菠蘿汁處理提高鱷梨油產(chǎn)量的工藝研究

許 良，葉麗君，黃雪松

（暨南大學(xué)理工學(xué)院食品科學(xué)與工程系，廣東廣州510632）

菠蘿汁處理提高鱷梨油產(chǎn)量的工藝研究

許 良，葉麗君，黃雪松*

（暨南大學(xué)理工學(xué)院食品科學(xué)與工程系，廣東廣州510632）

為優(yōu)化以菠蘿汁為酶源冷法提取鱷梨油的最佳工藝參數(shù)，用單位菠蘿汁固形物含量的酶活力為控制指標，分別采用單因素實驗及正交實驗研究料液比、菠蘿汁固形物含量、酶解時間、酶解溫度等對提油率的影響。結(jié)果表明，提取鱷梨果肉中油脂的最佳條件是：菠蘿汁固形物含量2°Brix、料液比1∶7g/mL、果漿自然pH、酶解時間4h、酶解溫度45℃，鱷梨油得率75.38%。此法避免了加熱處理對鱷梨油品質(zhì)的不利影響，所得鱷梨油無苦味，色澤翠綠，有菠蘿香氣。

鱷梨油，水酶法，菠蘿汁

鱷梨（Persea americana Mill.）又稱牛油果、油梨等，原產(chǎn)于中美洲和墨西哥，是一種新興的熱帶、亞熱帶名果。雖然鱷梨無一般水果的酸甜味道，但因其果肉含油量高，油脂富含單不飽和脂肪酸，營養(yǎng)價值可與橄欖油媲美[1]而廣受消費者的歡迎；且鱷梨油易于被皮膚吸收，是高級化妝品的重要原料[2]。我國福建、海南、廣西、云南等地區(qū)已先后引種鱷梨，其種植面積正逐年擴大[3]。隨著我國食品和化妝品行業(yè)的發(fā)展，鱷梨油的應(yīng)用將日益廣泛，因此研究其果油提取加工技術(shù)，對于提高鱷梨應(yīng)用價值、促進鱷梨產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。

鱷梨水分含量高，富含葉綠素和類胡蘿卜素[4]，且在高溫處理過程中會產(chǎn)生苦味[5]和大量不皂化物[6]，進而影響鱷梨油產(chǎn)品質(zhì)量。國內(nèi)采用壓榨法、高溫離心法[7]對鱷梨油進行提取，但所得果油顏色深、風(fēng)味差，必須進行精煉處理。國外采用冷榨法[8]制備鱷梨油，已投入工業(yè)化生產(chǎn)，所得果油品質(zhì)雖好，但出油率較低，且設(shè)備等投資較高，總體效益不佳。水酶法[9]提油直接對鱷梨進行濕磨，無需干燥過程，酶解溫度低、油脂易分離，后續(xù)精煉工藝簡便，且副產(chǎn)物新鮮程度高，便于綜合利用。國內(nèi)對水酶法的報道大都集中于油籽中油脂的提取[10]，而M Buenrostro等[11]雖利用α-淀粉酶提取鱷梨油，但所用酶解溫度達65℃，仍會對果油品質(zhì)造成不利影響。因此在低溫下（≤50℃）采用水酶法提取鱷梨中的油脂目前未見報道。

水酶法提取鱷梨油，酶的選擇至關(guān)重要。純酶制劑雖使用方便，但其價格昂貴，且使用過程中易產(chǎn)生腐臭味。菠蘿汁中含豐富的菠蘿蛋白酶、少量果膠酶和纖維素酶，是一種天然的復(fù)合酶體系，且其來源廣泛，使用簡單，風(fēng)味良好。雖已有利用菠蘿汁提取椰油的報道[12]，但卻未見將菠蘿汁應(yīng)用于鱷梨油的提取。本研究擬以菠蘿汁為酶源，研究pH、菠蘿汁固形物含量、料液比、酶解時間、酶解溫度等因素對鱷梨油得率的影響，以獲得菠蘿汁提取鱷梨油的最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鱷梨 美國Calavo公司生產(chǎn)，含油量占鮮重的18.9%（索氏提取法測定），購于廣州太陽新天地購物中心，經(jīng)過常溫后熟后使用；菠蘿 6～8成熟（固形物含量為12°Brix），購于廣州石牌東農(nóng)貿(mào)市場；果膠酶（20萬U/g） 泰安信得利生物工程有限公司；纖維素酶（10萬U/g） 杰諾生物酶有限公司；木瓜蛋白酶（60萬U/g） 廣州市遠天酶制劑廠；菠蘿蛋白酶（60萬U/g） 廣州市暨生元生物科技有限公司；正己烷、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、檸檬酸、L-酪氨酸、酪蛋白、三氯乙酸、硫代硫酸鈉、氫氧化鉀、無水硫酸鈉等均為分析純。

