全 文 ：书收稿日期:2014 － 06 － 22;修回日期:2015 － 02 － 04
基金项目:黔科合重大专项字(［2013］6010 － 5) ;黔科合农
G字(［2012］4001 号) ;安西科合 gzassxx1ch(［2012］3006
(1) ) ;安市科合(［2012］5 号)
作者简介:林 莉(1989)，女，硕士研究生，研究方向为食品
营养与安全(E-mail)240324317@ qq． com。
通信作者:秦礼康，教授，博士(E-mail)likangqin@ 126． com。
油脂加工
响应面法优化水酶法提取薏米糠油工艺研究
林 莉1，秦礼康1，刘荣林2，吴从娟1，唐 丹1
(1． 贵州大学 酿酒与食品工程学院，贵阳 550025;2． 贵州林丰食品有限公司，贵州 兴仁 562300)
摘要:以薏米糠为研究对象，采用响应面法对水酶法提取薏米糠油工艺条件进行优化，通过回归方
程模型得出最佳工艺条件为:料液比 1∶ 6，酶解 pH 6，酶解温度 50℃，酶解时间 3 h，酶用量 0． 8%
(α －淀粉酶 0． 8% +中性蛋白酶 0． 8%)。经 3 次平行验证性试验，薏米糠游离油得率均值为
76． 61%。测得薏米糠游离油含有 9 种脂肪酸，不饱和脂肪酸含量达 85%以上。
关键词:薏米糠油;水酶法;响应面法;脂肪酸
中图分类号:TS224;TQ644 文献标志码:A 文章编号:1003 － 7969(2015)04 － 0001 － 05
Optimization of aqueous enzymatic extraction of adlay bran oil by
response surface methodology
LIN Li1，QIN Likang1，LIU Ｒonglin2，WU Congjuan1，TANG Dan1
(1． College of Liquor and Food Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China;
2． Guizhou Linfeng Food Development Co．，Ltd．，Xingren 562300，Guizhou，China)
Abstract:Using adlay bran as raw material，the process conditions of aqueous enzymatic extraction of ad-
lay bran oil were optimized by response surface methodology． The optimal extraction conditions were ob-
tained by regression equation model as follows:ratio of solid to liquid 1∶ 6，enzymolysis pH 6，enzymolysis
temperature 50℃，enzymolysis time 3 h，dosage of enzyme 0． 8% (0． 8% α － amylase and 0． 8% neutral
protease)． And the average yield of adlay bran oil was 76． 61% through three parallel verification experi-
ments． Besides，it was found that adlay bran oil had 9 kinds of fatty acids，in which the content of unsatu-
rated fatty acids was over 85% ．
Key words:adlay bran oil;aqueous enzymatic extraction;response surface methodology;fatty acid
薏苡(Coix lacroyma － jobi L．)为禾本科(Gra-
mineae /Poaceae)薏苡属草本植物，它的干燥成熟种
仁称为薏苡仁，俗称苡仁米、药王米、回回米、六谷米
等，其蛋白质、脂肪、矿物质等成分含量远超过大米，
且含有薏苡酯等功效成分，有丰富的营养药用价
值［1］。薏米糠是薏苡在加工成精米的过程中所产
生的黄粉，据统计其占总质量的 5%左右，目前主要
用作饲料，在畜牧业发展中有重要作用。
水酶法提油是在将油料进行机械破碎的基础上，
以水作为分散相，并结合能降解植物油料细胞壁的酶
或对脂蛋白、脂多糖等复合体有降解作用的酶(包括
蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、果胶酶等)作用于油料，从
而使油脂易于从油料固体中渗出［2］，并利用非油成分
(蛋白质和碳水化合物)对油和水的亲和力差异，同
