索氏提取法測(cè)定黏紅酵母含油量的改進(jìn)

玉晏飛 薛飛燕

(北京農(nóng)學(xué)院生物技術(shù)學(xué)院農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)(北方)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206)

黏紅酵母(Rhodotorula glutinis)作為一種重要的產(chǎn)油微生物，因具有生產(chǎn)周期短、可利用廢棄物作為培養(yǎng)基等明顯優(yōu)勢(shì)而被認(rèn)為是生物柴油原料油脂的潛力來(lái)源之一［1－3］。餐廚廢水，因其有機(jī)物和無(wú)機(jī)鹽等含量高，致使利用傳統(tǒng)方法處理難度大，同時(shí)也造成了資源浪費(fèi)的現(xiàn)狀［4－5］，因此利用黏紅酵母轉(zhuǎn)化餐廚廢水合成油脂是一個(gè)重要的研究方向。

在研究黏紅酵母利用餐廚廢水合成油脂的過(guò)程中，含油量是一個(gè)重要的測(cè)量指標(biāo)。眾多的含油量測(cè)定方法中，索氏提取定量法被認(rèn)為是最便捷的方法，廣泛應(yīng)用于各種含油樣品油脂的提取和測(cè)定［6－7］，因此國(guó)標(biāo)法(GB/T 5512—2008)測(cè)定糧食脂肪含量亦采用索氏提取法。然而傳統(tǒng)索氏提取方法采用的是根據(jù)提取燒瓶質(zhì)量的增加量來(lái)計(jì)算含油量，即增重法。韋芳三等［8］研究了將測(cè)定提取燒瓶的增重量(即增重法)改進(jìn)為測(cè)定樣品濾紙包的減重量(即減重法)確定藻類(lèi)含油量，證明傳統(tǒng)索氏法應(yīng)用于藻類(lèi)油脂測(cè)定時(shí)，存在對(duì)試驗(yàn)操作要求高、精度差、同時(shí)處理樣品少等不足，需要針對(duì)具體提取測(cè)定任務(wù)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。索氏提取法應(yīng)用于黏紅酵母菌體含油量測(cè)定準(zhǔn)確性的研究尚未報(bào)道，本試驗(yàn)分別利用傳統(tǒng)索氏提取計(jì)算方法(即增重法)和改進(jìn)后的方法(即減重法)測(cè)定了不同培養(yǎng)基發(fā)酵得黏紅酵母菌體的含油量，利用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件比較分析了兩種方法準(zhǔn)確性，同時(shí)考察了兩種方法測(cè)定餐廚固體垃圾中含油量的準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 供試含油樣品

廢水培養(yǎng)基發(fā)酵獲得黏紅酵母菌體;基礎(chǔ)培養(yǎng)基發(fā)酵獲得黏紅酵母菌體;餐廚固體垃圾:北京農(nóng)學(xué)院食堂。

含油樣品提取前經(jīng)過(guò)4步預(yù)處理:篩選，烘干，研磨，再烘干至恒重。

1.1.2 試驗(yàn)試劑

石油醚(60～90℃，分析純):北京化工廠(chǎng)。

1.1.3 試驗(yàn)儀器

HH.S11－Ni2型恒溫水浴鍋:北京長(zhǎng)安永創(chuàng)科學(xué)儀器有限公司;索氏提取玻璃套件:北京玻璃儀器廠(chǎng);電子天平:賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;DHG－9203A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:上海一恒科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 油脂提取及含油量計(jì)算方法

以石油醚為提取溶劑，提取溫度83℃，提取時(shí)間5 h。采用以下兩種方法計(jì)算含油量。

減重法:取質(zhì)量為m1的樣品裝入濾紙包，稱(chēng)重裝樣濾紙包m2，進(jìn)行索氏提取，提取結(jié)束后將裝樣濾紙包在60℃烘箱中烘干至恒重m3，以提取前后其質(zhì)量的變化計(jì)算含油量a。含油量 a=(m2－m3)/m1×100%。式中:m1為含油樣品質(zhì)量;m2為提取前裝樣濾紙包質(zhì)量;m3為提取烘干后裝樣濾紙包質(zhì)量;濾紙包是將濾紙做成筒狀，上開(kāi)口折疊封口保證其提取過(guò)程中的完整性，提取前濾紙需在60℃烘箱中烘干至恒重處理以排除水分等的影響。

