二次回歸正交旋轉設計優化蛋黃油提取工藝研究

劉竹青 陳有亮

(浙江大學動物科學學院，杭州 310058)

蛋黃油是蛋黃中的三酰甘油、膽固醇和微量核黃素等物質的統稱［1］。它含有多種不飽和脂肪酸［2］，具有防治心腦血管疾病［3］、增強免疫力［4］、提高記憶力［5］等多種生理功能。廣泛用于凍傷［6］、燙傷［7］及保健食品等方面。

蛋黃油的傳統提取采用干餾法、烘焙法，其操作簡單，但出油率低，產品質量不易控制，難以大規模生產［8］。近年來，有機溶劑提取法［9］、酶法提取法［10］、亞臨界丙烷提取［11］以及超臨界 CO2提取［12］逐漸被引入到蛋黃油的提取。其中有機溶劑提取法在工業生產上應用最多［13］，此方法設備投資小，生產成本低，提取效率高，經濟性較好。但有機溶劑提取法存在一定的溶劑殘留，尤其有些溶劑還具有毒性。本文采用無毒溶劑乙醇作為萃取劑，從已經提取磷脂的鴨蛋黃渣中提取蛋黃油，以提高產品的安全性，為更充分利用蛋黃資源以及更廣泛地應用蛋黃油提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

蛋黃渣:自制，用鴨蛋黃液加10倍92%乙醇提取磷脂后，再在45～55℃烘干。

無水乙醇、甲醇、氯仿:AR，國藥集團化學試劑有限公司。

L－550低速離心機:湖南湘儀離心機儀器有限公司;恒溫水油浴鍋:上海羌強儀器設備有限公司;R系列旋轉蒸發器:上海申生科技有限公司;BAO－250A精密鼓風干燥箱:施都凱儀器設備(上海)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 提取工藝流程

鴨蛋黃渣→無水乙醇提取→離心→上清液濃縮→干燥→蛋黃油

1.2.2 操作要點

提取:每次試驗取50 g蛋黃渣，加入一定倍數的無水乙醇，在高溫下回流提取。

離心:在4 000 r/min下離心15 min，收集上清液。

濃縮:將上清液在50℃下旋轉蒸發濃縮，除去乙醇。

干燥:將濃縮后的油脂放入鼓風干燥箱中，65℃下干燥，稱重。

1.2.3 蛋黃渣總油脂含量測定

采用氯仿－甲醇提取法測定蛋黃渣油脂的質量分數［14］。

1.2.4 蛋黃出油效率計算

1.2.5 單因素試驗設計

分別單獨考察料液比(1∶6、1∶8、1∶10、1∶12 g/mL)、提取溫度(60、70、80、90 ℃)、提取時間(30、40、50、60、70、80、90 min)對出油效率的影響。

1.2.6 二次回歸正交旋轉組合設計［15］

根據1.2.5節單因素試驗結果確定考察因素水平，設計二次回歸正交旋轉組合設計。1.2.7數據處理采用SAS軟件對二次回歸正交旋轉組合試驗結果進行處理［16］。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 料液比對出油效率的影響

固定提取溫度80℃，提取時間60 min，進行單因素試驗。由圖1可知，出油效率隨料液比的增大而上升，但料液比≤1∶10時，提取率升高幅度較小;當料液比1∶12時，提取率大幅度提高，達到90%以上。因此確定最佳料液比為1∶12 g/mL左右為宜。

圖1 料液比對出油效率的影響

2.1.2 提取溫度對出油效率的影響

固定料液比1∶10，提取時間60 min，進行單因素試驗。由圖2可知，當溫度在60～75℃的范圍內時，提取率隨著溫度的升高而增加，這是因為蛋黃油在無水乙醇中的溶解度隨著溫度的升高而增加。當溫度超過75℃時，由于溫度過高，蛋黃油不穩定，從而出油效率下降。因此，提取溫度不宜過高，同時考慮到能耗成本，溫度控制在75℃左右為宜。

圖2 提取溫度對出油效率的影響

2.1.3 提取時間對蛋黃油提取率的影響

固定料液比1∶10，提取溫度80℃，進行單因素試驗。由圖3可知，提取時間在40～60 min范圍內時，出油效率隨時間的延長而增加，但提取時間過長，出油效率反而急劇下降。考慮到提取時間過長會增加蛋黃油的不穩定性，延長生產周期，增加成本，因此，提取時間為1 h左右為宜。

圖3 提取時間對出油效率的影響

2.2 二次回歸正交旋轉組合設計及試驗結果分析

2.2.1 二次回歸正交旋轉組合試驗設計及結果

在單因素試驗的基礎上，確定各因素較佳的水平進行二次回歸正交旋轉組合設計，試驗因素、水平及編碼見表1，試驗結果見表2。

表1 二次回歸正交旋轉組合設計的因素水平編碼表

表2 二次回歸正交旋轉組合試驗結果

續表

2.2.2 回歸方程及分析

根據表2結果，通過SAS軟件分析，建立蛋黃油提取率與三因素的數學回歸模型，得到回歸方程:

式中:X1、X2、X3分別為料液比、提取溫度、提取時間的編碼值。

回歸模型方差分析和回歸系數檢驗結果如表3和表4所示。由表3可知，方程失擬檢驗F1=0.37＜ F0.05(5，8)=3.69，P=0.858 2，檢驗不顯著，說明未知因子對試驗結果干擾很小;擬合檢驗F2=22.08＞ F0.01(9，13)=4.19，P ＜0.000 1，檢驗極顯著，說明所得方程與實際情況擬合很好，可準確反映料液比、提取溫度和提取時間對出油效率的影響。同時，復相關系數R2=0.94，直觀顯示出油效率與料液比、提取溫度和提取時間的高相關度。

