豬油的水酶法提取工藝及其產品品質研究

王慶玲， 蔣 將， 劉元法*

（1.食品科學與技術國家重點實驗室，江南大學，江蘇 無錫 214122；2.江南大學 食品營養與安全協同創新中心，江蘇 無錫214122）

豬油的水酶法提取工藝及其產品品質研究

王慶玲1，2， 蔣 將1，2， 劉元法*1，2

（1.食品科學與技術國家重點實驗室，江南大學，江蘇 無錫 214122；2.江南大學 食品營養與安全協同創新中心，江蘇 無錫214122）

首次采用水酶法提取豬油并對其提取條件進行了研究，以提油率為評價指標，比較了4種蛋白酶（Alcalase 2.4L，Neutrase 1.5MG，Flavourzyme 1000L和 Protamex）的作用效果。結果表明：堿性蛋白酶Alcalase 2.4L的作用效果最好。選取堿性蛋白酶為酶解用酶，確定酶法提取豬油的最佳酶解工藝為：酶解時間2.0 h，pH 8.0，料液質量體積比為1 g∶1 mL，酶解溫度55℃，加酶量為底物質量分數的1.0%，該條件下提油率可達到96.82%。與傳統方式得到的豬油產品比較，酶法提取的豬油基本理化指標均較優。

豬油；酶法；提油率；品質

豬油作為一種可食性動物油脂，具有獨特的風味功能，在加熱時可以彌漫出令人垂涎的香味[1]，在我國居民生活中一直占有相當重要的地位[2]。豬油的飽和脂肪酸主要以棕櫚酸和硬脂酸為主，不飽和脂肪酸以油酸、亞油酸為主，其中較低含量的花生四烯酸，能夠降低血脂，并可與亞油酸、亞麻酸合成具有多種重要生理功能的“前列腺素”[1]。同時豬油中棕櫚酸主要分布在甘油酯的Sn-2位，可作為制1，3-二油酸-2-棕櫚酸甘油三酯（OPO）的原料[3]。目前，各嬰兒配方乳粉廠家均致力于模擬母乳成分，OPO作為一種新型母乳脂肪替代品已經引起了大家的廣泛注意。故豬油可應用于嬰兒奶粉配方中，為人乳替代脂肪的開發提供良好的原料[4]。

目前傳統提取豬油的方式主要包括干法和濕法。傳統干法存在出油率低、色澤較深和過氧化值升高的缺陷[5]，而傳統濕法制取的豬油存在水分含量大、風味差、易酸敗的缺點。由于制油方法上存在一定弊端，毛豬油通常需經一定精煉才能滿足消費需求。水酶法作為一種新型提油技術，處理條件溫和，在增加提油率的同時能較好地保護油脂有效成分不遭受破壞[6]，但是目前尚未有關于水酶法提取豬油的研究報道。本課題研究的主要目的以豬背部肥膘為原料，對水酶法提取豬油的提取工藝條件進行優化，旨在為豬油的生產、開發和利用提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬背部肥膘肉，購自無錫天鵬食品公司；工業濕法提取毛豬油和精煉豬油，由益海嘉里集團提供；工業干法提取毛豬油和精煉豬油，由眾品集團提 供 ；Alcalase 2.4L，Protamex，Neutrase 1.5MG，Flavourzyme 1000L，諾維信（中國）生物技術有限公司產品；無水乙醇，體積分數95%乙醇，乙醚，硫代硫酸鈉，異辛烷，冰醋酸，石油醚，氫氧化鉀，三氟化硼等（均為分析純），國藥集團化學試劑有限公司產品；FAME混標（1895-1AMP），Sigma公司產品。

