復(fù)合酶法制備椰子種皮油的研究

張建國，唐敏敏，宋 菲，王 揮，李 瑞，夏秋瑜

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 椰子研究所，海南 文昌 571339)

油脂加工

復(fù)合酶法制備椰子種皮油的研究

張建國，唐敏敏，宋 菲，王 揮，李 瑞，夏秋瑜

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 椰子研究所，海南 文昌 571339)

采用復(fù)合酶法從椰子種皮中提取高品質(zhì)椰子種皮油。研究了椰子種皮原漿的預(yù)處理、復(fù)合酶組成、酶解溫度和酶解時(shí)間對(duì)椰子種皮提油率和油品質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，復(fù)合酶法提取椰子種皮油的最佳工藝條件為：在100℃將椰子種皮原漿預(yù)煮2 h，加入20%的水，再添加0.1%木瓜蛋白酶、0.1%纖維素酶和0.2%果膠酶(均以椰子種皮原漿質(zhì)量計(jì))，50℃酶解15 h。在最佳工藝條件下,椰子種皮提油率為16.8%；所得椰子種皮油品質(zhì)良好，酸值(KOH)為2.19 mg/g, 總酚酸含量為0.49 mg/mL，各項(xiàng)指標(biāo)均比市售干法椰子種皮油顯著提高。

椰子種皮油；復(fù)合酶法；品質(zhì)分析

椰子(CocosnuciferaL.)屬棕櫚科椰子屬單子葉多年生常綠喬木，是一種典型的熱帶木本油料作物，享有“生命樹”的美譽(yù)。椰子果呈橢圓形，椰肉外層由一層褐色的種皮包裹著。資料[1]顯示，椰子加工時(shí)所得副產(chǎn)物椰子種皮的質(zhì)量占去椰衣椰子質(zhì)量的3.6%～6.0%，椰子種皮的干基含油量為55%左右，并且椰子油脂肪酸組成中辛酸、癸酸和月桂酸含量較高。同時(shí)椰子種皮中的多酚含量也非常豐富，提取的椰子種皮油也含有豐富的多酚類物質(zhì)[2]。

酶法制油是在機(jī)械破碎的基礎(chǔ)上，采用能降解植物油料細(xì)胞壁的酶，使油脂易于從油料細(xì)胞中釋放出來[3-4]。與傳統(tǒng)提油方法相比，水酶法成本低，所提油脂品質(zhì)較高，有利于副產(chǎn)品的綜合利用[5-6]。由于其加工方法較傳統(tǒng)工藝溫和，故提取出的椰子油盡可能地保持了椰肉中微量成分及生物活性，有清香的椰子風(fēng)味，并且比一般椰子油含有更多的未皂化成分，特別是多酚類化合物和VC，具有顯著的抗氧化活性[7-9]。本文使用復(fù)合酶法提取椰子種皮中的油脂，為椰子加工副產(chǎn)物的綜合利用提供理論依據(jù)，有利于促進(jìn)椰子產(chǎn)品附加值的提高，增加產(chǎn)業(yè)收益。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

椰子種皮：由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所中試工廠提供。

木瓜蛋白酶(貨號(hào)1129602，酶活≥ 3 U/mg)、果膠酶(貨號(hào)1127959，酶活為30 000 U/g)、纖維素酶(貨號(hào)1127948，酶活為10 000 U/g)；阿拉丁試劑，上海晶純實(shí)業(yè)有限公司；其他試劑均為分析純。

Universal 32型冷凍離心機(jī)，德國 Hettich 公司；WF-A 2000型果汁機(jī)，浙江省永康市天歌電器有限公司；HH-6型恒溫水浴鍋；P70D20P-N9(W0)型微波爐(功率700～1 180 W)，格蘭仕微波爐電器有限公司；WF-300E型超聲波清洗機(jī)(功率300 W)，寧波海曙五方超聲設(shè)備有限公司；WSL型比色儀，杭州大吉光電儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 椰子種皮原漿的預(yù)處理

將新鮮椰子種皮用溫水清洗后，用磨漿機(jī)磨漿，然后將漿液用200目紗布過濾得到椰子種皮原漿，將6.0 kg種皮原漿分別分成5組，每組為1.2 kg，標(biāo)記為A組、B組、C組、D組和E組，將A、B、C、D 4組分別進(jìn)行預(yù)處理，A組為100℃煮2 h，B組為120℃高壓滅菌處理30 min，C組為室溫(25℃)微波(700 W)處理2 h，D組為室溫超聲波處理2 h，E組為空白對(duì)照組，添加水使預(yù)處理前后種皮原漿總質(zhì)量一致。每組重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

