蔗糖溶液輔助水劑法提取苦杏仁油的工藝研究

周 末，張凌雁，于修燭，黃淑嫻，劉 露(西北農(nóng)林科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌712100)

苦杏仁為薔薇科杏屬植物成熟種子，富含脂肪、蛋白質(zhì)、多種礦物質(zhì)元素和維生素，具有良好的藥用價(jià)值和食用價(jià)值[1]?？嘈尤视褪且环N優(yōu)良的食用油，含有90%以上的不飽和脂肪酸，可作為高級(jí)潤(rùn)滑油，也可應(yīng)用于化妝品、油漆涂料和香皂等?？嘈尤视吞崛》椒ㄓ袡C(jī)械壓榨法[2]、溶劑萃取法[3]、超臨界萃取取法[4]、超聲提取法[5]和水酶法[6]等。機(jī)械壓榨法提油率不高，餅粕利用率低，同時(shí)能耗較大；采用溶劑萃取法雖然提油率高，但是造成的溶劑殘留和環(huán)境污染等問(wèn)題仍不容忽視；超臨界萃取和超聲提取設(shè)備要求較高，投入成本大，限制了生產(chǎn)能力。水酶法中酶用量較大，成本較高，工業(yè)應(yīng)用較為困難。水劑法所提毛油品質(zhì)較好，且提取方法綠色環(huán)保，但提取工藝中存在乳化現(xiàn)象嚴(yán)重、提油率不高等問(wèn)題，限制了其發(fā)展。鹽溶液具有一定的破乳效果，但同時(shí)產(chǎn)生的皂化現(xiàn)象會(huì)降低油的含量。適當(dāng)濃度的糖溶液可以降低乳化[7]，且蔗糖價(jià)格低廉，應(yīng)用在水劑法中可提高提油率并降低成本。同時(shí)苦杏仁油中含有一定量氫氰酸(HCN)，降低油中HCN含量是提油工藝中關(guān)鍵環(huán)節(jié)。水劑法提油工藝中包含粉碎、浸提等工序，結(jié)合HCN的水溶性，對(duì)HCN的去除具有一定的可行性。本文采用蔗糖溶液輔助水劑法提取苦杏仁油，并優(yōu)化其提油工藝條件，以期為提高出油率和降低苦杏仁油中HCN含量提供參考，為苦杏仁油提取和推廣提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

杏仁：購(gòu)于河北承德地區(qū)，剔除病蟲(chóng)害果，干燥條件下貯藏備用，經(jīng)測(cè)定其含油率為51.1%(參照GB/T 14772—2008)；石油醚、無(wú)水乙醇、無(wú)水乙醚、氫氧化鉀、硫代硫酸鈉等均為分析純；市售白砂糖等。

FW-100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，KDC-40低速離心機(jī)，JB90-D電動(dòng)攪拌器， UV-1200 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)， DK-8D 電熱恒溫水槽等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 苦杏仁油提取工藝

將苦杏仁在溫水中浸泡、剝皮，在烘箱中烘干并在干燥條件下貯藏備用。用粉碎機(jī)將一定量去皮后的苦杏仁粉碎，在無(wú)油脂滲出的情況下，盡可能減小苦杏仁粉粒徑；配置一定濃度的蔗糖溶液并按照一定的液料比與苦杏仁粉混合；控制相同的攪拌速度，使溶液和原料混合均勻，并控制好浸提溫度；處理結(jié)束后，將漿料在4 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，吸取上層清油，計(jì)算苦杏仁提油率。

1.2.2 苦杏仁油理化指標(biāo)及HCN含量的測(cè)定

透明度、氣味、滋味測(cè)定參照GB/T 5525—2008；水分及揮發(fā)物測(cè)定參照GB 5528—2008；酸值測(cè)定參照GB/T 5530—2005；皂化值測(cè)定參照GB/T 5534—2008；過(guò)氧化值測(cè)定參照GB/T 5538—2005；折光指數(shù)測(cè)定參照GB/T 5527—2010；色澤測(cè)定參照GB/T 22460—2008；相對(duì)密度測(cè)定參照GB/T 5526—1985；HCN含量測(cè)定參照GB/T 13084—2006。