AL204型電子天平，梅特勒-托利多儀器 （上海）有限公司產品；JJ-1B型強力恒速電動攪拌器，江蘇省金壇市金南儀器廠產品；Deltax型酸度計，梅特勒儀器上海有限公司產品；HH-601型超級恒溫水浴，江蘇省金壇市精達儀器制造廠產品；Alpha-1500型紫外可見分光光度計，上海譜元儀器有限公司產品；RT-TDL-50A型低速臺式大容量離心機，無錫瑞江分析儀器有限公司產品；GC-2014型氣相色譜儀，日本島津公司產品。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料基本營養成分的測定 水分含量的測定：參考GB/T 9695.15—2008《肉與肉制品 水分含量測定》中的直接干燥法；粗蛋白質的測定：參考GB 5009.5—2010《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》中的凱式定氮法；灰分的測定：參考GB/T 9695.18—2008《肉與肉制品 總灰分測定》；粗脂肪的測定：參考GB/T 9695.7—2008《肉與肉制品 總脂肪含量測定》，并將粗脂肪含量定為原料中豬油的含量。

1.2.2 豬油的酶法提取工藝 將-20℃冷凍貯存的豬膘肉在-4℃解凍后絞成糜狀，用去離子水調節料液比，調節溫度，用2 mol/L NaOH調節混合體系的pH，加入一定量的蛋白酶進行酶解反應，酶解反應一段時間后，離心轉速4 500 r/min條件下離心15 min，分離得到上層清油。撮率按下式（1）計算。

式（1）中，P為提油率，M0為提取的豬油質量，M為原料的豬油質量。

1.2.3 豬油的干法和濕法提取條件

1）干法提取：將豬膘肉切成細小顆粒（1cm×1cm），用電磁爐小火力熬制（約160℃）5 min后，冷卻至55℃，離心轉速4 500 r/min條件下離心15 min。

2）濕法提取：將豬膘肉絞成糜狀，用去離子水調節料液質量體積比為1 g∶1 mL，調節溫度為55℃或100℃，熬制2 h后，離心轉速4 500 r/min條件下離心15 min。

1.2.4 豬油氧化穩定性的測定 以過氧化值（POV）和硫代巴比妥酸值（TBARS）共同評價油脂的氧化穩定性，其中POV值參考GB/T 5538—2005《動植物油脂過氧化值測定》中的硫代硫酸鈉滴定法，而TBARS測定方法參照Racanicci等[7]方法并有所改動，TBARS結果表示為丙二醛的含量。

1.2.5 豬油理化性質測定 水分及揮發物含量：參考GB/T 5528—2008《動植物油脂 水分及揮發物含量測定》中的直接干燥法；熔點：參考GB/T 12766—2008《動物油脂 熔點測定》；色澤：參考GB/T 22460—2008《動植物油脂羅維朋色澤的測定》；酸值：參考GB/T 5530—2005《動植物油脂 酸值和酸度測定》中的熱乙醇測定法；碘值：參考GB/T 5532—2008《動植物油脂 碘值的測定》中的硫代硫酸鈉滴定法；POV：參考GB/T 5538—2005《動植物油脂 過氧化值測定》中的硫代硫酸鈉滴定法。

1.2.6 脂肪酸組成分析 樣品甲酯化，采用三氟化硼法[8]；脂肪酸分析，采用Agilent 7820A氣相色譜儀，TRACE TR-FAME毛細管色譜柱 （60 m×0.25 mm×0.25 μm），進樣口溫度和檢測器溫度都設置為250℃。色譜柱升溫程序：初始溫度60℃，保留3 min后，以5℃/min升溫至175℃并保留15 min，接著以2℃/min升溫至220℃保留10 min；載氣為高純氮氣，體積流量1.2 mL/min。根據FAME混標的氣相色譜圖，分析樣品的脂肪酸組成，并根據峰面積確定脂肪酸含量。

1.2.7 數據統計分析 實驗數據重復3次平行3次，結果表示為平均值±標準偏差，圖表由SigmaPlot 11.0，Origin 8.0和Excel 2010分析。

