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水酶法提取杨梅核仁油条件研究



全 文 :收稿日期:2013 - 08 - 05
基金项目:宁波市科技计划项目(2012C10028);宁波市生态
循环农业科技推广项目(2012 - 7);浙江省重点科技创新团
队项目(2011R50030);浙江省重大科技专项计划项目
(2012C12005 - 1)
作者简介:林弈琪(1991),女,在读硕士,研究方向为食品科
学与工程(E-mail)tianshan@ zafu. edu. cn。
通信作者:王 超,副教授,硕士(E-mail)tianshan @ zafu.
edu. cn。
油脂制备
水酶法提取杨梅核仁油条件研究
林弈琪1,陆 艇2,王 超1,余学军1,王道勇3
(1. 浙江农林大学 农业与食品科学学院,杭州 311300;2. 余姚市杨梅研究开发中心,浙江 余姚 315410;
3. 余姚市河姆渡杨梅酒业有限公司,浙江 余姚 315410)
摘要:以杨梅核仁为研究对象,采用水酶法提取杨梅核仁油。通过单因素试验考察了酶种类、酶添
加量、酶解时间以及料液比对杨梅核仁油提取率的影响,并通过正交试验优化确定最佳提取条件
为:料液比 1∶ 6,酸性蛋白酶添加量 1. 0%,酶解时间 3 h。在最佳条件下,杨梅核仁油的提取率可以
达到 19. 0%。
关键词:杨梅;核仁油;酸性蛋白酶;酶解
中图分类号:TS224. 4;TQ644. 1 文献标志码:A 文章编号:1003 - 7969(2014)05 - 0009 - 04
Aqueous enzymatic extraction of kernel oil from Myrica rubra marc
LIN Yiqi1,LU Ting2,WANG Chao1,YU Xuejun1,WANG Daoyong3
(1. School of Agriculture and Food Science,Zhejiang Agriculture and Forestry University,Hangzhou
311300,China;2. Yuyao Myrica rubra marc Research and Development Center,Yuyao
315410,Zhejiang,China;3. Yuyao Hemudu Myrica rubra marc Wine Co.,Ltd.,
Yuyao 315410,Zhejiang,China)
Abstract:Kernel oil was extracted from Myrica rubra marc by aqueous enzymatic method. The influences
of enzyme type,enzyme dosage,enzymolysis time and ratio of material to liquid on the extraction rate of
Myrica rubra marc kernel oil were investigated by single factor experiment,and the extraction conditions
were optimized by orthogonal experiment. The results showed that the optimal extraction conditions were
obtained as follows:ratio of material to liquid 1∶ 6,acidic protease dosage 1. 0%,enzymolysis time 3 h.
Under these conditions,the extraction rate of Myrica rubra marc kernel oil reached 19. 0% .
Key words:Myrica rubra marc;kernel oil;acidic protease;enzymatic hydrolysis
随着杨梅种植面积的不断扩大,杨梅加工副产
物逐年增多。以浙江省为例,2012 年,杨梅果酒和
杨梅果汁生产过程产生的废弃杨梅渣已有 5 万 t[1]。
杨梅核仁是杨梅渣的主要成分,前期的研究[2 - 3]表
明,杨梅核仁中含有丰富的油脂和蛋白质,对杨梅核
仁的综合开发利用不但可以充分利用其油脂和蛋白
