基于復合酶法提取核桃油工藝條件的優(yōu)化

摘要：研究復合酶提取核桃油的工藝條件。以果膠酶和纖維素酶組成復合酶，并輔助以超聲波來提取核桃油，經單因素試驗和正交試驗優(yōu)化提取條件。研究結果表明，果膠酶 ∶纖維素酶的質量比為1 ∶1、酶添加量1.4%、酶解pH值為6.0、超聲酶解溫度55 ℃、酶解時間50 min、超聲功率90 W，核桃提油率可達54%。

關鍵詞：核桃油;復合酶;超聲波;提取工藝優(yōu)化;果膠酶;纖維素酶

中圖分類號： TS255.1 ?文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）16-0221-03

收稿日期：2019-04-18

基金項目：陜西省安康市科技局項目（編號：2017AK01-06）。

作者簡介：李亞萍（1978—），陜西寶雞人，碩士，講師，主要從事天然植物中有效成分的提取分離與檢測方面的研究。

隨著人們生活水平的提高，有著“樹上油庫”美譽的核桃越來越被關注。相對于其他油料植物，核桃中核桃仁的油脂含量較高，質量占比65%左右，亞油酸、甘油酯、亞麻酸及油酸甘油酯是其主要成分，含量占油脂總量的90%左右。大量的醫(yī)學和營養(yǎng)學研究發(fā)現，長期食用核桃油不僅可以降低血液中的膽固醇水平，還可對心血管類的疾病起到一定的預防作用[1-3]。提油方法中，傳統(tǒng)的壓榨法出油率不高，殘油量大，而溶劑浸出法提油的時間較長、同時還存在有機溶劑殘留的問題[4]。本研究以超聲波輔助復合酶法提取核桃油，該方法不僅環(huán)保，提油率高，而且操作過程簡單，試驗條件易于控制，可為安康核桃油的開發(fā)利用提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 儀器、試劑及原料

KH-250DE數控超聲波清洗器，昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司生產;LC-10ATvp高效液相色譜儀，日本島津生產;MODEL0406-1低速離心機，上海醫(yī)療器械（集團）有限公司手術器械廠生產;DK-2000-ШL電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司生產。所用試劑均為分析純。果膠酶、纖維素酶食品級，上海如吉生物科技發(fā)展有限公司生產。核桃采自陜西省安康地區(qū)的山地核桃。

1.2 核桃油的提取過程

篩選安康地區(qū)優(yōu)質核桃仁，在溫水中浸泡12 h后去掉內種皮，烘干后粉碎，稱質量。按質量比1 ∶6將核桃仁和水混合得到混合液[5]，分別加入果膠酶、纖維素酶、復合酶（質量比為1 ∶1），攪拌均勻后，固定超聲功率90 W，并設置一定的酶解pH值（以氫氧化鈉調節(jié)）、超聲酶解溫度、酶解時間，在超聲波清洗器中超聲酶解。然后取出試液煮沸10 min，混合液上離心機分離，獲得游離油和乳狀液，乳狀液再經萃取分離得到游離油。合并上述游離油即為粗油，再經恒質量干燥即可獲得核桃油產品。具體過程見圖1。

2 結果與分析

2.1 不同因素對核桃油提取率的影響

2.1.1 單一酶與復合酶對核桃油提油率的影響

準確稱取10 g核桃仁粉末3份，按1 ∶6（料液質量比）制成混合液，分別用果膠酶、纖維素酶及復合酶（質量比1 ∶1）酶解[6]，加酶1.4%（酶量占混合液的質量比值），調節(jié)pH值=6.0。設置超聲功率90 W，超聲酶解溫度50 ℃，超聲酶解時間30 min。進行酶解，酶解完成后將混合液煮沸滅酶10 min，離心 4 000 r/min，20 min，比較觀察不同酶對提油效果的影響。

從圖2可以看出，復合酶比單一酶更利于提油率的提高，可能是纖維素酶與果膠酶之間存在著協(xié)同作用，聯(lián)合使用能提高出油率，所以采用復合酶進行酶解提油。