FHS-2A可調(diào)高速勻漿機、SHA-BA水浴恒溫振蕩器 江蘇金壇市宏華儀器廠；KDC-1044低速離心機 科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司；N-1α手持糖度計 日本ATAGO公司；PHS-3C精密pH計、FA1104電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司；UV-9600紫外可見分光光度計 北京瑞利分析儀器公司。

1.2 工藝路線與操作要點

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 菠蘿汁的制取 將菠蘿去皮，切塊，按1∶1（菠蘿∶水，g/mL）打漿，加水調(diào)節(jié)可溶性固形物含量，測定酶活力后備用。

1.2.2.2 酶處理 將已后熟的鱷梨去皮、去核，切丁，加入燒杯中，再添加不同固形物含量、不同量的菠蘿汁，用高速勻漿機于17500r/min的轉(zhuǎn)速下打漿濕磨40s，保鮮膜封口，于140r/min振蕩恒溫水浴酶解一定時間（按1.3處理）。

1.2.2.3 鱷梨油分離與測定 將物料轉(zhuǎn)入離心管中以3500r/min離心15min，收集上層清油，加少量無水硫酸鈉除水后抽濾稱重。

1.3 實驗設(shè)計

1.3.1 酶種類的篩選 取鱷梨丁按料水比（鱷梨丁∶水，g/mL）1∶5打漿，分別添加0.5%的果膠酶、纖維素酶、木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶作為反應(yīng)用酶；使用固形物含量為1°Brix的菠蘿汁作為反應(yīng)酶系，按料液比（鱷梨丁：菠蘿汁，g/mL）1∶5打漿。以不加酶樣品為對照，選取果漿自然pH，酶解溫度40℃，酶解時間5h，分別測定不同酶種類樣品的油脂得率。

1.3.2 單因素實驗

1.3.2.1 在不同pH下鱷梨油得率的測定 采用pH至4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5的1mol/L檸檬酸-磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖溶液稀釋榨好的濃菠蘿汁，并固定固形物含量均為4°Brix，取鱷梨丁與菠蘿汁按照料液比1∶4g/mL打漿，用果漿自然pH作對比，選取酶解溫度40℃，酶解時間5h，分別測定不同pH樣品的油脂得率。

1.3.2.2 在不同菠蘿汁固形物含量下鱷梨油得率的測定 將菠蘿汁加水稀釋，分別調(diào)節(jié)其固形物含量至1、2、3、4、5°Brix。將鱷梨丁按料液比1∶4g/mL打漿，選取自然果漿pH，酶解溫度40℃，酶解時間5h，分別測定不同固形物樣品的油脂得率。

1.3.2.3 在不同料液比下鱷梨油得率的測定 取鱷梨丁與不同量的菠蘿汁打漿，分別調(diào)節(jié)料液比為1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9g/mL，選取自然果漿pH，菠蘿汁固形物含量4°Brix，酶解溫度40℃，酶解時間5h，分別測定不同料液比樣品的油脂得率。

1.3.2.4 在不同酶解時間下鱷梨油得率的測定 取鱷梨丁與菠蘿汁按料液比1∶4g/mL打漿，分別控制振蕩水浴的時間為0、1、2、3、4、5、6、7h，選取自然果漿pH，菠蘿汁固形物含量4°Brix，酶解溫度40℃，分別測定不同作用時間樣品的油脂得率。

