水酶法提取山茶油的工艺研究
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SO - 206B 型多功能食物搅拌机 广东嘉壕实业 有限公司 ; TDL - 5- A 型低速台式离心机 上海安亭 科学仪器厂 ; BUCH IRot R - 200 型旋转蒸发仪 瑞士 产 ; HHS111- M 电热恒温水浴锅 北京靖卫科学仪器 厂 ; DGG- 9140A 电热恒温鼓风干燥箱 上海森信实验 仪器有限公司 ;电热式蒸汽锅 ,Φ72 B eckm an pH 计 。
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非常明显 ;酶解 4h后 ,出油率开始下降 ,因此酶解时 间为 4h。
图 2 酶处理时间对出油率的影响
21113 固液比对油脂提取率的影响 [9 ] 水在整个过 程中起润湿籽粒的作用 ,有利于酶解 。水的加入量 不仅对提油过程有作用 ,对后续分离也有影响 ,因此 进行了固液比的研究 ,控制温度 55℃, pH = 8,酶解时 间 4h,结果如表 1所示 。从表 2 可看出 ,在固液比为 1∶6时 ,提油率最高 ;增加水的用量后 ,提油率下降 。
(11School of A griculture and Food Science, Zhejiang Forestry U niversity, L in’an 311300, China; 21Zhejiang J inhua Gold- hill L im ited Company, J inhua 321000, China)
固液比 1∶6, pH8,在不同温度下提取 4h,测定油脂提
取率和蛋白水解度 。从表 3 可以看出 ,在 55℃时山
茶籽油脂的提取率达到最高 ,温度过低或过高都不
利于油脂提取 。
表 3 温度对油脂提取率的影响
温度 ( ℃) 45 55 65
油脂提取率 ( % ) 75143 77137 64172
21115 pH 对油脂提取率的影响 [ 11 ] 酶解 pH 随所用 酶种类不同而异 , pH 既影响酶活性 ,又影响油与植 物蛋 白 的 分 离 提 取 。控 制 体 系 固 液 比 1 ∶6、温 度 55℃,在不同 pH 下酶解提取 4h, 测定油脂提取率 。 表 4表明 , pH 在 7～9之间变化对油脂提取率的影响 不大 ,在 pH = 8 时 ,油脂的提取率稍高 ,但碱性过高 的环境会加速酶的失活 ,降低其作用效果 。
肪酶失活 ,同时使细胞壁疏松 ,增加渗透性 ,便于酶 的作用 。
11212 测定方法 [5 ] 油茶籽含油率测定采用索氏提 取法 ,参照 GB / T1448811- 1993;油茶籽中水分的测定 采用 105℃恒重法 ,参照 GB / T5497- 1985。 11213 水酶法提取油脂的单因素实验 分别进行酶 种类及浓度 、酶处理时间 、温度 、pH、固液比等单因素
分析方法优化 ,得出山茶籽油脂水酶法提取的最佳
条件 。
表 1 实验因素水平编码表
因素
X1 温度 ( ℃) X2 pH
X3 固液比 ( g/mL )
水平
-1
0
1
50
60
70
7Baidu Nhomakorabea
8
9
1∶4
1∶6
1∶8
2 结果与讨论
211 不同处理条件对出油率的影响
21111 酶用量对油脂提取率的影响 研究表明 [7 ] :只
表 4 pH对油脂提取率的影响
pH
油脂提取率 ( % )
7
76114
8
77143
9
75108
212 优化实验结果 [12- 13 ]
以油脂提取率 ( Y)为响应值 ,设计了三因素三水 平的响应面分析实验 ,其中 A lcalase 210 L 蛋白酶用 量为 0102mL / g,酶解时间为 4h,实验结果见表 5。用 SA S软件对响应值进行回归分析 , 得到最优提取条 件为 : 55℃, pH = 8,固液比 1 ∶6, 理论油脂提取率为 78161% ,在此条件下进行验证实验 ,得到油脂提取率 为 78125%。
表 2 固液比对油脂提取率的影响
固液比 油脂提取率 固液比 油脂提取率
( g /mL )
(% )
( g /mL )
(%)
1∶3
62126
1∶6
76145
1∶4
67168
1∶7
72149
1∶5
75121
1∶8
70145
21114 温度对油脂提取率的影响 [10 ] 提取温度影响
酶解效果和提油率 ,并随油料不同而异 。控制体系