增重法:取質(zhì)量為m1的樣品裝入濾紙包進(jìn)行索氏提取，提取前稱(chēng)量空燒瓶質(zhì)量m0，提取結(jié)束后將含油燒瓶在60℃烘箱中烘干至恒重m4，以提取前后燒瓶質(zhì)量的變化計(jì)算含油量。含油量b=(m4－m0)/m1×100﹪。式中:m0為空燒瓶重量;m1為含油樣品質(zhì)量;m4為提取烘干后油脂與燒瓶總質(zhì)量。

1.2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差分析方法

將2種含油量計(jì)算方法所得數(shù)據(jù)利用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理，著重比較標(biāo)準(zhǔn)誤差。

2 結(jié)果與討論

2.1 廢水培養(yǎng)基發(fā)酵產(chǎn)物含油量測(cè)定結(jié)果

研究測(cè)定了利用餐廚廢水培養(yǎng)黏紅酵母所得菌體的含油量，如圖1，減重法測(cè)得含油量a比增重法測(cè)得含油量b高27%。在進(jìn)行平行度檢驗(yàn)的重復(fù)試驗(yàn)中，通過(guò)SPSS的分析(如表1)，減重法在5次重復(fù)試驗(yàn)中，標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.000 8，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)增重法的0.002 9，說(shuō)明減重法的數(shù)據(jù)測(cè)量值平行性?xún)?yōu)于增重法，利用該方法計(jì)算樣品的含油量更準(zhǔn)確。

圖1 廢水培養(yǎng)黏紅酵母菌體含油量的測(cè)定結(jié)果

表1 廢水培養(yǎng)黏紅酵母菌體含油量測(cè)定數(shù)據(jù)的SPSS分析結(jié)果

2.2 基礎(chǔ)培養(yǎng)基發(fā)酵產(chǎn)物含油量測(cè)定結(jié)果

研究測(cè)定了利用基礎(chǔ)培養(yǎng)基［9］發(fā)酵黏紅酵母所得菌體的含油量，如圖2，結(jié)果含油量a比含油量b高64%。SPSS的分析結(jié)果如表2，5次重復(fù)試驗(yàn)中，減重法的標(biāo)準(zhǔn)誤差0.004 6仍小于增重法的標(biāo)準(zhǔn)誤差0.008 1，說(shuō)明當(dāng)樣品的含油量較低時(shí)，運(yùn)用改進(jìn)后的減重法測(cè)定含油量同樣具有較高的精確度。

圖2 基礎(chǔ)培養(yǎng)基發(fā)酵黏紅酵母菌體含油量測(cè)定結(jié)果

表2 基礎(chǔ)培養(yǎng)基發(fā)酵黏紅酵母菌體含油量測(cè)定數(shù)據(jù)的SPSS分析結(jié)果

2.3 餐廚固體垃圾含油量測(cè)定結(jié)果

黏紅酵母菌體含油量的測(cè)定表明，改進(jìn)后的減重法所測(cè)得含油量高于傳統(tǒng)增重法，并具有較好的平行性，為了進(jìn)一步檢驗(yàn)減重法計(jì)算的準(zhǔn)確性和普遍適用性，進(jìn)一步測(cè)定了餐廚固體垃圾的含油量。

圖3 餐廚固體垃圾含油量的測(cè)定結(jié)果

如圖3，餐廚固體垃圾含油量的測(cè)定結(jié)果表明，所得含油量a比含油量b高31%。測(cè)定平行度的重復(fù)試驗(yàn)中(表3)，減重法的標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.003 9，而增重法的標(biāo)準(zhǔn)誤差高達(dá)0.006 4。說(shuō)明了當(dāng)樣本含油量較高時(shí)，減重法測(cè)定含油量的準(zhǔn)確度較高。