1.3.2.5 在不同酶解溫度下鱷梨油得率的測定 取鱷梨丁與菠蘿汁按料液比1∶4g/mL打漿，分別控制振蕩水浴的溫度為35、40、45、50、55、60℃，選取自然果漿pH，菠蘿汁固形物含量4°Brix，酶解時間5h，分別測定不同作用溫度樣品的油脂得率。

1.3.3 正交實驗 根據(jù)上述單因素實驗，固定體系pH為自然pH，選擇菠蘿汁固形物含量、料液比、酶解時間和酶解溫度為實驗因素，設(shè)計L9（34）正交實驗以優(yōu)化提取條件，正交實驗因素水平如表1所示。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

1.4 測定方法

1.4.1 酪氨酸標準曲線的繪制 配制10、20、30、40、50μg·mL-1的L-酪氨酸標準溶液，于275nm波長下測定其吸光度A，用水作為空白對照。以吸光度A為縱坐標，酪氨酸的濃度c（μg·mL-1）為橫坐標，繪制標準曲線，計算出當(dāng)吸光度為1時酪氨酸的量（μg），即為吸光常數(shù)K值。所得標準曲線方程為y=137.89x+0.3702（相關(guān)系數(shù)R2=0.999，n=3），吸光常數(shù)K=138.26。

1.4.2 菠蘿汁蛋白酶活力的測定 先將10g/L干酪素溶液于40℃恒溫水浴中預(yù)熱5min。吸取已稀釋200倍的不同固形物含量的菠蘿汁2mL，40℃預(yù)熱5min，加入已預(yù)熱好的酪蛋白溶液2mL，搖勻，立刻放入40℃水浴中，準確反應(yīng)10min，加入0.4mol/L的三氯乙酸4mL終止反應(yīng)，混勻，于3500r/min離心5min，過濾。濾液在275nm波長下，測定吸光度A，做3個平行實驗。在相同條件下，按上述步驟，對換酪蛋白和三氯乙酸加入順序，直接終止反應(yīng)作空白對照。菠蘿汁蛋白酶活力計算公式為：

X=8/2×1/10×A×K×N×E

式中：X—菠蘿汁的酶活力U/mL，A—試樣溶液的平均吸光度，K—吸光常數(shù)，N—稀釋倍數(shù)，E—紫外法與福林法的換算系數(shù)0.5。

由于菠蘿汁為復(fù)合酶，為使用方便，根據(jù)上述測定結(jié)果，將不同固形物含量下菠蘿汁酶活力換算為蛋白酶活力應(yīng)用[13]。

1.4.3 鱷梨油主要質(zhì)量指標的測定 按1.3.3確定的最佳實驗條件提取鱷梨油，加入無水硫酸鈉除水，抽濾，測定油脂下述各項質(zhì)量指標。油脂水分和揮發(fā)物含量測定：參照GB/T 9696-2008；油脂酸值測定：參照GB/T 5530-2005；油脂碘值測定：參照GB/T 5532-2008；油脂皂化值的測定：參照GB/T 5534-2008。

1.4.4 鱷梨油得率的測定 鱷梨油得率（%）=（單位質(zhì)量果肉中分離出鱷梨油的質(zhì)量/單位質(zhì)量果肉中的粗脂肪含量）×100

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

用Microsoft Excel軟件和SPSS 16.0軟件對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同固形物含量下的菠蘿汁蛋白酶活力與酶種類的篩選

2.1.1 菠蘿汁固形物含量與其蛋白酶活力的關(guān)系 由圖1可知，菠蘿汁固形物含量的多少與蛋白酶活力的高低呈顯著正相關(guān)（y=49.415x+9.9228，R2=0.991），通過該關(guān)系，可利用手持糖度計讀數(shù)快速估計菠蘿汁中蛋白酶的活力，便于正確評價菠蘿汁的添加量。

圖1 菠蘿汁固形物含量與其蛋白酶活力的關(guān)系Fig.1 Relationship between solid content and protease activities of pineapple juice

