水酶法提取油莎豆油脂的研究.doc

水酶法提取油莎豆油脂的研究陈 星 张连云 邹险峰(长春大学农产品加工吉林省重点实验室 长春 130012)摘要： 研究了水酶法提取油莎豆油脂的工艺。采用水酶法提油以油脂得率为考察指标,在单因素试验结果基础上,进行正交试验设计,考察酶的种类、酶的浓度、酶解时间等因素对油脂得率的影响。结果影响油脂得率主要的因素依次是酶的种类（A）、酶的浓度（B）、酶解时间（C）；最优组合为A2B3C3，水酶法优化条件为豆粕专用酶、酶浓度2.5%、酶解时间5h。验证实验表明，采用最优组合A2B3C3，油脂得率为92.12%。关键词：水酶法;油莎豆;油脂提取. 中图分类号： 献标识码： 文章编号： Study used water enzymatic extraction of oil from Cyperus esculentus L.Chenxing Zhanglianyun zhouxianfeng(Changchun University in Jilin Province Key Laboratory of the processing of agricultural products, Changchun 130022) Abstract Enzymatic extraction of water on a Cyperus esculentus L.grease the process. Enzymatic use water to oil to grease a rate of inspection targets, the single factor on the basis of test results, orthogonal experimental design, inspection of the type, the concentration of enzyme, hydrolysis time on the impact of oil yield. The results affected the yield of oil were the main factors is of the type (A), the concentration of (B), hydrolysis time (C); optimal combination for A2B3C3, water enzymatic optimum conditions for soybean meal special enzymes, enzyme concentration 2.5%, hydrolysis time 5 h. Verification experiment showed that the optimum combination A2B3C3, oils and fats in the rate of 92.12%.Key words: Water enzymatic Cyperus esculentus L. Oil extraction 油莎豆（ Cyperus esculentus L.）为莎草科一年生草本植物，别名油莎草、洋地栗。是从非洲干旱地区引进的一种优质 高产、综合利用前景广阔的集粮、油、牧、饲于一体的经济作物，是当今植物中较有发展前途的新型油料作物之一。其地下块茎含油量20-35%，可用于榨油，营养丰富1，油莎豆油为不干性油，味道醇香，主要含油酸，不饱和脂肪酸达75%。对降低血脂，防治心血管疾病和机体代谢紊乱等病症具有一定的作用，是老年人保健食用油2 。其抗氧化性高于大豆油、菜籽油、花生油等。现今世界食品企业在油炸食品、方便面、饼干等均使用氢化油脂，由于氢化油脂含有反式脂肪酸对人体危害极大，因此，世界各国都在寻找替代油脂，油莎豆油脂就是目前最好的替代油脂3。目前国内外的油脂生产都是用压榨法和浸出法，水酶法是一种新兴的提取油脂的方法，可应用于芝麻、大豆、花生、玉米胚芽等油料种子的油脂提取。它以机械和酶解为手段降解植物细胞壁，使油脂得以释放。钱俊青 谢祥茂研究了水相酶法处理萃取大豆油工艺 3；鲁曾等研究了分步酶解法提取玉米胚芽油工艺4；李浪等利用黑曲霉菌产复合纤维素粗酶液处理湿麻渣使芝麻出油率由40%提高到45%5；利用生物技术提高植物油料出油率将是未来油脂工业方向之一。本文主要应用水酶法提取油脂的方法，从油莎豆中提取出油脂，从而为开发和利用此农作物提供了科学依据。水酶法是采用酶制剂，无污染，因此在目前大力提倡绿色食品的情况下，水酶法将是一种行之有效的提油方法。1材料与方法1.1材料1.1.1 材料来源：国家大豆研究中心提供的油莎豆1.1.2 试剂：碱性蛋白酶（无锡市酶制剂厂）、中性蛋白酶（无锡市酶制剂厂）、分离蛋白专用酶（南宁东恒华道生物科技有限责任公司）、豆粕专用酶（南宁东恒华道生物科技有限责任公司）、大豆蛋白改性酶（南宁庞博生物工程有限公司）、氢氧化钠（2.5mol/l）以上均为分析纯试剂）。1.1.3 仪器：CTL型离心萃取机（合肥天工科技开发有限公司）、分析天平(德国惠普乐仪器有限公司)、LXJ-型离心机(上海医用分析仪器厂)、RE-52AA旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）1.2 方法、1.2.1工艺流程称取油莎豆100g - 浸泡24h打浆-静止12h-过300目筛分离沉淀淀粉-上清液50水浴酶解-80灭酶10min -离心分离-游离油、乳化层、水解液-分离乳化层加破乳化剂-液液萃取离心-得油脂1.2.2油脂得率的计算 样品中油脂ml数 油脂得率（%）= 每百克油莎豆油脂ml数1.2.3 油莎豆原料基本成分分析 对原料组成基本成分进行分析，油脂按GB/T 5009.6方法测定、蛋白质按GB/T 5009.5方法测定、糖用蒽酮比色法6 测定、淀粉用旋光法7 测定、水分按GB/T 5009.3方法。