木瓜椰油提取工藝的研究及其副產(chǎn)物分析

李 瑞夏秋瑜趙松林陳 華楊 妹

(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所1,文昌 571339)

(海南大學(xué)食品學(xué)院2,儋州 571737)

木瓜椰油提取工藝的研究及其副產(chǎn)物分析

李 瑞1夏秋瑜1趙松林1陳 華1楊 妹2

(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所1,文昌 571339)

(海南大學(xué)食品學(xué)院2,儋州 571737)

研究了用木瓜漿和果膠酶制備木瓜椰油并分析其副產(chǎn)物化學(xué)成分的變化。研究表明,制備木瓜椰油的最佳工藝為:椰奶經(jīng)冷凍 -解凍處理,反應(yīng)體系中椰奶水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 65%,木瓜漿用量為 40%(以椰奶質(zhì)量計(jì)),果膠酶用量為 1.0%(以木瓜漿質(zhì)量計(jì)),不調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的 pH,反應(yīng)溫度為 45℃,反應(yīng)時(shí)間為4 h。制備木瓜椰油后的副產(chǎn)物乳清營(yíng)養(yǎng)豐富。

木瓜椰油 提取工藝 副產(chǎn)物

椰子油含有大量的月桂酸和中碳鏈脂肪酸,在食品、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[1]。已有的椰子油制備方法包括干法加工工藝和濕法加工工藝,干法工藝所制備的椰子油由于經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)高溫加熱處理,其所含的VE和多酚類物質(zhì)等微量成分幾乎損失殆盡[2];濕法工藝所得椰子油最大程度地保留了椰肉中的 VE等成分,但其 VE含量還是較低,甚至缺乏 VA?，F(xiàn)代研究表明,VE具有抗氧化等功能[3];VA可提高抗體的生成量,缺乏 VA甚至可以導(dǎo)致嬰兒死亡[4],因此 VE和 VA對(duì)人體都非常重要。而VE和VA均為脂溶性維生素,因此營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化油脂越來越受到人們的重視。木瓜是著名的熱帶水果之一,其果實(shí)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,含有齊墩果酸、凝乳酶、β-胡蘿卜素及 17種以上的氨基酸和多種礦物質(zhì)如鐵、鈣、鉀等[5-8],而β-胡蘿卜素是 VA的前體物質(zhì),在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為VA;尤為重要的是,木瓜中含有豐富的木瓜蛋白酶 (Papain),簡(jiǎn)稱木瓜酶,又稱為木瓜酵素,它是一種含疏基 (-SH)肽鏈的內(nèi)切酶,具有蛋白酶和酯酶的活性[9],有較廣泛的特異性,對(duì)動(dòng)植物蛋白、多肽、酯和酰胺等有較強(qiáng)的水解能力。研究一種利用木瓜漿和椰漿相互作用,快速制備富含β-胡蘿卜素等油溶性成分的木瓜椰油 (Pawpaw coconut oil,PPCO)及營(yíng)養(yǎng)豐富的乳清的方法,為功能性食用椰子油產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

木瓜:6～8成熟,本地市場(chǎng)售;椰子:海南文昌;果膠酶:肇東國(guó)科北方酶制劑有限公司,酶活力: 30000 U/g。

WF-A2000果汁機(jī):浙江省永康市天歌電器有限公司;R-210旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:瑞士布勒公司;SFY-20紅外線快速水分測(cè)定儀:深圳市冠亞電子科技有限公司 7230G型分光光度計(jì):上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 研究方法

1.2.1 工藝路線

木瓜 →去皮 →清洗 →切塊 →打漿 →過濾→調(diào)節(jié)固形物含量 →木瓜漿①;

椰肉 →去椰衣、椰殼及種皮 →清洗 →切塊→榨汁 →椰奶 →過濾 →添加木瓜漿①、水、果膠酶 →酶解(用保鮮膜封口)→分離 →提油 →過濾。

1.2.2 操作要點(diǎn)

CCB-Ⅱ型制動(dòng)機(jī)作為目前世界上最先進(jìn)的制動(dòng)機(jī)，尤其適用于牽引重載列車的機(jī)車使用。但其也常常會(huì)出現(xiàn)一些故障，隨著交流傳動(dòng)技術(shù)以及電子制動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)車制動(dòng)機(jī)技術(shù)也需要不斷的改進(jìn)和完善，才能滿足我國(guó)鐵路發(fā)展的需求。

