全 文 ：※工艺技术 食品科学 2013, Vol.34, No.22 27
水酶法提取火麻籽油的工艺优化及其
脂肪酸组成分析
王 欢1，李 杨1，江连洲1,2,*，王 妍1，王中江1，冯红霞1，冯 丹1，刘海英1
(1.东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2.国家大豆工程技术研究中心，黑龙江 哈尔滨 150030)
摘 要：以去皮火麻籽为原料，采用多种酶(Protex 6L、Protex 7L、Alcalase 2.4L、Viscozyme L、八宝威2X) 对火麻
仁原料进行水解，提取游离油，油得率分别是3.62%、36.88%、17.05%、50.98%、33.33%。以分别得到的乳状液、
水解液、沉淀中油含量作为分析依据，选出Viscozyme L酶为最优使用酶。以游离油得率为指标、用响应面法进行
优化，确定最优水酶法提取火麻仁游离油工艺条件为加酶量7000U/g、酶解温度60℃、pH5、料液比1:6、酶解时间
3h。通过气相色谱法共分析出11种脂肪酸，其中饱和脂肪酸以棕榈酸、花生酸、硬脂酸为主，不饱和脂肪酸以油
酸、亚油酸、α-亚麻酸为主，其中亚油酸含量最多，相对含量约为47.5%。
关键词：火麻籽；水酶法；油得率；响应面分析；脂肪酸含量
Optimization of Aqueous Enzymatic Extraction of Hemp Seed Oil and Analysis of Its Fatty Acid Composition
WANG Huan1，LI Yang1，JIANG Lian-zhou1,2,*，WANG Yan1，WANG Zhong-jiang1，FENG Hong-xia1，FENG Dan1，LIU Hai-ying1
(1. College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China；
2. National Soybean Engineering Technology Research Center, Harbin 150030, China)
Abstract：The yields of hemp seed oil from peeled hemp seeds by aqueous enzymatic extraction with Protex 6L, Protex 7L,
Alcalase 2.4L, Viscozyme L and Babaowei 2X were 3.62%, 36.88%, 17.05%, 50.98%, and 33.33%, respectively. Viscozyme L
was chosen as the best enzyme according to the oil contents in the emulsions, hydrolysates and precipitates. The enzymatic
hydrolysis process was optimized by response surface methodology to obtain maximum free oil yield. As a result, the opti-
mal hydrolysis conditions were determined as 7000 U/g of enzyme dosage, 60 ℃, initial pH 5, 1:6 of solid/liquid ratio and 3 h.
By using GC analysis, 11 fatty acids were detected in the seed oil, including saturated fatty acids (mainly palmitic, arachidic
and stearic acid) and unsaturated fatty acids (mainly oleic, linoleic and α-linolenic acid). Among these fatty acids, the most
abundant was linoleic acid with a relative content of 47.5%.
