基本信息
- 项目名称：
- 油橄榄加工废弃物的资源化利用研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 油橄榄产业是甘肃省陇南地区的特色支柱产业。采用现有技术加工油橄榄时产生大量的废渣废液，造成严重的资源浪费和环境污染。本文以循环经济和资源可持续利用理念为依据，采用溶剂萃取、离心沉降、沉淀分离、吸附分离和微生物发酵技术，研究开发了从油橄榄加工废弃物中提取分离果渣油、橄榄蛋白、多酚和酿造果酒的技术工艺。为油橄榄加工废弃物的资源化利用提供了技术参考。
- 详细介绍：
- 油橄榄产业是甘肃陇南地区的特色支柱产业。采用现有技术加工油橄榄时产生大量的废渣和废液，造成很大的资源浪费和环境污染。本文以循环经济和资源可持续利用理念为依据，采用溶剂萃取、离心沉降、沉淀分离、吸附分离和微生物发酵技术，研究开发了从油橄榄加工废弃物中提取分离果渣油、橄榄蛋白、多酚和果酒的技术工艺。主要结论如下：（1）在单因素实验的基础上利用响应面优化设计获得果渣油的最佳提取工艺为：搅拌速度200 rpm、提取时间3 h、提取温度55 ℃、料液比1：9（g:ml），此条件下的提油率为9.16 %。（2）在单因素实验的基础上利用正交试验获得的微波辅助提取油橄榄废渣多酚的最佳工艺为：料液比1：20、微波功率300W、微波处理时间3min、乙醇浓度60%（v/v），在此优化条件下油橄榄果渣多酚的提取含量可达1.02%。（3）利用离心分离技术和乙醇沉淀法提取橄榄多酚和蛋白时，最佳的乙醇沉淀浓度为20%（v/v）。（4）以AB-8型大孔树脂为吸附剂时，在静态和动态吸附条件下可使橄榄多酚的纯度分别达到43.68 %和21.44 %。（5）以橄榄废液为原料发酵制备橄榄果酒的最佳工艺为：糖度20 g/L、接种量0.08 g/L、发酵温度25℃、主发酵时间4天、后发酵6天。（6）通过单因素及正交实验优化利用橄榄渣制备吸水材料的工艺，吸水倍率为845 g/g，吸生理盐水倍率为121 g/g。添加木质素磺酸钠制备所得吸水材料的吸水倍率为610 g/g，吸生理盐水倍率为98 g/g。橄榄渣中加入有机蒙脱土制备所得吸水材料的吸水倍率为547g/g，吸生理盐水为 94g/g。本文为油橄榄加工废弃物的资源化利用提供了技术参考。
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撰写目的和基本思路
- 目的：采用现有技术加工油橄榄时产生大量的废渣废液，利用相关技术工艺，实现油橄榄加工废弃物的综合利用，减少资源浪费和环境污染，为企业提供油橄榄加工废弃物资源化利用的思路和技术支持。 思路：我们采用溶剂萃取、离心沉降、沉淀分离、吸附分离和微生物发酵技术，研究开发了从油橄榄加工废弃物中提取分离果渣油、橄榄蛋白、多酚和制备果酒、吸水材料的技术工艺。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性及先进性：本文将溶剂萃取、离心沉降、沉淀分离、吸附分离和微生物发酵技术应用于油橄榄加工废弃物的综合利用中，并且利用Design-Expert、正交设计助手软件等对实验数据进行分析优化。 独特处：开发出了从橄榄渣中二次提取果渣油的工艺技术、废弃果渣的改良性利用及橄榄废液的精制加工技术，实现对油橄榄加工废弃物的资源化综合开发利用。 具有高效、节能、环保等优点。
应用价值和现实意义
- 本作品以循环经济理念为指导，采用溶剂萃取技术、酶水解技术和蛋白质吸附沉淀分离技术，利用油橄榄加工废渣生产果渣油和橄榄多酚，制备吸水材料，对油橄榄加工废液进行分离精制用以生产橄榄蛋白和保健饮品。通过本课题研究可促进陇南油橄榄废弃物的再利用，为陇南特色农产品的深加工及其加工废弃物的综合开发利用提供技术支持。
学术论文摘要
- 油橄榄产业是甘肃陇南地区的特色支柱产业。采用现有技术加工油橄榄产生大量废渣废液，本作品采用溶剂萃取、离心沉降、沉淀分离、吸附分离和微生物发酵技术，开发了从油橄榄加工废弃物中提取分离果渣油、橄榄蛋白、多酚，制备果酒、吸水材料的工艺。结论为:(1)优化设计获得果渣油的最佳提取工艺为：搅拌速度200 rpm、提取时间3 h、提取温度55 ℃、料液比1：9（g:ml），此条件下的提油率为9.16 %。（2）优化微波辅助提取油橄榄废渣多酚的最佳工艺为：料液比1：20、微波功率300W、微波处理时间3min、乙醇浓度60%（v/v），在此条件下油橄榄果渣多酚的提取含量可达1.02%。（3）利用离心分离技术和乙醇沉淀法提取橄榄多酚和蛋白时，最佳的乙醇沉淀浓度为20%（v/v）。（4）以AB-8型大孔树脂为吸附剂时，在静态和动态吸附条件下可使橄榄多酚的纯度分别达到43.68 %和21.44 %。（5）以橄榄废液为原料发酵制备橄榄果酒的最佳工艺为：糖度20 g/L、接种量0.08 g/L、发酵温度25℃、主发酵时间4天、后发酵6天。（6）通过单因素及正交实验优化利用橄榄渣制备吸水材料的工艺。
获奖情况