1.2.3 苦杏仁油脂肪酸組成分析

采用氣相色譜法進(jìn)行分析：準(zhǔn)確稱取30 mg油樣于10 mL具塞刻度試管中，加入3 mL乙醇-乙酰氯(體積比95∶5)，在85℃水浴條件下加熱1 h，冷卻后加水定容至刻度，使用渦流混合器劇烈振蕩1 min，用3 mL己烷萃取生成的脂肪酸乙酯，取上層清液注入配備有AOC-20i自動(dòng)進(jìn)樣器和分流/不分流進(jìn)樣器的氣相色譜系統(tǒng)中。使用007-CW Carbowax熔融石英毛細(xì)管柱(12 m×0.1 mm×0.1 μm)分離脂肪酸，進(jìn)樣溫度和柱溫分別為220℃和240℃，使用氮?dú)庾鳛檩d氣，以0.8 mL/min的流速將1 μL樣品注入氣相色譜儀中，并以標(biāo)樣的保留時(shí)間為對(duì)照測(cè)定各脂肪酸的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 提取溫度對(duì)提油率的影響

在蔗糖溶液濃度0.6 mol/L、液料比4∶1、提取時(shí)間2 h的條件下，考察提取溫度對(duì)苦杏仁提油率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 提取溫度對(duì)苦杏仁提油率的影響

由圖1可知，在提取溫度為55～85℃時(shí)，提油率隨提取溫度升高而逐漸增加。這可能是由于溫度升高，所形成的油水乳狀液黏度降低，分子運(yùn)動(dòng)加劇，游離油脂易從水包油的乳化體系中游離出來(lái)，聚集形成大油滴；乳狀液的穩(wěn)定性與油水界面形成的蛋白膜穩(wěn)定性密切相關(guān)，溫度升高，蛋白質(zhì)變性失穩(wěn)，失去形成穩(wěn)定界面膜的能力，釋放出油脂[8]。隨著提取溫度的繼續(xù)升高，反應(yīng)逐漸平衡，同時(shí)水分蒸發(fā)加快，液料比減小，故提取溫度上升至85℃后，提油率有所下降。綜合考慮，選取提取溫度為85℃。

2.1.2 蔗糖溶液濃度對(duì)提油率的影響

在提取溫度85℃、液料比4∶1、提取時(shí)間2 h的條件下，考察蔗糖溶液濃度對(duì)苦杏仁提油率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 蔗糖溶液濃度對(duì)苦杏仁提油率的影響

由圖2可知，蔗糖溶液濃度較低時(shí)，蔗糖優(yōu)先加強(qiáng)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的能力[7]，蛋白質(zhì)之間的吸引力增加，提高了液滴接近和聚集的趨勢(shì)。同時(shí)水中加入蔗糖以后，油水間密度差增大，油水分離的效果更加明顯[9]。故蔗糖溶液濃度小于0.6 mol/L時(shí)，提油率明顯增加。但隨著蔗糖溶液濃度升高，溫度對(duì)漿料黏度的影響變小，不利于油滴聚集；另一方面蔗糖增加吸附蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性的作用占主導(dǎo)地位，界面膜的穩(wěn)定性增加，乳狀液更加穩(wěn)定，故提油率逐漸降低[10-11]。因此，選取蔗糖溶液濃度為0.6 mol/L。

2.1.3 液料比對(duì)提油率的影響

在蔗糖溶液濃度0.6 mol/L、提取溫度85℃、提取時(shí)間2 h的條件下，考察液料比對(duì)苦杏仁提油率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 液料比對(duì)苦杏仁提油率的影響