2.1.2 酶種類的篩選 由圖2可見，酶對鱷梨油的提取影響顯著，菠蘿汁提取鱷梨油的效果最好，優(yōu)于菠蘿蛋白酶、木瓜蛋白酶、纖維素酶和果膠酶。這是因為菠蘿汁作為天然的復(fù)合酶，除含豐富的蛋白酶外，還含有一定的果膠酶、纖維素酶等天然酶資源，因此選擇菠蘿汁作為鱷梨油脂提取的反應(yīng)酶源。

2.2 菠蘿汁酶解條件的確定

2.2.1 pH對提油率的影響 圖3表明，在pH為6.5時，菠蘿汁具有最大酶活力；當(dāng)pH在7.0～7.5范圍內(nèi)，鱷梨油得率降低；當(dāng)pH為4.5～6.5以及不調(diào)pH（此時體系pH為4.56）時，油脂得率之間并沒有明顯差異。因此，為減少實驗處理，后續(xù)實驗將不調(diào)節(jié)酶解體系的pH。2.2.2 菠蘿汁固形物含量對提油率的影響 圖4表明，在菠蘿汁固形物含量為2°Brix的條件下（相當(dāng)于蛋白酶活力=110U/mL），果油得率最高，隨菠蘿汁固形物含量的增加，油脂得率略微下降，這是因為菠蘿蛋白酶本身就是一種糖蛋白[14]，當(dāng)其添加過量時，反而會導(dǎo)致乳化作用，降低破乳率。另外，加入過多的菠蘿汁不僅浪費原料，且會使反應(yīng)體系酸度過高，不利于果渣的后續(xù)處理。因此，選取菠蘿汁固形物含量在1～3°Brix范圍內(nèi)應(yīng)用于鱷梨油的提取較合適。

圖2 不同酶對提油率的影響Fig.2 Effect of different enzymes on the yield of avocado oil

圖3 pH對提油率的影響Fig.3 Effect of pH on the yield of avocado oil

圖4 菠蘿汁固形物含量對提油率的影響Fig.4 Effect of solid content on the yield of avocado oil

2.2.3 料液比對提油率的影響 圖5表明，料液比達到1∶4后油脂得率變化不大；而當(dāng)料液比為1∶3時，提油率較低，這是因為添加菠蘿汁過少，體系過于粘稠，乳化嚴重，不利于鱷梨油的析出。此外，隨著菠蘿汁添加量的增多，可以觀察到油脂的析出速度增快，這是由于每克鱷梨所能利用的相對酶量增加，且較稀的體系利于油脂的上??；而過低的料液比又會產(chǎn)生過量的廢水。因此，綜合油脂得率、油脂析出速度、廢水處理三個因素，選取1∶5～1∶7的料液比范圍較適于鱷梨油的提取。

圖5 料液比對提油率的影響Fig.5 Effect of ratio of material to liquid on the yield of avocado oil

2.2.4 酶解時間對提油率的影響 圖6表明，隨著反應(yīng)的進行，鱷梨油的得率開始明顯升高，在達4h后趨于平穩(wěn)。這是由于4h時蛋白質(zhì)已被水解為小分子，乳化能力喪失，再增加酶解時間對油脂得率沒有影響。因此，鱷梨油提取過程中酶解時間在2～4h范圍內(nèi)較合適。

圖6 酶解時間對提油率的影響Fig.6 Effect of enzymolysis time on the yield of avocado oil

2.2.5 酶解溫度對提油率的影響 圖7表明，隨溫度的上升，鱷梨油得率先顯著升高后略微下降。菠蘿蛋白酶的最適反應(yīng)溫度應(yīng)為（55～60）℃，但隨酶解時間增加，其最適溫度降為50℃，這是因為酶的最適反應(yīng)溫度實際上是酶反應(yīng)速度與酶變性速度綜合影響的結(jié)果，酶解時間越長，其最適溫度就會有所降低[15]。因此，考慮酶解速度及高溫對鱷梨油品質(zhì)的不利影響，選擇酶解溫度在40～50℃范圍內(nèi)較合適。

