桃仁油的水酶法提取工艺研究

桃仁油的水酶法提取工艺研究

朱振宝1，2，易建华2，李静娟2

（1陕西师范大学 生命科学学院，西安 710062； 2陕西科技大学 生命科学与工程学院，西安 710021）

摘要：研究了水酶法提取桃仁油的工艺条件。通过单因素试验和正交试验，考察预处理、酶解工艺条件以及离心工艺参数对桃仁清油提取率的影响。结果表明：破碎预处理对桃仁清油提取率的影响较大，适宜的粉碎时间为80 s；酶解优化的料液比1∶ 5，碱性蛋白酶Alcalase 2.4L加入量08%（基于桃仁的质量），酶解温度45 ℃，酶解时间2.5 h；适宜的离心参数为转速8 000 r/min，离心时间40 min。试验条件下，桃仁清油提取率可达75.6％。

关键词：桃仁油；水酶法；碱性蛋白酶；清油提取率

中图分类号：TS224;TQ644   文献标志码：A   文章编号：1003－7969(2010)09－0018－04

Aqueous enzymatic extraction of peach kernel oil

ZHU Zhenbao1，2，YI Jianhua2, LI Jingjuan2

(1College of Life Sciences,Shaanxi Normal University,Xi’an 710062,China; 2College of Life

Science and Engineering，Shaanxi University of Science and Technology,Xi’an 710021,China)

Abstract：The process of peach kernel oil extraction by aqueous enzymatic method was researched.The influences of pretreatment, enzymatic hydrolysis conditions and the centrifugal parameters on the yield of free oil were investigated through single factor experiment and orthogonal experiment.The results showed that the degree of granularity had a important effect on the yield of free oil and the suitable crashing time was 80 s.The optimum hydrolysis conditions were: solid vs liquid ratio 1∶ 5, alkaline protease Alcalase 24L dosage 0.8%（based on the mass of peach kernel）, 45 ℃, 2.5 h.The ideal centrifugal parameters were:centrifugation time 40 min, rotational speed 8 000 r/min.Under the above conditions,The yield of free oil was 75.6%.

Key words：peach kernel oil; aqueous enzymatic extraction; alkaline protease;free oil yield

    桃为蔷薇科、李属Prunus、桃亚属Amygladus植物［1］。我国是桃亚属植物的起源中心，有着丰富的种质资源。桃仁富含多种营养成分和生物活性物质，是临床疗效显著的天然药物。桃仁味甘、苦，性平，具有活血化淤、润肠通便、改善血液循环、抗过敏、镇痛止咳、抗炎、保肝、抗衰老等功效［2］。研究表明，桃仁主要含有脂肪、蛋白质、苦杏仁甙、挥发油等成分［3］。在食品加工中，桃仁一般作为废弃物被抛弃，造成了环境污染和资源浪费。开发和利用桃仁资源不仅可以变废为宝，还能够提高桃加工厂的经济效益。

    水酶法提取花生、葵花籽、大豆、油菜籽等油料油脂的研究已有深入报道［4-7］，但提取桃仁油的研究较少。本文对桃仁油的水酶法提取工艺参数进行研究，以期为桃仁的开发利用提供新的思路，为加工业提高产品附加值提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

    桃仁，市售；碱性蛋白酶Alcalase 2.4L，诺维信（中国）有限公司；中性蛋白酶、纤维素酶、α－中温淀粉酶，北京奥博星生物技术有限责任公司；果胶酶，万利酶制剂有限公司；磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、石油醚等均为分析纯。

1.2 主要仪器、设备

    索氏抽提器，PB－8型酸度计，JA5003型电子分析天平，电热恒温水浴锅，LG10－2.4A离心机，101－1 型电热鼓风干燥箱，电动搅拌器，注射器。6890气相色谱仪，配置自动进样器，化学工作站，FID检测器（美国Agilent仪器公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 水酶法提取桃仁油的流程及清油提取率计算［8］ 桃仁→清理→破碎→灭酶→冷却→酶解→离心分离→清油。