油茶 (Cam ellia oleifera)又叫茶子树 ,是我国的特 有油料 ,它与油棕 、橄榄 、椰子并誉为世界上的四大 木本油料 ,在我国长江以南广泛种植 ,面积约为 400 万 hm2 。随着我国退耕还林工程的实施 ,油茶作为主 要的经济林和绿化林树种之一 ,其种植面积将进一 步扩大 [1 ] 。由于茶籽油富含不饱和脂肪酸 ,含量高达 80%以上 ,其脂肪酸组成与地中海的橄榄油极为相 似 ,经常食用茶籽油 ,有利于人体的心脑血管健康 。 近年来 ,茶籽油作为一种高档油脂 ,逐步为广大消费 者接受 。水酶法是一种新兴的提油方法 ,它以机械 和酶解为手段降解植物细胞壁 ,使油脂得以释放 ,可 以满足食用油生产“安全 、高效 、绿色 ”的要求 。与传 统工艺相比 ,水酶法提油技术设备简单 、操作安全 , 不仅可以 提高 效率 , 而 且所 得的 毛油 质量 高 、色泽 浅 、易于精炼 ;生产过程相对能耗低 ,废水中 BOD 与 COD 值大为下降 ,污染少 ,易于处理 [2- 3 ] 。本文以山 茶籽为原料 ,研究水酶法对山茶籽提油率的影响 ,为
王 超 1 ,方 柔 1 ,仲山民 1 ,郑旭卫 2 (11浙江林学院 农业与食品科学学院 ,浙江临安 311300;
21浙江金华市金山油脂有限公司 ,浙江金华 321000)
摘 要 :采用水相酶解法提取山茶油 ,分别采用 3种酶对山茶籽进行提油 。结果表明 : A lcalase 210 L 蛋白酶的效果最 好 ,在其用量为 0102mL / g的条件下 ,通过单因素实验和 Box- Behnken中心组合实验 ,应用 SAS软件分析得出水酶法提 取山茶油的最佳条件为 :温度 55℃, pH = 8,固液比 1g∶6mL ,水解时间 4h,此条件下油脂提取率为 78125%。 关键词 :油茶 ,水解酶 ,油脂提取
有将油料组织的细胞结构及油脂复合体破坏才能使
油脂释放 。采用能降解植物油料细胞壁的酶 ,或对
脂蛋白 、脂多糖等复合体有降解作用的酶 (主要包括
纤维素酶 、半纤维素酶 、果胶酶 、淀粉酶 、葡聚糖酶 、
蛋白酶等 )处理油料 ,可以提高油脂提取效果 。
图 1 酶的种类及用量对油脂提取率的影响
从图 1中可以看出 ,加入不同酶对水酶法提油 的提取率影响不同 。其中 A lcalase 210L 蛋白酶作用 效果显著 ,酶用量为 0102mL / g时提油效果最好 ,油脂 提取率达到 74158% , V iscozym e L 戊聚糖复合酶的作 用效果次之 , Ce llucla st 115 L 复合纤维素酶作用不明 显 。可见 ,经过一定程度的蒸汽处理和机械破碎后 , 阻碍油脂释放的主要因素是油脂与蛋白之间的亲和 力 ,蛋白酶对脂蛋白的降解可以更好地促进油脂释 放 。因 此 , 后 续 实 验 着 重 研 究 各 种 提 取 因 素 对 A lcala se 210L 蛋白酶提油效果的影响 ,其中酶用量均 为 0102mL / g。 21112 酶处理时间对油脂提取率的影响 [8 ] 控制体 系固液比 1 ∶6,温度 55℃, pH = 8,改变酶解时间 ,考 察酶处理时间对出油率的影响情况 ,结果如图 2 所 示 。由图 2可知 ,在酶解时间小于 4h时 ,出油率上升
实验 ,以油脂提取率为指标 ,考察不同因素对油茶籽
油脂提取的影响 。
油脂提取率 = (A /B ) ×100%
式中 : A 为样品中总清油质量 ( g) ; B 为原料中
油质量 ( g) 。
11214 水 酶 法 提 取 工 艺 的 优 化 [6 ] 根 据 Box -
B ehnken中心组合设计安排优化实验 ,采用响应曲面
收稿日期 : 2009- 04- 01 作者简介 :王超 (1978- ) ,男 ,讲师 ,在读博士 ,主要从事酶工程和发酵
工程领域的研究 。 基金项目 :浙江省科技厅科技计划项目 ( 2008C22065 ) ; 浙江省教育厅
大学生创新创业孵化项目 。
水酶法提取山茶籽油工艺提供基础数据 ,以指导生 产实践 。
112 实验方法
11211 提取工艺流程 [4 ] 油茶籽 →破碎 →称量 →加入缓 冲液 →蒸汽处理 →冷却 →加入酶制剂 →酶解 →灭酶 →抽滤 →
取出残渣 →烘箱烘干 →石油醚萃取 →抽滤 →真空干燥 →烘干
至恒重 →山茶油 蒸汽预处理 : 蒸汽预处理是为了使油茶籽的脂
267
© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
S tudy o n e xtra c tio n o f o il from C am e llia o le ife ra by hyd ro lys is e nzym e s
W ANG Chao1 , FANG Rou1 , ZHO NG Shan- m in1 , ZHENG Xu- we i2
1 材料与方法
111 材料与仪器