1.2.2 椰子種皮油的提取

椰子種皮原漿預(yù)處理后降至室溫，以椰子種皮原漿質(zhì)量計(jì)加入一定量的復(fù)合酶和20%水，攪拌均勻后置于水浴中酶解一段時(shí)間，不時(shí)攪拌，在酶解結(jié)束前2 h用磨漿機(jī)進(jìn)行再次磨碎再一次榨汁(由于椰子種皮非常硬，出汁率低)，酶解結(jié)束后放入-20℃冰箱至少冷凍5 h，然后置于50℃水浴中解凍，解凍后移除最下層的水層，然后用300目紗布過濾。將濾液進(jìn)行兩次離心，第一次離心條件4℃、4 000 r/min、30 min，使離心管中的油脂在低溫下凝固分層去除水分，然后取上層固體油在50℃水浴融化后再次離心，離心條件為30℃、10 000 r/min、30 min。分離上層油品后即得椰子種皮油。

1.2.3 提油率測(cè)定

原料含油率及殘?jiān)杏秃繙y(cè)定采用GB/T 5009.6—2003第一法。

提油率=(原料中油的質(zhì)量-殘?jiān)杏偷馁|(zhì)量)/原料中油的質(zhì)量×100%

1.2.4 椰子種皮油品質(zhì)分析

酸值測(cè)定參考GB/T 5009.37—2003方法，過氧化值的測(cè)定參考GB/T 5009.37—2003方法， 皂化值的測(cè)定參考GB/T 5534—2008方法，碘值的測(cè)定參考GB/T 5532—2008方法，總酚酸的提取參照文獻(xiàn)[10-12]方法，總酚酸含量測(cè)定參照文獻(xiàn)[13]方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)處理?xiàng)l件的確定

椰子種皮中的白椰肉與單寧、纖維素、半纖維素等褐色的表皮組織緊密結(jié)合，所以椰子種皮比較硬、脆，用普通的榨汁機(jī)榨汁出汁率非常低，所以需要用磨漿機(jī)磨漿，并且還需要特別的預(yù)處理以促進(jìn)椰子種皮中的酶失活，并且破壞椰子種皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)，以提高出汁率，同時(shí)提高酶解效率和提油率。按照1.2.1中的方法對(duì)各組椰子種皮原漿進(jìn)行預(yù)處理，然后添加0.1%木瓜蛋白酶，0.1%纖維素酶，0.2%果膠酶和15%的水，然后在50℃條件下酶解10 h，得到椰子種皮油，其酸值和提油率如表1所示。

表1 椰子種皮預(yù)處理?xiàng)l件的確定

由表1可見，椰子種皮原漿經(jīng)過不同的預(yù)處理后，酸值均低于空白對(duì)照組(E組)；除超聲波處理(D組)提油率較空白對(duì)照組有所下降外，其余各組預(yù)處理后提油率較空白對(duì)照組均有所提升。其中最佳的預(yù)處理?xiàng)l件是100℃煮2 h，此時(shí)提油率最高，為15.01%，酸值(KOH)為4.57 mg/g，明顯低于其他處理組的。需注意的是，100℃煮2 h的過程中，必須及時(shí)補(bǔ)充蒸發(fā)的水分，防止干燒和椰子種皮原漿飛濺。在100℃高溫處理過程中，不斷攪拌也可使椰子種皮原漿受熱均勻，促進(jìn)種皮原漿中的酶失活和細(xì)胞壁適度破碎。

2.2 酶種類與用量的確定

將椰子種皮原漿經(jīng)過100℃預(yù)處理2 h后，添加20%的水，再分別加入0.2%木瓜蛋白酶、0.1%木瓜蛋白酶+0.2%果膠酶、0.4%果膠酶、0.1%木瓜蛋白酶+0.1%纖維素酶+0.2%果膠酶進(jìn)行酶解，酶解溫度為50℃，酶解時(shí)間為10 h，提取椰子種皮油后測(cè)定各組提油率和酸值，結(jié)果如表2所示。

表2 酶種類與用量的確定

由表2可見，最佳酶組合為0.1%木瓜蛋白酶+0.1%纖維素酶+0.2%果膠酶。在此組合及用量下的提油率最高，為15.04%，同時(shí)得到的椰子種皮油酸值(KOH)較低，為4.37 mg/g。

2.3 酶解溫度的確定

酶解溫度影響酶的活力和酶解速率。椰子種皮原漿經(jīng)100℃預(yù)處理2 h后，以椰子種皮原漿質(zhì)量計(jì)加入20%的水，采用0.1%木瓜蛋白酶+0.1%纖維素酶+0.2%果膠酶進(jìn)行酶解，分別在不同的酶解溫度(40、50、60℃)下酶解，酶解時(shí)間為10 h，所得椰子種皮油的酸值和提油率如表3所示。

表3 酶解溫度的確定

由表3可見，酶解溫度為50℃時(shí)，提油率為15.21%，明顯高于40℃和60℃，且3個(gè)酶解溫度下得到的椰子種皮油的酸值均較低。因此，復(fù)合酶對(duì)椰子種皮原漿的最佳酶解溫度為50℃，在3種酶制劑的使用溫度范圍內(nèi)。