椰奶經(jīng)冷凍 -解凍處理,調(diào)節(jié)椰奶含水量為65%,木瓜漿添加量 30%(以椰奶質(zhì)量計(jì)),果膠酶用量 1.0%,不調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的 pH,反應(yīng)溫度 45℃。椰子油提取率隨時(shí)間的變化如圖 8所示。由圖 8可見,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,椰子油提取率先有顯著的升高,超過 4 h后又下降,這可能是因?yàn)槊附鈺r(shí)間過長(zhǎng),析出的椰子油又和反應(yīng)體系中的其他物質(zhì)如蛋白質(zhì)發(fā)生乳化,從而降低了提油率。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為 4 h時(shí),達(dá)到最大提取率。

的53.04%～91.21%，比例均值為76.08%，顯示了更高的求解效率。在所有測(cè)試中，ISAGA均未陷入局部收斂陷阱，展現(xiàn)了很強(qiáng)的魯棒性。

木瓜椰油提取率 =(分離出木瓜椰油的質(zhì)量/椰奶中的脂肪含量)×100%

1.2.3 單因素試驗(yàn)

椰奶經(jīng)冷凍 -解凍處理,木瓜漿添加量 30%(以椰奶質(zhì)量計(jì)),果膠酶添加量 0.5%(以木瓜漿質(zhì)量計(jì)),反應(yīng)溫度 45℃,不調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的 pH,提取時(shí)間 4 h。椰奶含水量對(duì)提油率的影響如圖 5所示。由圖 5可見,當(dāng)椰奶中含水量為 57%～70%時(shí),提油率較高,含水量為 65%時(shí),提油率最高。當(dāng)椰奶中含水量超過 70%時(shí),提油率顯著降低。當(dāng)椰奶含水量為 57%時(shí),果膠酶和木瓜蛋白酶濃度相對(duì)較大,水解效果好;隨著含水量的升高,椰奶黏度顯著降低,有利于酶解反應(yīng)的進(jìn)行,這可能是含水量為 57%和65%時(shí)提油率相差不大的原因。

在進(jìn)行樣本過采樣之前，需要對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理，以避免引入不合理的新樣本。去除極端樣本是常用的處理方式[4]：①Tomek Link Removal：如果有兩個(gè)不同類別的樣本A和B，互相是對(duì)方的最近鄰，則稱A,B是Tomek link。為了讓模型結(jié)果更加合理,則將組成Tomek link的兩個(gè)樣本中屬于“多數(shù)類”的樣本刪除掉。②Edited Nearest Neighbor (ENN)：如果一個(gè)“多數(shù)類”樣本A的大部分k近鄰都與A的類別不一樣，則將其刪除。經(jīng)過樣本均衡化后，數(shù)據(jù)集中兩類數(shù)據(jù)占比分別為50%(安全樣本)，50%(危險(xiǎn)樣本)。

1.2.4 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以椰奶含水量、木瓜漿用量、果膠酶用量和酶解時(shí)間為試驗(yàn)因素,進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)確定最佳工藝參數(shù)。

1.3 測(cè)定方法

椰奶經(jīng)冷凍 -解凍處理,調(diào)節(jié)椰奶含水量為65%,果膠酶添加量 0.5%(以木瓜漿質(zhì)量計(jì)),不調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH,反應(yīng)溫度45℃,提取時(shí)間4 h。木瓜漿添加量對(duì)提油率的影響如圖 6所示。由圖 6可見,隨著木瓜漿用量的增加,提油率顯著上升,當(dāng)木瓜漿添加量為 30%時(shí),即達(dá)到最大提油率,再增加木瓜漿的用量,提油率變化不大。

圖1 β-胡蘿卜素含量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.4 數(shù)據(jù)處理

椰奶經(jīng)冷凍 -解凍處理,調(diào)節(jié)椰奶含水量為65%,木瓜漿添加量 30%(以椰奶質(zhì)量計(jì)),不調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH,反應(yīng)溫度45℃,提取時(shí)間4 h。椰奶含水量對(duì)提油率的影響如圖7所示。由圖7可見,當(dāng)果膠酶用量為 1.0%時(shí),提油率最高,增大或減少果膠酶的用量,提油率均下降。