山茶 籽 金 华 市 金 山 油 脂 有 限 公 司 提 供 ; A lcala se 210L 水 解 蛋 白 酶 ( pH612～812, 55～70℃, 酶活力 215AU / g) 、Ce llucla st 115 L 复 合 纤 维 素 酶 (pH415～610, 50～60℃,酶活力 1600NCU / g) 、V iscozym e L 戊 聚 糖 复 合 酶 ( pH313～515, 25～55℃, 酶 活 力 110FB G / g) 上海伯奥科技有限公司 。
A b s tra c t: To d e ve lop a m ild o il p roc e s s ing te c hno log y, hyd ro lys is e nzym e e x tra c tion of C am e llia o le ife ra o il w a s s tud ie d 1Th re e c om m e rc ia l e nzym e s w e re us e d fo r e x tra c tion of o il from C am e llia o le ife ra s e e d s 1The re s u lts s how e d tha t A lc a ls e 210 L w a s the m os t e ffe c tive hyd ro lys is e nzym e 1The m a in fa c to rs influe nc ing the o il e x tra c tion ra te w e re a na lyze d b y re sp ons e s u rfa c e m e thod o log y1U nd e r the fixe d ra tion of e nzym e to s e e d s 0102m L / g , the op tim a l p a ram e te rs w e re tem p e ra tu re 55℃, p H = 8, the ra tio of s o lid to w a te r 1 ν 6 ( g /m L ) , a nd e nzym e inc ub a tion tim e 4h1U nd e r the s e c ond itions , the o il e x tra c tion ra te re a c he d to 78125% 1 Ke y wo rd s: C am e llia o le ife ra; hyd ro lys is e nzym e; o il e x tra c tion 中图分类号 : TS20112 文献标识码 : B 文 章 编 号 : 1002- 0306 (2010) 05- 0267- 03
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非常明显 ;酶解 4h后 ,出油率开始下降 ,因此酶解时 间为 4h。
图 2 酶处理时间对出油率的影响
21113 固液比对油脂提取率的影响 [9 ] 水在整个过 程中起润湿籽粒的作用 ,有利于酶解 。水的加入量 不仅对提油过程有作用 ,对后续分离也有影响 ,因此 进行了固液比的研究 ,控制温度 55℃, pH = 8,酶解时 间 4h,结果如表 1所示 。从表 2 可看出 ,在固液比为 1∶6时 ,提油率最高 ;增加水的用量后 ,提油率下降 。
(11School of A griculture and Food Science, Zhejiang Forestry U niversity, L in’an 311300, China; 21Zhejiang J inhua Gold- hill L im ited Company, J inhua 321000, China)
固液比 1∶6, pH8,在不同温度下提取 4h,测定油脂提
取率和蛋白水解度 。从表 3 可以看出 ,在 55℃时山
茶籽油脂的提取率达到最高 ,温度过低或过高都不
利于油脂提取 。
表 3 温度对油脂提取率的影响
温度 ( ℃) 45 55 65
油脂提取率 ( % ) 75143 77137 64172
21115 pH 对油脂提取率的影响 [ 11 ] 酶解 pH 随所用 酶种类不同而异 , pH 既影响酶活性 ,又影响油与植 物蛋 白 的 分 离 提 取 。控 制 体 系 固 液 比 1 ∶6、温 度 55℃,在不同 pH 下酶解提取 4h, 测定油脂提取率 。 表 4表明 , pH 在 7～9之间变化对油脂提取率的影响 不大 ,在 pH = 8 时 ,油脂的提取率稍高 ,但碱性过高 的环境会加速酶的失活 ,降低其作用效果 。
肪酶失活 ,同时使细胞壁疏松 ,增加渗透性 ,便于酶 的作用 。
