提油方法對(duì)巴旦木粕成分及品質(zhì)的影響

張喆文，梁苑錕，敬思群，林旭坤

(1喀什大學(xué)生命與地理科學(xué)學(xué)院，新疆喀什 844006；2韶關(guān)學(xué)院英東食品學(xué)院，廣東韶關(guān) 512005)

目前市面上對(duì)巴旦木仁的研究較多[1-3]，但通過對(duì)巴旦木及其油的營養(yǎng)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，巴旦木是營養(yǎng)保健油的優(yōu)質(zhì)原料[4-5]。劉鳳蘭等[6]對(duì)不同種類的巴旦木的油脂脂肪酸進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)巴旦木是一種具有很高開發(fā)價(jià)值的高品質(zhì)油料作物。巴旦木粕是其提油后的粕，保留了大量的優(yōu)質(zhì)蛋白[7]，但粕常被視為飼料及殘余物[8]，造成營養(yǎng)資源的極大浪費(fèi)。目前，對(duì)巴旦木粕的研究相對(duì)較少，且多數(shù)為其提取工藝的研究，楊曉平等[8]對(duì)巴旦木粕蛋白的提取工藝?yán)庙憫?yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化；孫月娥等[9]對(duì)巴旦木蛋白提取工藝進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)與堿提酸沉法比較，超聲波輔助堿液提取法時(shí)間短、得率高，對(duì)巴旦木粕本身和其在食品中的應(yīng)用研究分析較少。由于巴旦木粕的蛋白資源相對(duì)豐富且經(jīng)濟(jì)[8]，研究不同提取方法對(duì)巴旦木粕品質(zhì)的影響具有重要意義。本試驗(yàn)分別用水酶法、水酶凍融法、回流提取法、索氏提取法、亞臨界萃取法對(duì)粉碎過后的巴旦木進(jìn)行提油后，對(duì)粕進(jìn)行分離與干燥，比較分析不同提取方法的油提取率、粕粉得率、感官特性，以及使用近紅外品質(zhì)分析儀及使用臺(tái)式掃描電鏡結(jié)合粕粉的吸水指數(shù)對(duì)不同提取方法的粕的基本成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

巴旦木，新疆產(chǎn)，去殼、去雜以及粉碎后烘干儲(chǔ)存?zhèn)溆?；正己?分析純)，天津市百世化工有限公司；纖維素酶(100 000 U/g)，和氏璧生物科技有限公司；果膠酶(50 000 U/g)，南寧龐博生物工程有限公司；堿性蛋白酶(20 000 U/g)，南寧龐博生物工程有限公司。

1.2 設(shè)備與儀器

HH-S型恒溫水浴鍋，鞏義市英峪予華儀器廠；SHB-111型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；LEO1430VP型掃描電鏡，德國LEO公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠；Anke TDL-5-A型離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司；FW-100高速萬能粉碎機(jī)，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(VARIANCP-3800/Saturn2000)，美國瓦里安公司；SpectraStar 2600XT近紅外光譜儀，美國Unity；臺(tái)式掃描電鏡(TM3030)，日立高新技術(shù)公司；索氏提取器；回流提取器；CBE-100L型亞臨界試驗(yàn)室成套設(shè)備；氨基酸分析儀(日立L-8900型)。

1.3 巴旦木粕的制備

新鮮巴旦木去殼處理后，錘碎，放入鼓風(fēng)干燥箱干燥后，用萬能粉碎機(jī)粉碎10 s左右，再放入鼓風(fēng)干燥機(jī)干燥處理，密封保存。

1.3.1 提取巴旦木粕的工藝流程 (1)水酶法[10]：巴旦木粉→加酶、加水→水浴→加酶→水浴→冷卻→離心→分離→粕和毛油。(2)水酶凍融法[11]：巴旦木粉→加酶、加水→水浴→加酶→水浴→冷凍→冷卻→離心→分離→粕和毛油。(3)回流提取法：巴旦木仁→加入正己烷→回流提取→抽濾→粕→濾液→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)→毛油。(4)索氏提取法：巴旦木仁→濾紙包被放入虹吸裝置→燒瓶加入正己烷→索氏提取→粕與溶液→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(40 ℃)→毛油。(5)亞臨界萃取法(委托加工)：液壓出油→亞臨界萃取。

