油用牡丹籽油水酶法提取工艺的研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇油用牡丹籽油水酶法提取工艺的研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：采用水酶法提取牡丹籽油，研究了5种酶（纤维素酶、果胶酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶）酶解对牡丹籽出油率的影响，根据酶的最适pH值，将5种酶分成3组，研究3组酶最佳的酶解温度、酶解时间、酶解比例、料液比，在最佳的条件下，利用5种酶提高牡丹籽的出油率。结果表明：纤维素酶和果胶酶的最佳酶解温度、酶解时间、酶组合比例、料液比分别是50℃、2h、1：1、1：5；α-淀粉酶和中性蛋白酶的最佳酶解温度、酶解时间、酶组合比例、料液比分别是60℃、3h、2：1、1：5；碱性蛋白酶最佳酶解温度、酶解时间、料液比分别是60℃、4h、1：5；将3组酶先后酶解牡丹籽后，牡丹籽出油率提升到19.08%。

关键词：牡丹籽油；酶解；出油率

中图分类号： S565.9 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160230010

前言

2011年3月22日牡丹籽油被卫生部批准为新资源食品[1]，2014年12月26号，国务院办公厅明确提出大力发展油用牡丹种植，力争到2020年建成800个油牡丹、油茶、核桃等木本油料重点县，建立一批标准化、集约化、规范化等产业化示范基地[2]。目前，油用牡丹发展的热潮在全国已经掀起，各地政府高度重视，各省也相继推出油用牡丹种植发展规划，山东省计划到2020年发展24.67万hm2，仅菏泽市一市就发展13.33万hm2[3]，陕西省计划2020年发展13.33万hm2[4]，湖北省计划2025年发展13.33万hm2等[5]，中国油用牡丹正在迎来发展的春天。

牡丹作为油料资源进行开发利用尚处于起步阶段，现如今，压榨法仍旧是油脂提取的主要方法，浸提法、超临界CO2萃取法、水酶法也有所应用。压榨法出油率低、能耗高，饼粕残油量高；浸提法出油率高，但是用于浸提的溶剂会在油中残留，无法完全去除；超临界CO2萃取法虽然无毒无害无残留，但设备昂贵，生产成本高，难以大规模批量化生产；水酶法无残留、无污染、操作简单、得油率高、并且易于推广应用，具有良好的开发前景[6]。

本研究采用水酶法从牡丹籽中提取牡丹籽油，重点研究了酶解过程中组合酶的组合比例、酶解温度、酶解时间、料液比对牡丹籽出油率的影响，以期为牡丹籽的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

油用牡丹籽，由四川省彭州市牡丹办提供。

纤维素酶、α-淀粉酶、果胶酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶，均由南京奥多福尼生物科技有限公司生产；盐酸、氢氧化钠等，均为分析纯。

1.2 实验设备

实验设备：F2102粉碎机，磁力搅拌器，DELTA 320 pH计，高速大容量冷冻离心机，恒温水浴锅，超声波清洗器。

1.3 试验方法

工艺流程：油用牡丹籽干燥去壳粉碎过筛（200目）配液调pH、温度酶解灭酶离心分离上层液体静置分离离心分离牡丹籽油。

提取方法：称取过200目筛的油用牡丹籽粉50g置于1000mL烧杯中，根据料液比添加适量去离子水，超声10min，用盐酸或氢氧化钠调节pH，加入酶，于恒温水浴振荡器中酶解，用90℃灭酶20min，以5000r/min离心20min，液体于分液漏斗中静置15min，分离出油层，以5000r /min离心15min，得清油，干燥至恒重，即得牡丹籽油。

油用牡丹籽出油率计算公式：出油率=牡丹籽油质量/牡丹籽粉质量×100%

2 结果与分析

2.1 不同酶制剂对油用牡丹籽出油率的影响

参照1.3的提取方法，在加酶量500U/g、料液比1∶5、酶解时间4h、酶解温度50℃、酶解pH为对应酶的适宜值的条件下，比较碱性蛋白酶、中性蛋白酶、α-淀粉酶、果胶酶、纤维素酶对油用牡丹籽出油率的影响。5种酶对牡丹籽出油率的影响见图1。由图1可知，单独使用纤维素酶对牡丹籽出油率的提升不大，虽然它能够水解细胞壁的主要成分纤维素，但油脂最主要是和蛋白质结合在一起，因而采用碱性蛋白酶酶解，牡丹籽出油率最高，中性蛋白酶次之，与无酶组相比较，5种酶酶解牡丹籽后都显著提高了出油率，故应当将多种酶进行组合使用。

