酶法提取紫花苜蓿籽油的研究

許英一 吳紅艷

(齊齊哈爾大學食品與生物工程學院,黑龍江省普通高校齊齊哈爾大學農產品加工重點實驗室,齊齊哈爾 161006)

酶法提取紫花苜蓿籽油的研究

許英一 吳紅艷

(齊齊哈爾大學食品與生物工程學院,黑龍江省普通高校齊齊哈爾大學農產品加工重點實驗室,齊齊哈爾 161006)

以紫花苜蓿籽為原料,采用酶法提油,通過正交試驗確定了復合酶配比及最佳提油工藝參數。結果表明:復合酶配比為 AS1398中性蛋白酶添加量為 0.4%,α-淀粉酶添加量為0.5%,果膠酶添加量為0.5%,料液比為 1∶10,酶解溫度為 50℃,酶解時間為 6 h,苜蓿籽的出油率最高為 11.23%。提出的籽油中含有亞油酸 15.38%,油酸14.45%,亞麻酸11.20%,硬脂酸23.25%和棕櫚酸10.24%。并對苜蓿籽油的理化性質進行了研究,結果表明,酶法提取紫花苜蓿籽油工藝可行,產品對人體具有較高的營養保健作用。

紫花苜蓿籽油 酶法 理化特性

苜蓿為豆科蝶形花亞科車軸草族苜蓿屬多年生草本植物,具有較強的抗寒性、高產量、生長期長、再生性能好、再生速度快等優點,苜蓿屬植物已成為世界上分布最廣泛的優良牧草[1]。近年來隨著紫花苜蓿種植面積的擴大和產量的提高,紫花苜蓿籽作為苜蓿生產的副產品,其研究與開發利用價值已逐步引起人們的廣泛重視。紫花苜蓿籽含有豐富的不飽和脂肪酸,如油酸、亞油酸、亞麻酸等。現已公認,亞油酸(LA)、亞麻酸 (LNA)都是人體必需的脂肪酸,其含量是作為評價油脂營養的重要指標[2]。

早在 20世紀 70年代,國際上許多學者就提出采用酶法提取植物油脂的方法,尤其進入 90年代后,隨著生物技術的快速發展,酶法提油技術得以迅猛發展。與非酶法工藝相比,酶法提取率上升,且油脂質量較高,無需精煉或較低成本的精煉即可達到成品的等級要求;同時酶處理的反應條件溫和,脫脂粕渣中蛋白質等成分變性程度較小,有利于進一步綜合利用[3]。

90年代以來,酶法分離油料中油和蛋白質的研究成為國內外關注的熱點。Baarios等[4],Dominguez等[5]分別對椰子、大豆和向日葵的酶法提油工藝進行了優化。但影響這一技術研究和應用的關鍵還是受到了酶制劑成本的制約,當前主要采用此法去發展酶作用效率高、經濟效益顯著的植物油料的制油工藝。隨著酶制劑工業的迅猛發展,酶的生產成本將進一步降低,從而使得酶法應用于油脂工業化提取成為可能。

目前關于苜蓿籽油的研究為溶劑浸提法[6],酶法提取紫花苜蓿籽油的研究鮮有報道。本試驗以紫花苜蓿籽為材料,采用酶法提油,為苜蓿籽的開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

龍牧 801紫花苜蓿籽:黑龍江畜牧研究所。

AS1398中性蛋白酶:武漢剛正生物科技有限公司,酶活力 50 000 U/g;α-淀粉酶:無錫賽德生物工程有限公司,酶活力 20 000 U/mL;果膠酶:天津利華酶制劑有限公司,酶活力30 000 U/g。

乙醚、正己烷、甲醇均為色譜純;石油醚、硫代硫酸鈉、重鉻酸鉀、冰乙酸、碘化鉀、淀粉、鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫酸等均為分析純。

1.1.2 儀器

WAY型阿貝折射儀:上海禾工科學儀器有限公司;GC-2210氣相色譜儀:日本島津國際貿易有限公司;K-360凱氏定氮儀:濟南博美歐科技有限公司。

1.2 提油工藝流程

苜蓿籽→粉碎→烘炒→冷卻→加復合酶液→酶解→滅酶→離心→取液相層→加石油醚萃取→取混合油層→烘箱烘干至恒重→苜蓿籽油

苜蓿籽出油率計算公式為:

W =(M1-M2)/M×100%

式中:W為苜蓿籽出油率/%;M1為脂肪瓶和苜蓿籽油的質量/g;M2為脂肪瓶的質量/g;M為苜蓿籽的質量/g。

1.3 測定方法

1.3.1 紫花苜蓿籽及籽油的理化指標測定

苜蓿籽水分測定參照 GB/T 14489.1—1993;灰分測定參照 G B/T 5505—1985;粗蛋白含量測定凱氏定氮法[7];皂化價的測定 G B/T5534—1995;過氧化值的測定 GB/T 5539—1985;碘價的測定參照文獻[8];酸價的測定參照文獻[9]。