2 結果與討論

2.1 豬背部肥膘肉基本組成

本實驗中所用豬背部肥膘肉的基本成分見表1。

表1 豬背部肥膘肉基本組成Table 1 Basic components of the pig fatback

由表1可知豬背部肥膘肉中的粗蛋白質質量分數僅占5.01%，而粗脂肪質量分數達到83.98%。

2.2 豬油的酶法提取工藝條件的優化

2.2.1 酶種類對提油率的影響 由于不同蛋白酶對蛋白質的作用位點不同，水解效果存在差異，需要對蛋白酶進行一定的篩選。在參考文獻的基礎上，選擇4種蛋白酶（堿性蛋白酶、中性蛋白酶、風味蛋白酶、復合蛋白酶）對豬脂肪組織分別進行酶解，參考相關酶制劑產品的使用說明，確定各種蛋白酶的水解條件，如表2所示。

表2 蛋白酶的反應條件Table 2 Hydrolysis conditions of various enzymes

蛋白酶水解能力的差異主要是由蛋白酶對肽鍵的專一性不同引起的[9]，由圖1可以看出，在加酶量（0.8%）較低時，Alcalase 2.4L的效果明顯優于其他3種酶，提油率Alcalase 2.4L＞Protamex＞Neutrase 1.5MG＞Flavourzyme 1000L；而隨著酶用量的增加，提油率也相應的提高，Protamex的提油效果開始接近Alcalase 2.4L。綜合考慮酶的作用效果和價格等因素，Alcalase 2.4L價格低廉且提油率高，故選用Alcalase 2.4L作為豬油的提取酶。

圖1 不同蛋白酶對提油率的影響Fig.1 Effect of proteases on oil extraction yields

2.2.2 酶解時間對提油率的影響 在料液質量體積比為1 g∶1 mL，溫度為50℃，pH值為8.0，加酶量為0.5%的條件下，研究酶解時間對提油率的影響。酶解時間的長短是使細胞能否較大程度破碎的關鍵因素之一[10]，如圖2所示，隨著酶解時間的延長，細胞破碎程度增大，有利于油滴的釋放，提油率隨之增加，但是當酶解時間達到2 h后提油率變化不大，這主要是因為酶和底物的作用已經較徹底。綜合考慮提油率、生產周期、生產成本等因素，選取酶解時間為2 h。

圖2 酶解時間與提油率之間的關系Fig.2 Relationship between hydrolysis time and oil extraction yield

2.2.3 pH對提油率的影響 選定酶解時間為2 h，在料液質量體積比為1 g∶1 mL、溫度為50℃，加酶量為0.5%的條件下，研究不同pH對提油率的影響，結果如圖3所示。可以看出，當pH值在6.0～9.0范圍內時，提油率隨著pH的增加先升高后降低，這是因為酶在一定的條件下都有其特定的最適pH值，在此條件下酶表現出最大活力，當pH值過高或過低時，酶的活力都會受到影響[11]，從而影響豬油的提油率。但是在pH 5.0時，豬油提油率出現異常升高現象，可能是因為在pH 5.0條件下，雖然酶活較低，但由于接近蛋白質的等電點，蛋白質之間會相互作用，發生聚集，有利于油的釋放，從而導致提油率升高。為了驗證這一點，在不加酶條件下，分別在pH 2.0、4.5、8.0條件下提油，比較pH對提油率的影響，結果如圖3柱狀圖所示，可以看出，在pH 4.5時提油率的確出現異常升高的現象，從而證實以上推測。

圖3 pH與提油率之間的關系Fig.3 Relationship between pH and oil extraction yield

POV值和TBARS值是反應脂肪氧化程度的參數，POV值反映了油脂氧化的初級產物含量[12]，而TBARS值可以反映了油脂氧化的次級產物含量[13]。通過圖4，比較第0—14天的POV值可以明顯看出，pH 2.0、4.5的豬油POV值明顯高于pH 8.0，不利于豬油的貯藏穩定。TBARS值的變化趨勢與POV值一致，進一步證實了酸性環境對豬油的氧化穩定性不利，這可能是因為在酸性條件下，較多甘三酯會水解生成游離脂肪酸，大量游離脂肪酸的存在使油脂易氧化。綜合考慮提油率和油脂的氧化穩定性，選取pH 8.0為最適酶解pH。

