基于復(fù)合酶法提取核桃油工藝條件的優(yōu)化

摘要：研究復(fù)合酶提取核桃油的工藝條件。以果膠酶和纖維素酶組成復(fù)合酶，并輔助以超聲波來提取核桃油，經(jīng)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化提取條件。研究結(jié)果表明，果膠酶 ∶纖維素酶的質(zhì)量比為1 ∶1、酶添加量1.4%、酶解pH值為6.0、超聲酶解溫度55 ℃、酶解時(shí)間50 min、超聲功率90 W，核桃提油率可達(dá)54%。

關(guān)鍵詞：核桃油;復(fù)合酶;超聲波;提取工藝優(yōu)化;果膠酶;纖維素酶

中圖分類號： TS255.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）16-0221-03

收稿日期：2019-04-18

基金項(xiàng)目：陜西省安康市科技局項(xiàng)目（編號：2017AK01-06）。

作者簡介：李亞萍（1978—），陜西寶雞人，碩士，講師，主要從事天然植物中有效成分的提取分離與檢測方面的研究。

隨著人們生活水平的提高，有著“樹上油庫”美譽(yù)的核桃越來越被關(guān)注。相對于其他油料植物，核桃中核桃仁的油脂含量較高，質(zhì)量占比65%左右，亞油酸、甘油酯、亞麻酸及油酸甘油酯是其主要成分，含量占油脂總量的90%左右。大量的醫(yī)學(xué)和營養(yǎng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，長期食用核桃油不僅可以降低血液中的膽固醇水平，還可對心血管類的疾病起到一定的預(yù)防作用[1-3]。提油方法中，傳統(tǒng)的壓榨法出油率不高，殘油量大，而溶劑浸出法提油的時(shí)間較長、同時(shí)還存在有機(jī)溶劑殘留的問題[4]。本研究以超聲波輔助復(fù)合酶法提取核桃油，該方法不僅環(huán)保，提油率高，而且操作過程簡單，試驗(yàn)條件易于控制，可為安康核桃油的開發(fā)利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器、試劑及原料

KH-250DE數(shù)控超聲波清洗器，昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司生產(chǎn);LC-10ATvp高效液相色譜儀，日本島津生產(chǎn);MODEL0406-1低速離心機(jī)，上海醫(yī)療器械（集團(tuán)）有限公司手術(shù)器械廠生產(chǎn);DK-2000-ШL電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司生產(chǎn)。所用試劑均為分析純。果膠酶、纖維素酶食品級，上海如吉生物科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)。核桃采自陜西省安康地區(qū)的山地核桃。

1.2 核桃油的提取過程

篩選安康地區(qū)優(yōu)質(zhì)核桃仁，在溫水中浸泡12 h后去掉內(nèi)種皮，烘干后粉碎，稱質(zhì)量。按質(zhì)量比1 ∶6將核桃仁和水混合得到混合液[5]，分別加入果膠酶、纖維素酶、復(fù)合酶（質(zhì)量比為1 ∶1），攪拌均勻后，固定超聲功率90 W，并設(shè)置一定的酶解pH值（以氫氧化鈉調(diào)節(jié)）、超聲酶解溫度、酶解時(shí)間，在超聲波清洗器中超聲酶解。然后取出試液煮沸10 min，混合液上離心機(jī)分離，獲得游離油和乳狀液，乳狀液再經(jīng)萃取分離得到游離油。合并上述游離油即為粗油，再經(jīng)恒質(zhì)量干燥即可獲得核桃油產(chǎn)品。具體過程見圖1。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同因素對核桃油提取率的影響

2.1.1 單一酶與復(fù)合酶對核桃油提油率的影響

準(zhǔn)確稱取10 g核桃仁粉末3份，按1 ∶6（料液質(zhì)量比）制成混合液，分別用果膠酶、纖維素酶及復(fù)合酶（質(zhì)量比1 ∶1）酶解[6]，加酶1.4%（酶量占混合液的質(zhì)量比值），調(diào)節(jié)pH值=6.0。設(shè)置超聲功率90 W，超聲酶解溫度50 ℃，超聲酶解時(shí)間30 min。進(jìn)行酶解，酶解完成后將混合液煮沸滅酶10 min，離心 4 000 r/min，20 min，比較觀察不同酶對提油效果的影響。

從圖2可以看出，復(fù)合酶比單一酶更利于提油率的提高，可能是纖維素酶與果膠酶之間存在著協(xié)同作用，聯(lián)合使用能提高出油率，所以采用復(fù)合酶進(jìn)行酶解提油。

2.1.2 酶用量對核桃油提取率的影響

準(zhǔn)確稱取10 g核桃仁粉末6份， 按1 ∶6（料液質(zhì)量比）制成混合液， 用復(fù)合酶進(jìn)行酶解，依次加入0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%的復(fù)合酶（酶量占混合液的質(zhì)量比值），其他操作條件同

“211”節(jié)，比較不同酶用量對核桃油提取率的影響。從圖3可以看出，酶用量<1.4%時(shí)，核桃油的提取率隨著酶用量大幅提高，當(dāng)酶用量達(dá)1.4%時(shí)，提油率達(dá)到了最大值，之后酶用量再增加，核桃油的提取率反而有下降的趨勢，可能是酶的濃度偏大，酶解活性反而下降，因此酶用量宜控制在1.4%。