由圖3可知，液料比低于4∶1時(shí)，離心后所得乳化層厚而密，提油率低。原因可能是所加水量不足，游離油脂不易被非油成分從水包油體系中替代出來(lái)，而且料液體系黏稠度大，油滴不易分離，同時(shí)漿渣分離也比較困難，存在一定損失。當(dāng)液料比為5∶1時(shí)，提油率最高，表明此時(shí)加水量最為適宜，能將漿料中的游離油脂充分替代出來(lái)，同時(shí)漿渣的黏度和表面張力達(dá)到適宜條件，在分離時(shí)易將油脂分離出來(lái)[12]。液料比大于5∶1時(shí)，漿料濃度降低，水與體系中非水成分發(fā)生乳化，同時(shí)漿渣的黏度和表面張力發(fā)生改變，降低了提油率[13]。因此，選取液料比為5∶1。

2.1.4 提取時(shí)間對(duì)提油率的影響

在蔗糖溶液濃度0.6 mol/L、提取溫度85℃、液料比4∶1的條件下，考察提取時(shí)間對(duì)苦杏仁提油率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 提取時(shí)間對(duì)苦杏仁提油率的影響

由圖4可知，在一定溫度和連續(xù)攪拌的情況下，反應(yīng)逐漸進(jìn)行，細(xì)胞壁被打破，游離油脂被釋放出來(lái)，故3 h以前提油率逐漸增加。隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)逐漸完全，提油率上升趨勢(shì)趨于平緩。從效率和節(jié)能角度考慮，提取時(shí)間以3 h為宜。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，固定提取時(shí)間3 h，選取對(duì)提油率影響明顯的3個(gè)因素：蔗糖溶液濃度、提取溫度和液料比，采用Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)并進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)分析，因素水平見(jiàn)表1，響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 因素水平

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果

回歸模型方差分析見(jiàn)表3。

表3 回歸模型方差分析

注：**為差異極顯著(P<0.01),*為差異顯著(P<0.05)。

通過(guò)響應(yīng)面分析得出的最佳提油工藝條件為蔗糖溶液濃度0.27 mol/L、提取溫度94.5℃、液料比6∶1、提取時(shí)間3 h，在此條件下預(yù)測(cè)的理論提油率可達(dá)73.57%。為證實(shí)模型預(yù)測(cè)的結(jié)果，在最佳提油工藝條件下進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，平均提油率為73.01%，與預(yù)測(cè)結(jié)果具有較好的一致性。

2.3 苦杏仁油理化指標(biāo)分析(見(jiàn)表4)

表4 苦杏仁油理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

由表4可知，蔗糖溶液輔助水劑法提取的苦杏仁油具有苦杏仁油固有的氣味和滋味，澄清、透明，呈金黃色；除水分及揮發(fā)物含量偏高外，酸值(KOH)(≤3 mg/g)和過(guò)氧化值(≤9.85 mmol/kg)均符合GB 2716—2005要求；折光指數(shù)、色澤和相對(duì)密度等指標(biāo)均與相關(guān)杏仁油的理化標(biāo)準(zhǔn)一致。

2.4 苦杏仁油中HCN含量分析

對(duì)同一批原料，分別采用機(jī)械壓榨和正己烷為溶劑提取苦杏仁油，與蔗糖溶液輔助水劑法所得苦杏仁油中的HCN含量進(jìn)行比較分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 不同提取方法所得苦杏仁油的HCN含量

由表5可知，機(jī)械壓榨法和溶劑萃取法所得苦杏仁油中的HCN含量相近，而水劑法所得苦杏仁油中的HCN含量明顯小于其他兩種方法，這可能是由于HCN對(duì)水和熱的不穩(wěn)定性而溶解在水中，蔗糖溶液輔助水劑法的提油工藝具有降低苦杏仁油中HCN含量的作用。

2.5 苦杏仁油脂肪酸組成及含量(見(jiàn)表6)