- 1.本作品荣获本省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。2. 本作品荣获本校“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。 3. 孔维宝, 李阳, 白万明, 许晓卉, 等. 微波辅助提取油橄榄果渣多酚的工艺研究[J].食品与发酵工业，2011, 37（4）：63-67。 4. 李阳, 陈琛, 孔维宝, 等. 甘肃陇南市油橄榄产业发展现状与建议[J]. 甘肃农业科技, 2010（6）：45-47. 5. 孔维宝，张锋，杨晓龙，赵娜，张继. 油橄榄果渣油的提取工艺及其脂肪酸组成研究[J]. 中国油脂，已接受。 6. 一种从油橄榄加工废渣中同时提取果渣油和多酚的方法[P]. 技术发明专利（中国）, 提交申请中。 7. 本课题获得2009年度本校大学生学术科研项目资助。 8. 本课题研究获得国家科技支撑计划项目“陇南地区灾后住宅重建与特色农产品快速生产技术集成与示范”（2008BAK51B05）、科技部科技人员服务企业行动项目“陇南油橄榄加工废弃物资源化关键技术研究”（2009GJG10004）资助。
鉴定结果
- 2010年，“陇南油橄榄资源利用关键技术研究”项目通过本省科学技术厅组织的成果鉴定。
参考文献
- [1] 周存山, 马海乐, 胡文彬. 条斑紫菜多糖提取工艺的优化[J]. 农业工程学报, 2006, 22(9): 192-197. [2] 进出口油料游离脂肪酸、酸价测定方法[S]. SN/T 0803.8-1999. [3] 王志魁. 化工原理第三版[M]. 北京:化学工业出版社, 2007: 234 -236. [4] 油脂过氧化值测定[S]. GB/T 5538-1995. [5] Rastogi N K, Rashmi K R. Optimisation of enzymatic liquefaction of mango pulp by response surface methodology [J]. Eur Food Res Technol, 1999, 20: 57-62. [6] Nick K, Chioua A, Mylona A. Recovery and distribution of natural antioxidants (α-tocopherol, polyphenols and terpenic acids) after pan-frying of Mediterranean finfish in virgin olive oil [J]. Food Chemistry, 2007,100 (2) :509-517. [7] 陈素艳，邓清莲，巫晶晶，等. 超声波法从茶叶中提取苯多酚［J］.渤海大学学报, 2005, 26 (4): 316-319. [8] 刘清，姚惠源，杨赟，等. 超声波提取大麦类活性物质的研究［J］.食品科技, 2006 (5): 26-29. [9] 油脂过氧化值测定[S]. GB/T 5538-1995. [10] 杨会成，曾名勇，刘尊英，等. 超声波、微波复合提取海带多酚的工艺研究. 食品与发酵工业, 2007, 33(11): 132-135.
同类课题研究水平概述
- 甘肃省陇南市武都区是目前全国最大的油橄榄种植基地，截止2008年底，该区油橄榄种植面积达4.5万亩，产量约1500吨，产值约3000万元，油橄榄产业成为陇南市的特色支柱产业。若按现有生产工艺直接排放会造成巨大的资源浪费和环境污染。目前油橄榄油的提取方法有压榨法、溶剂提取法、回流法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法和超临界CO2萃取法等。压榨法压榨后的饼残油量高，出油效率较低，动力消耗大，零件易损耗，适合小规模的油脂加工企业；回流法有效成分因长时间受热发生部分降解；超声波法虽然是一种新型的提取技术，提取速度快，得率高，但就目前而言工业化设备能耗高，噪声大；微波辅助提取法选择性高、操作时间短、溶剂消耗量少，但设备泄漏的微波辐射会给人体造成慢性损伤；超临界CO2萃取法提取速度快且安全性高，但目前国产的超临界萃取设备容积偏小，无法满足工业化生产的需要，而进口设备价格十分昂贵。本项目选用溶剂提取技术提取油橄榄果渣中残留的橄榄油，同上述方法相比溶剂提取法具有设备简单、成本低、见效快，适于工业化生产等无可比拟的优点。目前，国外也大多采用有机溶剂提取残留的榨油，萃取出油率可达7%，主要作为工业油。而我国目前工业用油除了进口外，相当一部分是利用天然橄榄油，这造成本地资源严重浪费，同时提高了工业用油的成本。并且当前，溶剂萃取技术和蛋白质分离纯化技术在油脂和蛋白质的提取中已应用成熟，但是这些技术均未在油橄榄加工废弃物的综合开发中应用，具有良好的开发潜力。本项目在实施过程中，通过比较有机溶剂提取法，超声波提取提取技术，微波提取，生物酶解提取技术在橄榄多酚提取上的效率，最终综合多方因素，首次采用微波辅助有机溶剂提取方式对橄榄多酚进行提取。并利用微生物发酵工艺在生产中寻找最适宜的发酵条件生产高品质的橄榄果酒。利用天然废弃物橄榄渣、橄榄叶为原料，采用微波辐射技术，以过硫酸钾为引发剂，N, N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂合成了一种橄榄果渣、叶接枝聚合丙烯酸/ 丙烯酰胺(AA/ AM) 的高吸水性树脂。与传统的方法相比，既充分利用了废弃物，又降低了成本，具有很好的应用前景。本课题针对甘肃省陇南市油橄榄企业在实际生产中所面临的重大问题，上述的多项技术，开发从橄榄渣中二次提取果渣油的工艺技术、废弃果渣的改良性利用及橄榄废液的精制加工技术，实现对油橄榄加工废弃物的资源化综合开发利用。