2.4 酶解時(shí)間的確定

椰子種皮原漿經(jīng)100℃預(yù)處理2 h后，以椰子種皮原漿質(zhì)量計(jì)加入20%的水，采用0.1%木瓜蛋白酶+0.1%纖維素酶+0.2%果膠酶在50℃下酶解，分別在不同的酶解時(shí)間(5、10、15、20、25 h)完成酶解，所得椰子種皮油的酸值和提油率如表4所示。

表4 酶解時(shí)間的確定

由表4可見，當(dāng)酶解時(shí)間在5～15 h內(nèi)，提油率隨著酶解時(shí)間的延長而顯著增加，并在15 h時(shí)達(dá)到最大16.80%，酸值(KOH)為2.19 mg/g。椰子種皮油在長時(shí)間酶解過程中可能會(huì)由于微生物的污染而導(dǎo)致氧化，另外酶解時(shí)間過長也可能通過影響油脂與蛋白質(zhì)乳化體系的乳化狀態(tài)而影響油脂分離，所以酶解時(shí)間不能太長。因此，酶解時(shí)間為15 h適宜。

2.5 椰子種皮油品質(zhì)分析

在最優(yōu)條件(椰子種皮原漿經(jīng)100℃預(yù)處理2 h后，以椰子種皮原漿質(zhì)量計(jì)加入20%的水，采用0.1%木瓜蛋白酶+0.1%纖維素酶+0.2%果膠酶在50℃下酶解15 h)下處理椰子種皮原漿制備椰子種皮油，以從文昌東郊椰子種皮榨油廠采集的干法椰子種皮油(椰子種皮曬干后壓榨制備)為對(duì)照，分別分析兩種油脂的理化指標(biāo)，并測(cè)定油脂中的總酚酸含量，結(jié)果如表5所示。

表5 復(fù)合酶法提取的椰子種皮油的理化性質(zhì)和總酚酸含量

由表5可見，與市售干法制備的椰子種皮油相比，采用復(fù)合酶法制備的椰子種皮油質(zhì)量顯著提高，酸值約是市售椰子種皮油的1/12，過氧化值約是其的1/5。此外，酶法制備的椰子種皮油無異味，總酚酸含量達(dá)0.49 mg/mL,為市售椰子種皮油總酚酸含量的5倍多。因此，本方法制備的椰子種皮油品質(zhì)優(yōu)越，可以直接食用。而市售椰子種皮油有明顯的哈敗味，只能作為工業(yè)原料或作為粗椰油進(jìn)行進(jìn)一步精煉。

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)確定了復(fù)合酶法從椰子種皮中提取椰子種皮油的適宜工藝條件為：在100℃將椰子種皮原漿預(yù)煮2 h，加入20%的水，再添加0.1%木瓜蛋白酶、0.1%纖維素酶和0.2%果膠酶(均以椰子種皮原漿質(zhì)量計(jì))，50℃酶解15 h，此時(shí)提油率為16.8%。所得椰子種皮油品質(zhì)良好，為具有椰香的淡黃色液體，酸值(KOH)2.19 mg/g，總酚酸含量0.49 mg/mL，理化指標(biāo)比市售干法椰子種皮油顯著提高。

實(shí)驗(yàn)采用的酶制劑價(jià)格較高，應(yīng)用于工廠化生產(chǎn)時(shí)需要采取別的水解粗酶制劑來代替，從而能夠降低成本。本方法最大程度保留了椰子種皮中的多酚物質(zhì)，以后有必要進(jìn)一步深入研究，分析具體酚酸的種類和含量，并分析其生理活性以促進(jìn)椰子種皮的開發(fā)利用。

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Extraction of coconut endocarp oil by complex enzyme

ZHANG Jianguo, TANG Minmin, SONG Fei, WANG Hui, LI Rui, XIA Qiuyu

(Coconut Research Institute of Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Wenchang 571339, Hainan，China)

Complex enzyme process was used to extract coconut endocarp oil, and the effects of pretreatment of coconut endocarp cream, composition of complex enzyme, enzymolysis temperature and enzymolysis time on the oil extraction rate and quality of coconut endocarp oil were studied. The results showed that the optimal extraction conditions of coconut endocarp oil were obtained as follows: coconut endocarp cream boiled at 100℃ for 2 h, adding 20% of water, adding 0.1% of papain, 0.1% of cellulose and 0.2% of pectinase (all based on the mass of coconut endocarp cream), enzymolysis time 15 h, and enzymolysis temperature 50℃. Under the optimal conditions, the oil extraction rate was 16.8%, and the quality of obtained coconut endocarp oil was good. The acid value and total polyphenol content of obtained coconut endocarp oil were 2.19 mgKOH/g and 0.49 mg/mL respectively, and its physicochemical indexes improved significantly than dry process coconut endocarp oil saled in the market.

coconut endocarp oil; complex enzyme; quality analysis

2016-07-13；

2017-01-21

海南省重大科技項(xiàng)目(ZDZX2013011)；海南省自然科學(xué)基金(311090)

張建國(1979)，男，工程師，研究方向?yàn)橛椭庸すに嚺c品控(E-mail)zhjg-vip@163.com。

TS224;TQ644

A

1003-7969(2017)05-0005-04