     清油提取率=m′/(m×ω)×100%

式中：m′——清油质量，g；

m——桃仁质量，g；

ω——桃仁中油脂质量分数。

1.3.2 破碎预处理对桃仁清油提取率的影响 每组取100 g桃仁，使用食物搅拌器对桃仁进行不同粉碎时间处理，用NaH2PO4－K2HPO4缓冲溶液调节pH 8.0，料液比1∶ 5，50 ℃浸泡1 h，90 ℃灭酶10 min，然后降温至50 ℃，加入0.5 g碱性蛋白酶Alcalase 2.4L，酶解2 h，酶解完成后，4 000 r/min离心20 min，分离清油，计算清油提取率，研究桃仁粉碎时间对清油提取率的影响。

1.3.3 酶解单因素试验 桃仁粉碎时间为80 s，其他条件同1.3.2，研究不同酶对桃仁清油提取率的影响，选择较适宜的水解酶；同时研究不同料液比，加酶量（基于桃仁的质量），酶解温度，pH及酶解时间等酶解工艺条件对桃仁清油提取率的影响。

1.3.4 正交试验 在单因素试验基础上，选择对提取率影响较为显著的因素，进行L9(34)正交试验，因素水平见表1。 

表1 因素水平

1.3.5 离心参数对桃仁清油提取率的影响 通过正交试验获得最佳酶解条件，在此条件下选择不同离心转速和离心时间研究离心参数对桃仁清油提取率的影响。

2 结果与讨论

2.1 破碎预处理对桃仁清油提取率的影响（见图1）

    由图1可知，桃仁粉碎时间对清油提取率有较大的影响。粉碎时间在20~80 s时，清油提取率随粉碎时间延长而明显提高。其原因可能在于随着粉碎时间的延长，粉碎度提高，酶作用面积随之增大，提取率也相应提高；但是，粉碎时间继续延长，提取率反而降低，且时间越长能耗越高；另一方面，原料粉碎过细，可能引起扩散速度下降。因此，试验选择粉碎时间为80 s。

图1 粉碎时间对桃仁清油提取率的影响

2.2 酶解单因素试验

2.2.1 酶的种类对桃仁清油的提取效果 分别采用中性蛋白酶、碱性蛋白酶Alcalase 2.4L、α－中温淀粉酶、果胶酶和纤维素酶进行桃仁清油提取试验，保持其他条件不变，结果如图2所示。由图2可以看出，蛋白酶对清油提取效果较好，α－中温淀粉酶也有较好的提取效果。几种酶的提取效果依次为碱性蛋白酶Alcalase 2.4L＞中性蛋白酶＞α－中温淀粉酶＞纤维素酶＞果胶酶。蛋白酶的主要作用可能在于水解蛋白质，从而使油脂释放出来，其真正的机理有待于进一步深入研究。因此，本试验选择碱性蛋白酶Alcalase 2.4L作为酶解用酶。

图2 不同酶提取桃仁油效果比较

2.2.2 料液比对碱性蛋白酶清油提取率的影响（见图3）

图3 料液比对碱性蛋白酶清油提取率的影响

    由图3可以看出，料液比对清油提取率影响较明显。料液比过小，桃仁提取液黏度较大，体系流动性差，不利于蛋白酶的作用；料液比过大，酶浓度较低，影响了酶反应速度。当料液比为1∶ 5时，清油提取率最高。因此，以下试验均采用料液比1∶ 5为提取条件。

2.2.3 加酶量对碱性蛋白酶清油提取率的影响（见图4） 由图4可知，随着加酶量的增加，清油提取率增大，这说明一定程度提高加酶量，有利于酶的水解作用；但加酶量大于1.2%，清油提取率反而下降，这可能是由于随着酶量增加，酶与桃仁蛋白结合达饱和状态，酶的作用受限，且酶作为一种蛋白质，对油脂有吸附作用，导致桃仁油的提取率下降。因此，以下试验加酶量为12%。

图4 加酶量对碱性蛋白酶清油提取率的影响

2.2.4 酶解温度对碱性蛋白酶清油提取率的影响（见图5） 由图5可以看出，酶解温度对清油提取率的影响较大， 在40～55 ℃范围内，随温度的升高，清油提取率不断提高，当温度超过 55 ℃，清油提取率随温度升高而降低。碱性蛋白酶Alcalase 2.4L的最适温度为50 ℃，这说明随着温度的升高，碱性蛋白酶活性增强，水解作用加快，但超过其最适温度，酶活性降低，桃仁油提取率下降。因此，以下试验酶解温度为45~55 ℃。

