全 文 ：收稿日期:2015 － 11 － 21;修回日期:2016 － 04 － 29
基金项目:国家自然科学基金地区科学基金项目 (31160325);
海南省自然科学基金 (20153159);海南省自然科学基金
(314075) ;海南省高等学校科研项目 (Hnky2016ZD － 1)
作者简介:武林贺(1988)，男，硕士研究生，研究方向为农产
品加工及贮藏工程(E-mail)wulinhe2014@ 126． com。
通信作者:白新鹏，教授(E-mail)xinpeng2001@ 126． com。
油脂加工
真空微波 －超声波辅助酶法提取
原生态椰子油的研究
武林贺，白新鹏，张云竹，刘 佳，李幼梅，杨慧强，吕晓亚
(海南大学 食品学院，海口 570228)
摘要:利用 Box － Behnken中心实验设计及响应面分析，优化了真空微波 －超声波辅助酶法提取原
生态椰子油(VCO)的工艺条件。研究发现，经过真空微波 －超声波处理后的椰浆，用纤维素酶、
β －葡聚糖酶和木瓜蛋白酶的复合酶酶解后，能够得到质量较好、提取率较高的 VCO。新鲜的椰浆
在真空度 0． 09 MPa、微波功率 800 W、超声波功率 50 W的条件下处理 120 s后，通过响应面优化实
验得出，复合酶(1∶ 1 ∶ 1)添加量(按椰肉质量添加)2． 24%、料液比(椰肉与水质量比)1 ∶ 4． 3、pH
6． 4、酶解温度 51℃、酶解时间 36 h 为最优提取工艺条件;在最优提取工艺条件下，VCO 提取率高
达(91． 32 ± 0． 13)%。提取的 VCO酸值(KOH)为 0． 24 mg /g，过氧化值未检出，碘值(I)为 9． 43
g /100 g，皂化值(KOH)为 258． 05 mg /g，均符合原生态椰子油的相关标准;得到的副产物新鲜度高，
可以进一步加工利用。
关键词:真空;微波 －超声波;酶法提取;原生态椰子油;响应面法
中图分类号:TS224;TQ644 文献标识码:A 文章编号:1003 － 7969(2016)08 － 0005 － 06
Vacuum microwave － ultrasound － assisted enzymatic
extraction of virgin coconut oil
WU Linhe，BAI Xinpeng，ZHANG Yunzhu，LIU Jia，
LI Youmei，YANG Huiqiang，L Xiaoya
(College of Food Science and Technology，Hainan University，Haikou 570228，China)
Abstract:The process conditions of vacuum microwave － ultrasound － assisted enzymatic extraction of vir-
gin coconut oil(VCO)were optimized using Box － Behnken central composite design and response surface
methodology． The results showed that VCO with good quality and high extraction rate could be obtained
after the enzymolysis of coconut milk with complex enzyme composed of cellulase，β － glucanase and
papain，which was treated by vacuum microwave － ultrasound． After fresh coconut milk was treated under
the conditions of vacuum degree 0． 09 MPa，microwave power 800 W，ultrasonic power 50 W and treatment
time 120 s，the optimal extraction parameters were obtained by response surface methodology as follows:dos-