质资源,还可避免杨梅核仁对环境的污染,有利于延
伸杨梅产业链。
目前,提取植物油的方法主要有压榨法和溶剂
浸出法两种[5]。压榨法效率不高;溶剂浸出法存在
溶剂残留、易污染环境等问题。尤为突出的是,压榨
法和溶剂浸出法会使原料在提油之后蛋白质严重变
性而难以利用,造成资源浪费。而水酶法是一种新
兴的油脂提取技术,具有油得率高、油脂品质好、无
溶剂残留、能耗低、后续产物蛋白质质量高等优
点[6 - 8]。据报道[9],可供水酶法使用的酶有果胶酶、
淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶等。
本文研究采用水酶法提取杨梅核仁油的最佳
提取条件,为杨梅核仁的综合开发利用提供基本
参数。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
1. 1. 1 原料与试剂
92014 年第 39 卷第 5 期 中 国 油 脂
杨梅核仁,纤维素酶(活力为 10 000 U /g)、酸
性蛋白酶(活力为 50 000 U /g)、中温 α -淀粉酶(活
力为 40 000 U /g),购于北京奥博生物科技有限公
司。石油醚、柠檬酸等,均为分析纯。
1. 1. 2 仪器与设备
LXJ - IIB 型低速大容量多管离心机,AL104 型
电子天平,HH - 4 型数显恒温水浴锅,DGG -
9053AD型电热恒温鼓风干燥箱,PHS - 2C 型酸度
计,MLS -3020 型高压蒸汽锅,SANYO粉碎机。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 原料预处理
将杨梅核仁取出,浸泡清洗去除表面的黏液,置
于通风处风干,然后将风干后的杨梅核仁粉碎,过
40 目筛,得杨梅核仁粉,将其密封好后置于阴凉避
光处储藏备用[10]。
1. 2. 2 缓冲溶液的配制
本试验的缓冲溶液主要用于 pH 的调节,试验
选用柠檬酸 -柠檬酸钠作为缓冲溶液体系。
配制柠檬酸和柠檬酸钠标准溶液:称取柠檬酸
10. 507 g,柠檬酸钠 14. 706 g,用蒸馏水溶解后分别
定容至 500 mL备用。
配制特定 pH的缓冲溶液:以酸度计为指示,将
柠檬酸和柠檬酸钠标准溶液按比例混合,以获得符
合试验 pH 4. 18 要求的缓冲溶液。
1. 2. 3 提取工艺流程[11]
杨梅核仁粉→称量→加入缓冲溶液→蒸汽处
理→冷却→加入酶制剂→酶解→灭酶→冷却→
离心→取液相层→石油醚萃取→烘箱烘干至恒重→
杨梅核仁毛油。
在杨梅核仁粉中加入一定量缓冲溶液稀释,按
照试验要求再分别加入纤维素酶、中温 α -淀粉酶
和酸性蛋白酶反应一定时间后离心,液相层用石油
醚萃取油脂,然后干燥,除去油中残存的溶剂,得到
杨梅核仁毛油。
蒸汽处理是为了使杨梅核仁内脂肪酶失活,从
而最大限度地降低杨梅核仁细胞内脂肪酶对杨梅核
仁油品质的影响,同时使细胞壁疏松、淀粉糊化,以
增加渗透性和便于酶的作用,使油更容易释放
出来[12]。
1. 2. 4 杨梅核仁油提取率的计算
提取率 =杨梅核仁毛油质量 /杨梅核仁粉质量 ×
100%
2 结果与讨论
2. 1 单因素试验
2. 1. 1 酶种类对杨梅核仁油提取率的影响
称取杨梅核仁粉 3 份,加入 pH 4. 18 的柠檬
酸 -柠檬酸钠缓冲溶液。料液比为 1∶ 6,常压蒸汽处
理 20 min,冷却后分别加入纤维素酶、酸性蛋白酶、中
温 α -淀粉酶,每种酶的添加量均为 1. 0%。于 45℃
恒温水浴中酶解 1 h。之后升温至 55℃,继续酶解 3
h后升温至 95℃,保持 10 min灭酶。冷却至室温后,
离心(3 000 r /min 下离心 15 min)。取液相层,将其
转移到分液漏斗中,用石油醚萃取,取上层油层置于
称量后的小烧杯中,加热使石油醚挥发,置于烘箱中
烘干,称重,计算提取率。结果如图 1所示。
图 1 酶种类对提取率的影响
由图 1 可知,纤维素酶、酸性蛋白酶、中温 α -
淀粉酶的提油效果均不错,其中酸性蛋白酶的提油
效果最好。因此,选择酸性蛋白酶作为最佳水解酶。
2. 1. 2 料液比对杨梅核仁油提取率的影响
称取杨梅核仁粉 4 份,加入 pH 4. 18 的柠檬
酸 -柠檬酸钠缓冲溶液。料液比分别为 1 ∶ 2、1∶ 4、
1∶ 6、1∶ 8,常压蒸汽处理 20 min,冷却后按 1. 0%的添
加量加入酸性蛋白酶,于 45℃恒温水浴中酶解 1 h。
之后升温至 55℃,继续酶解 3 h 后升温至 95℃,保