图5 酶解温度对碱性蛋白酶清油提取率的影响

2.2.5 pH对碱性蛋白酶清油提取率的影响（见图6） 由图6可见，pH对碱性蛋白酶清油提取率的影响较小，但总的趋势是，当酶解体系为弱碱性接近中性时，提取率相对较高，而当pH大于8.0，清油提取率下降。因此，选用pH 8.0作为以下试验条件。

图6 pH对碱性蛋白酶清油提取率的影响

2.2.6 酶解时间对碱性蛋白酶清油提取率的影响（见图7） 由图7可以看出，酶解时间对清油提取率影响较大。1～3 h，提取率随酶解时间的延长而增大，并达到最大值，但酶解时间大于3 h，提取率降低，这可能是酶解过程中产生乳化作用，清油分离困难，导致提取率下降。因此，以下试验酶解时间为2~3 h。

图7 酶解时间对碱性蛋白酶清油提取率的影响

2.3 正交试验

    由以上单因素试验可知，料液比、加酶量、酶解温度及酶解时间对提取效果影响相对较大，而pH影响较小，因此选择料液比、加酶量、酶解时间及酶解温度作为主要影响因素，进行L9(34)正交试验。正交试验设计及结果见表2。

表2 正交试验设计及结果

    由表2极差分析可知，各因素对清油提取率的影响主次为：B＞A＞D＞C，即加酶量＞料液比＞酶解温度＞酶解时间。最优组合为A2B1C2D1，即优化工艺条件为：料液比1∶ 5，加酶量08%，酶解时间25 h，酶解温度45 ℃。因为最优条件在试验中没有出现，因此需要进行追加试验，在最佳工艺条件下，桃仁清油提取率为53.5%，试验结果说明优化条件可行。

2.4 离心参数对清油提取率的影响

    离心是破坏乳化层释放油脂的重要手段，是利用高速旋转产生的惯性离心力对乳化层分子的剪切作用达到破乳效果，为进一步了解离心参数对提取率的影响，在最佳工艺条件下，选择不同离心转速和离心时间进行试验，结果分别见图8、图9。

图8 离心转速对清油提取率的影响

    由图8可知，随离心转速的升高，提取率显著提高(P＜0.01)，转速10 000 r/min，连续离心20 min，提取率达71.8%，但是离心转速越高就意味着能耗越高，在工业化生产中，高速离心机的设计与生产也是一个重要问题，由此需要合理选择离心转速。本试验选择8 000 r/min。

图9 离心时间对清油提取率的影响

    由图9可知，离心时间对提取率的影响并不明显，总体趋势为随着离心时间的延长，清油提取率先提高后有所降低，离心40 min时，清油提取率可达75.6％，之后提取率呈下降趋势，其原因可能是随着离心时间延长，温度升高，促进乳化层形成，或水解产物发生物理结合或化学反应，使清油难以分离，从而导致清油提取率下降。离心时间和离心转速一样，都涉及到生产成本问题，故离心时间选择40 min为佳。

2.5 水酶法与溶剂法提取桃仁油脂肪酸组成分析

    采用水酶法提取桃仁油与溶剂法提取桃仁油脂肪酸组成分析见表3。由表3可知，两种方法得到的桃仁油脂肪酸组成成分相同，且含量很接近；桃仁油中主要含有油酸、亚油酸、棕榈酸及硬脂酸4种脂肪酸，其中油酸含量最高，为70%以上，亚油酸次之，为20%左右，不饱和脂肪酸含量高达90%以上。说明桃仁油具有很好的保健效果，有待于开发。

  表3 水酶法与溶剂法［9］桃仁油脂肪酸组成分析 %

3 结 论

    （1）桃仁破碎预处理过程中，粉碎时间对桃仁清油提取率影响较大，桃仁粉碎时间80 s为宜。

    （2）碱性蛋白酶Alcalase 2.4L为桃仁油水酶法提取最适用酶；水酶法提取桃仁油的优化工艺条件为：料液比1∶ 5，加酶量0.8%，酶解时间2.5 h，酶解温度45 ℃。该条件下，桃仁清油提取率可达53.5%； 适宜的离心转速为8 000 r/min，离心时间为40 min，在此条件下，清油提取率达75.6％。

    （3）桃仁油脂肪酸组成主要有油酸、亚油酸、棕榈酸及硬脂酸4种脂肪酸，其中油酸含量最高，为704%，亚油酸次之，为228%，不饱和脂肪酸含量高达90%以上。

参考文献：

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