由图1可以看出，牡丹籽经过5种酶酶解后都显著增加了出油率，由此可见，酶解对牡丹籽的出油率是有作用的，然而，即便是出油率最高的碱性蛋白酶酶解，牡丹籽的出油率仍旧处于相对较低的水平，这有可能是因为碱性蛋白酶酶解作用单一所致，根据文献[7]，复合多种酶对油料作物种子进行酶解，可有效提高出油率，因此，下面对5种酶按照最适pH值分成3组，进行试验。

2.2 不同酶制剂组合对油用牡丹籽出油率的影响

最适pH为4.5的纤维素酶和果胶酶一组，最适pH为7.0的α-淀粉酶和果胶酶一组，最适pH为8.5的碱性蛋白酶单独一组。参照1.3的提取方法，在每种酶加酶量500U/g、料液比1∶5、酶解时间4h、酶解温度50℃、酶解pH为对应酶的适宜值的条件下，由图2可知，将最适pH值相同的酶制剂进行组合酶解油用牡丹籽，出油率显著高于单一酶制剂酶解的出油率。与单用纤维素酶、果胶酶进行酶解相比，纤维素酶和果胶酶进行组合酶解，牡丹籽的出油率分别提升了72.5%、33.3%；与单用α-淀粉酶、中性蛋白酶进行酶解相比，α-淀粉酶和中性蛋白酶进行组合酶解，牡丹籽的出油率分别提升了109%、86%；将5种酶制剂分3次对牡丹籽进行酶解，首先用维素酶和果胶酶酶解，再用α-淀粉酶和中性蛋白酶酶解，最后用碱性蛋白酶酶解，之后牡丹籽的出油率提升到17.03%。由此可见，将不同种类的酶组合使用可以有效提高牡丹籽的出油率。

2.3 组合酶不同组合比例对油用牡丹籽出油率的影响

2组组合酶按照一定的酶活力单位比例在料液比1∶5、酶解时间4h、酶解温度50℃、最适pH值4.5的环境下酶解牡丹籽，比较不同比例对牡丹籽出油率的影响。从图3可以看出，当纤维素酶：果胶酶=1：1时，牡丹籽出油率最高，为6.11%，2种酶的比例过高或过低都会减弱对牡丹籽的综合酶解效果，降低出油率。所以，纤维素酶和果胶酶的比例为1：1最佳。α-淀粉酶：中性蛋白酶=2：1时牡丹籽出油率最高为14.24%，α-淀粉酶：中性蛋白酶低于2：1时出油率稳定在10%左右，这可能是由于牡丹籽内部组蛋白组成所导致，因为牡丹籽中淀粉含量约为10%，蛋白约为20%[8]，有一部分蛋白质在碱性条件下才能被酶解，中性料液中过多的蛋白酶没有起到有效作用。

2.4 不同酶解温度对油用牡丹籽出油率的影响

温度是决定酶制剂活性的重要因素，适宜的温度才能保持酶制剂最高的活性，使酶制剂的作用达到最大。由图4可以看出，当温度在30℃以下时，油用牡丹籽出油率水平较低，这是由于温度低时，酶的活性受到抑制，酶解效果不佳所致。当温度过高（超过60℃）时，牡丹籽出油率迅速降低，温度越高，酶失活率越高，出油率越低。纤维素酶和果胶酶酶解温度为50℃时牡丹籽出油率最高，为6.09%，α-淀粉酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶的最适温度为60℃，在此温度下，α-淀粉酶和中性蛋白酶可以是牡丹籽出油率提高到14.1%，碱性蛋白酶可以使牡丹籽出油率提高到8.2%。