Key words：hemp seed；aqueous enzymatic method；oil yield；response surface methodology；fatty acid content
中图分类号：TS210.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)22-0027-06
doi:10.7506/spkx1002-6630-201322006
收稿日期：2012-11-22
基金项目：国家“863”计划项目(2013AA102104)
作者简介：王欢(1987—)，女，硕士研究生，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：15846381023@163.com
*通信作者：江连洲(1960—)，男，教授，博士，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：jlzname@163.com
火麻籽为桑科植物大麻的干燥成熟种子，别名大
麻仁、火麻、线麻子，由于其具有较高的营养价值而被
广泛研究。去壳的火麻籽叫火麻仁，其脂肪油含量约为
30%，主要含饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸及其酯类等。饱
和脂肪酸含量为4.5%～9.5%，主要是硬脂酸、花生酸、
豆蔻酸、山嵛酸、木蜡酸、棕榈酸等；不饱和脂肪酸占
总量的70%～80%，其中油酸占8.4%～14.8%、亚油酸占
59.7%～62.9%、亚麻酸占14.7%～17.4%，另外还含有棕榈
油酸、二十碳二烯酸及eicosemic acid和sativic acid等[1-2]。酯
类含有棕榈酸甲酯、油酸甲酯、硬脂酸甲酯、亚麻酸甲酯
等[3-5]。火麻仁榨出的油就是闻名的长寿油、火麻油，是世
界上少数能够溶解于水的植物油料。麻仁油能够降低人体
内脂质过氧化物含量，具有降低总胆固醇、甘油三酯、低
密度脂蛋白含量，升高血清高密度脂蛋白，降低动脉硬质
化指标指数等作用，并可以减轻动脉壁内膜细胞及平滑肌
细胞的病变程度，延缓和抑制动脉粥样硬化斑块的形成。
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目前从油料种子中提油方法主要是压榨法和溶剂浸
出法。这些方法虽然出油率高，但是压榨或者浸出之前
大多数油料需要进行蒸炒或烘烤热处理，设备多、投资
大、污染重[6-7]。水酶法提油工艺是在油料破碎后加水，
以水作为分散相，使酶在水相中水解、油料在水相中酶
解，使油脂易于从油料固体粒子渗出，从而释放油脂的
过程[8]。水酶法提油作为一种环保提油工艺，整个过程中
不产生有毒有害物质，其显著特点就是安全性好，另一
个重要特点是酶解条件温和、温度不高于蛋白质快速变
性温度，因此不仅能耗明显低于传统方法，还能很好的
保持油料蛋白质的性能，达到同时利用油脂和蛋白质的
目的，且油料不经高温处理，油脂的品质也有所提高[9]。
本研究选用5种不同酶对火麻仁进行水解，提取火麻
油，以游离油提取率为指标，得出Viscozyme L植物水解
酶最优，然后采用单因素试验对酶解温度、加酶量、料
液比、酶解pH值和酶解时间5个影响因素进行研究，并用
响应面法进行优化。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
火麻籽 河北省安国市瑞琪中药材有限公司；正
己烷、石油醚、盐酸、无水乙醚、NaOH、氨水、无水
乙醇、乙醇(均为分析纯) 天津市天力试剂化学有限公
司；八宝威2X粉剂(由α-淀粉酶、木聚糖酶、纤维素酶、
蛋白酶、β-葡聚糖酶、果胶酶、支链淀粉酶组成的饲用
复合酶制剂) 珠海建明工业有限公司；Viscozyme L植
物水解酶、Protex 6L碱性蛋白酶、Protex 7L中性蛋白、
Alcalase 2.4L水解蛋白酶 诺维信生物技术有限公司。
1.2 仪器与设备
HH-4数显恒温水浴锅 金坛市双捷实验仪器厂；
FW-100高速万能粉碎机 绍兴市科宏仪器有限公司；
JJ-1精密增力电动搅拌器 江苏金坛亿通电子有限公
司；PHS-25C数字酸度计 上海大浦仪器有限公司；
GL-21M高速冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发
有限公司；LGR20-W高速低温离心机 北京京立离心
机有限公司；6890-5973气相色谱-质谱联用仪 美国
Agilent公司。
1.3 方法
1.3.1 火麻仁基本成分分析方法
