水劑法提取澳洲堅果油及其理化特性的研究

黃宗蘭 鐘俊楨 熊 洋 胡旭濤 鐘業俊 劉成梅

（南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室，南昌 330047）

水劑法提取澳洲堅果油及其理化特性的研究

黃宗蘭 鐘俊楨 熊 洋 胡旭濤 鐘業俊 劉成梅

（南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室，南昌 330047）

研究水劑法提取澳洲堅果油的工藝，采用單因素試驗分別研究了料水比、漿液pH值、浸提溫度、提取時間和離心轉速對提油率的影響。在此基礎上，采用正交試驗確定最佳提取工藝為料水比1∶3 g／mL、自然pH 6.4、提取時間1 h，離心轉速4 800 r／min，在此條件下提油率可達67.50%。采用水劑法得到的澳洲堅果油色澤淺黃透明，具有澳洲堅果香味。澳洲堅果油理化特性結果表明，pH條件對水劑法提取油品質有一定影響，水劑法提取油酸值和過氧化值均符合國家食用油質量標準。

澳洲堅果油 水劑法 提油率 理化特性

澳洲堅果又名夏威夷果、澳洲核桃、昆士蘭堅果等，屬山龍眼科（Proteaceae）澳洲堅果屬（MacadamiaF.Mull）常綠喬木果樹。澳洲堅果原產于澳大利亞昆士蘭與新南威爾士的亞熱帶雨林［1］，20世紀60～70年代開始引入中國。目前，廣東、廣西、云南、福建、四川、重慶及貴州均有種植［2］。澳洲堅果具有特有的營養價值、保健價值和藥用價值，是一種極具發展前途的果樹［3］。目前，關于澳洲堅果油的研究主要集中在不同種質果仁粗脂肪及脂肪酸組成測定方面［4－9］。這些研究結果表明澳洲堅果果仁含脂肪達75%以上，富含8種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸占80%以上，主要為油酸和棕櫚油酸［4－5］。有研究表明食用澳洲堅果可以降低高膽固醇患者的低密度脂蛋白水平［10］。澳洲堅果油也可有效降低心血管疾病風險［11］。澳洲堅果油不僅是一種優質的食用油，還在醫藥和化妝品行業應用廣泛。但是目前關于澳洲堅果油提取方面的研究報道較少。

目前，制油方法主要有壓榨法、浸出法、超臨界流體萃取法、水酶法和水劑法等。壓榨法成本高、餅粕蛋白變性較為嚴重［12］，有機溶劑浸出法生產率高，粕殘油率低，但有機溶劑的存在使生產安全性差［12］，且提油后油料蛋白變性嚴重［13］。超臨界流體萃取法對設備要求較高，尚未在生產中得到應用。水酶法是一種新興的提油方法，提油條件溫和，目前已有較多水酶法用于松子油［14］、獼猴桃籽油［15］、橡膠籽油［16］等的研究中，但酶價格高，也限制了其應用［17］。水劑法是利用油料中的非油成分對油和水“親和力”的差異，同時利用油水比重不同而將油脂與蛋白質等分離出來的方法［18］。該法工藝條件溫和，蛋白變性程度較低，具有簡單、安全可靠和經濟的特點［19］。李勁等［20］利用水劑法提取核桃油，提油率可達72.00%；李清華等［17］利用響應面對鹽效應輔助水劑法提取南瓜籽油的工藝條件進行了優化，提油率達70.6%；陳興譽等［21］利用響應面分析法優化油茶籽油水劑法提取工藝，提油率達69.1%。水劑法在核桃油、南瓜籽油等方面得到廣泛的應用，但在澳洲堅果油提取應用方面還未見報道。

本試驗以澳洲堅果仁為原料，分析其主要成分，采用單因素試驗分別研究料水比、漿液pH值、浸提溫度、提取時間和離心轉速對提油率的影響。在此基礎上，采用正交試驗確定最佳提取工藝，并對得到澳洲堅果油的理化特性進行分析，以期找到一種簡單可行的提油工藝，為澳洲堅果油的提取提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