age of complex enzyme (1∶ 1∶ 1)2． 24%(based on the mass of coconut)，mass ratio of coconut to water
1∶ 4． 3，enzymolysis temperature 51℃，enzymolysis pH 6． 4 and enzymolysis time 36 h． Under these condi-
tions，the extraction rate of VCO was (91． 32 ± 0． 13)%． The acid value，iodine value and saponification
value of the extracted VCO were 0． 24 mgKOH/g，
9． 43 gI /100 g and 258． 05 mgKOH/g respectively，
and peroxide value wasnt detected，which all met
the related standards for VCO． And the by － prod-
uct was very fresh，suitable for further processing．
Key words:vacuum;microwave － ultrasound;
enzymatic extraction;virgin coconut oil;response
surface methodology
52016 年第 41 卷第 8 期 中 国 油 脂
椰子油是从成熟的椰肉中提取出来的一种植物
油脂［1 － 2］，原生态椰子油(VCO)是用绿色方法从新
鲜的椰肉中提取出的一种天然油脂［3］。VCO 富含
中链脂肪酸，具有能够被快速消化吸收的性质［4］，
对人体有积极作用，因此被广泛应用于食品和日化
工业等领域。油脂有多种提取［5］方法，但是传统方
法有许多弊端。干压榨提取的椰子油颜色深，品质
较差;冷压榨提取的椰子油提取率较低，水分含量较
高，不利于椰子油的保存［6］。有机溶剂法提取不但
花费较大，而且污染环境，也有害人体健康［7］。酶
法提取油脂［8 － 9］技术是一种新兴的绿色提取技术，
该方法已经被应用到提取食用油中，但是酶法提取
VCO的研究并不多。就国外的研究［10 － 11］进展来
看，酶法提取的 VCO的质量较好，但提取率不高;国
内 VCO 的提取工艺研究［12 － 13］并不多见，加上提取
率不高，提取的质量不好，因此需要更深入实验研究
为提高 VCO的产量和质量提供理论依据。
本课题组在前期研究的基础上，发现原料经真
空微波 －超声波辅助处理后，油脂的提取率有明显
提高。在真空条件下，物料经微波辐射时，物料细胞
内的水分汽化冲破细胞壁［14］，从而有利于酶分子进
入细胞内和细胞内物质的流出。超声波辅助提取，
主要是利用超声波的空化效应和机械效应，这两种
效应能够破坏细胞结构，提高油脂的提取率［15］。为
了更好地开发新型提取工艺，本实验使用真空微
波 －超声波作为辅助手段，探讨 VCO提取的最佳工
艺条件，进一步提高 VCO 提取率，并改善所得 VCO
的品质。
1 材料与方法
1． 1 实验材料
海南本地高种椰子，取自中国热带农业科学院
椰子研究所实验种植基地。
纤维素酶(20 万 U /g)、木瓜蛋白酶(2 万 U /g)、
β －葡聚糖酶(36 万 U /g)、α －淀粉酶(20 万 U /g)、
碱性蛋白酶(20 万 U /g)、果胶酶(10 万 U /g)，购自
北京梦怡生物科技有限公司;其他试剂均为分析纯。
Anke GL － 20G － II 冷冻离心机，CW － 2000 超
声 －微波协同萃取仪，ＲE － 52 旋转蒸发仪，SHZ －
DIII循环水式真空泵，HＲ1724 型打浆机，SHA － 2
恒温振荡器，85 － 1 恒温磁力搅拌器。
1． 2 实验方法
1． 2． 1 工艺流程
椰子→去椰衣→去壳→去种皮→清洗切块→打
浆→真空微波 －超声波处理→加酶酶解→灭酶→离
心分离→旋转蒸发→VCO。
将一定量的新鲜的椰肉打浆后用真空微波 －超
声波处理，然后加入一定比例的水和水解酶，用磷酸