看到這些野生的，我連忙說，姐，現(xiàn)在能吃到純野生的鯽魚，真是福分??！不料，姐姐有些憂傷地說，這可能是最后一次送野生鯽魚給你們吃了，過不了幾天，水庫就要重新承包給其他人了，聽說，他們?yōu)榱双@取更大利益，要用飼料養(yǎng)魚了。那時(shí)，再也沒有這活蹦亂跳，味道鮮美的野生鯽魚了。

將木瓜去皮,清洗,切塊,加水打漿,過 100目濾布,調(diào)節(jié)至可溶性固形物含量 2.5°Brix,備用;將成熟的椰子去椰衣、椰殼、削種皮、清洗、切塊后榨汁,過100目濾布,測(cè)定椰奶初始含水量(水分質(zhì)量分?jǐn)?shù))和脂肪含量,置于密封容器中在 -20℃冷凍,解凍后在椰奶中加入適量的木瓜漿、水及果膠酶,置于水浴鍋中酶解一定時(shí)間,將上層油乳混合物取出后在 4 000 r/min條件下離心 20 min,分離得到木瓜椰油,測(cè)定下層溶液的成分。將得到的木瓜椰油在 55～60℃、真空度0.07～0.08 MPa下干燥 0.5～1 h,測(cè)定質(zhì)量指標(biāo)。每組試驗(yàn)做 2個(gè)重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷凍 -解凍處理對(duì)提油率的影響

椰奶用量 60 g,木瓜漿添加量 30%(以椰奶質(zhì)量計(jì)),果膠酶添加量 0.5%(以木瓜漿質(zhì)量計(jì)),不調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH,提取溫度 45℃,提取時(shí)間 3 h。1#未經(jīng)冷 -解凍凍處理,2#在 -20℃以下冷凍 -解凍后用于提油,二者對(duì)提油率的影響如圖 2所示。由圖 2可見,經(jīng)冷凍處理后椰子油的提取率大大提高,因此后續(xù)試驗(yàn)將椰奶進(jìn)行冷凍 -解凍處理后再進(jìn)行提油。

由于溝槽輥上多個(gè)環(huán)形流道內(nèi)的流體特性相同[4]，故為了減輕計(jì)算機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷、節(jié)約計(jì)算時(shí)間，對(duì)輥殼式流漿箱實(shí)驗(yàn)裝置的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，選取溝槽輥中的一個(gè)環(huán)形流道，用SOLIDWORKS軟件建立從均衡室入口至漿流出口的流場(chǎng)模型，再用 ICEM-CFD 軟件中的四面體網(wǎng)格劃分方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，經(jīng)反復(fù)嘗試，最終確定最佳網(wǎng)格尺寸為 4 mm，網(wǎng)格總數(shù)約20萬，劃分網(wǎng)格后的流道模型如圖3所示。模型具體參數(shù)與文獻(xiàn)[2，5]的建模參數(shù)相同。

圖2 冷凍處理對(duì)提油率的影響

2.2 反應(yīng)溫度對(duì)提油率的影響

椰奶經(jīng)冷凍 -解凍處理,椰奶用量 60 g,木瓜漿添加量 30%(以椰奶質(zhì)量計(jì)),果膠酶添加量 0.5% (以木瓜漿質(zhì)量計(jì)),加水 30 g,不調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH,提取時(shí)間15 h。反應(yīng)溫度對(duì)提油率的影響如圖3所示。由圖 3可見,隨著溫度的上升,椰子油的提取率先升高后下降,當(dāng)溫度為 45℃時(shí),提油率最高。

圖3 溫度對(duì)提油率的影響

2.3 pH對(duì)提油率的影響

圖4 pH對(duì)提油率的影響

椰奶 60 g,木瓜漿添加量 30%(以椰奶質(zhì)量計(jì)),果膠酶添加量 0.5%(以木瓜漿質(zhì)量計(jì)),加水 30 g,反應(yīng)溫度 45℃,提取時(shí)間 20 h。采用磷酸二氫鈉溶液和磷酸氫二鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的 pH。pH對(duì)提油率的影響如圖 4所示。由圖 4可見,當(dāng) pH為 5時(shí)提油率較低,和其他 pH條件相比具有顯著性差異;當(dāng) pH為 5.5～7.5以及不調(diào)節(jié) pH時(shí),提油率之間沒有顯著差異,因此,為了減少試驗(yàn)環(huán)節(jié),后續(xù)試驗(yàn)不調(diào)節(jié)酶解體系的pH。