持 10 min 灭酶。冷却至室温后,离心(3 000 r /min
下离心 15 min)。取液相层,将其转移到分液漏斗
中,用石油醚萃取,取上层油层置于称量后的小烧杯
中,加热使石油醚挥发,置于烘箱中烘干,称重,计算
提取率。结果如图 2 所示。
图 2 料液比对提取率的影响
由图 2 可知,随着料液比的增加,提取率明显提
高,当料液比达到 1∶ 6 后,提取率又呈下降趋势。为
节约生产成本,选择 1∶ 6 作为提取的最佳料液比。
2. 1. 3 酶添加量对杨梅核仁油提取率的影响
称取杨梅核仁粉 4 份,加入 pH 4. 18 的柠檬
01 CHINA OILS AND FATS 2014 Vol. 39 No. 5
酸 -柠檬酸钠缓冲溶液。料液比为 1 ∶ 6,常压蒸汽
处理 20 min,冷却后加入酸性蛋白酶,添加量分别为
0. 5%、1. 0%、1. 5%、2. 0%,于 45℃恒温水浴中酶
解 1 h。之后升温至 55℃,继续酶解 3 h 后升温至
95℃,保持 10 min 灭酶。冷却至室温后,离心
(3 000 r /min下离心 15 min)。取液相层,将其转移
到分液漏斗中,用石油醚萃取,取上层油层置于称量
后的小烧杯中,加热使石油醚挥发,置于烘箱中烘
干,称重,计算提取率。结果如图 3 所示。
图 3 酶添加量对提取率的影响
由图 3 可知,酶添加量的增大能有效提高杨梅
核仁油的提取率,但当酶添加量大于 1. 0%时,提取
率增加的幅度明显减缓,且在 2. 0%时提取率又有
所下降。考虑到工业化的成本问题,选择酸性蛋白
酶最佳添加量为 1. 0%。
2. 1. 4 酶解时间对杨梅核仁油提取率的影响
称取杨梅核仁粉 5份,加入 pH 4. 18 的柠檬酸 -
柠檬酸钠缓冲溶液。料液比为 1∶ 6,常压蒸汽处理 20
min,冷却后加入 1. 0%的酸性蛋白酶,于 45℃恒温水
浴中酶解 1 h。之后升温至 55℃,分别酶解 1、2、3、4、
5 h后升温至 95℃,保持 10 min 灭酶。冷却至室温
后,离心(3 000 r /min下离心 15 min)。取液相层,将
其转移到分液漏斗中,用石油醚萃取,取上层油层置
于称量后的小烧杯中,加热使石油醚挥发,置于烘箱
中烘干,称重,计算提取率。结果如图 4所示。
图 4 酶解时间对提取率的影响
杨梅核仁的细胞壁随着酸性蛋白酶作用时间的
延长而逐渐降解,酶与底物反应越彻底,油的释放率
越高。可是,当酶解时间过长时,会使杨梅核仁油长
时间与空气接触,导致杨梅核仁油的品质下降,也会
因为长时间的机械搅拌,使得酶解体系发生乳化现
象,从而导致提取率降低。由图 4 可知,当酶解时间
短于 3 h时,提取率随时间的延长明显增加,3 ~ 4 h
时,提取率增加缓慢,4 h 之后,由于发生了乳化现
象,提取率便开始下降。综合考虑,选择最佳的酶解
时间为 3 h。
2. 2 正交试验
在单因素试验的基础上,以酸性蛋白酶为试验
用酶,选取料液比、酶添加量、酶解时间进行正交试
验优化,选用 L9(3
3)正交试验表安排试验。正交试
验结果见表 1。
表 1 正交试验结果
试验号
料液比
A
酶添加量
B
酶解时间
C
提取率 /
%
1 1(1∶6) 1(0. 5%) 1(2 h) 12. 0
2 1 2(1. 0%) 2(3 h) 19. 0
3 1 3(1. 5%) 3(4 h) 15. 0
4 2(1∶8) 1 2 17. 0
5 2 2 3 18. 0
6 2 3 1 10. 0
7 3(1∶10) 1 3 9. 0
8 3 2 1 18. 0
9 3 3 2 16. 0
k1 15. 33 12. 67 13. 33
k2 15. 00 18. 33 17. 33
k3 14. 33 13. 67 14. 00
R 1. 00 5. 66 4. 00
由表 1 可知,影响杨梅核仁油提取的主要因素
是酶添加量和酶解时间,料液比对提取率的影响较
小,各个因素的影响主次顺序是 B > C > A,确定水
酶法提取杨梅核仁油的最佳工艺条件为 A1B2C2,即
酸性蛋白酶添加量为 1. 0%,料液比为 1∶ 6,酶解时
间为 3 h,在最佳条件下,杨梅核仁油的提取率可以
达到 19. 0%。
3 结 论
(1)通过单因素试验和正交试验,优化了水酶
法提取杨梅核仁油的提取条件,得到最佳提取条件
为:料液比 1∶ 6,酸性蛋白酶添加量 1. 0%,酶解时间
3 h。在最佳条件下,杨梅核仁油的提取率可以达