圖4 不同pH對油脂貯藏過程中POV值和TBARS值的影響Fig.4 Effect of pH on POV and TBARS during storage

2.2.4 料液比對提油率的影響 選定酶解時間為2 h，pH 8.0，在溫度為50℃，加酶量為0.5%的條件下，研究不同料液質量體積比 （2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4（g/mL））對提油率的影響，結果如圖5所示。當料液比較大時，體系黏度大，流動性差，抑制了酶分子的遷移和油分子的游離[14]，故提油率降低；料液比過小時，導致酶和底物的濃度降低，影響酶反應速度，導致提油率下降。因此將料液比確定在1 g∶1 mL。

圖5 提油率與料液比之間的關系Fig.5 Relationship between the ratio of material to water and oil extraction yield

2.2.5 溫度對提油率的影響 選定酶解時間為2 h，pH 8.0，料液比1 g∶1 mL，在加酶量為0.5%的條件下，研究溫度對提油率的影響。溫度對酶促反應較復雜，一方面溫度升高，酶促反應速率加快，但當溫度過高時，酶會逐漸變性而失活，使酶反應速率下降，而且溫度過高也會影響油的品質[11]。由圖6可以看出，在45～60℃溫度范圍內，隨著反應溫度的升高，提油率逐漸增加，但是當溫度達到65℃時，由于酶活性受到抑制，酶解效果變差，提油率出現下降的趨勢。

圖6 提油率與溫度之間的關系Fig.6 Relationship between temperature and oil extraction yield

同時由圖7可以看出，在14 d的貯藏時間里，POV值和TBARS值隨溫度的升高而明顯增加，說明在提油過程中過高的溫度會降低豬油的氧化穩定性，不利于油脂的保藏。綜合考慮提油率和氧化穩定性兩方面因素，選定酶解溫度為55℃。

圖7 不同溫度對貯藏過程中POV值和TBARS值的影響Fig.7 Effect of temperature on POV and TBARS during storage

2.2.6 加酶量對提油率的影響 選定酶解時間為2 h，pH 8.0，料液質量體積比 1 g∶1 mL，在溫度55℃條件下，研究加酶量對提油率的影響，結果如圖8所示，可以看出，隨著加酶量的增加，提油率逐漸上升，這是因為在底物濃度一定時，與底物作用的酶量越大，反應速度越快，酶解越徹底[15]。當加酶量為1.0%時，提油率趨于平緩。綜合考慮提油率和經濟成本，選取加酶量為1.0%為最適加酶量，此時提油率可達到96.82%。

圖8 提油率與加酶量之間的關系Fig.8 Relationship between the enzyme amount and oil extraction yield

2.3 豬油基本理化指標測定

在理化性質方面，將酶法提取的豬油（AEE）與工業濕法提取毛豬油（C1-1）和精煉豬油（C1-2）、工業干法提取毛豬油（C2-1）和精煉豬油（C2-2）、實驗室濕法提取豬油（AE）、實驗室濕法提取豬油（DE）進行比較，全面評價酶法提取豬油的品質，結果如表3和圖9所示。與傳統的干法和濕法得到豬油樣品相比，AEE的色澤（0.5R+1.6Y）最淺。通過圖9也可以更直觀地看出，液態的AEE更透亮，固態的AEE顏色也更潔白，這是因為酶法提取過程條件溫和，避免了過多有色物質的生成；雖然AEE水分含量較干法提取豬油樣品（C2-1和DE）的水分含量稍高，但是仍滿足國家一級食用豬油標準，故在生產過程中不需進行脫水；AEE的酸價較低，可能因為水酶法提取過程堿的加入中和了部分游離脂肪酸[16]；POV值和丙二醛含量可反應油脂的氧化程度，而碘價是衡量油脂不飽和程度的重要指標[17]，油脂中不飽和脂肪酸含量越高，碘值越大。由表3可知，AEE的POV值（0.509 meq/kg=0.006 4%）和丙二醛質量均比較低，甚至低于精煉豬油，而碘價相對較高，這說明酶法提油工藝可以使原料中存在的不飽和脂肪酸較好的保留下來[18]。