2.5 不同酶解时间对油用牡丹籽出油率的影响

由图5可知，纤维素酶、果胶酶组合酶解时间在2h前，随着酶解时间的增加，牡丹籽出油率不断提高，酶解2h后，牡丹籽出油率仅增加0.02%，与2h时差别不显著，考虑到生产效率及能耗，2h为纤维素酶和果胶酶组合的最佳酶解时间。α-淀粉酶和中性蛋白酶组合酶解时间在3h前，随着酶解时间的增加，出油率不断提升，酶解3h后，牡丹籽出油率趋于平稳，再延长酶解时间，出油率也不会显著提升，所以，α-淀粉酶和中性蛋白酶的最佳酶解时间为3h。4h的酶解时间可以使碱性蛋白酶发挥最大作用，4h后，碱性蛋白酶无法再提高牡丹籽的出油率。所以纤维素酶和果胶酶组合、α-淀粉酶和中性蛋白酶组合、碱性蛋白酶的最佳酶解时间分别为2h、3h、4h。

2.6 不同料液比对油用牡丹籽出油率的影响

料液比对酶解效果有着重要的影响，料液比太高，底物和酶的浓度都会很低，有效碰撞的几率降低，酶解效果不佳；料液比太低，体系粘度大，不利于酶和底物的相互流动，酶解不充分[9]。所以，合适的料液比对牡丹籽的出油率至关重要。由图可知，随着料液比的增加，牡丹籽出油率急剧升高，当料液比为1：5时达到最高，继续提高料液比，牡丹籽出油率会不同程度的降低。所以纤维素酶和果胶酶组合、α-淀粉酶和中性蛋白酶组合、碱性蛋白酶的最佳料液比均是1：5，此时牡丹籽出油率分别为6.07%、14.06%、8.23%。

2.7 3组酶共同作用对牡丹籽出油率的影响

先用1：1的纤维素酶和果胶酶在50℃、料液比为1：5（pH=4.5）的情况下酶解2h，然后将温度升高到90℃灭酶，再将温度降低并维持在60℃，用氢氧化钠调节pH=7.0，加入2：1的α-淀粉酶和中性蛋白酶，酶解3h，然后将温度升高到90℃灭酶，再将温度降低并维持在60℃，用氢氧化钠调节pH=8.5，加入中性蛋白酶，酶解4h。测得牡丹籽出油率为19.08%。

3 结论

5种商品酶在提高牡丹籽出油率方面都有一定的作用，将5种酶按照最适pH值分成3组依次在最佳条件下对牡丹籽进行酶解，可以使牡丹籽出油率达到最高为19.08%。中性蛋白酶和碱性蛋白酶都可以分解牡丹籽中的蛋白质，2种蛋白酶是否可以减舍有待下一步研究。本文最佳参数仅为实验室数据，扩大生产进行中试是否适合，也有待下一步研究。

参考文献

[1] 中华人民共和国卫生部公告. 2011年第9号[z].2011-3-22.

[2] 中华人民共和国国务院办公厅. 国务院办公厅关于加快木本油料产业发展的意见[z]. 2014-12-26.

[3] 山东省人民政府办公厅. 山东省牡丹产业发展规划（2015-2020年） [z]. 2015-1-12.

[4] 陕西省人民政府林业厅、发改委、财政厅. 陕西省油用牡丹产业发展规划（2014-2020年）[z]. 2014-5-21.

[5] 湖北省人民政府林业厅. 湖北省油用牡丹产业发展规划（2014-2025年）[z]. 2014-5-21.

[6] Fang Xuezhi， Fei Xueqian， Sun Hong，et al.Aqueous Enzymatic Extraction and Demulsification of Camellia Seed Oil （Camellia Oleifera Abel.） and Its Physicochemical Properties[J]. European Journal of Lipid Science & Technology，2015，117（12）：35-40.

[7] 彭瑶瑶，王千千，王爱梅等.水酶法提取牡丹籽油的研究[J].中国油脂，2014，39（6）：12-17.

[8] 庞雪风，何东平，胡传荣等.牡丹籽蛋白功能特性的研究[J].中国粮油学报，2014，29（7）：45-48.

[9] 杨柳，江连洲，李杨等.油脂加工超声波辅助水酶法提取大豆油的研究[J].中国油脂，2009，34 （12）：10-14.