1.3.2 氣相色譜方法分析脂肪酸組成

甲酯化:稱取 0.2 g油于 25 mL容量瓶中,加入2 mL乙醚 -正己烷 (2∶1)混合溶劑,搖動使油樣溶解,加入 3 mL甲醇,2 mL的 1.0 mol/L的 KOHCH3OH溶液并搖勻,于 40℃水浴中放置 25 min,取出加蒸餾水至刻度,靜置分層,取上清液用無水Na2SO4干燥。

氣相色譜條件:柱前壓:7.45 kPa;空氣流速:350 mL/min;H2流速:35 mL/min;程序升溫,進樣器溫度:240℃,檢測器溫度:270℃,初始溫度 40℃保持3 min,然后以 10℃/min的速度升至 250℃,保持7 min;不分流進樣,進樣量:0.2μL。

1.4 試驗方法

1.4.1 復合酶配比的工藝條件優化

以AS1398中性蛋白酶、果膠酶和α-淀粉酶對紫花苜蓿籽進行復合酶解,采用酶法提取紫花苜蓿籽油。試驗著重考察三種酶的不同配比對苜蓿籽出油率的影響。在單因素試驗的基礎上,選用 L9(34)正交試驗設計對紫花苜蓿籽油提取復合酶配比的工藝進行優化研究。

1.4.2 酶法提取紫花苜蓿籽油的工藝條件優化

以確定的最佳配比的復合酶對紫花苜蓿籽進行提油。試驗著重考察料水比、酶解溫度、酶解時間三因素對紫花苜蓿籽提油的影響。在單因素試驗的基礎上,選用L9(34)正交試驗設計對酶法提取紫花苜蓿籽油的工藝進行優化研究。

2 結果與分析

2.1 紫花苜蓿籽成分測定

紫花苜蓿籽主要營養成分含量見表 1。

表1 紫花苜蓿籽主要營養成分含量/%

2.2 復合酶配比的工藝條件優化

由表 2極差分析結果可得出,按照極差 R的大小,影響苜蓿籽出油率的主次因素的順序為 C(果膠酶添加量)﹥B(α-淀粉酶添加量)﹥A(AS1398中性蛋白酶添加量),通過正交試驗確定最佳組合為A2B3C3,即 AS1398中性蛋白酶添加量為 0.4%,α-淀粉酶添加量為 0.5%,果膠酶添加量為 0.5%。由方差分析表 3可知,果膠酶添加量對苜蓿籽出油率有顯著影響(α=0.05),其次是α-淀粉酶添加量, AS1398中性蛋白酶添加量對苜蓿籽出油率影響最小,這與極差分析的結果一致。由苜蓿籽出油率大小還可以看出,正交表中直觀表現最佳組合為A2B2C3,與正交結果不符,進行驗證試驗后得出,組合A2B3C3的苜蓿籽出油率為 9.97%,大于 A3B3C2的苜蓿籽的出油率,說明通過正交試驗能夠產生最佳的試驗組合。

表2 正交試驗結果與極差分析

表3 正交試驗方差分析

2.3 酶法提取紫花苜蓿籽油的工藝條件優化

由表 4極差分析結果可得出,按照極差 R的大小,影響紫花苜蓿籽出油率的主次因素的順序為 F (酶解時間)﹥ G(料水比)﹥ E(酶解溫度),通過正交試驗確定最佳組合為 E2F3G2,即酶解溫度為50℃,酶解時間為 6 h,料水比為 1∶10。由方差分析表 5可知,酶解時間和料水比對紫花苜蓿籽出油率有顯著影響(α=0.05),酶解溫度對苜蓿籽出油率影響最小,這與極差分析的結果一致。由紫花苜蓿籽出油率大小還可以看出,正交表中直觀表現最佳組合為 E3F3G2,與正交結果不符,進行驗證試驗后得出,組合 E2F3G2的紫花苜蓿籽出油率為 11.23%,大于 E3F3G2的苜蓿籽的出油率,說明通過正交試驗能夠產生最佳的試驗組合。