盐缓冲液调节 pH，用磁力搅拌器充分混匀后放入恒
温水浴锅中静置酶解一定时间，然后离心分离，将油
置于旋转蒸发仪(0． 09 MPa，60℃，45 min)中进行
干燥，得到 VCO。
1． 2． 2 水解酶的选择
椰肉原浆在微波功率 600 W、超声波功率 50 W
的微波 －超声波下处理 90 s，然后加入 4 倍的水，添
加酶量 1． 5%，在 50℃恒温水浴锅中酶解 48 h，分别
考察 6 种常用的水解酶对 VCO提取率的影响，通过
测定 VCO提取率选择最佳的水解酶。
通过 2 种或 3 种的复合酶酶解实验，考察复合
酶对 VCO提取率的影响。
1． 2． 3 单因素实验
在上述实验基础上，确定最佳的复合水解酶进
行复合酶的单因素实验。考虑到提取的 VCO 的质
量，在酶的选择上除考虑提取率外，还需考虑作用的
pH、酶解温度、酶解时间、微波 － 超声波功率、微
波 －超声波时间对提取的 VCO 质量的影响及残渣
可利用率等因素。
1． 2． 4 Box － Behnken中心实验设计及响应面分析
实验
通过对单因素实验研究，借助于 Box － Behnken
中心实验设计对提取工艺条件进行优化，确定 VCO
的最佳提取工艺条件。
1． 2． 5 检测方法
粗脂肪含量按 GB /T 5512—2008 测定，水分含
量按 GB 5009． 3—2010 测定，蛋白质含量按 GB
5009． 5—2010 测定，灰分按 GB 5009． 4—2010 测
定，酸值按 GB /T 5009． 37—2003 测定，过氧化值按
GB /T 5009． 37—2003 测定，皂化值按 GB /T 5534—
2008 测定，碘值按 GB /T 5532—2008 测定。
VCO提取率 =M1 /M2 × 100%
式中:M1 为提取的 VCO 的质量，g;M2 为椰浆
中的粗脂肪质量，g。
1． 2． 6 数据处理方法
每组实验分别进行 3 次独立的重复实验，用
SPSS19． 0 for Windows软件对数据进行方差分析，并
用 Duncan法进行多重比较。
2 结果与分析
2． 1 椰肉成分分析
去种皮的新鲜椰肉成分分析见表 1。由表 1 可
知，椰肉中粗脂肪和水分的含量较高，蛋白质等其他
物质含量较低。可见利用椰肉可以制备产量较高的
6 CHINA OILS AND FATS 2016 Vol. 41 No. 8
VCO，而且提取后的副产物中的蛋白质及其水解后
产生的小分子蛋白肽和氨基酸含量较高，可加以综
合利用。
表 1 椰肉成分分析 %
粗脂肪 水分 蛋白质 灰分
31． 07 ± 0． 17 56． 42 ± 0． 23 5． 34 ± 0． 11 1． 01 ± 0． 03
2． 2 水解酶的选择
图 1 反映了单一酶对 VCO提取率的影响。
图 1 单一酶对 VCO提取率的影响
由图 1 可知，与空白组相比，各种酶的加入能极
大地提高 VCO 提取率，其中使用 β － 葡聚糖酶的
VCO提取率最高，木瓜蛋白酶次之，α －淀粉酶与纤
维素酶 VCO提取率相差不大。
图 2 反映了复合酶对 VCO提取率的影响。
注:A． 空白;B． 纤维素酶、木瓜蛋白酶;C． 纤维素酶、
α －淀粉酶;D． α －淀粉酶、木瓜蛋白酶;E． α －淀粉酶、碱性
蛋白酶;F． β －葡聚糖酶、木瓜蛋白酶;G． β －葡聚糖酶、碱性
蛋白酶;H．纤维素酶、β －葡聚糖酶;I． 纤维素酶、β －葡聚
糖酶和果胶酶;J．纤维素酶、α －淀粉酶和木瓜蛋白酶;K．纤
维素酶、α －淀粉酶和 β －葡聚糖酶;L． 纤维素酶、β －葡聚
糖酶和木瓜蛋白酶。2 种复合酶比例为 1∶1，3 种复合酶比例
为 1∶1∶1。
图 2 复合酶对 VCO提取率的影响
由图 2 可知，复合酶提取效果明显较好，其中
复合酶 L VCO 提取率最高，H 次之。椰子油存在
于椰肉细胞内，椰肉细胞是由纤维素、半纤维素、
木质素和果胶构成的细胞壁包裹着，而且油脂分
子通常与蛋白质等其他分子结合存在，只有将椰
肉细胞壁及油脂结合物破坏，才能使油脂游离出
来。纤维素酶和 β －葡聚糖酶能够降解细胞壁，蛋
白酶能够使蛋白质和油脂的结合物分解，使油脂
分离出来，提高油脂的提取率。根据实验得出纤