2.1.3 酶解pH值對核桃油提取率的影響

準(zhǔn)確稱取10 g核桃仁粉末5份，工藝參數(shù)與“2.1.1”節(jié)部分相同，分別調(diào)節(jié)酶解pH值為 5.0、5.5、6.0、6.5、7.0，比較酶解pH值對提油效果的影響。

從圖4可以看出，當(dāng)pH值<6.0時(shí)，隨著pH值的增加，核桃油提取率呈增加趨勢，但pH值在5.0～5.5之間變化不明顯，5.5～6.0之間，提油率提高明顯，pH值=6.0時(shí)，提取率最大;pH值超過6.0時(shí)，提取率開始下降，可能是酶的活性開始下降了。因此pH值宜控制在6.0。

2.1.4 超聲酶解溫度對核桃油提取率的影響

準(zhǔn)確稱取 10 g 核桃仁粉末5份，工藝參數(shù)與“2.1.1”節(jié)部分相同，分別在40、45、50、55、60 ℃溫度條件下進(jìn)行酶解，比較酶解溫度對提油效果的影響。

從圖5可以看出，在酶解溫度為40～55 ℃時(shí)，提取率隨著酶解溫度的升高而增加，當(dāng)溫度為55 ℃時(shí)，提取率最大。酶解溫度高于55 ℃后，提取率反而下降，因?yàn)榇藭r(shí)已經(jīng)超過了酶解的最佳溫度，酶的活性開始下降。因此，55 ℃ 是最佳的超聲酶解溫度。

2.1.5 酶解時(shí)間對核桃油提取率的影響

準(zhǔn)確稱取10 g核桃仁粉末6份，工藝參數(shù)與“2.1.1”節(jié)部分相同， 進(jìn)行酶解的時(shí)間分別為20、30、40、50、60、70 min，比較酶解時(shí)間對提油效果的影響。從圖6可以看出，核桃油的提取率隨著酶解時(shí)間的增加先增加后減少，當(dāng)超聲酶解時(shí)間為50 min時(shí)，酶與底物進(jìn)行了最充分的反應(yīng)，出油率相對最多，提取率也達(dá)到了最大值，超過50 min后，提取率開始下降，可能是時(shí)間過長，核桃呈乳化狀態(tài)，不利于離心分離。因此，超聲酶解時(shí)間宜控制在50 min。

2.2 復(fù)合酶提取核桃油的正交試驗(yàn)

以核桃油的提取率為試驗(yàn)指標(biāo)，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以酶加量、酶解pH值、超聲酶解溫度、超聲酶解時(shí)間為影響因素，進(jìn)行L9（34）的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素水平見表1，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表2數(shù)據(jù)分析可知，影響核桃油提取率的因素大小為A>D>C>B，即酶加量對核桃油提取率的影響最大，其次是超聲酶解時(shí)間和超聲酶解溫度，酶解pH值對核桃油的提取率影響最小。 4個(gè)因素的最佳工藝為A2B2C2D1，即酶加量14%、酶解pH值為6.0、超聲酶解溫度55 ℃、超聲酶解時(shí)間50 min。

因此，核桃油產(chǎn)率計(jì)算值為w=m/ms×100%=0.543 8/10×100%=54%。

式中：w為核桃油提取率，%;ms為核桃仁的質(zhì)量，g;m為提取的核桃油的質(zhì)量，g。

3 結(jié)論

超聲波輔助酶法將水酶法與超聲波技術(shù)結(jié)合起來，酶使核桃仁的組織細(xì)胞破裂得更有效，更充分，提高了出油率，又輔助以超聲波的強(qiáng)烈振動(dòng)、空化及攪拌等協(xié)同作用，有效地提高了核桃油的提取率。若按下述工藝條件運(yùn)行，果膠酶 ∶纖維素酶質(zhì)量比為1 ∶1、酶添加量1.4%、超聲酶解pH值為60、超聲酶解溫度55 ℃、酶解時(shí)間50 min、超聲功率90 W，核桃提油率可高達(dá)54%。

參考文獻(xiàn)：

[1]張韶忠. 核桃油現(xiàn)代食用消費(fèi)的新趨勢[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工，2008（7）：34-35.

[2]翁新楚，董新偉，任國普. EPA和DHA的生理功能及其氧化穩(wěn)定性[J]. 生物工程進(jìn)展，1994，14（6）：56-60.

[3]Phillipson B E，Rothrock D W，Connor W E，et al. Reduction of plasma lipids，lipoproteins，and apoproteins by dietary fish oils in patients with hypertriglyceridemia[J]. New England Journal of Medicine，1985，312（19）：1210-1216.

[4]姜榮慶. 復(fù)合酶提取山核桃油及副產(chǎn)物綜合利用的研究[D]. 長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[5]李天蘭. 水酶法提取核桃油及多不飽和脂肪酸富集研究[D]. 烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[6]易建華，朱振寶，趙 芳. 酶的選擇對水酶法提取核桃油的影響[J]. 中國油脂，2007，32（2）：27-29.