水分的测定：采用GB/T 14489.1—2008《油料、水
分及挥发物含量测定》中烘干法[10]；粗脂肪的测定：采
用GB/T 5512—2008《粮食中粗脂肪含量测定》中索氏抽
提法[11]；粗蛋白的测定：采用GB/T 14489.2—2008《植物
油料粗蛋白质的测定》中凯式定氮法[12]；灰分测定：采
用GB/T 5505—2008《灰分测定法》中乙酸镁法[13]；糖类
测定：采用GB/T 5009.7—2008《食品中还原糖的测定》
中直接滴定法[14]。
1.3.2 工艺流程
火麻仁→清理→粉碎→加水调料液比→调节pH值和
温度→酶解→灭酶→离心分离→火麻籽油→脂肪酸分析
↑
残渣、乳状液、水解液
1.3.3 操作方法
1.3.3.1 原料预处理
去皮火麻籽即火麻仁用高速万能粉碎机粉碎，粉碎
时间为5min[15]。
1.3.3.2 水解提油
首先将火麻籽破碎后按1:6(m/m)与蒸馏水混合，调节
pH值后，加入一定量的酶，在一定温度下搅拌，将油脂
从料浆中释放出来。
1.3.3.3 灭酶
将水浴锅中温度升为100℃灭酶，时间为10min。
1.3.3.4 离心分离
将得到的物料在10000r/min条件下，20℃离心
30min，得到油层、乳状液、水解液和残渣，将得到的游
离油称量，计算得率。
1.3.4 含油量的测定
总含油量和残渣含油量的测定：根据AOAC 992.06(Oil
Concentration in Hemp seed，Insoluble)方法测定[16]；乳状液含
油量的测定：根据AOAC 995.19(Oil Concentration in Cream)方
法测定[16-17]；水解液含油量的测定：根据AOAC 995.19(Oil
Concentration in Skim)方法测定[18-19]。
1.3.5 火麻籽游离油提取率计算
␌⾏⊍ᦤপ⥛/% = h100
⾏ᖗৢ␌⾏⊍䋼䞣/g
☿咏ᘏ৿⊍䋼䞣/g
1.3.6 酶的选择
称取经过粉碎的火麻仁粉置于四颈瓶中，在相同加
酶量7000U/g、料液比1:6、酶解时间3h[20-23]条件下，根据
商标上建议的各酶(碱性蛋白酶Protex 6L[20]、中性蛋白酶
Protex 7L[21]、水解蛋白酶Alcalase2.4L[22-23]、植物水解酶
Viscozyme L[24-25]、八宝威2X复合酶[26])的最适酶解pH值
和温度进行水解。以游离油提取率为考察指标，同时参
考总油、乳状液、水解液、残渣中的油含量，选出最适
合水酶法提取火麻仁油的酶。
1.3.7 Viscozyme L植物水解酶提取火麻油的单因素试验
称取70g经粉碎的火麻仁粉，按一定料液比加入蒸馏
水，置于恒温水浴锅中并不断的伴随着搅拌，用HCl调节
pH值，加入一定量的Viscozyme L植物水解酶，恒温下酶
解，一定时间后，升温至100℃灭酶10min，最后进行离心
分离，分别取出游离油、乳状液、水解液、残渣称量。
※工艺技术 食品科学 2013, Vol.34, No.22 29
1.3.7.1 加酶量对游离油提取率的影响
在料液比1:6、酶解时间3h、酶解温度60℃、酶解
pH5、10000r/min离心30min条件下，分别考察加酶量为
5000、6000、7000、8000、9000U/g时的游离油提取率。
1.3.7.2 酶解温度对游离油提取率的影响
在加酶量7000U/g、料液比1:6、酶解时间3h、酶解
pH5、10000r/min离心30min条件下，分别考察温度为
50、55、60、65、70℃时的游离油提取率。
1.3.7.3 pH值对游离油提取率的影响
在加酶量7000U/g、酶解温度60℃、酶解时间3h、物
料比1:6、10000r/min离心30min条件下，分别考察pH值为
4、4.5、5、5.5、6时的游离油提取率。
1.3.8 Viscozyme L植物水解酶提取火麻油响应面试验
在单因素研究的基础上，确定各因素的水平值范
围，采用响应面中心组和试验设计，研究各酶解参数对
考察指标的影响规律。以各酶解工艺参数加酶量(x1)、
酶解温度(x2)、pH值(x3)为自变量，以总油提取率为响应
值，其因素水平编码表见表1。
表 1 响应面试验因素水平编码表
Table 1 Factors and levels for response surface analysis
水平
因素
x1加酶量/(U/g) x2酶解温度/℃ x3酶解pH
－1 6000 55 4
0 7000 60 5
1 8000 65 6
1.3.9 火麻籽油的脂肪酸组成气相色谱-质谱分析
1.3.9.1 样品处理
称取火麻油50mg置于10mL量瓶内，加入3mL正