维素酶、β －葡聚糖酶和木瓜蛋白酶的复合酶提取
效果较好。
2． 3 真空微波 －超声波辅助复合酶法提取 VCO的
单因素实验
图 3 ～图 9 反映了真空微波 －超声波辅助条件
下，单因素对 VCO 提取率的影响。其中图 3 ～图 7
椰浆处理条件均为:真空度 0． 09 MPa，微波功率 600
W，超声波功率 50 W，微波 －超声波时间 90 s。
图 3 酶解温度对 VCO提取率的影响
由图 3 可知，在 pH 6． 5、料液比 1∶ 4、添加酶量
1． 5%、酶解时间 48 h 的条件下，在 50℃时 VCO 提
取率达到最大;随着酶解温度继续升高，VCO 提取
率反而下降。这可能是由于酶解温度较高导致酶活
力下降造成的，酶活力的下降导致 VCO 提取率
降低。
图 4 pH对 VCO提取率的影响
由图 4 可知，在酶解温度 50℃、料液比 1∶ 4、添
加酶量 1． 5%、酶解时间 48 h 的条件下，在 pH 6． 5
时，VCO 提取率达到最高，提取的 VCO 质量较好，
提取后的副产物新鲜度高;pH 大于 6． 5 时，VCO 提
取率随着 pH 的增加反而降低，而且随着反应进行
椰浆开始产生腐败味。可见中性和碱性条件下椰浆
容易受到细菌的污染，使提取的 VCO 质量较差，副
产物可利用程度较低。
72016 年第 41 卷第 8 期 中 国 油 脂
图 5 料液比对 VCO提取率的影响
由图 5 可知，在酶解温度 50℃、pH 6． 5、添加酶
量 1． 5%、酶解时间 48 h 的条件下，VCO 提取率随
着料液比的增加而升高，在料液比达到 1∶ 4 时，VCO
提取率达到最大，当料液比大于 1 ∶ 4 时，VCO 提取
率有所下降。由于料液比小于 1∶ 4 时，椰浆的黏稠
度高，阻碍酶和底物的接触;当料液比大于 1∶ 4 时，
底物被水稀释，降低了酶分子与底物分子的接触概
率，VCO提取率降低。因此，适宜的料液比有利于
VCO的提取。
图 6 添加酶量对 VCO提取率的影响
由图 6 可知，在酶解温度 50℃、pH 6． 5、料液比
1∶ 4、酶解时间 48 h 的条件下，随着添加酶量的增
加，VCO 提取率不断增加，添加酶量为 2． 0% 时，
VCO提取率最大，添加酶量超过 2． 0%时，VCO 提
取率反而降低。可能由于酶的本质是蛋白质，酶适
量时能够加快反应速率;当添加酶量较大时，油脂能
够与水及蛋白质发生乳化现象，导致提取率有所
降低。
图 7 酶解时间对 VCO提取率的影响
由图 7 可知，在酶解温度 50℃、pH 6． 5、料液比
1∶ 4、添加酶量 1． 5%的条件下，随着酶解时间的延
长，VCO提取率不断升高，酶解时间为 36 h 时，VCO
提取率达到最大，若继续酶解，此时酶活力逐渐降
低，底物消耗及酶解反应的抑制作用增强，VCO 提
取率增加不显著，体系中蛋白质的分解加上微生物
的繁殖，导致反应体系开始产生轻微的腐臭味。
图 8 微波功率对 VCO提取率的影响
由图 8 可知，在真空度 0． 09 MPa、超声波功率
50 W、微波 －超声波时间 90 s、酶解温度 50℃、pH
6． 5、料液比 1∶ 4、添加酶量 2． 0%、酶解时间 36 h 的
条件下，随着微波功率的增加，VCO 提取率不断增
加，当微波功率达到 800 W 时，VCO 提取率达到
90%以上，若继续增加微波功率会使产热增加，容易
使椰浆失水结块，使得 VCO 提取率降低，温度较高
也会造成 VCO成分的破坏。
图 9 微波 －超声波时间对 VCO提取率的影响
由图 9 可知，在真空度 0． 09 MPa、微波功率
800 W、超声波功率 50 W、酶解温度 50℃、pH 6． 5、料
液比 1∶ 4、添加酶量 2． 0%、酶解时间 36 h 的条件下，
随着微波 －超声波时间的延长 VCO 提取率不断增
加，当微波 －超声波时间达到 120 s 时，VCO 提取率
达到最大;若继续延长微波 －超声波时间，会使反应
体系水分不断蒸发，温度不断升高，椰浆逐渐发生结
块现象，使得 VCO 提取率降低，也会造成 VCO 成分
的破坏。因此，微波 －超声波时间为 120 s最为适宜。
2． 4 响应面法实验设计及结果
单因素实验结果显示:在真空度为 0． 09 MPa、