1.3.2 操作要點(diǎn) (1)水酶法：在巴旦木仁粉中加入3.5%的復(fù)合酶(纖維素酶：果膠酶=1∶2)，按照料液比1∶5的比例加入水，在40 ℃下水浴鍋加熱并攪拌4 h后，升溫至50 ℃后加入1.5%堿性蛋白酶加熱并攪拌2 h，最后升溫至85 ℃，10 min滅酶。冷卻后以4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心20m in，得到的上清液即為巴旦木游離油，底層即為巴旦木粕。吸取上層油待檢測，下層巴旦木粕風(fēng)干后密封避光保存待檢測。(2)水酶凍融法：在巴旦木仁粉中加入3.5%的復(fù)合酶(纖維素酶：果膠酶=1∶2)，按照料液比1∶5的比例加入水，在40 ℃下水浴鍋加熱并攪拌4 h后，升溫至50 ℃，然后加入1.5%堿性蛋白酶加熱并攪拌2 h，最后升溫至85 ℃，10 min滅酶。冷卻后放入-30 ℃冷藏30 min，室溫解凍后，以4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心20 min，得到的上清液即為巴旦木游離油，底層即為巴旦木粕。吸取上層油待檢測，下層巴旦木粕風(fēng)干后密封保存避光待檢測。(3)回流提取法：按照料液比1∶15添加原料和溶劑，即每次添加25 g原料，375 mL正己烷入燒瓶中，水浴鍋90 ℃下回流提取2 h后，用布氏漏斗減壓抽濾，濾液在40 ℃下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀分離油和正己烷，分離油后避光冷藏保存。剩下物質(zhì)為巴旦木粕，取出后風(fēng)干干燥后密封保存待檢測。(4)索氏提取法：將25 g巴旦木仁粉用濾紙包好后放入虹吸裝置，向虹吸裝置的燒瓶中加入適量正己烷，水浴鍋90 ℃下加熱2 h后，取出濾紙里巴旦木粕，干燥后密封保存待檢測。燒瓶的溶液在40 ℃下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀分離油和正己烷，分離油后密封避光冷藏保存。(5)亞臨界萃取法：本方法為委托河南省亞臨界生物技術(shù)有限公司加工的形式提取油巴旦木，原料4.1 kg，液壓壓榨出油1 553.8 g，得率37.90%；原料為巴旦木(壓榨粕)；萃取溶劑為丁烷、萃取溫度為40 ℃、萃取次數(shù)4次、每次萃取時(shí)間40 min、萃取壓力為0.4 MPa；投料2 246.1 g；出油243 g；得率10.82%。

1.4 巴旦木粕得率和提油率的測定

每種方法平行試驗(yàn)6次計(jì)算粕得率和提油率，并取6次試驗(yàn)的平均值及計(jì)算誤差，其中粕得率計(jì)算公式如式(1)、提油率計(jì)算公式如式(2)：

(1)

(2)

1.5 巴旦木粕成分分析

用近紅外光譜儀進(jìn)行粕成分的分析：將巴旦木粕樣品室溫下放置7 d，平衡水分，并去除雜質(zhì)。將近紅外光譜儀器開機(jī)預(yù)熱30 min，開始性能測試和白板參比，把樣品裝入樣品杯(容積25 cm3)，每次裝樣以容積的2/3最佳，并將巴旦木粕表面刮平。利用近紅外光譜儀對(duì)巴旦木粕進(jìn)行成分分析，模型為豆粕。

1.6 巴旦木粕蛋白氨基酸的組成分析

參照GB 5009.124—2016的測定方法[12]處理，檢測條件：柱溫為程序恒溫 57℃；色譜柱為日立855-4506型；反應(yīng)柱溫為135 ℃；檸檬酸(鈉)pH緩沖液梯度洗脫；檢測波長為570～440 nm；流速為洗脫泵0.40 mL/min、衍生泵0.35 mL/min；分析時(shí)間為59 min。

1.7 提油方法對(duì)巴旦木粕吸水指數(shù)和微觀結(jié)構(gòu)的影響

1.7.1 吸水指數(shù)的測定(WAI)[13]先稱量離心管的重量記為m1，后稱取2.0 g樣品記為m0放入離心管中，加入30 mL蒸餾水進(jìn)行溶解，于30 ℃水浴鍋中水浴30 min(每隔5 min攪拌1次)后，4 000 r/min離心15 min，倒掉上清液，最后稱取離心管中樣品及離心管的重量記為m2。吸水指數(shù)的計(jì)算公式如式(3)：

WAI=(m2-m1)/m0×100%

(3)