2.4 椰奶含水量對(duì)提油率的影響

通過單因素試驗(yàn)研究椰奶預(yù)處理?xiàng)l件、反應(yīng)溫度、pH、椰奶含水量、木瓜漿添加量、果膠酶用量和反應(yīng)時(shí)間對(duì)提油率的影響,確定出最佳工藝參數(shù)范圍。

圖5 椰奶水分含量對(duì)提油率的影響

2.5 木瓜漿添加量對(duì)提油率的影響

水分及揮發(fā)物:快速水分測(cè)定儀;脂肪含量測(cè)定:蓋勃法;還原糖含量測(cè)定:直接滴定法[10];總糖測(cè)定:直接滴定法[10];酸價(jià):GB/T 5009.37—2003(食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法);過氧化值:GB/T 5009.37—2003(食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法中的比色法);β-胡蘿卜素含量的測(cè)定:比色法[11]。β-胡蘿卜素含量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖 1所示。

圖6 木瓜漿添加量對(duì)提油率的影響

2.6 果膠酶用量對(duì)提油率的影響

采用 Excle處理數(shù)據(jù),計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差,并采用SPSS13.0軟件Ducan’s新復(fù)極差法 (P<0.05)進(jìn)行顯著性分析。

圖7 果膠酶用量對(duì)提油率的影響

2.7 椰子油提取時(shí)間曲線

譯文：The purpose of this research is to help translators master the principles of translation and improve the quality of abstract translation of masters’theses and promote academic communication.

圖 8 椰子油提取率隨時(shí)間的變化曲線

2.8 正交試驗(yàn)

根據(jù)上述單因素試驗(yàn),選擇椰奶含水量、木瓜漿用量、果膠酶用量和酶解時(shí)間采用L9(33)正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素水平如表 1所示,正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表 2正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析顯示,影響木瓜椰油提取率的因素依次為:酶解時(shí)間 >木瓜漿用量>椰奶含水量 >果膠酶用量,最佳的條件為A2B3C3D3,不調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的 pH,反應(yīng)溫度為45℃。

表 1 正交試驗(yàn)因素水平表

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.9 油脂質(zhì)量指標(biāo)

按照上述最佳試驗(yàn)條件提取木瓜椰油,然后在0.07～0.08 MPa旋轉(zhuǎn)蒸發(fā) 1 h,測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo),如表3所示?？梢?木瓜椰油富含β-胡蘿卜素。

表3 木瓜椰油指標(biāo)測(cè)定

2.10 副產(chǎn)物乳清的理化成分分析及變化趨勢(shì)

反應(yīng) 4 h時(shí)副產(chǎn)物乳清的部分理化指標(biāo)分別如表 4所示。由表 4可知,副產(chǎn)物乳清中營(yíng)養(yǎng)豐富,并且新鮮度高,可作為食品工業(yè)原料加以利用。反應(yīng)過程中副產(chǎn)物理化成分的變化趨勢(shì)如圖 9所示,由圖 9可見,在反應(yīng)過程中副產(chǎn)物的可溶性固形物基本保持不變,pH一直下降,而酸價(jià)則不斷升高,這說明副產(chǎn)物的新鮮度在不斷降低。反應(yīng)過程中總糖和還原糖含量在第 1小時(shí)先升高,可能是椰奶和木瓜漿中的糖分不斷溶解在下層溶液中,在 1～4 h不斷降低,說明糖分被不斷分解。在 4～6 h總糖和還原糖含量不斷上升,然后又下降。

表 4 反應(yīng) 4 h時(shí)副產(chǎn)物乳清的理化指標(biāo)

圖9 反應(yīng)過程中副產(chǎn)物成分變化

3 結(jié)論與討論

3.1 木瓜椰油最佳提取工藝為:椰奶經(jīng)冷凍 -解凍處理,反應(yīng)體系中椰奶的含水量為 65%,木瓜漿用量為 40%(以椰奶質(zhì)量計(jì)),果膠酶用量為 1.0%(以木瓜漿質(zhì)量計(jì)),不調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的 pH,反應(yīng)溫度為45℃,反應(yīng)時(shí)間為 4 h。

3.2 研究表明冷凍 -解凍處理可以提高木瓜椰油提取率,這可能是因?yàn)樵诶鋬鲞^程中椰奶會(huì)形成冰晶,而解凍過程冰晶細(xì)胞破裂,這兩個(gè)過程對(duì)椰奶乳化體系均有一定程度的破壞,有利于油乳分離。