微波功率为 800 W、超声波功率为 50 W、微波 －超
声波时间为 120 s、添加酶量为 2． 0%、料液比为 1∶ 4、
酶解温度为 50℃、pH 为 6． 5、酶解时间为 36 h 时
VCO提取率最大。根据 Box － Behnken 的中心组合
设计原理，固定其他条件不变，选择添加酶量(X1)、
8 CHINA OILS AND FATS 2016 Vol. 41 No. 8
料液比(X2)、酶解温度(X3)、酶解 pH(X4)4 个影响
显著的因素作为自变量，VCO提取率(Y)为响应值，
设计四因素三水平的实验，共 29 组实验，其中 24 个
为分析因子(1 ～ 24)，5 个为中心实验点(25 ～ 29)。
实验因素水平见表 2，VCO 提取响应面分析方案及
结果见表 3。
表 2 实验因素水平
水平 X1 /% X2 X3 /℃ X4
－ 1 1． 5 1∶3 45 6． 0
－ 0 2． 0 1∶4 50 6． 5
－ 1 2． 5 1∶5 55 7． 0
表 3 VCO提取响应面分析方案及结果
实验号 X1 X2 X3 X4 Y /%
1 － 1 － 1 0 0 74． 80
2 － 1 1 0 0 80． 32
3 1 － 1 0 0 75． 76
4 1 1 0 0 87． 10
5 0 0 － 1 － 1 51． 08
6 0 0 － 1 1 51． 58
7 0 0 1 － 1 70． 74
8 0 0 1 1 65． 01
9 － 1 0 0 － 1 82． 53
10 1 0 0 － 1 85． 66
11 － 1 0 0 1 77． 66
12 1 0 0 1 81． 25
13 0 － 1 － 1 0 48． 02
14 0 － 1 1 0 67． 71
15 0 1 － 1 0 51． 10
16 0 1 1 0 74． 09
17 － 1 0 － 1 0 46． 13
18 － 1 0 1 0 72． 85
19 1 0 － 1 0 55． 80
20 1 0 1 0 75． 60
21 0 － 1 0 － 1 76． 93
22 0 － 1 0 1 71． 24
23 0 1 0 － 1 84． 22
24 0 1 0 1 81． 70
25 0 0 0 0 87． 71
26 0 0 0 0 89． 23
27 0 0 0 0 89． 31
28 0 0 0 0 90． 50
29 0 0 0 0 89． 50
2． 5 模型的建立及显著性检验
采用响应面统计方法对 VCO 实验数据进行拟
合，建立 VCO提取率和 X1、X2、X3、X4 4 因素的数学
二次多项回归方程:
Y = 89． 26 + 2． 82X1 + 3． 07X2 + 10． 09X3 －
1． 81X4 － 0． 30X1X2 － 1． 73X1X3 + 0． 12X1X4 +
0． 87X2X3 + 0． 79X2X4 － 1． 81X3X4 － 2． 53X
2
1 －
5． 32X22 － 23． 98X
2
3 － 5． 27X
2
4
对该回归模型进行二次多项式回归模型系数的
显著性检验，结果见表 4。由表 4 可知，本次的回归
实验设计中，一次项 X1、X2、X3、X4 极显著(P ＜
0． 01)，二次项 X21、X
2
2、X
2
3、X
2
4 极显著(P ＜ 0． 01)，其余
项均不显著。结果表明，优化实验选用的模型极显著
(P ＜0． 01)，失拟项不显著(P =0． 066 8 ＞0． 05)，说明
该模型适用于 VCO 的提取优化实验;模型校正决定
系数 Ｒ2Adj =0． 978 9，相关系数 Ｒ
2 =0． 989 4，说明该模
型的拟合度较好，真实值和预测值之间相关性较高，
可以用该模型分析和预测 VCO提取率。
表 4 二次多项式回归模型系数的显著性检验结果
方差来源 平方和 自由度 均方 F P
X1 95． 650 1 95． 650 23． 78 ＜ 0． 000 2＊＊
X2 113． 410 1 113． 410 28． 19 ＜ 0． 000 1＊＊
X3 1 222． 300 1 1 222． 300 303． 85 ＜ 0． 000 1＊＊
X4 39． 310 1 39． 310 9． 77 ＜ 0． 007 4＊＊
