水劑法提取澳洲堅(jiān)果油及其理化特性的研究

黃宗蘭 鐘俊楨 熊 洋 胡旭濤 鐘業(yè)俊 劉成梅

（南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330047）

水劑法提取澳洲堅(jiān)果油及其理化特性的研究

黃宗蘭 鐘俊楨 熊 洋 胡旭濤 鐘業(yè)俊 劉成梅

（南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330047）

研究水劑法提取澳洲堅(jiān)果油的工藝，采用單因素試驗(yàn)分別研究了料水比、漿液pH值、浸提溫度、提取時(shí)間和離心轉(zhuǎn)速對(duì)提油率的影響。在此基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)確定最佳提取工藝為料水比1∶3 g／mL、自然pH 6.4、提取時(shí)間1 h，離心轉(zhuǎn)速4 800 r／min，在此條件下提油率可達(dá)67.50%。采用水劑法得到的澳洲堅(jiān)果油色澤淺黃透明，具有澳洲堅(jiān)果香味。澳洲堅(jiān)果油理化特性結(jié)果表明，pH條件對(duì)水劑法提取油品質(zhì)有一定影響，水劑法提取油酸值和過(guò)氧化值均符合國(guó)家食用油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

澳洲堅(jiān)果油 水劑法 提油率 理化特性

澳洲堅(jiān)果又名夏威夷果、澳洲核桃、昆士蘭堅(jiān)果等，屬山龍眼科（Proteaceae）澳洲堅(jiān)果屬（MacadamiaF.Mull）常綠喬木果樹(shù)。澳洲堅(jiān)果原產(chǎn)于澳大利亞昆士蘭與新南威爾士的亞熱帶雨林［1］，20世紀(jì)60～70年代開(kāi)始引入中國(guó)。目前，廣東、廣西、云南、福建、四川、重慶及貴州均有種植［2］。澳洲堅(jiān)果具有特有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、保健價(jià)值和藥用價(jià)值，是一種極具發(fā)展前途的果樹(shù)［3］。目前，關(guān)于澳洲堅(jiān)果油的研究主要集中在不同種質(zhì)果仁粗脂肪及脂肪酸組成測(cè)定方面［4－9］。這些研究結(jié)果表明澳洲堅(jiān)果果仁含脂肪達(dá)75%以上，富含8種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸占80%以上，主要為油酸和棕櫚油酸［4－5］。有研究表明食用澳洲堅(jiān)果可以降低高膽固醇患者的低密度脂蛋白水平［10］。澳洲堅(jiān)果油也可有效降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)［11］。澳洲堅(jiān)果油不僅是一種優(yōu)質(zhì)的食用油，還在醫(yī)藥和化妝品行業(yè)應(yīng)用廣泛。但是目前關(guān)于澳洲堅(jiān)果油提取方面的研究報(bào)道較少。

目前，制油方法主要有壓榨法、浸出法、超臨界流體萃取法、水酶法和水劑法等。壓榨法成本高、餅粕蛋白變性較為嚴(yán)重［12］，有機(jī)溶劑浸出法生產(chǎn)率高，粕殘油率低，但有機(jī)溶劑的存在使生產(chǎn)安全性差［12］，且提油后油料蛋白變性嚴(yán)重［13］。超臨界流體萃取法對(duì)設(shè)備要求較高，尚未在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。水酶法是一種新興的提油方法，提油條件溫和，目前已有較多水酶法用于松子油［14］、獼猴桃籽油［15］、橡膠籽油［16］等的研究中，但酶價(jià)格高，也限制了其應(yīng)用［17］。水劑法是利用油料中的非油成分對(duì)油和水“親和力”的差異，同時(shí)利用油水比重不同而將油脂與蛋白質(zhì)等分離出來(lái)的方法［18］。該法工藝條件溫和，蛋白變性程度較低，具有簡(jiǎn)單、安全可靠和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)［19］。李勁等［20］利用水劑法提取核桃油，提油率可達(dá)72.00%；李清華等［17］利用響應(yīng)面對(duì)鹽效應(yīng)輔助水劑法提取南瓜籽油的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，提油率達(dá)70.6%；陳興譽(yù)等［21］利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化油茶籽油水劑法提取工藝，提油率達(dá)69.1%。水劑法在核桃油、南瓜籽油等方面得到廣泛的應(yīng)用，但在澳洲堅(jiān)果油提取應(yīng)用方面還未見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)以澳洲堅(jiān)果仁為原料，分析其主要成分，采用單因素試驗(yàn)分別研究料水比、漿液pH值、浸提溫度、提取時(shí)間和離心轉(zhuǎn)速對(duì)提油率的影響。在此基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)確定最佳提取工藝，并對(duì)得到澳洲堅(jiān)果油的理化特性進(jìn)行分析，以期找到一種簡(jiǎn)單可行的提油工藝，為澳洲堅(jiān)果油的提取提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

