溶劑法浸提玉米纖維油的工藝研究

王金枝，董森，胡文輝，劉勇，吳延東，武麗達，范春燕，史淑輝，羅艷麗，呂紹武，，*

（1.吉林中糧生化有限公司玉米深加工國家工程研究中心，吉林長春130033；2.吉林大學分子酶學工程教育部重點實驗室，吉林長春130012）

溶劑法浸提玉米纖維油的工藝研究

王金枝1，董森2，胡文輝1，劉勇1，吳延東1，武麗達1，范春燕1，史淑輝1，羅艷麗1，呂紹武1，2，*

（1.吉林中糧生化有限公司玉米深加工國家工程研究中心，吉林長春130033；2.吉林大學分子酶學工程教育部重點實驗室，吉林長春130012）

以脫淀粉玉米纖維為原料，采用溶劑法浸提玉米纖維油。以纖維油提取率為指標，在單因素試驗的基礎上，以正己烷為浸提溶劑，選取料液比、浸提時間、浸提溫度為影響因素。通過正交試驗優化玉米纖維油浸提工藝。結果表明玉米纖維油的最佳浸提工藝為：提取溶劑為正己烷，料液比為1∶16（g/mL），浸提時間為60min，溫度40℃，此時玉米纖維油的提取率為82.58%。

脫淀粉玉米纖維；溶劑法；玉米纖維油

玉米是重要的糧食作物和飼料來源，營養價值豐富。玉米纖維（也叫玉米皮）是通過濕磨法加工玉米淀粉過程中產生的一種豐富且廉價的副產品[1]，約占玉米干重的10%～20%。玉米纖維中含有約3%～5%的脂類，這些脂類經溶劑提取出來，即為玉米纖維油[2]。研究表明，玉米纖維油中含有豐富的植物甾醇，其具有降低體內血清膽固醇的重要作用，并可提高免疫力有效預防結腸癌和前列腺疾病等[3-4]，日常食用的玉米油（玉米胚芽油）中所含植物甾醇含量較低[5]，而玉米纖維油中植物甾醇的含量則能達到2 000mg/100 g～3 000mg/100 g。此外，玉米纖維油中富含油酸和亞油酸，總不飽和脂肪酸含量高達84.41%，對促進人體健康具有重要意義[6]。前期研究表明[7]，采用蒸煮法脫除玉米纖維殘留淀粉前后脂肪（大部分為纖維油）含量保持不變。本文采用溶劑法，在單因素試驗的基礎上結合正交試驗對玉米纖維油的提取工藝進行優化，以期為玉米纖維油的開發和利用提供試驗數據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫淀粉玉米纖維：玉米深加工國家工程研究中心自制；石油醚（沸程60℃～90℃）、正己烷、丙酮、無水乙醇、乙醚均為分析純，購自北京化工廠。

1.2 儀器

DZF-6020真空干燥箱：上海申賢恒溫設備廠；101-2型電子鼓風干燥箱：黃驊市航天儀器廠；JP-250A-8多功能電動中藥粉碎機粉碎器：永康市久品工貿有限公司；DT500A電子天平：常熟市意歐儀器儀表有限公司；ESJ180-4型分析天平：沈陽龍騰電子稱量有限公司；DK-98-I型恒溫水浴鍋：天津市泰勒斯特儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 玉米纖維油的提取

以脫淀粉玉米纖維為原料，采用溶劑法浸提玉米纖維油。分別采用單因素試驗和正交試驗優化浸提溶劑種類、料液比（A）、浸提溫度（B）、浸提時間（C）等工藝參數。稱取10.0 g干燥并粉碎的脫淀粉玉米纖維，置于藍蓋絲口試劑瓶中，按一定的料液比（A）加入浸提溶劑后密封。將試劑瓶置于一定溫度（B）的水浴中，浸提一定時間（C），取出后過濾，得到纖維油與溶劑的混合物，經蒸餾并干燥后得玉米纖維油，將玉米纖維油稱重，按下式計算玉米纖維油的提取率。

玉米纖維油提取率=（浸提得到纖維油質量÷脫淀粉玉米纖維中纖維油質量）×100%

1.3.2 測定方法

脫淀粉玉米纖維中纖維油的含量參照GB/T5512-2008《糧油檢測粗脂肪含量的測定》進行；甾醇總量參照GB/T25223-2010《動植物油脂甾醇組成和甾醇總量的測定氣相色譜法》進行。