表3 餐廚固體垃圾含油量測(cè)定數(shù)據(jù)的SPSS分析結(jié)果

2.4 結(jié)果討論

不同培養(yǎng)基發(fā)酵得黏紅酵母菌體含油量的測(cè)定結(jié)果均表明利用改進(jìn)后減重法得含油量a大于利用傳統(tǒng)增重法得含油量b。傳統(tǒng)增重法所得結(jié)果偏小，可能是由于黏紅酵母菌體和餐廚固體垃圾的脂溶性成分多，如一些色素物質(zhì)、芳香油和有機(jī)酸等的影響:而有機(jī)酸一般溶于水或乙醇，難溶于其他有機(jī)溶劑，因本研究所用的提取劑是石油醚，故推測(cè)不是主要原因;主要原因可能是一些脂溶性色素或者揮發(fā)性芳香油等的影響。

從SPSS數(shù)據(jù)處理軟件的處理結(jié)果也對(duì)減重法的可行性進(jìn)行了證明，各組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)誤差均明顯小于增重法所得出的數(shù)據(jù)，說(shuō)明減重法在測(cè)定黏紅酵母菌體的含油量時(shí)，精確度高于增重法。

餐廚固體垃圾含油量試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了減重法測(cè)定的數(shù)據(jù)比增重法準(zhǔn)確。說(shuō)明索氏提取減重法計(jì)算具有普適性，不僅僅局限于黏紅酵母菌菌體的含油量測(cè)定。

3 結(jié)論

3.1 傳統(tǒng)索氏增重法所測(cè)得黏紅酵母的含油量偏低，樣品含油量越小，該法造成誤差越大，而改進(jìn)后的減重法所測(cè)得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高。

3.2 利用改進(jìn)后的索氏減重法不僅適用于黏紅酵母菌體含油量的測(cè)定，也適用于餐廚固體垃圾含油量的測(cè)定，即在測(cè)定固體樣品含油量時(shí)，改進(jìn)后的索氏減重法均優(yōu)于傳統(tǒng)索氏法。

［1］王政，李博生.不同培養(yǎng)基對(duì)粘紅酵母油脂積累的研究.農(nóng)業(yè)機(jī)械［J］，2011，(17):41－44

［2］李市場(chǎng)，劉紅霞，朱朝陽(yáng)，等.低能離子注入油脂高產(chǎn)菌株黏紅酵母(Rhodotorula glutinis)的選育.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)［J］，2011，26(8):31 －35

［3］Feiyan Xue，Bin Gao，Yongqiang Zhu，et al.Pilot－ scale production of microbial lipid using starch wastewater as raw material.Bioresource Technology［J］，2010，101:6092 －6095

［4］任連海，聶永豐.餐廚垃圾管理的現(xiàn)狀問(wèn)題及對(duì)策.中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)［J］，2010(12):45－49

［5］Ying Li，Likun Yin，Jing Zhou.Study the ways to forecast the discharge of restaurant wastewater in Beijing.Procedia Environmental Sciences［J］，2011，11:850 －857

［6］Manirakiza P，Covaci A，Schepens P.Comparative study on total lipid determination using Soxhlet，Roese－Gottlieb，Bligh ＆Dyer，and Modified Bligh ＆ Dyer Extraction Methods.Journal of Food Composition and Analysis［J］，2001，14(1):93 －100

［7］陸占國(guó)，李偉.索式法提取酸漿果籽油及其成分分析.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)［J］，2010，25(12):75－77

［8］韋芳三，李純厚，戴明，等.索氏提取法測(cè)定海洋微藻粗脂肪含量及其優(yōu)化方法的研究.上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào)［J］，2011，20(4):619 －623

［9］施安輝，周波.粘紅酵母GLR513生產(chǎn)油脂最佳小型工藝發(fā)酵條件的探討.食品科學(xué)［J］，2003，24(1):48 －51.