澳洲堅(jiān)果：市售，于0～4℃貯藏。

石油醚（30～60℃沸程）、硫酸、鹽酸、無(wú)水乙醚、乙醇、氫氧化鉀等均為國(guó)產(chǎn)分析純。韋氏試劑標(biāo)準(zhǔn)溶液：天津華特化研科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

大德DFY－500搖擺式高速粉碎機(jī)：鼎鑫宜實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司；Sx－4－10馬弗爐：湖北英山國(guó)營(yíng)試驗(yàn)設(shè)備廠；Kjeltec 8400 FOSS全自動(dòng)凱氏定氮儀：福斯（中國(guó)）公司；UV－1600PC紫外分光光度計(jì)：上海天美科學(xué)儀器有限公司；LXJ－IIBB高速離心機(jī)：上海安停科學(xué)儀器廠；FE20 METTLER TOLEDO pH計(jì)：江西博力儀器設(shè)備有限公司；CJJ－931六聯(lián)磁力加熱攪拌器：江蘇金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 基本成分測(cè)定

粗脂肪含量測(cè)定采用索氏提取法GB／T 14772—2008；蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用凱氏定氮法GB／T 5009.5—2010，蛋白換算系數(shù)F采用5.3；可溶性糖含量采用蒽酮硫酸法［22］；水分含量測(cè)定采用常壓干燥法 GB／T 5009.3—2010；灰分含量測(cè)定采用灼燒法 GB／T 5009.4—2010。

1.3.2 水劑法提取工藝

澳洲堅(jiān)果→去殼→澳洲堅(jiān)果仁→干法粉碎→浸提→離心→游離油、乳狀層、水提液和渣

干法粉碎：將去殼后的澳洲堅(jiān)果仁用高速粉碎機(jī)粉碎，粉碎時(shí)間30 s。

浸提：將粉碎后的澳洲堅(jiān)果仁以一定比例的蒸餾水溶解，用1mol／L NaOH和1mol／L HCL調(diào)節(jié)料漿pH值，在適當(dāng)溫度下用恒速攪拌器以100 r／min攪拌一定時(shí)間。

離心：將物料轉(zhuǎn)移至離心杯中以一定轉(zhuǎn)速離心20 min。

取油與破乳：離心后用膠頭滴管吸出上層游離油（清油Ⅰ）；將乳狀層轉(zhuǎn)入離心管中，于－20℃冰箱中冷凍12 h，取出后于40℃水浴中加熱2 h，4 800 r／min離心 20 min，取油相（清油Ⅱ）。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

液水比對(duì)提油率的影響：在45℃，漿液pH 9.0，浸提時(shí)間2 h，4 800 r／min離心20 min，料水比分別為 1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6 g／mL，比較不同料水比對(duì)提油率的影響。

漿液pH對(duì)提油率的影響：在料水比1∶3，45℃，浸提時(shí)間2 h，4 800 r／min離心20 min，調(diào)節(jié)料漿 pH分別為4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，比較不同 pH對(duì)提油率的影響。