表6 苦杏仁油主要脂肪酸組成及含量

由表6可知，蔗糖溶液輔助水劑法提取的苦杏仁油中不飽和脂肪酸主要為棕櫚油酸、油酸和亞油酸，約占總含量的93.57%。與超臨界CO2萃取法(93.35%)和溶劑萃取法(93.75%)所得杏仁油不飽和脂肪酸含量相當(dāng)[14]，表明蔗糖溶液輔助水劑法對(duì)苦杏仁油中脂肪酸組成無(wú)明顯影響?？嘈尤视椭杏退岷蛠営退岷繛?2.40%，高于葵花籽油(87.52%)、花生油(78.30%)、橄欖油(89.00%)[15-16]。這些不飽和脂肪酸具有調(diào)節(jié)血脂、清除血栓和免疫調(diào)節(jié)等重要的生理功能。表明苦杏仁油是一種富含不飽和脂肪酸的功能性油脂，具有較好的應(yīng)用前景。

3 結(jié) 論

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化蔗糖溶液輔助水劑法提取苦杏仁油的工藝條件，其最佳工藝條件為蔗糖溶液濃度0.27 mol/L、提取溫度94.5℃、液料比6∶1、提取時(shí)間3 h，在此條件下苦杏仁提油率可達(dá)73.01%?？嘈尤视椭袣淝杷岷繛?.74 mg/kg，具有較好的脫毒效果。采用蔗糖溶液輔助水劑法提取苦杏仁油，可改善水劑法工藝中的乳化現(xiàn)象，其工藝簡(jiǎn)單、條件適宜、成本較低，對(duì)其他油料的水劑法提取工藝具有一定的參考價(jià)值。

[1] 李科友，史清華，朱海蘭，等. 苦杏仁化學(xué)成分的研究[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，19(2)：124-126.

[2] 趙哲，張紹英，丁玉振，等. 液壓榨油機(jī)低溫浸榨杏仁油的工藝研究[J]. 食品科學(xué)，2009，30(8)：142-146.

[3] 張郁松. 索氏法提取杏仁油的工藝研究[J]. 糧油加工，2007(10)：70-72.

[4] 吳素萍. 超臨界CO2萃取苦杏仁油工藝條件的探討[J]. 糧油加工，2008(6)：51-53.

[5] 趙文彬，劉金榮，但建明，等. 苦杏仁油的超聲提取[J]. 時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2002，13(5)：18-19.

[6] 盛小娜，王璋，許時(shí)嬰. 水酶法提取甜杏仁油及水解蛋白的研究[J]. 中國(guó)油脂，2007，32(11)：26-30.

[7] KIM H J, DECKER E A, MCCLEMENTS D J. Influence of sucrose on droplet flocculation in hexadecane oil-in-water emulsions stabilized bybeta-lactoglobulin[J]. J Agric Food Chem, 2003, 51:766-772.

[8] 陳興譽(yù)，于修燭，虞劍泉，等. 響應(yīng)面分析法優(yōu)化油茶籽油水劑法提取工藝[J]. 食品科學(xué)，2012，33(20)：85-88.

[9] 王慧，程麗華，王平，等. W/O型乳狀液破乳技術(shù)進(jìn)展[J]. 應(yīng)用化工，2012，41(8)：1434-1438.

[10] KULMYRZAEV A, BRYANT C, MCClLEMENTS D J. Influence of sucrose on the thermal denaturation, gelation, and emulsion stabilization of whey proteins[J]. J Agric Food Chem, 2000, 48(5):1593-1597.

[11] 張建俊，于淑娟，徐獻(xiàn)兵，等. 糖對(duì)蠔油流變性影響[J]. 食品工業(yè)科技，2010，31(2)：101-103.

[12] 劉淼. 核桃仁水劑法取油工藝及核桃乳的研究[D]. 江蘇 無(wú)錫：江南大學(xué)，2004.

[13] 馬云輝，裘愛(ài)泳，史小華. 水劑法提取小核桃仁油的工藝研究[J]. 食品工業(yè)，2007(1)：13-15.

[14] 許暉，孫蘭萍，張斌，等. 超臨界CO2萃取杏仁油的響應(yīng)面優(yōu)化[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2008，23(1)：93-98.

[15] 董煚，李曉蓉. 四種油料作物中脂肪酸的測(cè)定[J]. 甘肅科技，2010，26(22)：171-176.

[16] 姚云游. 花生油與橄欖油營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的比較[J]. 中國(guó)油脂，2005，30(4)：66-68.