全 文 ：《食品工业》2012年第2期
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工艺技术
落葵又名木耳菜、紫葛叶、藤葵等，是落葵属中
以嫩茎叶供食用的一年生缠绕性草本植物，果实卵形
或球形，长5～6 mm，暗紫色，多汁液，为宿存肉
质小苞片和萼片所包裹，种子近球形。落葵原产中
国和印度，现在亚洲、非洲和美洲均有栽培。据《本
草纲目》记载，其全身可以入药。落葵营养素含量极
其丰富，尤其富含VA，VB，VC，β-胡萝卜素、碳水
化合物和蛋白质，而且热量低、脂肪少，生长、繁殖
速度快，价格低廉，适合于大规模养殖[1]。目前，对
于落葵的研究主要集中在其生物学特性、栽培技术、
落葵的功效、落葵多糖以及色素[2-4]的分析上。
在机械粉碎的基础上，采用酶法提油工艺。酶能
破坏细胞壁，对脂多糖、脂蛋白也有一定的分解作
用，增加油料组织中油的流动性，从而提高出油率。
由于酶的反应条件温和，既可以保持油的有效成分，
获得优质的落葵籽油，又可以保持蛋白质和其他成分
的性质，使其进一步被加工利用[5]。
本研究采用酶法提取落葵籽油，以确定较佳提油
工艺，为落葵籽油的提取提供新的有效途径，为生产
实践进一步服务。
1 材料与方法
1.1 材料、设备与仪器
落葵籽：内蒙古农业大学职业技术学院温室提
供；纤维素酶(活力为35 000 U⁄g)：上海锐谷生物有
限公司；所用试剂均为分析纯：内蒙鸿日公司。
万能粉碎机：河北黄骥齐家务科学仪器厂；索氏
提取器：上海鲁硕实业有限公司；旋转蒸发仪：上海
亚荣生化厂；JA2003电子天平：上海民桥精密科学仪
器有限公司
1.2 落葵籽油含量的确定[6]
采用索氏提取法(GB⁄T5512-85)
1.3 纤维素酶辅助提取落葵籽油的工艺
1.3.1 工艺流程[7,8]
落葵子→预处理→粉碎→称量→酶解→有机溶剂
萃取→离心分离→真空旋转蒸发→粗油→恒重→称量
1.3.2 纤维素酶辅助提取落葵籽油试验步骤
将落葵籽除杂、洗净后，烘干至恒重，粉碎，过
40目筛，准确称取50 g，按固液比1:4加入柠檬酸缓
冲液，调节pH 4.8，水浴5 min，加入纤维素酶，搅拌，
酶解后加入石油醚提取30 min，作用完毕以8 000 r ⁄min
离心30 min，对油相进行旋转蒸发，所得粗油干燥称
重，计算提取率，4 ℃保存。
1.3.3 单因素试验
选取对酶法提油工艺有显著影响的三个因素，及
酶解时间、酶解温度和酶量用，按照上述方法对落葵
籽油进行提取试验，并计算提取率。
1.3.4 纤维素酶辅助提取落葵籽油试验设计
在单因素试验结果的基础上，利用Box-Benhnken
的中心组合设计原理，三个主要因素酶用量(mg⁄g)、
酶解时间(h)、酶解温度(℃)，分别用X1，X2，X3来
表示，每一个自变量的低、中、高试验水平分别以－
1，0，+1进行编码，试验因素与水平设计见表1
内蒙古农业大学职业技术学院（包头 014109）
酶法提取落葵籽油工艺的优化
胡炜东，李正英，郭春杰
摘 要 采用纤维素酶辅助提取落葵籽油，在单因素试验的基础上，利用Box-Benhnken的中心组合
设计原理及响应面分析法，建立用酶量、反应时间、反应温度与提取率之间的数学模式，确定酶法
提取落葵籽油的较佳工艺为酶用量17 mg/g，酶解时间为2.2 h，酶解温度为47 ℃。落葵籽油提取率
达88.37%。
关键词 落葵籽；纤维素酶；提取率；响应面法
Optimization of Enzyme-assisted Extraction Processing of Oil from
Basella rubra Linn Seed
Hu Wei-dong, Li Zheng-ying, Guo Chun-jie
Vocational and Technical College of IMAU (Baotou 014109)
Abstract The cellulase-assisted extraction processing of oil from Basella rubra Linn seed was studied.