浸提溫度對(duì)提油率的影響：在漿液pH 9.0，浸提時(shí)間2 h，料水比1∶3，4 800 r／min離心 20 min，浸提溫度分別為25、35、45、55、65℃，研究不同浸提溫度對(duì)提油率的影響。

提取時(shí)間對(duì)提油率的影響：在料水比1∶3，自然pH（pH 6.4），4 800 r／min離心 20 min，室溫磁力攪拌提取時(shí)間分別為 10、20、30、40、60、120、180 min，研究不同提取時(shí)間對(duì)提油率的影響。

離心轉(zhuǎn)速對(duì)提油率的影響：在料水比1∶3，自然pH，室溫磁力攪拌1 h，離心轉(zhuǎn)速分別為2 400、3 000、3 600、4 200、4 800 r／min離心 20 min，研究離心轉(zhuǎn)速對(duì)提油率的影響。

1.3.4 正交優(yōu)化試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取料水比、漿液pH、提取時(shí)間、離心轉(zhuǎn)速4個(gè)因素，以提油率為指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)。選用L9（34）正交表進(jìn)行試驗(yàn)（見(jiàn)表1）。每個(gè)試驗(yàn)組合重復(fù)2次，結(jié)果取其平均值。

表1 正交試驗(yàn)因素和水平

1.3.5 澳洲堅(jiān)果油理化性質(zhì)分析

1）溶劑萃取油的制備

澳洲堅(jiān)果仁用高速粉碎機(jī)粉碎后，加入料液比1∶10 g／mL石油醚（30～60℃沸程）提取 12 h，然后抽濾，抽濾液真空濃縮（35℃）至無(wú)溶劑蒸出，最后用氮?dú)獯蹈蓺堄嗳軇?，萃取油?～4℃冷藏備用。

2）理化指標(biāo)分析參照的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

酸值 GB／T 15689—2008；過(guò)氧化值 GB／T 5538—2005／ISO 3960：2001；皂化值 GB／T 5534—2008；碘值GB／T 5532—2008。

2 結(jié)果與分析

2.1 澳洲堅(jiān)果仁基本成分

澳洲堅(jiān)果仁基本營(yíng)養(yǎng)組成見(jiàn)表2。從表2可以看出，澳洲堅(jiān)果仁中含量最高的是粗脂肪76.50%，其次依次為蛋白質(zhì)9.20%，可溶性糖類7.40%，水分和灰分分別為1.67%和1.21%。與文獻(xiàn)［23］中報(bào)道不同基因型澳洲堅(jiān)果仁中約含75.47%～80.48%的油和6.82%～8.17%的蛋白質(zhì)基本一致，蛋白質(zhì)含量可能由于產(chǎn)地和品種的不同有一點(diǎn)差異。

表2 澳洲堅(jiān)果原料基本成分分析

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 液水比的影響

由圖1可知，料水比對(duì)提油率影響較大。當(dāng)料水比從1∶1～1∶3 g／mL時(shí)，提油率呈上升趨勢(shì)，料水比為1∶3 g／mL時(shí)，提油率達(dá)到最大為（65.00±0.62）%，與其他水平下的提油率均有顯著性差異（P＜0.05）。隨著料水比的持續(xù)增大，提油率呈下降趨勢(shì)。這可能是由于料水比較高時(shí)，油與水的比例對(duì)形成乳狀液更有利；料水比過(guò)低，料液粘稠粘附嚴(yán)重，損失較大，難以分離［21］，因此選取料水比 1∶3 g／mL。