到 19. 0%。
(2)酶法处理条件温和,油脂提取率高,质量较
好,而且蛋白质变性的可能性小,可利用的价值提
高,有助于后续的生产。探索水酶法提取杨梅核仁
油的最佳工艺参数,将其应用于规模化生产,突破传
统制油工艺的模式,能在生产过程中最大限度地保
留杨梅核仁油的营养成分,以满足消费者对食用油
健康、绿色、安全的需求,将是杨梅核仁油提取工艺
112014 年第 39 卷第 5 期 中 国 油 脂
櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂
今后的发展方向。
(3)水酶法提取植物油技术还处于新兴阶段,
但水酶法提油工艺与传统的压榨和浸出提油方法
相比具有安全、环保、高效的显著优势,在得到高品
质油脂的同时,能得到优质蛋白。
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收稿日期:2013 - 11 - 29;修回日期:2014 - 03 - 09
基金项目:“十二五”国家科技支撑计划(2011BAD02B00)
作者简介:张羽霄(1991),女,助理工程师,主要从事大宗油
料开发利用方面的研究工作(E-mail)515548764@ qq. com。
油脂加工
油脂无水脱皂工艺的研究进展
张羽霄,杜宣利,杨 帆,娄丽娟,王 飞
(国家粮食储备局 西安油脂科学研究设计院,西安 710082)
摘要:无水脱皂工艺省去了脱水离心机,工艺流程缩短,便于生产操作控制,降低了投资成本;产品
质量提高;用无水脱皂工序代替水洗脱皂工序,避免了工业废水的产生,减轻废水处理压力,有利于
节能环保。综述了油脂无水脱皂工艺的工艺流程、国内外研究发展现状、优势及存在的问题。
关键词:无水脱皂;节能减排;降低成本
中图分类号:TS224. 6;TQ644. 4 文献标志码:A 文章编号:1003 - 7969(2014)05 - 0012 - 03
Advance in soap removal from oil without water
ZHANG Yuxiao,DU Xuanli,YANG Fan,LOU Lijuan,WANG Fei
(Xian Oils & Fats Research & Design Institute,State Administration of Grain Reserve of P. R. C.,
Xian 710082,China)
Abstract:Dewatering-centrifuge is not used in the process of soap removal without water,so the process
is shortened,which is conducive to the control of production operation and investment costs reduction,
meanwhile the quality of the product improves. Comparing to the process of soap removal with water,
there is no industrial wastewater generated and the pressure on wastewater treatment is reduced in the
process of soap removal without water,which is benefit for energy saving. The process,research status at
home and abroad,advantages and problems of the process of soap removal from oil without water were
summarized.
Key words:soap removal without water;energy conservation;cost reduction
传统碱炼水洗工艺不但炼耗较高,同时也会产 生大量水洗废水,须额外进行废水处理。一直以来,
油脂精炼车间的水洗废水都是油脂企业很难处理的
问题,寻求新的工艺、技术以减少或消除精炼水洗废
水的排放是我国油脂行业一直在探寻的课题。美国
嘉吉和 ADM等公司曾经推广硅胶吸附的无水脱皂
21 CHINA OILS AND FATS 2014 Vol. 39 No. 5