On the basis of sing-factor, the extraction conditions of oil from Basella rubra Linn seed by cellulase was
optimized through Box-Benhnken design and response surface methodology. The mathematical regress
model about extraction ratio and enzyme dosage, time and temperature was established. According to this
model, the optimum extraction conditions were determined as enzyme dosage 17 mg/g, time 2.2 h and 47 ℃.
The extraction ratio for these optimum conditions was 88.37%.
Keywords Basella rubra Linn seed; cellulase; extraction ratio; response surface methodology
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工艺技术
1.4 落葵籽油提油率计算
式1
式中：m提取油为提取出落葵籽油的质量；m原料为
落葵籽粉末的质量；α为落葵籽含油率。
2 结果与分析
2.1 索氏提取法测定落葵籽含油量
重复3次索氏提取试验，测得落葵籽油含量为
23.83%。落葵籽油含油量显著大于玉米胚芽油和大豆
油[9]。
2.2 单因素试验结果与分析
2.2.1 用酶量对提取效果的影响
固定反应温度45 ℃，反应时间1.5 h，设定用酶量
5，10，15，20，25 mg⁄g，考察用酶量对落葵籽油得
率的影响。得到酶解温度与落葵籽油提取率的关系如
图1所示。
由图1可知，随着酶浓度的增加，落葵籽油的提
取率也在逐渐增大，当加酶量大于15 mg⁄g时，油提取
率趋于稳定，考虑到酶的成本及油的提取效果，宜将
酶的添加量确定为15 mg⁄g。
2.2.2 反应时间对提取效果的影响
固定酶用量为10 mg/g，反应温度45 ℃，设定酶
解时间0.5，1，1.5，2，2.5，3 h，考察时间对落葵籽
油得率的影响。得到酶解温度与落葵籽油提取率的关
系如图2所示。
由图2可知，随着酶解时间的延长，落葵籽油提
取率也随之增加，当酶解时间为2 h，超过2 h后提取率
略有下降，考虑到实际生产需要，酶解时间以2 h为宜。
2.2.3 反应温度对提取效果的影响
固定酶用量为10 mg/g，反应时间1.5 h，设定酶
解温度35 ℃，40 ℃，45 ℃，50 ℃，55 ℃，60 ℃，
考察温度对落葵籽油得率的影响。得到酶解温度与落
葵籽油提取率的关系如图3所示。
由图3可知，酶解温度达45 ℃时落葵籽油提取率
最高为75.66%，但在40 ℃～50 ℃范围内提取率差异
不大，在实际生产中，可根据实际生产条件选择45 ℃左
右温度为宜。
2.3 响应面试验结果分析
2.3.1 试验结果
Box-Benhnken三因素三水平试验所得落葵籽油提
取率见表2，模型共设15个试验，其中1～12号试验为
析因试验，13～15号为中心试验。析因试验构成三维
定点，中心试验为区域的中心，重复三次中心试验以
估计误差。
2.3.2 模型建立
利用Design-Expert 8.0.5软件对试验结果进行多
元拟合，得到酶用量(X1)、酶解时间(X2)、酶解温度
(X3)二次多项回归方程：
Y1=86.880 00+1.990 00X1+2.236 25X2+4.686 25X3-
0.235 00X1X2+0.325 00X1X3-0.402 50X2X3-3.403 75X12-
2.676 25X2
2-5.406 25X32 式2
2.3.3 方差分
利用Design-Expert 8.0.5软件对试验结果进行多元
回归分析，结果见表3，方差分析表明，以落葵籽油
表1 响应面分析试验因素水平与编码表
因素 代码 因素-1 0 +1
酶用量/(mg·g-1) X1 10 15 20
酶解时间/h X2 1.5 2 2.5
酶解温度/℃ X3 40 45 50