11212 测定方法 [5 ] 油茶籽含油率测定采用索氏提 取法 ,参照 GB / T1448811- 1993;油茶籽中水分的测定 采用 105℃恒重法 ,参照 GB / T5497- 1985。 11213 水酶法提取油脂的单因素实验 分别进行酶 种类及浓度 、酶处理时间 、温度 、pH、固液比等单因素
分析方法优化 ,得出山茶籽油脂水酶法提取的最佳
条件 。
表 1 实验因素水平编码表
因素
X1 温度 ( ℃) X2 pH
X3 固液比 ( g/mL )
水平
-1
0
1
50
60
70
7Baidu Nhomakorabea
8
9
1∶4
1∶6
1∶8
2 结果与讨论
211 不同处理条件对出油率的影响
21111 酶用量对油脂提取率的影响 研究表明 [7 ] :只
表 4 pH对油脂提取率的影响
pH
油脂提取率 ( % )
7
76114
8
77143
9
75108
212 优化实验结果 [12- 13 ]
以油脂提取率 ( Y)为响应值 ,设计了三因素三水 平的响应面分析实验 ,其中 A lcalase 210 L 蛋白酶用 量为 0102mL / g,酶解时间为 4h,实验结果见表 5。用 SA S软件对响应值进行回归分析 , 得到最优提取条 件为 : 55℃, pH = 8,固液比 1 ∶6, 理论油脂提取率为 78161% ,在此条件下进行验证实验 ,得到油脂提取率 为 78125%。
表 2 固液比对油脂提取率的影响
固液比 油脂提取率 固液比 油脂提取率
( g /mL )
(% )
( g /mL )
(%)
1∶3
62126
1∶6
76145
1∶4
67168
1∶7
72149
1∶5
75121
1∶8
70145
21114 温度对油脂提取率的影响 [10 ] 提取温度影响
酶解效果和提油率 ,并随油料不同而异 。控制体系
油茶 (Cam ellia oleifera)又叫茶子树 ,是我国的特 有油料 ,它与油棕 、橄榄 、椰子并誉为世界上的四大 木本油料 ,在我国长江以南广泛种植 ,面积约为 400 万 hm2 。随着我国退耕还林工程的实施 ,油茶作为主 要的经济林和绿化林树种之一 ,其种植面积将进一 步扩大 [1 ] 。由于茶籽油富含不饱和脂肪酸 ,含量高达 80%以上 ,其脂肪酸组成与地中海的橄榄油极为相 似 ,经常食用茶籽油 ,有利于人体的心脑血管健康 。 近年来 ,茶籽油作为一种高档油脂 ,逐步为广大消费 者接受 。水酶法是一种新兴的提油方法 ,它以机械 和酶解为手段降解植物细胞壁 ,使油脂得以释放 ,可 以满足食用油生产“安全 、高效 、绿色 ”的要求 。与传 统工艺相比 ,水酶法提油技术设备简单 、操作安全 , 不仅可以 提高 效率 , 而 且所 得的 毛油 质量 高 、色泽 浅 、易于精炼 ;生产过程相对能耗低 ,废水中 BOD 与 COD 值大为下降 ,污染少 ,易于处理 [2- 3 ] 。本文以山 茶籽为原料 ,研究水酶法对山茶籽提油率的影响 ,为
王 超 1 ,方 柔 1 ,仲山民 1 ,郑旭卫 2 (11浙江林学院 农业与食品科学学院 ,浙江临安 311300;
21浙江金华市金山油脂有限公司 ,浙江金华 321000)
摘 要 :采用水相酶解法提取山茶油 ,分别采用 3种酶对山茶籽进行提油 。结果表明 : A lcalase 210 L 蛋白酶的效果最 好 ,在其用量为 0102mL / g的条件下 ,通过单因素实验和 Box- Behnken中心组合实验 ,应用 SAS软件分析得出水酶法提 取山茶油的最佳条件为 :温度 55℃, pH = 8,固液比 1g∶6mL ,水解时间 4h,此条件下油脂提取率为 78125%。 关键词 :油茶 ,水解酶 ,油脂提取
有将油料组织的细胞结构及油脂复合体破坏才能使
油脂释放 。采用能降解植物油料细胞壁的酶 ,或对
脂蛋白 、脂多糖等复合体有降解作用的酶 (主要包括
纤维素酶 、半纤维素酶 、果胶酶 、淀粉酶 、葡聚糖酶 、
蛋白酶等 )处理油料 ,可以提高油脂提取效果 。
图 1 酶的种类及用量对油脂提取率的影响
从图 1中可以看出 ,加入不同酶对水酶法提油 的提取率影响不同 。其中 A lcalase 210L 蛋白酶作用 效果显著 ,酶用量为 0102mL / g时提油效果最好 ,油脂 提取率达到 74158% , V iscozym e L 戊聚糖复合酶的作 用效果次之 , Ce llucla st 115 L 复合纤维素酶作用不明 显 。可见 ,经过一定程度的蒸汽处理和机械破碎后 , 阻碍油脂释放的主要因素是油脂与蛋白之间的亲和 力 ,蛋白酶对脂蛋白的降解可以更好地促进油脂释 放 。因 此 , 后 续 实 验 着 重 研 究 各 种 提 取 因 素 对 A lcala se 210L 蛋白酶提油效果的影响 ,其中酶用量均 为 0102mL / g。 21112 酶处理时间对油脂提取率的影响 [8 ] 控制体 系固液比 1 ∶6,温度 55℃, pH = 8,改变酶解时间 ,考 察酶处理时间对出油率的影响情况 ,结果如图 2 所 示 。由图 2可知 ,在酶解时间小于 4h时 ,出油率上升
