酶解法提取柑橘皮中香精工藝研究

李志銳，韓淑琴，*，樂粉鵬

（1.中山職業技術學院，廣東中山528404；2.中國檢驗檢疫科學研究院，北京100176）

酶解法提取柑橘皮中香精工藝研究

李志銳1，韓淑琴1，*，樂粉鵬2

（1.中山職業技術學院，廣東中山528404；2.中國檢驗檢疫科學研究院，北京100176）

為探究酶解法提取柑橘皮中香精的提取工藝，采用單因素試驗和正交試驗，以香精得率為指標，分別考察加酶量、底物濃度、酶解溫度、pH值、酶解時間對柑橘皮中提取香精的影響。得到在纖維素酶（CE）作用下，最佳提取工藝為：酶解溫度為45℃，pH 4.5，酶解時間為65 min，加酶量為300 U/g，底物濃度為8%。在此條件下，香精提得率達到0.57%以上。

柑橘；香精；酶法提取

柑橘是世界上產量最大的水果之一，無論是鮮食還是加工，皮是其主要副產物，約占果實重的20%［1］。同時，柑橘皮所含營養成分除氨基酸外，其余均高于果肉，因此，國外已將其開發應用化學、染料、清漆和化妝品等領域，開發出果膠、香精油、膳食纖維、類黃酮等產品［2-4］。在國內，目前大量的柑橘皮渣僅極少部分被再利用，絕大部分被直接丟棄或填埋，不僅嚴重浪費了資源，更對環境造成巨大危害。本文著重對柑橘皮提取總香精的工藝進行了研究，在全面考慮已有提取方法的優缺點及現有條件的基礎上，選用纖維素酶（CE）酶法水解柑橘皮，并以柑橘皮香精得率為指標，通過單因素試驗和正交試驗研究各影響因素在不同水平下對產品的影響，確定較優的工藝參數，以期為提高柑橘綜合利用率，提升柑橘經濟效益提供新思路。

1　材料與方法

1.1材料、試劑與儀器

1.1.1材料

柑橘：采自廣東省常德。

1.1.2主要試劑

纖維素酶（CE）：酶活力1 500 U/g，中國醫藥（集團）上海化學試劑公司；其他試劑均為市售分析純。

1.1.3主要儀器

DHG-9245A型電熱鼓風干燥箱：上海一恒科學儀器有限公司；RE-3000型旋轉蒸發器：西安安泰儀器科技有限公司；HH恒溫水浴鍋：余姚市檢測儀表廠；PHS-3C型精密pH計：上海雷磁儀器廠。

1.2方法

1.2.1提取方法

稱取一定量新鮮、干凈的橘皮，經粉碎、研磨后加入三頸瓶中，加入一定體積的蒸餾水溶液，調節pH值，恒溫水浴攪拌、加熱，加入一定量的纖維素酶（CE）酶法提取一定時間，將提取液抽濾，用乙醇萃取、分離，低溫旋轉蒸餾，將乙醇蒸出，剩余物為淡黃色液體，即為提取的香精。

1.2.2單因素試驗

以香精提得率為評價指標，分別考察不同加酶用量（100、200、300、400、500 U/g）、不同底物濃度（4%、6%、8%、10%、12%）、不同酶解溫度（25、35、45、55、65℃）、不同提取時間（10、30、60、90、120 min）、不同pH值（3、3.5、4、4.5、5）下對酶法提取柑橘皮香精的影響。

1.2.3正交試驗

根據單因素試驗結果，以香精提得率為考察指標，選取酶解溫度、提取時間、pH值為考察因素，各取3個水平，進行L9（34）正交試驗，以確定提取柑橘皮中香精的最佳工藝條件，正交試驗因素與水平設計見表1。

表1　L9（34）正交試驗因素與水平設計Table 1　Factor and level of L9（34）orthogonal test

1.2.4香精提得率的測定

香精提得率/%=（香精提取量/柑橘皮質量）×100。

2　結果與分析

2.1單因素試驗

以柑橘皮香精提得率為評價指標，分別考察不同加酶用量、不同底物濃度、不同酶解溫度、不同提取時間、不同pH值下酶法提取柑橘皮香精的影響，結果見圖1～圖5。

圖1　加酶量對于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.1　Effect of adding enzyme amount on the yield of citrus peel