X1X2 0． 350 1 0． 350 0． 09 ＜ 0． 772 9
X1X3 11． 970 1 11． 970 2． 98 ＜ 0． 106 5
X1X4 0． 053 1 0． 053 0． 01 ＜ 0． 910 3
X2X3 3． 030 1 3． 030 0． 75 ＜ 0． 400 3
X2X4 2． 510 1 2． 510 0． 62 ＜ 0． 442 6
X3X4 13． 070 1 13． 070 3． 25 ＜ 0． 093 0
X21 41． 660 1 41． 660 10． 36 ＜ 0． 006 2＊＊
X22 183． 620 1 183． 620 45． 65 ＜ 0． 000 1＊＊
X23 3 730． 170 1 3 730． 170 927． 27 ＜ 0． 000 1＊＊
X24 179． 930 1 179． 930 44． 73 ＜ 0． 000 1＊＊
模型 5 272． 860 14 376． 630 93． 63 ＜ 0． 000 1＊＊
残差 56． 320 14 4． 020
失拟项 52． 170 10 5． 220 5． 02 ＜ 0． 066 8
纯误差 4． 150 4 1． 040
总和 5 329． 180 28
注:＊＊差异极显著，P ＜ 0． 01。
图 10 为 VCO提取率(Y)实际测定值相对于回
归方程预测值的偏离情况。
图 10 实测值与模型预测值对照图
由图 10 可知，实测值和模型预测值均匀地分布
92016 年第 41 卷第 8 期 中 国 油 脂
在线的两侧，表示模型预测值能够很好地预测真实
值，说明该模型拟合度较好，能够反映真实值的
情况。
2． 6 最优提取条件
通过回归分析得到 VCO 提取的最优工艺条件
为椰浆在真空度 0． 09 MPa、微波功率 800 W、超声
波功率 50 W下处理 120 s，在添加酶量 2． 24%、料
液比 1∶ 4． 32、酶解温度 51． 05℃、pH 6． 41 的优化条
件下，酶解 36 h VCO提取率最高，VCO 的理论提取
率为 91． 55%。
2． 7 实验模型的验证
设计 3 个平行实验对模型得到的最优工艺条件
进行验证。为方便实验参数的控制，验证实验参数
为:添加酶量 2． 24%，料液比 1 ∶ 4． 3，酶解温度
51℃，pH 6． 4，酶解时间 36 h。验证条件下得到的
VCO提取率为(91． 32 ± 0． 13)%，实验实测值和预
测值非常接近，说明该模型对 VCO的提取条件的参
数优化是可行的。
2． 8 VCO的质量特征
表 5 为 VCO 的指标测定结果。从表 5 可以看
出，真空微波 －超声波辅助酶法提取的 VCO产品质
量较好，VCO的酸值较低，过氧化值未检出，VCO 的
颜色清澈透明，具有明显的椰香味，而且提取后的副
产品新鲜度高，具有一定的椰香味，可以进一步加工
利用。
表 5 VCO的指标测定结果
测定指标 结果
酸值(KOH)/(mg /g) 0． 24
碘值(I)/(g /100 g) 9． 43
过氧化值 /(g /100 g) －
皂化值(KOH)/(mg /g) 258． 05
颜色 清澈透明
气味、滋味 无腐败味
3 结 论
本实验采用 Box － Behnken 中心组合设计及响
应面分析，建立 VCO 提取的二次多项式数学模型。
通过对响应面分析方法的二次多项式回归检验得
出，模型校正决定系数 Ｒ2Adj = 0． 978 9，相关系数
Ｒ2 = 0． 989 4，说明该模型的拟合度较好，真实值和
预测值之间相关性较高，可以用该模型分析和预测
VCO提取率。经过检验证明，该模型能够很好地优
化 VCO的提取工艺条件，通过对模型分析得出最优
的工艺条件为:真空度 0． 09 MPa，微波功率 800 W，
超声波功率 50 W，微波 －超声波时间 120 s，添加酶
量 2． 24%，料液比 1∶ 4． 3，酶解温度 51 ℃，pH 6． 4，
酶解时间 36 h。在最优工艺条件下，VCO 提取率高
达(91． 32 ± 0． 13)%，提取的 VCO清澈透明，质量较
好。
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