图1 加酶量对落葵籽油提取率的影响
图2 酶解时间对落葵籽油提取率的影响
图3 酶解温度对落葵籽油提取率的影响
表2 响应面分析试验设计及结果
试验号 编码水平 落葵籽油提取率
R1/%X1 X2 X3
1 0.00 1.00 -1.00 76.62
2 -1.00 1.00 0.00 81.64
3 -1.00 0.00 -1.00 71.49
4 1.00 -1.00 0.00 80.43
5 1.00 0.00 -1.00 74.51
6 1.00 1.00 0.00 85.46
7 0.00 -1.00 -1.00 72.37
8 -1.00 -1.00 0.00 75.67
9 1.00 0.00 1.00 85.30
10 -1.00 0.00 1.00 80.98
11 0.00 1.00 1.00 84.42
12 0.00 -1.00 1.00 81.78
13 0.00 0.00 0.00 84.75
14 0.00 0.00 0.00 88.24
15 0.00 0.00 0.00 87.65
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提取率为响应值建立的回归模型是显著的，而误差项
不显著，说明回归方程与实际情况吻合度较好，确定
系数为97.48%。因此，可用该模型回归方程代替真实
试验点对试验结果进行分析。而且模型中一次项、二
次项的影响是显著的，表明各因素对油提取率的影响
是非线性关系。
2.3.4 响应面分析
根据回归分析结果做出相应的响应面分析图和等
值线图，由这些图可以看出存在极值的地方应该在等
值线图的圆心，酶解温度(X3)与酶用量(X1)、酶解时
间(X2)相关性最大，对落葵籽油提取率影响最大，酶
用量和酶解时间次之。
为了确定各因素的最优值，利用软件分析得X1，
X2，X3的最大代码值0.32，0.35和0.41，换算得出实际
值为酶用量(X1)16.6 mg⁄g，酶解时间(X2)为2.175 h，
酶解温度(X3)为47.05 ℃，理论提取率为88.5939%。
2.3.5 回归模型的验证试验
为检验响应面分析所得结果的可靠性，采用上述
优化条件进行提取落葵籽油试验，考虑到实际操作，
将提取条件修正为酶用量17 mg⁄g，酶解时间为2.2 h，
酶解温度为47 ℃，在此条件下提取3次，落葵籽油
平均提取率88.37%，试验值与理论值的相对误差为
0.25%。由此可见该模型很好的反映了酶法提取落葵
籽油的条件，证明利用响应面法确立酶法提取落葵籽
有的工艺参数是可行的。
3 结论
利用酶法辅助提取落葵籽油，具有高效，温和，
经济等特点，同时采用Box-Benhnken中心组合设计
原理及响应面分析法，利用Design-Expert软件进行便
捷、可靠的优化组合和数据分析，得出纤维素酶提取
落葵籽油的较佳工艺：酶用量17 mg⁄g，酶解时间为
2.2 h，酶解温度为47 ℃。落葵籽油提取率达88.37%。与
理论预期值的拟合度较好。同时利用模型的响应曲面对
影响提取率的各因素进行分析，酶解温度对落葵籽油
提取率影响最大，酶用量和酶解时间次之。
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表3 回归分析结果
参数 平方和 自由度 均方 F值 p值(Pr>F) 显著性
模型 405.39 9 45.04 21.53 0.0018 **
X1 31.68 1 31.68 15.14 0.0115 *
X2 40.01 1 40.01 19.12 0.0072 **
X3 175.69 1 175.69 83.97 0.0003 **
X1X2 0.22 1 0.22 0.11 0.7584
X1X3 0.42 1 0.42 0.21 0.6720
X2X3 0.65 1 0.65 0.31 0.6018 *
X1
2 42.78 1 42.78 20.45 0.0063 **
X2
2 26.45 1 26.45 12.64 0.0163 **
X3
2 107.92 1 107.92 51.58 0.0008 **
误差 10.46 5 2.09
总和 415.85 14
注：* 差异性显著(p＜0.05)；** 差异性极显著(p＜0.01)
图4 用酶量与时间对落葵籽油提取率影响的响应
曲面图及等高线
图5 温度与时间对落葵籽油提取率影响的响应
曲面图及等高线