1.2.4单因素试验影响油脂得率的主要因素有酶的种类、酶解时间、酶的浓度等。酶的种类选取碱性蛋白酶、中性蛋白酶、分离蛋白专用酶、豆粕专用酶、大豆蛋白改性酶五个水平，酶的浓度选取0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%五个水平，酶解时间选取2h、3h、4h、5h、6h五个水平，分别进行单因素试验。1.2.5 正交试验设计 在单因素试验基础上，选择酶的种类、酶的浓度酶解时间为考察因素，采用正交表L9(33)进行正交试验，以油脂得率为考察指标，利用数据DPS3.01处理系统进行方差分析，筛选油脂的最佳提取条件，并对最佳条件进行验证试验。2 结果与分析2.1 原料基本成分 表1 油莎豆原料中基本成分含量Table 1 Cyperus esculentus L.in the basic ingredients of raw materials有效成分 含 量% 方 法蛋白质 8.00 凯氏定氮法 可溶性糖 23.42 蒽酮法脂肪 26.50 索氏提取法淀粉 23.24 旋光法水分 7.60 重量法分析结果表明：油莎豆大宗成分是脂肪、淀粉和糖类，蛋白质含量较少。说明油莎豆的开发利用主要是脂肪、淀粉和糖类。2.2 单因素试验2.2.1 酶的种类的影响图1为酶的浓度2.0%、时间3h、温度50、pH7.5时不同酶对油脂得率的影响。可以看出油脂得率由高到低依次为碱性蛋白酶、豆粕专用酶、大豆蛋白改性酶、分离蛋白专用酶、中性蛋白酶。所以下面酶解浓度和酶解时间的单因子实验选择碱性蛋白酶。2.1.2 酶的浓度的影响图2为碱性蛋白酶、酶解时间3h、温度50、pH7.5时酶的浓度对油脂得率的影响。可以看出油脂得率随着酶的浓度增加而增加。浓度为2.0%时油脂得率是85.8%，浓度为2.5%时油脂得率是86.6%，相差很少，从经济角度考虑，选择酶浓度2.0%为宜。2.1.3 酶解时间的影响图3 为碱性蛋白酶、酶的浓度2.0%、温度50、pH7.5时酶的浓度对油脂得率的影响。结果表明，油脂得率随着酶解时间增加而增加。考虑到酶解时间长，会给后续工序带来困难，消耗较多热能，综合各方面考虑，时间控制在为3-5h较为合适。2.2. 正交试验2.2.1 正交试验设计和结果的直观分析在上述单因素试验的基础上，选定三因素三水平做正交试验。因素水平见表2，正交试验结果见表3。表2 因素水平表Table 2 Factors Table 因 素水平A酶的种类B酶的浓度（%）C酶解时间（h）123碱性蛋白酶豆粕专用酶大豆蛋白改性酶1.52.02.5345表3 正交试验结果Table 3 orthogonal test results序号A酶的种类B酶的浓度（%）C酶解时间（h）油脂得率（%）111181.54212283.85313385.77421280.00522386.23623189.55731381.46832178.46933280.75K1251.16243.00248.55K2255.78248.54244.60K3251.44256.07253.46k183.7281.0083.18k285.2682.8581.53k380.2285.3584.49极差R5.044.352.95优水平A2B3C3因素主次酶的种类(A)酶的浓度（B）酶解时间（C）从单因素组合看，A2B3C1油脂得率最高为89.55%。但通过正交实验分析表明，三个变量因素中，因素A（酶的种类）的级差5.04最大，这说明因素A的水平改变时对试验指标的影响最大，因此因素A是要考虑的主要因素。以k2水平对应的平均值85.26%为最大，所以取它的第2水平最好。因素B（酶浓度）的级差为4.35，次于因素A，以k3水平对应的平均值85.35%为最大，所以取它的第3水平最好。因素C（提取时间）的级差为2.95低于因素B，说明它的水平改变时对试验指标的影响最小，以k3水平对应的平均值84.49%为最大，所以取它的第3水平最好。因此从表3中的极差分析可知，影响油脂得率因素的主次顺序依次是酶的种类（A）酶的浓度（B）酶解时间（C）；最优组合为A2B3C3，即豆粕专用酶，酶浓度2.5%，酶解时间5h。2.3验证实验 以最优工艺条件A2B3C3即豆粕专用酶，酶浓度2.5%，酶解时间5h。进行验证试验，油脂得率为92.12%。3结论通过对油莎豆有效成分的定性定量分析得知，油莎豆基本成分蛋白质、脂肪、糖、淀粉、水分含量分别为8.00%、26.50%、23.35%、23.21、7.00%。该检测结果与文献资料报道结果相近。本实验尝试用水酶法提取油莎豆油脂。结果表明在酶处理过程中，酶制剂的选择尤为重要，采用不同的蛋白酶处理对出油得率有很大差异，在单因素试验基础上，对油脂提取工艺条件的优化进行正交试验设计，选取三因素三水平做正交试验L9（33）。结果表明：影响油脂得率因素的主次顺序依次是酶的种类（A）酶的浓度（B）酶解时间（C），水酶法提取油莎豆中油脂的最佳工艺条件为：豆粕专用酶，酶浓度2.5%，酶解时间5h。研究表明采用水酶法提取油莎豆油的技术是一件有意义的工作，它可以有效解决传统制油出油率不高、残渣中残油高等问题。本实验采用酶处理，比传统的浸油和榨油法节省设备和生产时间，其经济效益比较明显，从经济角度看水酶法是油脂工业中最为先进的提取油脂的方法，尤其对蛋白质含量较低的油料作物更适于采用水酶法提取油脂。参考文献:1 杨俊卿 油莎豆的开发利用价值J 农牧产品开发: 2001年 第5期172 蒲成俊 银尧明 油莎豆的开发利用J 四川粮油科技: 1998年第3期 253 钱俊青 谢祥茂 水相酶法处理萃取大豆油工艺的研究J 浙江工业大学学报 2001年,第02期184 段作营 水酶法提取玉米胚芽油的研究J 中国油脂: 2002年 第3期 455 李浪