时利用油水密度不同而将油和非油成分进行分离。
目前，对薏米糠油的研究还处于空白阶段。水
酶法是一种新兴的提油方法，处理条件温和，能耗
低，污染少。本试验选择水酶法提取薏米糠油，为进
一步提高薏米糠的综合利用价值提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
1． 1． 1 原料与试剂
薏米糠:贵州安顺鑫龙食品开发有限公司;中性
12015 年第 40 卷第 4 期 中 国 油 脂
蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、α －淀粉酶，均为国产;
试验所用其他试剂均为分析纯。
1． 1． 2 仪器与设备
ＲE － 3866A 型旋转蒸发器，高速万能粉碎机，
AＲ224CN 电子天平，HH － S6 电热恒温水浴锅，
TGL20M 型台式高速冷冻离心机，电热恒温鼓风干
燥箱，UV － 7502 PC 紫外可见分光光度计，岛津
GC －2014 气相色谱仪。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 水酶法结合溶剂萃取法提取薏米糠油［3 － 4］
称取 10 g过 60 目筛的薏米糠，按照一定的料
液比与水混合，在沸水中煮 1 h，冷却后调节 pH，然
后加入一定量的酶放入水浴锅中进行酶解，待酶解
结束，冷却后加入一定量的正己烷萃取 10 min，同时
用玻璃棒搅拌，离心得到混合油、乳状液、水解液、
渣。然后将混合油旋转蒸发脱溶后得到游离油Ⅰ，
乳状液采用冻融法破乳后得到游离油Ⅱ。
游离油得率 =薏米糠油质量 /(薏米糠质量 ×
含油量)× 100%
1． 2． 2 水酶法提取薏米糠油工艺优化
1． 2． 2． 1 单因素试验
每次试验称取 10 g 过 60 目筛的薏米糠，分别
以料液比、酶解时间、酶解温度、酶解 pH、酶用量 5
个因素进行单因素试验，以游离油得率为衡量指标。
1． 2． 2． 2 响应面试验
根据单因素试验结果，采用 Box － Behnken 中心
组合试验设计原理［5］，设计响应面试验，对水酶法
提取薏米糠油条件进行优化。
1． 2． 3 油脂品质分析
气味测定:参照 GB /T 5525—2008 测定;水分及
挥发物测定:参照 GB /T 5528—2008 测定;色泽测
定:感官评定;酸值测定:参照 GB /T 5530—2005 测
定;过氧化值测定:参照 GB /T 5538—2008 测定;磷
脂测定:参照 GB /T 5537—2008 测定;维生素 E 测
定:参照 GB /T 5009． 82—2003 测定;脂肪酸组成分
析:参照文献［6 － 7］测定。
1． 2． 4 统计分析
采用 Design － Expert 8． 05 软件、DPS7． 05 软件
及 Origin软件对响应面试验、试验指标数据进行分
析处理。
2 结果与分析
2． 1 水酶法提取薏米糠油酶制剂的选择
在料液比 1∶ 6、酶解时间 3 h、酶解温度 50℃条
件下，添加不同种类酶制剂(单一酶添加 1%，复合
酶各添加 1%)，调节酶解 pH 至各种类酶制剂最适
pH进行试验。结果如图 1 所示。
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50
40
30
20
10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
!

#
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注:1．纤维素酶;2． α －淀粉酶;3．中性蛋白酶;4．果胶酶;
5． α －淀粉酶 +中性蛋白酶;6． α －淀粉酶 +纤维素酶;7．中
性蛋白酶 +纤维素酶;8． α －淀粉酶 +果胶酶;9．纤维素酶 +
果胶酶;10．中性蛋白酶 +果胶酶;11． 纤维素酶 + α －淀粉
酶 +中性蛋白酶。
图 1 不同酶制剂对游离油得率的影响
由图 1可以看出，单一酶游离油得率最高的是中
性蛋白酶(39． 3%)，其次是 α －淀粉酶(30． 47%)、纤
维素酶(19． 78%)，最低的是果胶酶(15． 06%)。据
报道，用单一酶进行水酶法提油，游离油得率是有限
的，为了提高游离油得率，单一酶之间的相互作用是
必不可少的［8］。从图 1 中可以看出，使用复合酶后
游离油得率有显著提高，其中 α －淀粉酶与中性蛋
白酶复合使用(1% + 1%)，其游离油得率最高，接
近 60%。因此，在后续的试验过程中均选用 α －淀
粉酶与中性蛋白酶复合作为水酶法提油的酶制剂。
2． 2 水酶法提取薏米糠油工艺优化
2． 2． 1 水酶法提取薏米糠油单因素试验
2． 2． 1． 1 料液比对游离油得率的影响
在酶解时间 3 h、酶解温度 50℃、酶解 pH 6、酶用