1.3.3 試驗設計

1.3.3.1 有機溶劑的選取

采取索氏提取法，具體試驗操作為：稱取10 g干燥并粉碎的脫淀粉玉米纖維，包成濾紙包置于索氏提取器的提取管內，連接冷凝器，分別加入200mL有機試劑―丙酮（沸點56.2℃）、正己烷（沸點68.74℃）、乙醚（沸點34.6℃）、石油醚（沸程60℃～90℃）、無水乙醇（沸點78.4℃）作為纖維油的提取溶劑。提取溫度為高于溶劑沸點10℃左右，提取時間8 h。到時間后，取下提取瓶并回收溶劑，干燥得玉米纖維油，稱重。依據所提取玉米纖維油的提取率、性狀等指標，分析選取合適的有機溶劑。

表1 單因素試驗因素與水平Table1 Levels of factors

1.3.3.2 單因素試驗設計

1.3.3.3 正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，以料液比、浸提溫度、浸提時間為影響因素，選用正交表L9（34）設計三因素三水平的正交試驗，優化玉米纖維油浸提工藝，獲得得最佳浸提工藝條件。

表2 正交試驗因素與水平Tab le2 Factors and levels of orthogonal test

1.3.3.4 驗證試驗

綜合單因素試驗和正交試驗結果，驗證最優條件的準確性和重復性。

2 結果與分析

2.1 有機溶劑的確定

參照GB/T5512-2008測得脫淀粉玉米纖維中纖維油含量為（3.56±0.35）%，不同有機溶劑提取玉米纖維油的性狀觀察結果見表3。

由表3可以看出，無水乙醇和丙酮提取得到的玉米纖維油品質較差，呈現渾濁微紅，且油中混有雜質使提取率大于100%；乙醚雖然提取率和油品質均較理想，但因其沸點低，不適于應用于工業生產中。正己烷提取的玉米纖維油為黃色透明，無渾濁，同時正己烷是現階段工業浸油的常用溶劑，因此經過比較分析最終決定選擇正己烷為最佳提取溶劑。

表3 不同溶劑對出油率及油品質的影響Table3 Effects of difierent solvents on the extraction rate of corn fiber oil

2.2 單因素試驗確定工藝條件

2.2.1 料液比對玉米纖維油提取率的影響

設定浸提溫度40℃，浸提時間為30min時，研究料液比變化對于纖維油提取率的影響。

圖1 料液比對于纖維油提取率的影響Fig.1 Effects of solid-liquid ratio on the extraction rate of corn fiber oil

從圖1可看出，隨著浸提溶劑用量的增大，玉米纖維油的提取率逐漸上升。當料液比從1∶12（g/mL）到1∶16（g/mL）時纖維油提取率明顯升高，當料液比從1∶16（g/mL）到1∶28（g/mL）時纖維油提取率雖有提高但趨勢平緩，說明在此范圍內料液比對于提取率的影響不大。因此，確定料液比為1∶16（g/mL）。

2.2.2 浸提時間對玉米纖維油提取率的影響

設定浸提溫度40℃，料液比為1∶16（g/mL）時，研究浸提時間變化對于纖維油提取率的影響。

從圖2可看出，玉米纖維油提取率隨著浸提時間的增加而逐漸升高。浸提時間從10min到60min時，纖維油提取率明顯升高，說明此時間范圍內時間對于提取率影響較大。當浸提時間從60min到180min時纖維油提取率則趨于平緩，說明此范圍內，時間對于提取率影響較小。因此，確定浸提時間為60min。

2.2.3 浸提溫度對脫淀粉玉米纖維出油率的影響

設定料液比為1∶16（g/mL），浸提時間為60min時，研究溫度變化對于纖維油提取率的影響。

圖2 浸提時間對纖維油提取率的影響Fig.2 Effects of extraction time on the extracti on rate of corn fiber oil

圖3 浸提溫度對纖維油提取率的影響Fig.3 Effects of temperature on the extraction rate of corn fiber oil

從圖3可看出，纖維油提取率隨著浸提溫度的升高而增大。浸提溫度為20℃到40℃時，纖維油提取率明顯增大。當浸提溫度為40℃到70℃時，纖維油提取率則緩慢增大、幅度較小。因此，確定浸提溫度為40℃。

2.3 正交試驗確定最佳工藝條件

以磨碎的脫淀粉玉米纖維為原料，正己烷為浸提溶劑，以為因素水平，選擇正交表L9（34）設計三因素三水平的正交試驗，研究料液比、浸提時間、浸提溫度對玉米纖維油浸提的影響，結果如表4所示。