澳洲堅果：市售，于0～4℃貯藏。

石油醚（30～60℃沸程）、硫酸、鹽酸、無水乙醚、乙醇、氫氧化鉀等均為國產分析純。韋氏試劑標準溶液：天津華特化研科技有限公司。

1.2 儀器與設備

大德DFY－500搖擺式高速粉碎機：鼎鑫宜實驗室設備有限公司；Sx－4－10馬弗爐：湖北英山國營試驗設備廠；Kjeltec 8400 FOSS全自動凱氏定氮儀：福斯（中國）公司；UV－1600PC紫外分光光度計：上海天美科學儀器有限公司；LXJ－IIBB高速離心機：上海安停科學儀器廠；FE20 METTLER TOLEDO pH計：江西博力儀器設備有限公司；CJJ－931六聯磁力加熱攪拌器：江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 基本成分測定

粗脂肪含量測定采用索氏提取法GB／T 14772—2008；蛋白質含量測定采用凱氏定氮法GB／T 5009.5—2010，蛋白換算系數F采用5.3；可溶性糖含量采用蒽酮硫酸法［22］；水分含量測定采用常壓干燥法 GB／T 5009.3—2010；灰分含量測定采用灼燒法 GB／T 5009.4—2010。

1.3.2 水劑法提取工藝

澳洲堅果→去殼→澳洲堅果仁→干法粉碎→浸提→離心→游離油、乳狀層、水提液和渣

干法粉碎：將去殼后的澳洲堅果仁用高速粉碎機粉碎，粉碎時間30 s。

浸提：將粉碎后的澳洲堅果仁以一定比例的蒸餾水溶解，用1mol／L NaOH和1mol／L HCL調節料漿pH值，在適當溫度下用恒速攪拌器以100 r／min攪拌一定時間。

離心：將物料轉移至離心杯中以一定轉速離心20 min。

取油與破乳：離心后用膠頭滴管吸出上層游離油（清油Ⅰ）；將乳狀層轉入離心管中，于－20℃冰箱中冷凍12 h，取出后于40℃水浴中加熱2 h，4 800 r／min離心 20 min，取油相（清油Ⅱ）。

1.3.3 單因素試驗

液水比對提油率的影響：在45℃，漿液pH 9.0，浸提時間2 h，4 800 r／min離心20 min，料水比分別為 1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6 g／mL，比較不同料水比對提油率的影響。

漿液pH對提油率的影響：在料水比1∶3，45℃，浸提時間2 h，4 800 r／min離心20 min，調節料漿 pH分別為4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，比較不同 pH對提油率的影響。

浸提溫度對提油率的影響：在漿液pH 9.0，浸提時間2 h，料水比1∶3，4 800 r／min離心 20 min，浸提溫度分別為25、35、45、55、65℃，研究不同浸提溫度對提油率的影響。

提取時間對提油率的影響：在料水比1∶3，自然pH（pH 6.4），4 800 r／min離心 20 min，室溫磁力攪拌提取時間分別為 10、20、30、40、60、120、180 min，研究不同提取時間對提油率的影響。

離心轉速對提油率的影響：在料水比1∶3，自然pH，室溫磁力攪拌1 h，離心轉速分別為2 400、3 000、3 600、4 200、4 800 r／min離心 20 min，研究離心轉速對提油率的影響。

1.3.4 正交優化試驗

在單因素試驗基礎上，選取料水比、漿液pH、提取時間、離心轉速4個因素，以提油率為指標，進行正交試驗。選用L9（34）正交表進行試驗（見表1）。每個試驗組合重復2次，結果取其平均值。

表1 正交試驗因素和水平

1.3.5 澳洲堅果油理化性質分析

1）溶劑萃取油的制備

澳洲堅果仁用高速粉碎機粉碎后，加入料液比1∶10 g／mL石油醚（30～60℃沸程）提取 12 h，然后抽濾，抽濾液真空濃縮（35℃）至無溶劑蒸出，最后用氮氣吹干殘余溶劑，萃取油于0～4℃冷藏備用。