表3 回歸模型方差分析表

由表4可知，影響出油效率各因素的主次順序為X1＞X2＞X3，即料液比對出油效率影響最大，其次是提取溫度，最后是提取時間。

表4 回歸系數檢驗表

2.2.3 單因子效應分析

采用降維分析方法，將其他因子固定在0水平，得到單因子的效應方程，以此來描述該因子變動對Y值的影響。單因子效應曲線圖如圖4所示

圖4 單因子效應曲線

由圖4可知，在試驗范圍內，料液比對出油效率的影響是持續增大的，當編碼值大于1時，提取率的增大趨勢趨于平緩。提取溫度和提取時間對出油效率的影響趨勢都是先增大后減小。當編碼小于0.25時，提取溫度和提取時間表現為正效應;當編碼值大于0.25時，表現為負效應。

2.2.4 雙因子效應分析

由表3可知，X1X3、X2X3的交互作用不顯著，只有X1X2交互作用顯著。因此只分析料液比與提取溫度間的交互效應，其交互效應方程為:

X1與X2的交互效應曲線如圖5所示。

由圖5可知，在一定范圍內，增大溶劑倍數和升高提取溫度都可增加出油效率。當提取溫度固定在最低水平時，料液比對蛋黃油提取率影響微弱，當料液比固定在最低水平時，提取率隨著溫度的升高，先增大后減小。這表明料液比與提取溫度有著明顯的交互作用，出油效率的變化不是單純料液比與提取溫度的線性疊加。當料液比編碼值在0～1.682，提取溫度編碼值在0～1.682時，交互作用達到最大。

圖5 料液比與提取溫度的交互效應曲線

2.2.5 最佳提取條件及驗證

通過回歸方程求Y極值，在本試驗條件下，出油效率的理論極值為94.30%，此時提取最佳條件為:X1=1.682、X2=1.107、X3=0.810，即料液比為1∶12、提取溫度為81.64℃、提取時間為52.30 min。在最佳試驗條件下進行驗證試驗，提取率可達92.60%，與理論值接近。進一步驗證了回歸模型的合理性。

3 結論

3.1 本試驗應用二次回歸正交旋轉組合設計，建立出油效率與料液比、提取溫度，提取時間的回歸模型，模型與實際擬合性好，能有效反映實際情況，為利用無水乙醇提取蛋黃油的工藝提供了基礎。

3.2 通過SAS軟件分析，得到了蛋黃油最佳提取工藝為:料液比1∶12、提取溫度為82℃、提取時間52 min。最高理論出油效率可達94.30%在試驗范圍內，各因素對出油效率作用大小依次為料液比＞提取溫度＞提取時間。因此，用乙醇提取蛋黃油是一種安全，高效，操作簡便的方法。

［1］鄭明珠，遲玉杰.超臨界 CO2萃取蛋黃油的研究［J］.西部糧油科技，2003，28(6):22 －23

［2］Sinanoglou V J，Strati I F，Miniadis － Meimaroglou S.Lipid，fatty acid and carotenoid content of edible egg yolks from avian species:A comparative study［J］.Food Chemistry，2011，124(3):971－977

［3］Lunn J，Theobald H E.The health effects of dietary unsaturated fatty acids［J］.Nutrition Bulletin，2006，31(3):178 －224

［4］Kelley D S.Modulation of human immune and inflammatory responses by dietary fatty acids［J］.Nutrition，2001，17(7 －8):669－673

［5］Mitchell D C，Gawrisch K，Litman B J，et al.Why is docosahexaenoic acid essential for nervous system function?［J］.Biochemical Society Transactions，1998，26:365 －370

［6］陸雅萍，程中華.蛋黃油外敷防治新生兒寒冷損傷綜合征527 例療效觀察［J］.光明中醫，2009，24(6):1062－1063

［7］賈傳春，王秀娟.蛋黃油的臨床效用［J］.中國民族民間醫藥雜志，1999，(6):367 －368

［8］劉杰，徐明生，劉建濤，等.水相酶法提取蛋黃油工藝的響應面分析法研究［J］.江西農業大學學報，2007，29(5):821－826

［9］Tokarska B，Clandinin M T.Extraction of egg yolk oil of reduced cholesterol content［J］.Canadian Institute of Food Science and Technology journal，1985，18(3):256 －258

［10］Ohba R，Ide S，Yoshida A，et al.Effect of mixed enzyme preparations on the solubilization of proteins for separating egg yolk oil from a fresh yolk suspension［J］.Bioscience Biotechnology and Biochemistry，1995，59(5):949 －951

［11］張民，孫學文，趙鎖奇，等.亞臨界丙烷萃取蛋黃粉中蛋黃油的研究［J］.中國糧油學報，2006，21(5):117 －119，143

［12］Froning G W，Wehling R L，Cuppett S L，et al.Extraction of cholesterol and other lipids from dried egg yolk using supercritical carbon dioxide［J］.Journal of Food Science，1990，55(1):95－98

［13］嚴建業，王璐，李順祥，等.蛋黃油的現代研究進展［J］.中國中醫藥信息雜志，2012(03):106－110

［14］劉紹.食品分析與檢驗［M］.武漢:華中科技大學出版社，2011:137－138

［15］王欽德，楊堅.食品試驗設計與統計分析［M］.中國農業大學出版社，2010:297－348

［16］朱世武.SAS編程技術教程［M］.清華大學出版社，2007.