己烷和苯的混合溶剂(1:1)轻轻摇动使之溶解。再加入
2mL 0.5mol/L氢氧化钾-甲醇溶液，混匀。在室温静置
30min，加蒸馏水使全部有机相甲酯溶液升至瓶颈上
部。澄清后吸取上清液，所得清液即可用于气相色谱-
质谱联用仪分析。
1.3.9.2 色谱条件
色谱柱： HP-88(100m×0.25mm，0.20μm)；升温程
序：初始温度80℃，保持 5min；以10℃/min速率升温至
150℃，保持2min，以5℃/min速率升温至230℃，保持
10min，总分析时间为40min；载气：He；进样模式：
split；分流比：30:1；流速：1mL/min。
1.3.9.3 质谱条件
离子源：电子电离；进样口温度250℃；四极杆温度
150℃；离子源温度230℃；传输线温度250℃；电子能量
70eV；质量扫描范围m/z 50～550。
1.3.10 酶活力测定方法
采用福林-酚法[27]。
1.4 数据处理
所有实验数据均为“平均值±标准差”(n=3)，采用
Origin 8.5和Design-Expert 7.0.0统计分析软件对实验数据
进行分析 。
2 结果与分析
2.1 火麻仁的主要成分
本实验用火麻仁的主要成分见表2。
表 2 火麻仁的主要成分
Table 2 Major components of hemp seed
成分 蛋白质 脂肪 水分 糖类 灰分
含量/% 30.6 26.5 10.3 10.12 18.3
2.2 酶的选择
按1.3.6节所述，选出最适合水酶法提取火麻油的酶，
结果见图1。由图1可以看出，综合考虑，Viscozyme L植物
水解酶优势最大，所以本研究选择Viscozyme L植物水解
酶进行后续实验。
80
60
40
20
0
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a.多种酶对火麻籽总油得率的影响
90
80
70
60
50
40
30
20
10
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b.多种酶对乳状液中油的质量分数的影响
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c.多种酶对残渣中油的质量分数的影响
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d.多种酶对水解液中油的质量分数的影响
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/%
e.多种酶对火麻籽游离油得率的影响
图 1 酶的种类对火麻提油率的影响
Fig.1 Effect of different types of enzyme on the extraction efficiency of
hemp seed oil
2.3 Viscozyme L植物水解酶提取火麻油的单因素试验
2.3.1 加酶量对游离油得率的影响
56
54
52
50
48
46
44
5000 6000 7000 8000 9000
␌
⾏
⊍
ᕫ
⥛
/%
ࡴ䝊䞣/(U/g)
图 2 加酶量对火麻油得率的影响
Fig.2 Effect of enzyme dosage on the extraction efficiency of hemp seed oil
由图2可知，随着加酶量的增加，得率升高，当加酶
量在7000U/g时，得率较大，但超过7000U/g时，得油率
趋于稳定。原因主要为随着酶量增多，酶与底物作用更
加充分，酶进入到脂质体内，对脂蛋白、脂多糖起到分
解作用，有利于油脂的释放[28]。所以响应面试验设计中
加酶量水平选择6000～8000U/g。
2.3.2 酶解温度对游离油得率的影响
由图3可知，温度在60℃附近游离油得率出现最大
值，温度较低时酶解不充分，温度过高酶发生变性，部
分或全部失去催化活性[29]，所以在响应面试验中酶解温
度选择55～65℃。
52
51
50
48
49
46
47
45
50 55 60 65 70
␌
⾏
⊍
ᕫ
⥛
/%
⏽ᑺ/ć
图 3 酶解温度对火麻油得率的影响
Fig.3 Effect of enzymolysis temperature on the extraction efficiency of
hemp seed oil
2.3.3 pH值对游离油得率的影响
52
51
50
48
49
47
46
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