量 1%条件下，分别考察料液比为 1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8
时对薏米糠游离油得率的影响。结果如图 2所示。
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65
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55
50
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40
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1 4: 1 5: 1 6: 1 7: 1 8: 1 9:
图 2 料液比对游离油得率的影响
由图 2 可以看出，在料液比为 1 ∶ 4 ～ 1 ∶ 6 之间
时，游离油得率随着料液比的增加而增加，这是由于
薏米糠中含有一定的膳食纤维和淀粉，具有较强的
吸水膨胀能力，料液比小时物料变得黏稠，流动性
差，不易搅拌，故增大料液比游离油得率增大［9］。
2 CHINA OILS AND FATS 2015 Vol. 40 No. 4
但是，当料液比增加到 1∶ 7，游离油得率较之前的没
有升高反而稍有下降，当料液比为 1∶ 8 时，游离油得
率也没有显著提高。因此，综合考虑各方面因素选
择料液比为 1∶ 6。
2． 2． 1． 2 酶解 pH对游离油得率的影响
pH直接影响酶与底物的结合与催化作用，每一
酶解反应都有适宜的 pH，在适宜的 pH 下，酶的催
化效率最高［10］。本试验选用的是 α －淀粉酶和中
性蛋白酶的复合酶，根据所选的酶种类确定最适酶
解 pH，使酶和底物反应充分。α －淀粉酶最适 pH
为 5． 5 ～ 7． 5，中性蛋白酶最适 pH 为 7． 0 ～ 8． 0。在
料液比1∶ 6、酶解时间 3 h、酶解温度 50℃、酶用量
1%条件下，分别考察酶解 pH 为 4、5、6、7、8 时对薏
米糠游离油得率的影响。结果如图 3 所示。
图 3 酶解 pH对游离油得率的影响
由图 3 可以看出，在 pH 4 ～ 6 之间时，游离油得
率不断升高，当 pH升高到 7、8 时，游离油得率呈下
降趋势。因此，选择 pH 6 为体系的最适酶解 pH。
2． 2． 1． 3 酶解温度对游离油得率的影响
各种酶都有其最适反应温度，当反应体系温度
低于酶的最适反应温度时，随着反应温度的升高反
应物的能量增加，分子间的接触次数在单位时间内
增加，加快反应速度;当反应体系的温度高于酶的最
适反应温度时，能量被酶分子过多吸收，酶蛋白发生
变性，其活性减弱甚至丧失催化活性［11］。在料液比
1∶ 6、酶解时间 3 h、酶解 pH 6、酶用量 1%条件下，分
别考察酶解温度为 30、40、50、60、70℃时对薏米糠
游离油得率的影响。结果如图 4 所示。
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#
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30 40 50 60 70 80
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图 4 酶解温度对游离油得率的影响
由图 4 可以看出，酶解温度从 30℃升至 50℃，
游离油得率随酶解温度升高而逐渐增加，当酶解温
度从 50℃升至 70℃时，游离油得率呈下降趋势。
因此，50℃是反应体系中酶的最适温度。
2． 2． 1． 4 酶解时间对游离油得率的影响
在料液比 1∶ 6、酶解温度 50℃、酶解 pH 6、酶用
量 1%条件下，分别考察酶解时间为 2、3、4、5、6 h时
对薏米糠游离油得率的影响。结果如图 5 所示。
72
70
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%
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(
)
/%
2 3 4 5 6 7
!#$/h
图 5 酶解时间对游离油得率的影响
由图 5 可以看出，酶解时间在 3 h 时，游离油得
率最高，达 71%。之后当酶解时间延长，游离油得率
迅速下降。这是由于酶解时间过长体系中的一些成
分会和油黏在一起，导致游离油得率降低;并且酶解
时间过长也会影响油的品质。因此，酶解 3 h 是最优
选择。
2． 2． 1． 5 酶用量对游离油得率的影响
在料液比 1∶ 6、酶解时间 3 h、酶解温度 50℃、酶
解 pH 6 条件下，分别考察酶用量为 0． 4%、0． 6%、
0． 8%、1． 0%、1． 2%时对薏米糠游离油得率的影响。
结果如图 6 所示。
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/%