圖2　底物濃度對于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.2　Effect of substrate concentration on the yield of citrus peel

圖3　溫度對于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.3　Effect of temperature on the yield of citrus peel

由圖1～圖5可知，在纖維素酶（CE）酶解條件下萃取柑橘皮中香精的最佳工藝條件為：加酶量為300 U/g，底物濃度為8%，反應溫度為45℃，酶解時間為60min，反應pH 4。

2.2正交試驗

圖4　酶解時間對于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.4　Effect of the time of enzymatic hydrolysis on the yield of citrus peel

圖5　pH值對于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.5　Effect of pH value on the yield of citrus peel

以柑橘皮香精提得率為評價指標，選定三因素三水平進行正交試驗，因素水平見表1，正交結果見表2，方差分析見表3。

表2　柑橘皮提取香精正交試驗與結果Table 2　Orthogonal test and results of citrus peel extract

表3　以產率為指標的方差分析Table 3　Variance analysis of yield as index

由表2、3可知，各考察因素對提取效果的影響大小順序為：C（時間）>B（pH）>A（溫度），且C、B兩個因素對產率的影響達到了顯著性差異（P＜0.05）。由此分析，此包合反應條件的最佳組合為A2B3C3，這一組合沒有包括在9個組合中。從正交試驗已做的香精得率最高的組合5（A2B2C3）與最優組合（A2B3C3）來看，區別在于B2與B3，將這兩個組合同時做了重復試驗，得到香精提得率為0.57%的A2B3C3組合優于香精提得率為0.53%的A2B2C3組合。故正交設計所得最佳試驗方案為A2B3C3，即反應溫度為45℃，pH 4.5，反應時間為65 min。

3　結論

1）由于纖維素酶（CE）對植物具有專一分解特性，可以使細胞壁及細胞問質中的纖維素、半纖維素等物質降解，引起細胞壁及細胞間質結構產生局部疏松、膨脹、崩潰等變化，減小細胞壁、細胞間質等傳質屏障對有效成分從細胞內向提取介質擴散的傳質阻力，酶解反應可以促進傳質過程，因而使有效成分提取率提高。經單因素試驗和正交試驗研究，確定酶法提取柑橘皮中香精的最佳提取工藝為：反應溫度為45℃，pH 4.5，反應時間為65 min，加酶量為300 U/g，底物濃度為8%。在此條件下，香精提得率達到0.57%以上。

2）通過單因素試驗和正交試驗的考察研究，確定了酶法提取柑橘皮中香精的各因素影響的主次為：反應時間>pH值>反應溫度。

［1］梅長松，張海永.酶法提取松針中的天然香料［J］.應用科技，2001，12（1）：32-33

［2］梁紹蘭，覃冬.柑橘皮多糖抗氧化性研究［J］.安徽農業科學，2012，40（5）：2624-2625

［3］高虹.從柑橘皮中提取果膠的探討［J］.廣州化工，2000，28（3）：22-25

［4］戴余軍，石會軍.柑橘皮果膠提取工藝的優化［J］.中國食品添加劑，2011（12）：85-89

Study on Extraction Process of Essence from Citrus Peel by Enzyme Treatment

LI Zhi-rui1，HAN Shu-qin1，*，LE Fen-peng2
（1.Zhongshan Polytechnic，Zhongshan 528404，Guangdong，China；2.Chinese Academy of Inspection and Quarantine，Beijing 100176，China）

To explore the extraction technology of the essence from citrus peel by enzyme hydrolysis method. With the extraction rate as the index，the impact of the enzyme usage，substrate concentration，enzymolysis temperature，pH value and enzymolysis time separately about the essence extracted from citrus peel was investigated by single factor test and orthogonal test.Under the effect of the cellulase（CE），the best extraction technology was：enzymolysis temperature was 45℃，pH 4.5，enzymolysis time was 65 min，the enzyme usage was 300 U/g，and the substrate concentrationwas 8%.Inthis condition，the essence extraction rate achieved above 0.57%.

citrus；essence；enzymatic extraction

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.023

李志銳（1982—），男（漢），講師，碩士，研究方向：天然產物的研究與應用。

韓淑琴（1980—），女（漢），講師，碩士，研究方向：天然產物有效成分提取與應用。

2015-12-22