3.3 采用木瓜漿與椰漿作用,是因?yàn)槟竟蠞{中含有的木瓜蛋白酶能有效地破壞椰奶的乳化體系,加快游離油的析出。由于木瓜漿中含有果膠,果膠與椰奶中的蛋白質(zhì)分子作用,可使上層的椰奶層形成硬脂一樣的結(jié)構(gòu)而不利于油的析出[12-13],而添加果膠酶后可水解果膠,避免溶液形成硬脂狀結(jié)構(gòu),果膠酶也可水解椰奶中可能存在的油脂復(fù)合體中的膠態(tài)物質(zhì),降低體系黏度,增加椰奶的流動(dòng)性,從而提高出油率。木瓜蛋白酶存在于木瓜漿中,沒有純化,除含有木瓜蛋白酶外,還含有纖維素酶、溶菌酶、谷氨酰胺以及低分子質(zhì)量的巰基化合物和葡萄糖酶等[14],對(duì)酶解也起到一定的作用。

對(duì)于北方氣候較為干燥的地區(qū)，灌溉工作變得更加重要。對(duì)于整地情況良好、土地平整的情況，主要采用地面灌溉方式，保證植物生長(zhǎng)。但這種方式容易造成土壤板結(jié)，因此需要進(jìn)行一定的改良。對(duì)于地勢(shì)不平或者灌溉條件差的位置，為提高作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)管理，通常會(huì)選擇地下灌溉、噴灌或者滴灌的方式為花卉的生長(zhǎng)提供必要的水分。由于硬水中存在不被植物吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所以園林花卉灌溉通常使用的是軟水，盡量使用河水、池塘水或者湖水進(jìn)行灌溉，禁止使用工業(yè)廢水灌溉花卉。由于井水的溫度較低，對(duì)于植物生長(zhǎng)具有一定的不利影響，因此應(yīng)盡量避免使用井水。同時(shí)在種植過程中還應(yīng)根據(jù)花卉的品種以及溫度、濕度、季節(jié)進(jìn)行灌溉調(diào)整，通常中午不宜澆水。

3.4 研究表明,木瓜椰油中β-胡蘿卜素含量豐富,而β-胡蘿卜素具有強(qiáng)抗氧化作用 (清除體內(nèi)自由基)、防癌抗癌、防老抗衰、防輻射及防止心血管疾病等功效[15-17],此外,木瓜椰油中還可能含有木瓜漿中的其他油溶性成分,如脂溶性維生素(VE、VA、VK等),這些成分兼有營(yíng)養(yǎng)及抗氧化作用,因而該木瓜椰油具有一定的保健功能,又有較好的氧化穩(wěn)定性。

3.5 提油后的副產(chǎn)物還含有大量的糖分、氨基酸、蛋白質(zhì)和脂肪等成分,木瓜蛋白酶和果膠酶的水解成分以及木瓜漿中的一些水溶性成分,采用本試驗(yàn)方法提油后的副產(chǎn)物新鮮度高,可作為食品工業(yè)原料,制備木瓜椰奶飲料或木瓜椰子粉。

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Pawpaw CoconutOil Extraction and By-productAnalysis

Li Rui1Xia Qiuyu1Zhao Songlin1Chen Hua1YangMei2
(Coconut Research Institute of Chinese Academy of TropicalAgricultural Sciences1,Wenchang 571339)
(College of Food,Hainan University2,Danzhou 571737)

The technology of preparing pawpaw coconutoilwith pawpaw pulp and pectinase was studied and the chemical components of by-productwere analyzed.The established pawpaw coconut oil preparation technology is as follows:Coconutmilk is freezen,and is thawed before preparation.For the reaction system,the water content of co2 conut cream is 65%,the amountof pawpaw pulp is40%(based on the quantityof coconut cream),the dose ofpec2 tinase is1.0%(based on the quantityofpawpaw pulp),pH of the reaction system is not adjusted,reaction tempera2 ture is 45℃and reaction ti me is 4 h.The by-productwhey is rich in nutritives.

pawpaw coconut oil,extraction technology,by-product

TS224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-0174(2010)05-0057-05

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2007BAD76B01),公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)子課題(20090326-3)

2009-06-30

李瑞,女,1981年出生,碩士,助理研究員,油脂精細(xì)化工

趙松林,男,1965年出生,研究員,椰子產(chǎn)品加工