏油粕
的剩余油脂、异杂味以及可溶性色素物质，萃取后的
紫苏油粕油脂含量降至 0.83 %，粉体颜色变浅，无异
杂气味，具有紫苏特有的微弱方向气味。处理后的紫
苏油粕利用挤压蒸煮技术处理，通过挤压机的瞬时高
温、高压、强剪切作用使紫苏油粕的蛋白质分子和膳
食纤维分子发生降解，提高了 NSI和 SDF含量，经单
因素及正交试验得到最佳的挤压工艺条件：挤压温度
155℃，水分含量 55 %，螺杆转速 33 Hz，在此条件下挤
压产品的 NSI 和 SDF 含量最高，综合评分最高为
98.26。通过本研究方法处理的紫苏油粕极大的改善了
加工性能，拓宽了应用范围。
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收稿日期：2013-11-19
张传智，等：紫苏油粕改性技术的研究基础研究
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（www.tjfood.com.cn）
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