超聲波輔助提取花生油的工藝研究

李依娜

(朝陽師范高等?？茖W(xué)校，遼寧朝陽122000)

【實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究】

超聲波輔助提取花生油的工藝研究

李依娜

(朝陽師范高等?？茖W(xué)校，遼寧朝陽122000)

以花生仁為原料，設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)考察料液比、靜置時(shí)間、超聲時(shí)間、超聲功率對超聲波輔助提取花生油得率的影響．在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果．結(jié)果表明，各單因素對超聲波輔助提取花生油得率的影響分別為：超聲功率最大，超聲時(shí)間次之，隨后依次是料液比和靜置時(shí)間．最佳工藝參數(shù)為：超聲功率150 W、超聲時(shí)間30 min、料液比1∶11、靜置時(shí)間110 min．此時(shí)，花生油得率為43.45%．對所得的花生油理化指標(biāo)進(jìn)行測定，各項(xiàng)理化指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)．

超聲波提取；花生油；理化指標(biāo)

食用植物油的加工是一個(gè)關(guān)系著國計(jì)民生、量大面廣的產(chǎn)業(yè)．但目前我國油脂缺口每年以3%～5%的速度急劇增長，食用油的自給能力明顯偏低，其中花生油的產(chǎn)量更是少之又少[1]．而在油料生產(chǎn)方面，我國花生的年產(chǎn)量居世界第一，油料資源豐富，這就形成了花生產(chǎn)量巨大和油脂生產(chǎn)能力低下之間的矛盾．面對日前我國植物油脂需求量巨大的嚴(yán)峻形勢，大力發(fā)展植物油脂生產(chǎn)技術(shù)對推動經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義．目前從花生中提油方法主要有壓榨法、溶劑浸出法、水劑法和水酶法等[2]．超聲波輔助法作為一種新技術(shù)，提取效率高，所需溫度低，適合目前科技發(fā)展的要求，其發(fā)展應(yīng)用前景十分廣闊．超聲波輔助提油原理為：利用超聲波破碎細(xì)胞和強(qiáng)化傳質(zhì)的作用，使溶劑分子滲透到原料組織細(xì)胞中，充分與溶質(zhì)分子相接觸，從而使細(xì)胞中的可溶性成分較好地釋放出來[3、4]．目前國內(nèi)對花生油提取的研究方向主要集中在超聲波輔助技術(shù)上[5]．

本文在溶劑浸出法基礎(chǔ)上，利用超聲波輔助法對提取花生油進(jìn)行優(yōu)化研究，盡可能縮短提取時(shí)間的同時(shí)能夠提高花生的出油率，降低花生油的生產(chǎn)成本，旨在為超聲波輔助提取花生油在油脂工業(yè)上的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)．

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：花生仁(無霉變，顆粒飽滿)，市售．

試劑：石油醚(沸程30～60 ℃)，分析純試劑．

1.2 儀器與設(shè)備

JA2003精密電子天平(上海良平儀器儀表有限公司)；DHG-9246A恒溫干燥箱(上海賀德試驗(yàn)設(shè)備有限公司)；HHS-6S型恒溫水浴鍋(上海宜昌儀器紗篩廠)；RE-201D旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀器(南京文爾儀器設(shè)備有限公司)；KQ3200DB超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)．

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 原料預(yù)處理

選取顆粒相對飽滿的花生仁，用開水燙30 s，然后倒入涼水內(nèi)，浸泡約2 min，將其取出，手工對其進(jìn)行剝皮處理．將剝皮后的花生仁平鋪在培養(yǎng)皿中，放入恒溫干燥箱內(nèi)105 ℃干燥1 h．

1.3.2 工藝流程

花生去皮→烘箱內(nèi)烘干→稱重→研磨→過80目篩→紗布包裹→放入溶劑中浸泡靜置→超聲波處理→索氏提取→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸干→花生油→稱重→計(jì)算

按公式(1)計(jì)算花生油得率：

花生油得率=(提取油的質(zhì)量/樣品質(zhì)量)×100%

(1)

1.3.3 提取方法

本實(shí)驗(yàn)在溶劑浸出法基礎(chǔ)上，采用超聲波輔助溶劑提取法，分別考慮靜置時(shí)間、料液比、超聲時(shí)間以及超聲功率四個(gè)因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，并在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化提取工藝條件．

為避免油脂及其所含活性成分的功效受超聲波清洗器內(nèi)部的高溫影響，同時(shí)結(jié)合預(yù)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)參考文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)道，將超聲輔助提取溫度設(shè)定為35 ℃，索氏提取溫度參照文獻(xiàn)選擇55 ℃．