␌
⾏
⊍
ᕫ
⥛
/%
pH
图 4 酶解pH值对火麻油得率的影响
Fig.4 Effect of initial pH on the extraction efficiency of hemp seed oil
由图4可知，随着pH值的增加，油得率逐渐增加，当
pH值在5附近出现最大值，油得率最高，而后随着pH值
的增加，油得率逐渐降低。主要原因是Viscozyme L植物
水解酶的最适pH值接近5，此条件下，酶活高，酶对底物
作用的效果明显，油的提取率高[30]。所以响应面试验中
pH值选择4～6。
2.4 Viscozyme L酶提取火麻籽游离油响应面试验
响应面试验方案及结果见表3，12组析因试验，5组
中心试验，用以估计试验误差。
表 3 响应面试验设计与结果
Table 3 Experimental design and results for response surface analysis
试验号 x1 x2 x3 R1游离油得率/%
1 －1 0 －1 40.12
2 0 0 0 50.96
3 0 0 0 50.84
4 0 1 －1 44.39
5 0 1 1 48.38
6 1 0 1 45.09
7 0 －1 －1 46.78
8 0 0 0 50.84
9 1 1 0 45.96
10 －1 1 0 40.96
11 1 －1 0 47.85
12 －1 －1 0 41.33
13 0 0 0 50.89
14 1 0 －1 46.54
15 －1 0 1 42.86
16 0 －1 1 48.50
17 0 0 0 50.74
※工艺技术 食品科学 2013, Vol.34, No.22 31
通过统计分析软件Design-Expert 7.0.0进行数据分
析，建立二次响应面回归模型如下：
R 1=―2 5 9 . 7 7 4 5 0＋6 5 . 3 9 3 5 0 x 1＋7 . 7 9 0 8 5 x 2＋
17.23000x3―0.15200x1x2―2.09500x1x3＋0.11350x2x3―
20.37800x1
2―0.069380x2
2―2.10700x3
2。
表 4 回归与方差分析结果
Table 4 Results of regression and analysis of variance
方差来源 自由度 平方和 均方 F值 P值
模型 9 218.47 24.27 48.48 ＜0.0001
x1 1 50.85 50.85 101.55 ＜0.0001
x2 1 2.84 2.84 5.68 0.0487
x3 1 6.13 6.13 12.23 0.01
x1x2 1 0.58 0.58 1.15 0.0185
x1x3 1 4.39 4.39 8.76 0.0211
x2x3 1 1.29 1.29 2.57 0.0428
x1
2 1 109.28 109.28 218.22 ＜0.0001
x2
2 1 12.67 12.67 25.3 0.0015
x3
2 1 18.69 18.69 37.33 0.0005
残差 7 3.51 0.5
失拟误差 3 3.48 1.16 178.99 0.0001
纯误差 4 0.026 6.48×10-3
总和 16 221.98
由表4可知，方程因变量与自变量之间的线性关系明
显，该模型回归显著(P<0.0001)，失拟项不显著，并且
该模型R2=0.9842，R2Adj=0.9639，说明该模型与实验拟合
良好，自变量与响应值之间线性关系显著，可以用于该反
应的理论推测。由F检验可以得到因素贡献率为：x1＞x3＞
x2，即加酶量＞pH＞酶解温度。
应用响应面寻优分析方法对回归模型进行分析，寻找
最优响应结果见表5。由表5可知，当加酶量为7000U/g、
酶解温度60℃、pH5时，总油提取率为(51.27±0.37)%。
表 5 响应面分析法寻优结果
Table 5 Results of response surface optimization
因素 实际值转化 整理值
响应面优化游离油
得率值/%
加酶量/(U/g) 7033 7000
温度/℃ 59.110 60 51.27±0.37
pH 5.120 5
由图5可看出，加酶量(x1)与酶解温度(x2)、加酶量(x1)
与酶解pH值(x3)、酶解温度(x2)与酶解pH值(x3)的交互作用
对总油提取率的影响。
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
40
43
46
49
52
ᘏ
⊍
ᦤ
প
⥛
/%
x2 x 1
1.0 0.5 0.0 0.5 1.0