圖1 料水比對(duì)提油率的影響

2.2.2 pH值的影響

由圖2可知，當(dāng)漿液pH值由4升到7時(shí)，提油率隨pH值增高而增大。當(dāng)pH為7時(shí)，提油率達(dá)到最大為（66.55±0.45）%，與其他水平下的提油率均有顯著性差異；pH為8時(shí)，提油率下降；當(dāng)pH為9時(shí)，提油率又升高，但低于pH為7時(shí)的提油率。這可能與澳洲堅(jiān)果蛋白溶解度、等電點(diǎn)有關(guān)。劉淼［24］研究了水劑法提取核桃仁油，發(fā)現(xiàn)在酸中性條件下出油率隨pH值升高而升高，這與核桃蛋白的溶解度、等電點(diǎn)有關(guān)；在堿性條件下出油率隨pH值升高先降低后升高，核桃蛋白溶于微堿性溶液中，蛋白質(zhì)的溶解既有利于油脂的釋放，但同時(shí)也增加了蛋白的乳化能力，從而出油率下降。因此，浸提pH選定在7左右。

圖2 pH值對(duì)提油率的影響

2.2.3 浸提溫度的影響

由圖3可知，當(dāng)浸提溫度為25～65℃范圍內(nèi)，浸提溫度對(duì)提油率影響較小。當(dāng)溫度為55℃時(shí)，提油率最大達(dá)（59.35±0.35）%，與其他水平下的提油率均有顯著性差異（P＜0.05），但最大和最小提油率（57.45±0.15）%相差小于2%。由于溫度的升高會(huì)加速蛋白變性速度［25］，考慮對(duì)澳洲堅(jiān)果蛋白的利用，同時(shí)由于升高溫度對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中要求能耗大。因此選取條件溫和，操作簡(jiǎn)單的常溫磁力攪拌方式進(jìn)行水劑法提油，后續(xù)的正交試驗(yàn)就不考慮溫度對(duì)提油率的影響。

2.2.4 提取時(shí)間的影響

由圖4可看出，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，提油率在10～60 min內(nèi)有明顯提高，當(dāng)達(dá)到60 min，提油率達(dá)（60.25±0.15）%，與120 min和180 min時(shí)提油率無(wú)顯著差異，與其他水平下的提油率有顯著性差異（P＜0.05）。當(dāng)達(dá) 120 min，提油率達(dá)（60.45±0.35）%，提油率提高不明顯。隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，提油率已趨于穩(wěn)定，這說(shuō)明油滴聚集需要一定的時(shí)間。因?yàn)橥瑫r(shí)考慮生產(chǎn)效率和提油率，浸提時(shí)間選定在60 min左右。

2.2.5 離心轉(zhuǎn)速的影響

由圖5可看出，隨著離心速度增大，提油率明顯上升，當(dāng)達(dá)4 800 r／min，提油率達(dá)（58.95±0.25）%，與其他水平下的提油率有顯著性差異（P＜0.05）。李勁等［20］研究了水劑法提取核桃油，發(fā)現(xiàn)出油率隨離心轉(zhuǎn)速增加明顯上升，在4 800 r／min時(shí)出油率最大。因此，在本實(shí)驗(yàn)室條件下，離心速度最大選定在4 800 r／min。

圖5 離心轉(zhuǎn)速對(duì)提油率的影響

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)四因素三水平正交試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。從表3極差R值得出，對(duì)澳洲堅(jiān)果油提取率影響因素由大到小依次是A（料水比）＞C（提取時(shí)間）＞B（pH）＞D（離心轉(zhuǎn)速），即料水比對(duì)澳洲堅(jiān)果油的提取率影響最大。因此可以得出，最佳工藝條件為 A2B1C2D3，即料水比 1∶3 g／mL、自然pH 6.4、提取時(shí)間1 h，離心轉(zhuǎn)速4 800 r／min。根據(jù)最佳工藝條件對(duì)澳洲堅(jiān)果油進(jìn)行提取，測(cè)得澳洲堅(jiān)果油的提取率可達(dá)67.50%。

表3 澳洲堅(jiān)果油提取條件優(yōu)化的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4方差分析結(jié)果表明：料水比和提取時(shí)間為影響澳洲堅(jiān)果油提取過(guò)程的顯著因素，pH和離心轉(zhuǎn)速為不顯著因素。根據(jù)最佳工藝提取的澳洲堅(jiān)果油色澤淺黃透明，具有澳洲堅(jiān)果香味。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析表