2.1.2 酶用量對核桃油提取率的影響

準確稱取10 g核桃仁粉末6份， 按1 ∶6（料液質量比）制成混合液， 用復合酶進行酶解，依次加入0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%的復合酶（酶量占混合液的質量比值），其他操作條件同

“211”節(jié)，比較不同酶用量對核桃油提取率的影響。從圖3可以看出，酶用量<1.4%時，核桃油的提取率隨著酶用量大幅提高，當酶用量達1.4%時，提油率達到了最大值，之后酶用量再增加，核桃油的提取率反而有下降的趨勢，可能是酶的濃度偏大，酶解活性反而下降，因此酶用量宜控制在1.4%。

2.1.3 酶解pH值對核桃油提取率的影響

準確稱取10 g核桃仁粉末5份，工藝參數與“2.1.1”節(jié)部分相同，分別調節(jié)酶解pH值為 5.0、5.5、6.0、6.5、7.0，比較酶解pH值對提油效果的影響。

從圖4可以看出，當pH值<6.0時，隨著pH值的增加，核桃油提取率呈增加趨勢，但pH值在5.0～5.5之間變化不明顯，5.5～6.0之間，提油率提高明顯，pH值=6.0時，提取率最大;pH值超過6.0時，提取率開始下降，可能是酶的活性開始下降了。因此pH值宜控制在6.0。

2.1.4 超聲酶解溫度對核桃油提取率的影響

準確稱取 10 g 核桃仁粉末5份，工藝參數與“2.1.1”節(jié)部分相同，分別在40、45、50、55、60 ℃溫度條件下進行酶解，比較酶解溫度對提油效果的影響。

從圖5可以看出，在酶解溫度為40～55 ℃時，提取率隨著酶解溫度的升高而增加，當溫度為55 ℃時，提取率最大。酶解溫度高于55 ℃后，提取率反而下降，因為此時已經超過了酶解的最佳溫度，酶的活性開始下降。因此，55 ℃ 是最佳的超聲酶解溫度。

2.1.5 酶解時間對核桃油提取率的影響

準確稱取10 g核桃仁粉末6份，工藝參數與“2.1.1”節(jié)部分相同， 進行酶解的時間分別為20、30、40、50、60、70 min，比較酶解時間對提油效果的影響。從圖6可以看出，核桃油的提取率隨著酶解時間的增加先增加后減少，當超聲酶解時間為50 min時，酶與底物進行了最充分的反應，出油率相對最多，提取率也達到了最大值，超過50 min后，提取率開始下降，可能是時間過長，核桃呈乳化狀態(tài)，不利于離心分離。因此，超聲酶解時間宜控制在50 min。

2.2 復合酶提取核桃油的正交試驗

以核桃油的提取率為試驗指標，根據單因素試驗結果，以酶加量、酶解pH值、超聲酶解溫度、超聲酶解時間為影響因素，進行L9（34）的正交試驗設計，因素水平見表1，試驗結果見表2。

從表2數據分析可知，影響核桃油提取率的因素大小為A>D>C>B，即酶加量對核桃油提取率的影響最大，其次是超聲酶解時間和超聲酶解溫度，酶解pH值對核桃油的提取率影響最小。 4個因素的最佳工藝為A2B2C2D1，即酶加量14%、酶解pH值為6.0、超聲酶解溫度55 ℃、超聲酶解時間50 min。

因此，核桃油產率計算值為w=m/ms×100%=0.543 8/10×100%=54%。

式中：w為核桃油提取率，%;ms為核桃仁的質量，g;m為提取的核桃油的質量，g。

3 結論

超聲波輔助酶法將水酶法與超聲波技術結合起來，酶使核桃仁的組織細胞破裂得更有效，更充分，提高了出油率，又輔助以超聲波的強烈振動、空化及攪拌等協(xié)同作用，有效地提高了核桃油的提取率。若按下述工藝條件運行，果膠酶 ∶纖維素酶質量比為1 ∶1、酶添加量1.4%、超聲酶解pH值為60、超聲酶解溫度55 ℃、酶解時間50 min、超聲功率90 W，核桃提油率可高達54%。

參考文獻：

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