表4 正交試驗結果Table4 The results of orthogonal test

表5 方差分析表Table5 Table of analysis variance

表5中可以看出：通過方差分析，可知三個因素對提取率的影響都不顯著，則最佳提取條件可直觀的從表4中選擇均值大的水平組合即可。

由表4的分析可知，（1）極差R值大小表示對浸提纖維油的影響程度，極差值中RA為5.337，RB為8.897，RC為1.590，說明B因素影響最大，其次為A因素，影響最小的是C因素，主次順序為B＞A＞C，即影響玉米纖維油浸提率的因素分別為浸提時間＞料液比＞浸提溫度。（2）最佳理論提取條件為A2B2C2，即：料液比為1∶16（g/mL），浸提時間為60min，浸提溫度為40℃。

2.4 驗證試驗

以正交試驗獲得的上述最佳提取條件，取5個不同批次的玉米纖維制取的脫淀粉玉米纖維，進行浸提纖維油的驗證試驗，得到纖維油提取率分別為82.50%、81.93%、83.08%、82.79%、82.51%，其平均值為82.58%。相對偏差分別是-0.10%、-0.78%、0.61%、0.25%、-0.10%，標準差為0.38，顯示出良好的提取效果和重復性。

2.5 甾醇總量測定

參照GB/T25223-2010，測定上述最優佳條件浸提的纖維油甾醇總量，測定平均值為2 870mg/100 g。

3 結論

通過單因素、正交試驗得到浸提法提取玉米纖維油的最佳工藝條件。結果表明：提取試劑為正己烷，料液比為1∶16（g/mL），浸提時間為60min，浸提溫度為40℃。在此條件下進行5次單獨驗證試驗，玉米纖維油平均提取率為82.58%，其中甾醇總量平均值為2 870mg/100 g。

[1]崔云洪.玉米淀粉濕磨加工技術與管理[M].山東：山東科學技術出版社,2007

[2]尤新.一種玉米皮提取玉米纖維油的方法：中國,200510098730.0 [P/OL].2009-9-30[2014-10-17].http：//www.qianyan.biz/Patent-Display/200510098730.html#

[3]寇明鈺,闞健全,趙國華,等.植物甾醇來源、提取、分析技術及其食品開發[J].糧食與油脂.2004(8)：9-13

[4]唐傳核.植物甾醇及其生理功能研究概況[J].西部糧油科技, 2001,26(2)：34-38

[5]韓軍花,楊月欣,馮妹元,等.中國常見植物食物中植物甾醇的含量和居民攝入量初估[J].衛生研究,2007,36(3)：301-305

[6]馬傳國,程亞芳,王偉,等.玉米皮油提取及其理化指標的分析研究[J].中國油脂.2006,31(2)：63-64

[7]劉勇,董森,胡文輝,等.蒸煮法脫除玉米纖維殘留淀粉的工藝研究[J].食品研究與開發,2015,36(2)：77-80

Technology Research of Corn Fiber Oil by Solvent Extraction

WANG Jin-zhi1，DONG Sen2，HU Wen-hui1，LIU Yong1，WU Yan-dong1，WU Li-da1，FAN Chun-yan1，SHI Shu-hui1，LUO Yan-li1，Lü Shao-wu1，2，*
（1.Jilin COFCO Biochemical Co.，Ltd.，Corn Deep Processing of National Engineering Research Center，Changchun 130033，Jilin，China；2.Key Laboratory for Molecular Enzymology and Engineering of the Ministry of Education，Jilin University，Changchun 130012，Jilin，China）

In order to explore the best solvent，fiber size，solid-liquid ratio，time，temperature of extracting corn fiber oil，the solvent extraction method was used on the basis of single factor experiments and orthogonal experiment with destarch corn fiber as raw material.The results showed that optimum solvent was n-hexane，solid-liquid ratio was1∶16（g/mL），time was1 h，temperature was40℃.The extraction ratio of corn fiberoil was82.58%.

destarch corn fiber；solvent extraction method；corn fiber oil

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.06.008

2014-11-18

國家科技支撐計劃項目（2012BAD37B00）；吉林省科技計劃項目（20130305024NY）；吉林省自然科學基金項目（20130101159JC）

王金枝（1972—），女（漢），高級工程師，學士，研究方向：生物工程與技術。

*通信作者：呂紹武（1978—），男（漢），副教授，博士，碩導，研究方向：酶工程。