0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
!(/%
图 6 酶用量对游离油得率的影响
由图 6 可以看出，游离油得率随酶用量的增加
而增加，但是当酶用量达到 0． 8%后，随着酶用量的
增加游离油得率逐渐降低。这可能是因为在底物浓
度固定的条件下，酶用量在一定范围内与酶解效率
呈正比关系，但是当酶用量高于一定量时，由于竞争
抑制作用的存在使酶解效率降低［12］。因此，酶用量
0． 8%是最优选择。
2． 2． 2 水酶法提取薏米糠油响应面试验
2． 2． 2． 1 响应面试验设计及结果
根据单因素试验结果，当料液比达到 1∶ 6 后，游
32015 年第 40 卷第 4 期 中 国 油 脂
离油得率没有明显提高，因此固定料液比 1 ∶ 6。确
定以酶解时间、酶解温度、酶解 pH、酶用量 4 个因素
为自变量，游离油得率为响应值，采用四因素三水平
的响应面分析法设计试验，通过 Design － Expert
8． 05软件结合 Box － Behnken 中心组合试验设计原
理，设计响应面试验的具体方案并进行试验，对水酶
法提取薏米糠油条件进行优化。响应面分析因素与
水平见表 1，响应面试验设计及结果见表 2。
表 1 响应面分析因素与水平
水平
A酶解
温度 /℃
B酶解
pH
C酶解
时间 /h
D酶用
量 /%
－ 1 45 5 2． 5 0． 6
0 50 6 3． 0 0． 8
1 55 7 3． 5 1． 0
表 2 响应面试验设计及结果
试验号 A B C D Y游离油得率 /%
1 － 1 － 1 0 0 31． 88
2 1 － 1 0 0 68． 84
3 － 1 1 0 0 67． 85
4 1 1 0 0 64． 87
5 0 0 － 1 － 1 34． 82
6 0 0 1 － 1 60． 62
7 0 0 － 1 1 56． 69
8 0 0 1 1 63． 66
9 － 1 0 0 － 1 36． 45
10 1 0 0 － 1 60． 68
11 － 1 0 0 1 53． 65
12 1 0 0 1 68． 54
13 0 － 1 － 1 0 31． 43
14 0 1 － 1 0 61． 78
15 0 － 1 1 0 68． 78
16 0 1 1 0 68． 71
17 － 1 0 － 1 0 33． 41
18 1 0 － 1 0 52． 78
19 － 1 0 1 0 55． 63
20 1 0 1 0 64． 70
21 0 － 1 0 － 1 35． 46
22 0 1 0 － 1 60． 73
23 0 － 1 0 1 59． 69
24 0 1 0 1 58． 70
25 0 0 0 0 68． 09
26 0 0 0 0 72． 76
27 0 0 0 0 76． 77
28 0 0 0 0 73． 44
29 0 0 0 0 79． 41
在表 2 的 29 个试验中，试验 1 ～ 24 为析因试
验，24 个析因点为自变量在 A、B、C、D 所构成的三
维定点。25 ～ 29 为中心零点试验，零点试验重复 5
次，用于估计试验误差。对表 2 中的试验数据结果
进行多次拟合回归分析，得到模型的二次多项回归
方程为:
Y = 74． 09 + 8． 46A + 7． 21B + 9． 27C + 6． 01D －
9． 99AB － 7． 61BC － 6． 56BD － 4． 71CD － 9． 65A2 －
7． 22B2 － 10． 44C2 － 10． 85D2
对该模型进行方差分析，结果见表 3。
表 3 模型方差分析结果
方差来源 平方和 自由度 均方 F P 显著性
模型 5 456． 97 14 389． 78 29． 49 ＜ 0． 000 1 ＊＊
A 859． 20 1 859． 20 65． 00 ＜ 0． 000 1 ＊＊
B 624． 39 1 624． 39 47． 24 ＜ 0． 000 1 ＊＊
C 1 030． 27 1 1 030． 27 77． 94 ＜ 0． 000 1 ＊＊
D 434． 04 1 434． 04 32． 84 ＜ 0． 000 1 ＊＊
AB 398． 80 1 398． 80 30． 17 ＜ 0． 000 1 ＊＊
AC 26． 52 1 26． 52 2． 01 0． 178 5
AD 21． 81 1 21． 81 1． 65 0． 219 8
BC 231． 34 1 231． 34 17． 50 0． 000 9 ＊＊
BD 172． 40 1 172． 40 13． 04 0． 002 8 ＊＊
CD 88． 64 1 88． 64 6． 71 0． 021 4 *
A2 604． 24 1 604． 24 45． 71 ＜ 0． 000 1 ＊＊
B2 338． 28 1 338． 28 25． 59 0． 000 2 ＊＊