2.2.6 正交實驗結(jié)果及分析 固定體系pH為自然果漿pH，根據(jù)表1進行正交實驗，結(jié)果見表2。各因素對鱷梨油得率影響的大小順序為：酶解時間＞菠蘿汁固形物含量＞料液比＞酶解溫度，最佳條件為A2B3C3D2，即菠蘿汁固形物含量2°Brix（蛋白酶活力=110U/mL），料液比1∶7g/mL，酶解時間4h，酶解溫度45℃。在上述最佳條件組合下提取鱷梨油，其產(chǎn)率為75.38%，優(yōu)于正交實驗中7組實驗最高值（73.82%），說明優(yōu)化后的組合確實為最佳組合。

2.3 鱷梨油的主要質(zhì)量指標

圖7 酶解溫度對提油率的影響Fig.7 Effect of enzymolysis temperature on the yield of avocado oil

表2 正交實驗結(jié)果Table 2 Design and result of orthogonal test

按2.2.6所確定的最佳實驗條件提取鱷梨油，所測定的油脂各項指標與冷榨法初榨鱷梨油對比如表3所示，兩者油脂品質(zhì)基本一致；本實驗所獲產(chǎn)品碘值、酸值均低于參考文獻值，表明其穩(wěn)定性應(yīng)該更好。另外，較低的碘值表明鱷梨油是一種良好的不干性油。

3 結(jié)論

表3 鱷梨油的主要質(zhì)量指標Table 3 Main quality indexes of avocado oil

由以上單因素和正交實驗結(jié)果可知，采用菠蘿汁提取鱷梨油的最佳工藝為：菠蘿汁固形物含量2°Brix（蛋白酶活力=110U/mL），料液比1∶7g/mL，不調(diào)節(jié)pH，酶解時間4h，酶解溫度45℃，然后3500r/min離心15min，鱷梨油的提取率可達75.38%。該提取工藝的溫度低于50℃，屬于冷法提油。所提取的鱷梨油色澤翠綠，含菠蘿清香氣味，無鱷梨熱加工形成的苦味，且整個工藝簡單易行，有關(guān)參數(shù)可以指導(dǎo)鱷梨油工業(yè)化生產(chǎn)。

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表12 不同接種量對茯苓液體發(fā)酵的影響Table 12 Effect of different inoculum concentration on liquid fermentation of poria

3 結(jié)論

通過單因素實驗和正交優(yōu)化實驗，確定了茯苓9號液體深層發(fā)酵最適培養(yǎng)基為：葡萄糖30g，酵母浸膏與蛋白胨10g（添加比例為4∶5），KH2PO41g，MgSO40.5g，維生素B17.5mg，水lL。并對茯苓9號菌種液體深層發(fā)酵的最適條件進行了單因子實驗，結(jié)果表明，裝瓶量為70mL/250mL、接種量為7%、發(fā)酵液起始pH為5.5、發(fā)酵培養(yǎng)天數(shù)為8d時，茯苓菌絲球干重最大。

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Study on optimization of technology for extraction of avocado oil with pineapple juice

XU Liang，YE Li-jun，HUANG Xue-song*
（Department of Food Science and Engineering，College of Science and Engineering，Jinan University，Guangzhou 510632，China）

Aqueous enzymatic extraction of avocado oil with pineapple juice in low-temperature was investigated. Protease activity of pineapple juice at different solid contents was measured by ultraviolet spectrophotometer. The effects of different factors such as pH，reaction time and the like on the extraction rate of avocado oil were measured through single factor test and then the extraction conditions were optimized by orthogonal test.The results showed when the pineapple juice with a solid content of 2°Brix was added into the avocado pulp，adjusting the ratio of material to liquid to 1∶7g/mL；then the enzymatic reactions within the above mixed solution were undertaken for 4h at the temperature of 45℃and natural pH value，followed by an optimum oil extraction yield of 75.38%.This method for recovering oil from fresh avocado pulp with pineapple juice was a significant improvement in both oil yield and quality compared with the traditional hot process.

avocado oil；aqueous enzymatic extraction；pineapple juice

TS224

B

1002-0306（2014）08-0223-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.08.042

2013－07－02 *通訊聯(lián)系人

許良（1990-），男，碩士研究生，研究方向：功能性食品。

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項經(jīng)費資助（201303077）。