实验 ,以油脂提取率为指标 ,考察不同因素对油茶籽
油脂提取的影响 。
油脂提取率 = (A /B ) ×100%
式中 : A 为样品中总清油质量 ( g) ; B 为原料中
油质量 ( g) 。
11214 水 酶 法 提 取 工 艺 的 优 化 [6 ] 根 据 Box -
B ehnken中心组合设计安排优化实验 ,采用响应曲面
收稿日期 : 2009- 04- 01 作者简介 :王超 (1978- ) ,男 ,讲师 ,在读博士 ,主要从事酶工程和发酵
工程领域的研究 。 基金项目 :浙江省科技厅科技计划项目 ( 2008C22065 ) ; 浙江省教育厅
大学生创新创业孵化项目 。
水酶法提取山茶籽油工艺提供基础数据 ,以指导生 产实践 。
112 实验方法
11211 提取工艺流程 [4 ] 油茶籽 →破碎 →称量 →加入缓 冲液 →蒸汽处理 →冷却 →加入酶制剂 →酶解 →灭酶 →抽滤 →
取出残渣 →烘箱烘干 →石油醚萃取 →抽滤 →真空干燥 →烘干
至恒重 →山茶油 蒸汽预处理 : 蒸汽预处理是为了使油茶籽的脂
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© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
S tudy o n e xtra c tio n o f o il from C am e llia o le ife ra by hyd ro lys is e nzym e s
W ANG Chao1 , FANG Rou1 , ZHO NG Shan- m in1 , ZHENG Xu- we i2
1 材料与方法
111 材料与仪器
山茶 籽 金 华 市 金 山 油 脂 有 限 公 司 提 供 ; A lcala se 210L 水 解 蛋 白 酶 ( pH612～812, 55～70℃, 酶活力 215AU / g) 、Ce llucla st 115 L 复 合 纤 维 素 酶 (pH415～610, 50～60℃,酶活力 1600NCU / g) 、V iscozym e L 戊 聚 糖 复 合 酶 ( pH313～515, 25～55℃, 酶 活 力 110FB G / g) 上海伯奥科技有限公司 。
A b s tra c t: To d e ve lop a m ild o il p roc e s s ing te c hno log y, hyd ro lys is e nzym e e x tra c tion of C am e llia o le ife ra o il w a s s tud ie d 1Th re e c om m e rc ia l e nzym e s w e re us e d fo r e x tra c tion of o il from C am e llia o le ife ra s e e d s 1The re s u lts s how e d tha t A lc a ls e 210 L w a s the m os t e ffe c tive hyd ro lys is e nzym e 1The m a in fa c to rs influe nc ing the o il e x tra c tion ra te w e re a na lyze d b y re sp ons e s u rfa c e m e thod o log y1U nd e r the fixe d ra tion of e nzym e to s e e d s 0102m L / g , the op tim a l p a ram e te rs w e re tem p e ra tu re 55℃, p H = 8, the ra tio of s o lid to w a te r 1 ν 6 ( g /m L ) , a nd e nzym e inc ub a tion tim e 4h1U nd e r the s e c ond itions , the o il e x tra c tion ra te re a c he d to 78125% 1 Ke y wo rd s: C am e llia o le ife ra; hyd ro lys is e nzym e; o il e x tra c tion 中图分类号 : TS20112 文献标识码 : B 文 章 编 号 : 1002- 0306 (2010) 05- 0267- 03