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
x 2
x1
42.9454
44.6033
46.2611
47.919
47.91949.5769
5
ᘏ⊍ᦤপ⥛/%
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
39.00
42.25
45.50
48.75
52.00
ᘏ
⊍
ᦤ
প
⥛
/%
x3 x 1
1.0 0.5 0.0 0.5 1.0
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
x 3
x1
41.209
43.2093
45.2096
47.2099
47.2099
49.2102
5
47.2099
ᘏ⊍ᦤপ⥛/%
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
44.300
45.975
47.650
49.325
51.000
x3 x 2
ᘏ
⊍
ᦤ
প
⥛
/%
1.0 0.5 0.0 0.5 1.0
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
x 3
x2
45.9745
46.9752
47.9759
47.9759
48.9767
48.9767
49.9774
5
ᘏ⊍ᦤপ⥛/%
图 5 各酶解参数交互作用对火麻籽游离油得率的影响
Fig.5 Response surface plots for the interactive effects of different
hydrolysis parameters on the extraction efficiency of hemp seed oil
32 2013, Vol.34, No.22 食品科学 ※工艺技术
2.5 验证实验
在响应面分析法求得的最佳条件下，即加酶量
7000U/g、温度60℃、pH5，进行3次平行实验，游离油油
提取率3次平行实验的平均值51.09%。说明响应值的实验
值与回归方程预测值吻合良好。
2.6 火麻油脂肪酸组成分析结果
对色谱图进行面积归一化得到各种脂肪酸的相对含
量，与周永红等[31]、李文峰等[32]研究结果类似，水酶法
提取火麻油中各种脂肪酸的相对含量见表6。
表 6 火麻籽油脂肪酸的组成和相对含量
Table 6 Compositions and relative contents of fatty acids in hemp seed oil
脂肪酸 相对分子质量 分子式 相对含量/%
亚油酸 280 C18H30O2 47.52
α-亚麻酸 276 C18H28O2 19.73
油酸 282 C18H32O2 15.31
棕榈酸 256 C16H32O2 8.64
硬脂酸 284 C18H36O2 3.99
花生酸 312 C20H40O2 1.09
花生四烯酸 304 C20H32O2 0.91
γ-亚麻酸 276 C18H28O2 0.72
二十烯酸 310 C20H38O2 0.63
山嵛酸 340 C22H44O2 0.41
木蜡酸 352 C25H50O2 0.13
未知成分 0.92
通过气相色谱-质谱法共分析出11种脂肪酸，饱和脂
肪酸以棕榈酸、花生酸、硬脂酸为主。不饱和脂肪酸以油
酸、亚油酸、α-亚麻酸为主，其中亚油酸含量最多，相对
含量为47.52%。火麻籽油的α-亚麻酸相对含量接近20%，
其主要生理功能包括抗血栓和降血脂、预防癌症、抑制肿
瘤细胞转移、防治皮肤老化、促进毛发生长、调节免疫、
延缓衰老[33]。由此可见，火麻籽油是一种以不饱和脂肪酸
为主的油脂，对于降低高血压、心脏病等疾病的发病率以
及促进人体健康方面有着重要的作用[34]。火麻籽油可作为
优质的食用油脂，开发应用前景十分广阔。
3 结 论
本研究选用Protex 6L、Protex 7L、Alcalase 2.4L、
Viscozyme L、八宝威2X对火麻仁原料进行水解，提取火
麻仁游离油，根据实验选出最适酶Viscozyme L，在加酶
量7000U/g、温度60℃、pH5条件下火麻籽游离油得率为
51.09%。由F检验可以得到因子贡献率为：x1＞x3＞x2，
即加酶量＞pH值＞酶解温度。通过气相色谱法分析出11
种脂肪酸，其中饱和脂肪酸以棕榈酸、花生酸、硬脂酸
为主，不饱和脂肪酸以油酸、亚油酸、α-亚麻酸为主，
其中亚油酸含量最多，相对含量约为47.5%。
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