C2 706． 35 1 706． 35 53． 44 ＜ 0． 000 1 ＊＊
D2 763． 65 1 763． 65 57． 77 ＜ 0． 000 1 ＊＊
残差 185． 06 14 13． 22
失拟 111． 38 10 11． 14 0． 60 0． 763 8
纯误差 73． 68 4 18． 42
总和 5 642． 02 28
注:* 差异显著，P ＜ 0． 05;＊＊差异极显著，P ＜ 0． 01。
由表 3 可以看出，试验所选用模型 P ＜ 0． 000 1，
表明模型达到极显著，失拟项 P = 0． 763 8 ＞ 0． 05，
表明失拟不显著，相关系数 Ｒ2 = 0． 958 6;信噪比 =
16． 633，远大于 4，说明该回归方程的拟合度和可信
度均很高［13］。因此，此模型可用于预测水酶法提取
薏米糠游离油得率及工艺优化。对回归方程系数显
著性检验可知，酶解温度、酶解 pH、酶解时间、酶用
量的一次项、二次项、酶解温度和酶解 pH 的交互作
用、酶解 pH和酶解时间的交互作用及酶解 pH和酶
用量的交互作用均达到极显著水平(P ＜ 0． 01)，酶
解时间和酶用量的交互作用达到了显著水平(P ＜
0． 05)。
2． 2． 2． 2 最佳工艺条件确定
通过 Design － Expert 软件对非线性回归方程进
行求解，得出理论最优四因素的水平分别为酶解温
度 51． 95℃，酶解 pH 5． 96，酶解时间 3． 19 h，酶用量
0． 8%(α －淀粉酶 0． 8% +中性蛋白酶 0． 8%)，在
此条件下游离油得率预测值为 77． 83%。便于操作
4 CHINA OILS AND FATS 2015 Vol. 40 No. 4
将最佳工艺条件修正为:酶解温度 50℃，酶解 pH 6，
酶解时间 3 h，酶用量 0． 8%。在最佳修正条件下进
行 3 次平行验证性试验，薏米糠游离油得率均值为
76． 61%，与理论预测值 77． 83%比较接近。说明该
模型能够较好地预测实际薏米糠游离油得率。
2． 3 薏米糠油的理化指标(见表 4)
表 4 薏米糠油理化指标测定结果
项目 指标
水分及挥发物 /% 1． 05
气味 略带有机溶剂味
色泽 深黄色
酸值(KOH)/(mg /g) 0． 46
过氧化值 /(mmol /kg) 4． 12
磷脂 /% 0． 024
维生素 E /(mg /100 g) 10． 2
由表 4 可以看出，水酶法得到的薏米糠油相对
来说色泽较深，并且还带有有机溶剂气味，这是由于
在水酶法提油过程中加入了有机溶剂萃取，在其酶
解过程中，游离油会暴露在空气中导致被氧化，使得
油的色泽变深。
2． 4 薏米糠油的脂肪酸组成及含量
采用气相色谱法对水酶法提取的薏米糠油进行
脂肪酸检测分析，结果见表 5。
表 5 薏米糠油的脂肪酸组成及含量
脂肪酸 含量 /%
豆蔻酸(C14 ∶0) 0． 04
棕榈酸(C16 ∶0) 11． 63
硬脂酸(C18∶ 0) 2． 05
花生酸(C20 ∶0) 0． 58
棕榈油酸(C16 ∶1) 0． 23
油酸(C18 ∶1) 46． 59
亚油酸(C18 ∶2) 37． 80
亚麻酸(C18 ∶3) 0． 73
花生烯酸(C20 ∶1) 0． 34
由表 5 可以看出，水酶法提取的薏米糠油中含
有 9 种脂肪酸，不饱和脂肪酸含量达到 85%以上，
油酸含量最高，其次是亚油酸;饱和脂肪酸主要是棕
榈酸和硬脂酸。近年来，随着人们对不饱和脂肪酸
研究的不断深入，发现其对人体有调节血脂、清理血
栓、调节免疫力、预防心血管疾病、增强记忆力、预防
老年痴呆症、防癌等多种功能［14］。
3 结 论
(1)酶制剂筛选试验中，使用单一酶游离油得
率由高到低的顺序为中性蛋白酶 ＞ α －淀粉酶 ＞纤
维素酶 ＞果胶酶;在复合酶中，使用 α －淀粉酶、中
性蛋白酶复合和纤维素酶、α －淀粉酶和中性蛋白
酶三者复合的游离油得率有显著提高，接近 60%，
但从经济成本和效率上考虑，选择 α －淀粉酶和中
性蛋白酶复合为最佳酶制剂。
(2)在水酶法单因素试验结果的基础上，采用
响应面法对提取工艺条件进行优化，通过回归方程
模型得出最佳工艺条件为:料液比 1∶ 6，酶解 pH 6，
酶解温度 50℃，酶解时间 3 h，酶用量 0． 8%(α －淀
粉酶 0． 8% +中性蛋白酶 0． 8%)。此条件下的薏米
糠游离油得率为 76． 61%。
(3)水酶法提取的薏米糠油含有 9 种脂肪酸，
不饱和脂肪酸含量达 85%以上。
参考文献:
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2007，28(8):360 － 363．
［2］段作营，李珺，尤新，等．水酶法提取玉米胚芽油的研究
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