1.3.4 理化指標(biāo)的測定方法

理化指標(biāo)的測定方法均按照國家標(biāo)準(zhǔn)測定[6～11]．

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 料液比對花生油得率的影響

準(zhǔn)確稱量粉碎的花生仁10 g，以石油醚為提取溶劑，靜置時(shí)間100 min，超聲時(shí)間30 min，超聲功率150 W，分別按1∶9、1∶11、1∶13、1∶15、1∶17的料液比進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算花生油的得率．結(jié)果如圖1所示．

由圖1可知，隨著料液比的增大，花生油得率急劇提高．在料液比1∶11時(shí)達(dá)到頂峰，然后又緩慢下降，逐漸趨于平穩(wěn)．這可能是因?yàn)閷τ谝欢康幕ㄉ閴K來說，隨著溶劑量的不斷增大，其與花生碎塊的接觸面濃度差就會不斷增大，從而滲透壓也會隨之增大，油脂就越容易浸出，然而，當(dāng)所用的溶劑量增加到一定的程度，由于原材料中的油脂含量逐漸減少，越來越難溶出，導(dǎo)致花生油得率趨于穩(wěn)定，因此確定最佳料液比為1∶11．

2.1.2 超聲時(shí)間對花生油得率的影響

準(zhǔn)確稱量粉碎的花生仁10 g，以石油醚為提取溶劑，靜置時(shí)間100 min，料液比1∶11，超聲功率150 W，分別按20 min、30 min、40 min、50 min、60 min的超聲時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算花生油的得率．結(jié)果如圖2所示．

由2圖可以看出，當(dāng)超聲時(shí)間小于30 min時(shí)，隨著超聲時(shí)間的延長，花生油得率明顯上升．當(dāng)超聲時(shí)間超過30 min時(shí)，花生油得率趨于平穩(wěn)且緩慢下降，綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本等各種因素，超聲時(shí)間選取30 min．花生油得率隨超聲時(shí)間變化的原因可能是花生碎塊中蛋白質(zhì)含量較高，而蛋白質(zhì)較易形成乳狀油，較難分離，隨著時(shí)間的增加，破乳越充分，花生油得率明顯上升，但當(dāng)時(shí)間超過30min時(shí)，隨著時(shí)間的延長，油脂與水等也會進(jìn)一步乳化，致使出油率降低．

2.1.3 超聲功率對花生油得率的影響

準(zhǔn)確稱量粉碎的花生仁10g,以石油醚為提取溶劑，靜置時(shí)間100min，料液比1∶11，超聲時(shí)間30min,分別在90W、105W、120W、135W、150W條件下進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算花生油的得率．結(jié)果如圖3所示．

由圖3可以明顯看出，其他條件不變，隨著超聲波功率的增大，花生油得率先緩慢增加，當(dāng)超聲功率達(dá)到一定程度時(shí)，花生油得率急劇上升．這可能是因?yàn)殡S著超聲波功率的增大，破碎和傳質(zhì)作用越發(fā)強(qiáng)烈，導(dǎo)致分子的擴(kuò)散速度越來越快，從而油脂滲出就越快，由于受設(shè)備的最高功率的局限，因此實(shí)驗(yàn)選取最佳超聲波功率為150 W．

2.1.4 靜置時(shí)間對花生油得率的影響

準(zhǔn)確稱量粉碎的花生仁10 g，以石油醚為提取溶劑，料液比1∶11、超聲時(shí)間30 min、超聲功率150 W，分別按40 min、60 min、80 min、100 min、120 min靜置，計(jì)算花生油的得率．結(jié)果如圖4所示．

由圖4可以清楚地看出，隨著靜置時(shí)間的延長，石油醚與花生碎塊的相互接觸時(shí)間延長，使溶劑能充分浸泡花生碎塊，更多的油脂被提取出來，致使提油率升高．當(dāng)靜置時(shí)間超過100 min時(shí)，提油率基本上無太大的變化，這可能是因?yàn)樘崛÷首畲髸r(shí)，溶劑、油脂和花生碎塊已基本達(dá)到平衡狀態(tài)，提油率不會隨著靜置時(shí)間的延長而有明顯的變化，由此確定最佳靜置時(shí)間為100 min．

2.2 正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與分析

由前面的分析可知，靜置時(shí)間、料液比、超聲時(shí)間、超聲功率對花生油的得率均有影響．為研究各因素的重要程度，確定最佳提取方案，以石油醚為提取劑的關(guān)于靜置時(shí)間、料液比、超聲時(shí)間、超聲功率的 L9(3)4正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示．