式(3)中，m0為待測樣品的樣品重量(g)、m1為離心管的重量、m2為離心管中樣品及離心管的重量。

1.7.2 微觀結(jié)構(gòu)分析 取新鮮巴旦木粕，用電鏡導(dǎo)電膠粘臺(tái)，用掃描電子顯微鏡在15.00 kV加速電壓下觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 提油方法對(duì)提油率及感官特性的影響

從表1可以看出，不同提取方法粕的得率有所差別。對(duì)于粕粉來說水酶法、水酶凍融法、回流提取法、亞臨界萃取法粕的得率近似，都在50%左右，不同的是其理化指標(biāo)。與回流提取法與亞臨界萃取法相比，水酶法的粕完全沒有溶劑殘留，是環(huán)境友好型的一種提油以及獲取粕的方法，但提油率對(duì)比其他方法低，只在20%左右，造成粕中油脂殘留還較高，所以風(fēng)干后會(huì)有少許油脂酸味；水酶凍融法是水酶法對(duì)油脂的進(jìn)一步的提取，提油率有少許的提高，仍有較高的油脂殘留，粕粉中也有少量的油脂的酸味。因?yàn)橛椭瑲埩袈瘦^高的緣故，前2種方法的粕粉外觀都呈現(xiàn)黃褐色。溶劑法相對(duì)于環(huán)境友好型、不使用任何溶劑提取油的水酶法與水酶凍融法來說提油率高出1倍以上：(1)回流提取法使得有機(jī)溶劑與物質(zhì)充分接觸，提油率也比其他4種方法高，接近50%，其粕粉殘油率較低，因此回流提取法的粕呈乳白色，但粕粉中有一定的溶劑殘留的味道。(2)索氏提取法因有濾紙?jiān)诤缥b置的保護(hù)，因此提油率比回流提取略低，只有40%左右，但粕粉損失較少，粕得率接近70%，但其粕粉的理化指標(biāo)與回流提取法的相似，外觀為乳白色，有溶劑殘留的味道，這在食品生產(chǎn)的過程中是一大問題。(3)亞臨界萃取法提油率43.8%，比提油率最高的回流提取法46.7%略低，粕粉得率為56.6%，但提油率與粕粉得率對(duì)比其他方法都處在較高水平；且其粕粉沒有明顯溶劑殘留的味道還保持一定的巴旦木特有的香味，顆粒對(duì)于前4種也最為細(xì)碎，呈粉末狀，應(yīng)用在生產(chǎn)當(dāng)中時(shí)能夠減少粗糙的口感(表2)。

表1 不同提取方法的得率的比較

表2 巴旦木粕感官特性的比較

2.2 提油方法對(duì)巴旦木粕基本成分及蛋白氨基酸組成的影響

2.2.1 近紅外光譜分析巴旦木粕化學(xué)成分 本試驗(yàn)利用近紅外光譜品質(zhì)分析儀對(duì)不同提取方法的巴旦木粕進(jìn)行檢測。從表3結(jié)果可得，5種方法的所有指標(biāo)都達(dá)到模型中豆粕的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)[14]。亞臨界萃取法得到的粕的水分為11.26%，含量最高，水酶法與水酶凍融法其原因是亞臨界萃取法的粉末顆粒較??；亞臨界萃取法得到的粕的脂肪含量為0，且其蛋白的含量最高，為60.96%，稍高于回流提取法以及索氏提取法，高于水酶法以及水酶凍融法的蛋白含量2倍以上，其低脂高蛋白的性質(zhì)更適合于功能性食品如代餐、飽腹食品的生產(chǎn)。KOH溶解度一般是用來評(píng)價(jià)粕受熱程度的指標(biāo)[15]，與KOH溶解度最低的89.73%的亞臨界萃取法相比，其他方法的粕在提取過程中存在著加熱過度或不足的情況，對(duì)粕的營養(yǎng)成分如蛋白會(huì)有一定的影響?；曳质侵甘称方?jīng)過高溫灼燒后所殘留的無機(jī)物，亞臨界萃取法的灰分最高，其原因可能是多次萃取造成的。而亞臨界萃取法、回流提取法、索氏提取法中因?yàn)槭褂糜袡C(jī)溶劑萃取，纖維被完全破壞，所以其纖維都為0，纖維的減少會(huì)減少粗糙的口感。

表3 近紅外光譜分析法對(duì)不同提取方法的成分分析(模型：豆粕)