2）理化指標分析參照的國家標準

酸值 GB／T 15689—2008；過氧化值 GB／T 5538—2005／ISO 3960：2001；皂化值 GB／T 5534—2008；碘值GB／T 5532—2008。

2 結果與分析

2.1 澳洲堅果仁基本成分

澳洲堅果仁基本營養組成見表2。從表2可以看出，澳洲堅果仁中含量最高的是粗脂肪76.50%，其次依次為蛋白質9.20%，可溶性糖類7.40%，水分和灰分分別為1.67%和1.21%。與文獻［23］中報道不同基因型澳洲堅果仁中約含75.47%～80.48%的油和6.82%～8.17%的蛋白質基本一致，蛋白質含量可能由于產地和品種的不同有一點差異。

表2 澳洲堅果原料基本成分分析

2.2 單因素試驗結果

2.2.1 液水比的影響

由圖1可知，料水比對提油率影響較大。當料水比從1∶1～1∶3 g／mL時，提油率呈上升趨勢，料水比為1∶3 g／mL時，提油率達到最大為（65.00±0.62）%，與其他水平下的提油率均有顯著性差異（P＜0.05）。隨著料水比的持續增大，提油率呈下降趨勢。這可能是由于料水比較高時，油與水的比例對形成乳狀液更有利；料水比過低，料液粘稠粘附嚴重，損失較大，難以分離［21］，因此選取料水比 1∶3 g／mL。

圖1 料水比對提油率的影響

2.2.2 pH值的影響

由圖2可知，當漿液pH值由4升到7時，提油率隨pH值增高而增大。當pH為7時，提油率達到最大為（66.55±0.45）%，與其他水平下的提油率均有顯著性差異；pH為8時，提油率下降；當pH為9時，提油率又升高，但低于pH為7時的提油率。這可能與澳洲堅果蛋白溶解度、等電點有關。劉淼［24］研究了水劑法提取核桃仁油，發現在酸中性條件下出油率隨pH值升高而升高，這與核桃蛋白的溶解度、等電點有關；在堿性條件下出油率隨pH值升高先降低后升高，核桃蛋白溶于微堿性溶液中，蛋白質的溶解既有利于油脂的釋放，但同時也增加了蛋白的乳化能力，從而出油率下降。因此，浸提pH選定在7左右。

圖2 pH值對提油率的影響

2.2.3 浸提溫度的影響

由圖3可知，當浸提溫度為25～65℃范圍內，浸提溫度對提油率影響較小。當溫度為55℃時，提油率最大達（59.35±0.35）%，與其他水平下的提油率均有顯著性差異（P＜0.05），但最大和最小提油率（57.45±0.15）%相差小于2%。由于溫度的升高會加速蛋白變性速度［25］，考慮對澳洲堅果蛋白的利用，同時由于升高溫度對工業生產中要求能耗大。因此選取條件溫和，操作簡單的常溫磁力攪拌方式進行水劑法提油，后續的正交試驗就不考慮溫度對提油率的影響。

2.2.4 提取時間的影響

由圖4可看出，隨著時間的延長，提油率在10～60 min內有明顯提高，當達到60 min，提油率達（60.25±0.15）%，與120 min和180 min時提油率無顯著差異，與其他水平下的提油率有顯著性差異（P＜0.05）。當達 120 min，提油率達（60.45±0.35）%，提油率提高不明顯。隨著提取時間的延長，提油率已趨于穩定，這說明油滴聚集需要一定的時間。因為同時考慮生產效率和提油率，浸提時間選定在60 min左右。

2.2.5 離心轉速的影響

由圖5可看出，隨著離心速度增大，提油率明顯上升，當達4 800 r／min，提油率達（58.95±0.25）%，與其他水平下的提油率有顯著性差異（P＜0.05）。李勁等［20］研究了水劑法提取核桃油，發現出油率隨離心轉速增加明顯上升，在4 800 r／min時出油率最大。因此，在本實驗室條件下，離心速度最大選定在4 800 r／min。