2.4 澳洲堅(jiān)果油理化性質(zhì)分析結(jié)果

選取溶劑萃取澳洲堅(jiān)果油、水劑法分別于自然pH、pH 7和pH 8條件下提取的澳洲堅(jiān)果油進(jìn)行分析。結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 不同工藝澳洲堅(jiān)果油理化特性比較

由表5可以看出，和溶劑萃取油相比，水劑法提取油的酸價(jià)偏低，可能是水劑法提取過(guò)程中由于調(diào)節(jié)pH值，使溶液體系呈堿性的原因。2種提取方法所得油過(guò)氧化值均未檢出。溶劑萃取油和水劑法自然pH和pH 7條件提取油皂化值接近，水劑法pH 8條件下皂化值偏低，可能是水劑法提取過(guò)程中堿性環(huán)境下脂肪酸和堿發(fā)生皂化反應(yīng)，導(dǎo)致皂化值偏低。由此，pH條件對(duì)水劑法提取油品質(zhì)有一定影響。此外，溶劑萃取油和水劑法提取油碘值非常接近。

水劑法提取的澳洲堅(jiān)果油理化指標(biāo)中，酸值（≤3 mgKOH／g）和過(guò)氧化值（≤0.25 g／100 g，相當(dāng)于≤9.85 mmol／kg）均符合國(guó)家食用油標(biāo)準(zhǔn)（GB 2716—2005），表明水劑法提取澳洲堅(jiān)果油品質(zhì)較好。

3 結(jié)論

3.1 根據(jù)國(guó)標(biāo)法測(cè)定澳洲堅(jiān)果仁主要成分：粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)76.50%，蛋白質(zhì)9.20%，可溶性糖類7.40%，水分為1.67%，灰分為1.21%。

3.2 通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)得出水劑法提取澳洲堅(jiān)果油最佳工藝條件為料水比1∶3 g／mL、自然pH（pH 6.4）、提取時(shí)間1 h、離心轉(zhuǎn)速4 800 r／min，在此條件下提油率可達(dá)67.50%。

3.3 pH條件對(duì)水劑法提取油品質(zhì)有一定影響，水劑法提取澳洲堅(jiān)果油酸值和過(guò)氧化值均符合國(guó)家食用油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

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Aqueous Extraction of Macadamia Nuts Oil and Its Physicochemical Properties

Huang Zonglan Zhong Junzhen Xiong Yang Hu Xutao Zhong Yejun Liu Chengmei
（State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047）

The aqueous solution extraction of oil fromMacadamianuts oil has been studied in the paper.The effects of solid／water ratio，pH，extraction temperature，extraction duration and centrifugal rotate speed onMacadamianuts oil yield were investigated through Single Factor Method Test.The optimal process parameterswere established by the orthogonal test on the basis of Single Factor Method Test.The optimal process parameterswere as follows：solid／water ratio 1∶3 g／mL，nature pH，extraction duration 1 h and centrifugal rotate speed 4 800 r／min.An oil yield of 67.50%could be obtained on the optimal extraction conditions.The Macadamia nuts oil produced by the aqueous solution extraction method was transparent，pale yellow with macadamia aroma.The physicochemical properties results indicated that the pH condition of aqueous extraction had a certain influence onMacadamianuts oil.The acid value and peroxide value of oilwere lower than the corresponding value of national quality standards.

Macadamianuts oil，aqueous extraction，oil yield，physicochemical properties

TS224

A

1003－0174（2015）11－0086－06

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303077）

2014－05－15

黃宗蘭，女，1990年出生，碩士，農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程

劉成梅，男，1963年出生，教授，食物資源利用與開(kāi)發(fā)鐘俊楨，女，1984年出生，助理研究員，食品科學(xué)與工程