2.2.2 巴旦木粕蛋白氨基酸組成成分測定 參照1.5中測定方法，其測定結(jié)果如表4。從圖1可以看出，不同提取方法的氨基酸總量有所差別，其中亞臨界萃取法與回流提取法氨基酸總量都為較高，都達(dá)到50 g/100 g；各種氨基酸的含量的幾乎和氨基酸總量呈正相關(guān)關(guān)系，但亞臨界萃取法對(duì)比于回流提取法，減少了溶劑殘留等品質(zhì)問題。由此看出，在食品生產(chǎn)中應(yīng)用亞臨界萃取法提取的粕來進(jìn)行生產(chǎn)具有廣闊前景。

圖1 巴旦木粕氨基酸的測定

表4 巴旦木粕氨基酸組成成分測定 單位：g/100g

2.3 提油方法對(duì)巴旦木粕吸水指數(shù)和微觀結(jié)構(gòu)的影響

2.3.1 巴旦木粕吸水指數(shù)(WAI)的測定 由表5可知，其中亞臨界萃取法所得到的粕吸水指數(shù)為339.81%，比其他提油方法高出50%以上，而水酶法和水酶凍融法比吸水指數(shù)都比較低的回流提取法和索氏提取法也高出50%以上。該部分的分析需結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)(圖2)。

表5 巴旦木粕吸水指數(shù)

2.3.2 臺(tái)式掃描電鏡分析巴旦木粕結(jié)構(gòu) 利用臺(tái)式掃描電鏡，對(duì)不同提取方法的巴旦木粕在1 500倍下進(jìn)行掃描觀察其形態(tài)，并結(jié)合吸水指數(shù)分析?；亓魈崛》ê退魇咸崛》ㄌ嵊蜁r(shí)，所使用的溶劑先是滲透進(jìn)巴旦木仁里，利用相似相溶原理提取油脂[16]，由圖2C、D可知，以上兩者的粕粉在其表面有一定的油脂分子且生成了脂肪復(fù)合物，為蜂窩狀結(jié)構(gòu)，說明有一定的油脂殘留，尤其索氏提取法殘留的更多。水酶法和水酶凍融法不使用有機(jī)溶劑而是利用酶作用于原料細(xì)胞壁使其破裂，里面的油脂溢出[16]，由圖2A可以看出，粕粉的表面有許多坑洼與孔洞，水分進(jìn)入原來油脂的位置，因此吸水指數(shù)261.35%比回流提取法和索氏提取法要高。水酶凍融法因冷凍后存在脂肪結(jié)晶[11]，圖2B中表面坑洼孔洞較水酶法小，因此吸水指數(shù)246.35%會(huì)比水酶法低。因?yàn)樗阜ㄅc水酶凍融法的油脂從顆粒中分離出來進(jìn)入水相后利用油水親和性、密度的差異進(jìn)行分離[11]，所以沒有存在蜂窩狀結(jié)構(gòu)，沒有油脂表面的殘留。但這兩者的顆粒都較大，可能的原因是其表面具有坑洼孔洞的結(jié)構(gòu)，殘留的油脂將顆粒結(jié)合在一起，如果將其應(yīng)用到食品生產(chǎn)當(dāng)中，其口感可能會(huì)比較硌牙、粗糙。亞臨界萃取法的顆粒的吸水指數(shù)最大，為339.81%，比其他方法高出不少，由圖2E可知，原因可能是亞臨界萃取法得到的粕顆粒最細(xì)碎，結(jié)構(gòu)最為松散，細(xì)碎、松散的結(jié)構(gòu)在食品中能夠帶來松脆的口感，減少硌牙粗糙的口感。

圖2 巴旦木粕掃描電鏡圖

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，亞臨界萃取法粕得率為55.6%、提油率為43.8%，在5種方法中處于較高水平；脂肪含量為0、蛋白含量為60.96%，低脂肪高蛋白的特性適合代餐食品，纖維含量為0可以減少粗糙的口感；KOH溶解度為89.73%，氨基酸總含量達(dá)52 g/100 g，說明對(duì)粕的營養(yǎng)成分影響?。晃笖?shù)為339.81%，掃描電鏡下觀察粕粉粒細(xì)小，結(jié)構(gòu)松散，在食品生產(chǎn)中能帶來較優(yōu)口感；且亞臨界萃取法設(shè)備投資不高，適合食品工業(yè)化生產(chǎn)。因此亞臨界萃取法得到的巴旦木粕在食品生產(chǎn)尤其代餐食品中具有廣闊的應(yīng)用前景。