表3 豬油部分理化指標比較Table 3 Physicochemical indexes of lards obtained by different processes

圖9 不同方式得到豬油顏色比較Fig.9 Solid and liquid lard samples from different processes

與國家食用豬油標準GB/T8937—2206進行對比，發現酶法提取豬油的水分、酸價、碘值、POV值和皂化值等指標均達到國家一級食用豬油標準。豬油品質高，可以免除精煉的繁瑣步驟，提高生產效率，降低能耗及成本。

2.4 豬油脂肪酸組成分析

不同方式得到豬油的脂肪酸組成如表4所示，可以看出AEE與工業來源毛豬油（C1-1、C2-1）脂肪酸質量分數略有不同，這主要是由于提油原料的來源不同而引起。當原料相同時，比較AEE、DE、AE可以看出，不同方式得到的豬油的脂肪酸組成及質量分數并無明顯差異，說明酶法提取過程對油的脂肪酸組成并無顯著影響，這一結果與Latif[19]和Puangsri[20]等的研究相吻合，從而表明酶法提取過程安全有效。

3 結語

本文中較系統地研究了水酶法提取豬油工藝，在酶解時間為2 h，pH 8.0，料液質量體積比1 g∶1 mL，溫度55℃，加酶量為1%條件下，提油率可以達到96.82%。對不同方式得到的豬油的品質分析表明，水酶法提取豬油的各項理化指標均優于傳統方式提取的豬油樣品，并且達到國家一級食用豬油標準，因而可以免除精煉的繁瑣步驟，縮短豬油的生產周期，節約生產成本。同時脂肪酸分析結果表明，水酶法提油技術安全有效，不會影響豬油的脂肪酸組成。水酶法作為提取豬油的一種新方式，條件溫和而有效，可以彌補傳統提取方式的不足，對豬油的工業生產具有一定指導意義。

表4 豬油的脂肪酸組成比較Table 4 Fatty acid analysis of lards obtained by different processes

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Aqueous Enzymatic Extraction of Lard and its Product Quality

WANG Qingling1，2， JIANG Jiang1，2， LIU Yuanfa*1，2
（1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Collaborative innovation center of food nutrition and safety，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

Extraction of lard with aqueous enzymatic method was studied.Four proteases，Alcalase 2.4L，Neutrase 1.5MG，Flavourzyme 1000L and Protamex were evaluated for their efficiency in oil release，and Alcalase 2.4L was found to the most effective for oil-extraction.The optimal hydrolysis parameters for Alcalase 2.4L were hydrolysis time 2.0 h，temperature 55℃，pH 8.0，ratio of material to water 1 g∶1 mL and enzyme amount 1%（E/S），which resulted in an oil extraction yield of 96.82%. Lard obtained by the enzymatic extraction was superior to those by traditional methods according to physicochemical properties.

lard，aqueous enzymatic method，oil extraction yield，quality

TS 224

A

1673—1689（2017）02—0164—08

2015-03-26

國家自然科學基金項目（31301497）；國家863計劃項目（2011 AA100806；2013AA102103）。

*通信作者：劉元法（1974—），男，山東淄博人，工學博士，教授，博士研究生導師，主要從事油脂深加工研究。E-mail：foodscilyf@163.com

王慶玲，蔣將，劉元法.豬油的水酶法提取工藝及其產品品質研究[J].食品與生物技術學報，2017，36（02）：164-171.