表4 正交試驗結果與極差分析

表5 正交試驗方差分析

2.4 紫花苜蓿籽油理化指標測定

對酶法制得的苜蓿籽油的理化性質進行檢測,結果見表 6,苜蓿籽油的折光率為 1.481 5,略高于菜籽油、花生油和芝麻油的標準 (NY/751—2003)。油脂的折光指數隨著脂肪酸雙鍵和共扼程度的增大而增加,所以,苜蓿籽油中一定含有大量的不飽和雙鍵,具有較高的開發利用價值。為了進一步驗證苜蓿籽油的不飽和性,對苜蓿籽油的碘價進行測定,其碘價為 114.32 g/100 g,這更證明了苜蓿籽油中含有豐富的不飽和脂肪酸。苜蓿籽油的酸價為 2.56 mg KOH/g,這說明油中含有少量的游離脂肪酸,符合NY/751—2003標準。苜蓿籽油的過氧化值為0.097 mmol/kg,說明油脂中含有一定量的過氧化物,符合 GB 2716—1988標準。由此得出,紫花苜蓿籽油的理化指標均符合有關國家標準。

表 6 紫花苜蓿籽油理化指標測定結果

2.5 紫花苜蓿籽油脂肪酸組成分析

由表 7可知,紫花苜蓿籽油含有大量的不飽和脂肪酸,其中包括油酸、亞油酸、亞麻酸。其中這 3種不飽和脂肪酸占脂肪酸總量的 40%以上,這表明紫花苜蓿籽油具有較高的營養保健作用。

表 7 紫花苜蓿籽油脂肪酸含量/g/100 g

3 結論

3.1 采用酶法進行紫花苜蓿籽油的提取試驗,得出最佳提取條件為:最佳復合酶配比為 AS1398中性蛋白酶添加量為 0.4%,α-淀粉酶添加量為0.5%,果膠酶添加量為 0.5%,酶解溫度 50℃,酶解時間 6 h,料液比 1∶10,此條件下的出油率為11.23%。提出的籽油中含有 15.38%亞油酸, 14.45%油酸,11.20%亞麻酸,23.25%硬脂酸和10.24%棕櫚酸。

3.2 苜蓿籽油的理化性質為酸價 2.56 mg KOH/g;碘價 114.32 g/100 g;皂化價 156.47 mg KOH/g;過氧化值 0.097 mmol/kg;折射率為 1.481 5。測定結果表明,酶法提取紫花苜蓿籽油工藝可行,油品質量完全符合國家相關標準。

[1]劉青廣.苜蓿葉蛋白的提取及深加工技術的研究 [D].石河子:石河子大學,2005

[2]楊寶靈.紫花苜蓿種子化學成分的研究[J].草原與草坪, 2007(3):33-35

[3]黃群,麻成金,歐陽玉祝,等.杜仲籽油酶法提取研究[J].中國糧油學報,2008,23(2):117-120

[4]BarriosV A,Ol mosD A,Noyola R A,et al.Optimization of an enzymatic process for coconut oil extraction[J].Lopez-Unguia.leagineux,1990,45:35-38

[5]Dominguez H,NunezMJ and Lema J M.Oil extraction from enzymatically treated soybean and sunflower:treated soybean and range of operational variables[J].Food Chemistry, 1992,50:277-284

[6]董明,齊樹亭.溶劑法提取紫花苜蓿籽油[J].食品研究與開發,2006,27(9):63-64

[7]張水華.食品分析 [M].北京:中國輕工業出版社,2007: 159-160

[8]黃曉鈺,劉鄰渭.食品化學綜合實驗[M].北京:中國農業大學出版社,2002:143-145,145-147.

Enzymatic Extraction ofAlfalfa Seed Oil

Xu Yingyi Wu Hongyan
(College of Food and Biotechnology,QiqiharUniversity;KeyLaboratory of ProcessingAgricultural Products of Heilongjiang Province,QiqiharUniversity,Qiqihar 161006)

The enzymatic method was employed to extract oil from alfalfa seeds.The ratio of compound enzymes and the optimal technique parameters of the oil extraction were deter mined by orthogonal tests.Results:The com2 pound enzymes are formulated asAS1398 neutral protease dosage 0.4%,α-amylase dosage 0.5%and pectinase dosage 0.5%,materialwater ratio is 1:10,enzymolysis temperature is 50℃,and enzymolysis ti me is 6 h.The ex2 traction rate reaches 11.23%.The extracted oil containsmany kinds of fatty acid,linoleic acid 15.38%,oleic acid 14.45%,linonenic acid 11.20%,stearic acid 23.25%,and palmitic acid 10.24%.The physical and chemical properties of the alfalfa seed oilwere studied.It is indicated that enzymatic extraction of oil from alfalfa seeds is feasi2 ble.

alfalfa seed oil,enzymatic method,physical and chemical properties

TS225 文獻標識碼:A 文章編號:1003-0174(2010)10-0074-04

黑龍江省教育廳科學技術研究(11541403)

2009-10-15

許英一,女,1971年出生,副教授,食品科學