表1 花生油提取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表1 花生油提取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了更直觀地反映實(shí)驗(yàn)因素對花生油得率的影響趨勢，分別以各因素水平為橫坐標(biāo)，以指標(biāo)K值的平均值為縱坐標(biāo)，繪制因素與指標(biāo)趨勢圖，見圖5所示．

由表1和圖5可明顯看出，此次實(shí)驗(yàn)的四個(gè)因素對花生油得率的影響大小依次為D>C>A>B，在這四個(gè)因素中超聲功率對花生油得率的影響最大，靜置時(shí)間的影響最?。傻贸鲎顑?yōu)試驗(yàn)組合：料液比為1∶11、靜置時(shí)間為110 min、超聲時(shí)間為30 min、超聲功率為150 W，此時(shí)花生油得率為43.45%．

2.3 理化性質(zhì)的結(jié)果與分析

對上述實(shí)驗(yàn)條件下得到的杏仁油進(jìn)行理化分析，其結(jié)果如表2．

由表2可知，超聲波輔助法提取的花生油各項(xiàng)理化指標(biāo)值均達(dá)到花生油國標(biāo)要求，這說明超聲波輔助提取的方法在植物油脂提取研究方面具有很大的應(yīng)用前景．

表2 花生油理化性質(zhì)

3 結(jié)論

采用超聲波輔助提取花生油，設(shè)計(jì)單因素和正交實(shí)驗(yàn)對影響花生油得率的各因素進(jìn)行了簡單研究．其結(jié)果如下：

(1)各因素對花生油得率的影響為：超聲功率最大，超聲時(shí)間次之，最后是料液比和靜置時(shí)間．

(2)最佳提取參數(shù)為：料液比1∶11、超聲功率150 W，靜置時(shí)間110 min，超聲時(shí)間30 min，此條件下花生油得率為43.45%．

(3)通過與傳統(tǒng)溶劑浸出法相比較，超聲波輔助提取法不僅具有耗時(shí)短、得率高等優(yōu)點(diǎn)，而且所得油脂的各項(xiàng)理化指標(biāo)值均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求．

[1]王瑞元.中國糧油工業(yè)的基本情況及今后的發(fā)展趨勢[J].糧油加工,2007,32(4):5-7.

[2]王章存,康艷玲.花生油制取技術(shù)研究進(jìn)展[J].糧油食品科技,2007,15(6):40-41.

[3]張郁松,趙雁武.超聲波法提取獼猴桃籽油的工藝研究[J].中國糧油學(xué)報(bào),2006，21(6):116-118.

[4]王穎,翟明翚.超聲波輔助提取黃瓜籽油的工藝[J].食品研究與開發(fā),2009,30(8):98-100.

[5]楊瑛,李全祿,鄭文軒.超聲波法提取花生油工藝的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(10):3932-3933.

[6]GB/T 5525—2008,動植物油脂透明度、色澤、氣滋味測定[S]．

[7]GB/T5527—2010,動植物油脂折射率測定[S]．

[8]GB/T 5530—2005,動植物油脂酸值和酸度測定[S]．

[9]GB/T 5532—2008,動植物油脂碘值測定[S]．

[10]GB/T 5534,動植物油脂皂化值測定[S]．

[11]GB/T 5538—2005,動植物油脂過氧化值度測定[S]．

(審稿人 劉守華 朱維佳，責(zé)任編輯 于 海)

Study on ultrasonic assisted extraction of peanut oil

LI Yi-na

(Chaoyang Teachers College, Chaoyang Liaoning 122000)

With peanuts as raw material, the influence of solid-liquid ratio, standing time, ultrasonic time and ultrasonic power on the ultrasonic extraction of peanut oil are investigated. On the basis of single factor experiment, the optimal conditions are established by the orthogonal experiment. The results shows that the importance sequence of the factors is: ultrasonic power is the maximum, ultrasonic time is second, followed by solid-liquid ratio and standing time; the optimal parameters are: ultrasonic power of 150 W, ultrasonic time of 30 min, solid-liquid ratio of 1∶11, and extraction time of 110 min. Under these conditions, the extraction rate is up to 43.45%. At last, the physical and chemical indicators of the peanut oil were measured and compared with the national standard peanut oil physical and chemical indicators.

ultrasonic extraction; peanut oil; physicochemical index

2016—04—20

李依娜(1982-)，女，遼寧朝陽市人，講師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工藝方面研究．

TS225.1+2；TQ644.1

A

1008-5688(2017)01-0094-05