圖5 離心轉速對提油率的影響

2.3 正交試驗結果

在單因素試驗基礎上，設計四因素三水平正交試驗。試驗結果見表3。從表3極差R值得出，對澳洲堅果油提取率影響因素由大到小依次是A（料水比）＞C（提取時間）＞B（pH）＞D（離心轉速），即料水比對澳洲堅果油的提取率影響最大。因此可以得出，最佳工藝條件為 A2B1C2D3，即料水比 1∶3 g／mL、自然pH 6.4、提取時間1 h，離心轉速4 800 r／min。根據最佳工藝條件對澳洲堅果油進行提取，測得澳洲堅果油的提取率可達67.50%。

表3 澳洲堅果油提取條件優化的正交實驗結果

表4方差分析結果表明：料水比和提取時間為影響澳洲堅果油提取過程的顯著因素，pH和離心轉速為不顯著因素。根據最佳工藝提取的澳洲堅果油色澤淺黃透明，具有澳洲堅果香味。

表4 正交試驗結果方差分析表

2.4 澳洲堅果油理化性質分析結果

選取溶劑萃取澳洲堅果油、水劑法分別于自然pH、pH 7和pH 8條件下提取的澳洲堅果油進行分析。結果見表5。

表5 不同工藝澳洲堅果油理化特性比較

由表5可以看出，和溶劑萃取油相比，水劑法提取油的酸價偏低，可能是水劑法提取過程中由于調節pH值，使溶液體系呈堿性的原因。2種提取方法所得油過氧化值均未檢出。溶劑萃取油和水劑法自然pH和pH 7條件提取油皂化值接近，水劑法pH 8條件下皂化值偏低，可能是水劑法提取過程中堿性環境下脂肪酸和堿發生皂化反應，導致皂化值偏低。由此，pH條件對水劑法提取油品質有一定影響。此外，溶劑萃取油和水劑法提取油碘值非常接近。

水劑法提取的澳洲堅果油理化指標中，酸值（≤3 mgKOH／g）和過氧化值（≤0.25 g／100 g，相當于≤9.85 mmol／kg）均符合國家食用油標準（GB 2716—2005），表明水劑法提取澳洲堅果油品質較好。

3 結論

3.1 根據國標法測定澳洲堅果仁主要成分：粗脂肪質量分數最高，達76.50%，蛋白質9.20%，可溶性糖類7.40%，水分為1.67%，灰分為1.21%。

3.2 通過單因素和正交試驗得出水劑法提取澳洲堅果油最佳工藝條件為料水比1∶3 g／mL、自然pH（pH 6.4）、提取時間1 h、離心轉速4 800 r／min，在此條件下提油率可達67.50%。

3.3 pH條件對水劑法提取油品質有一定影響，水劑法提取澳洲堅果油酸值和過氧化值均符合國家食用油質量標準。

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Aqueous Extraction of Macadamia Nuts Oil and Its Physicochemical Properties

Huang Zonglan Zhong Junzhen Xiong Yang Hu Xutao Zhong Yejun Liu Chengmei
（State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047）

The aqueous solution extraction of oil fromMacadamianuts oil has been studied in the paper.The effects of solid／water ratio，pH，extraction temperature，extraction duration and centrifugal rotate speed onMacadamianuts oil yield were investigated through Single Factor Method Test.The optimal process parameterswere established by the orthogonal test on the basis of Single Factor Method Test.The optimal process parameterswere as follows：solid／water ratio 1∶3 g／mL，nature pH，extraction duration 1 h and centrifugal rotate speed 4 800 r／min.An oil yield of 67.50%could be obtained on the optimal extraction conditions.The Macadamia nuts oil produced by the aqueous solution extraction method was transparent，pale yellow with macadamia aroma.The physicochemical properties results indicated that the pH condition of aqueous extraction had a certain influence onMacadamianuts oil.The acid value and peroxide value of oilwere lower than the corresponding value of national quality standards.

Macadamianuts oil，aqueous extraction，oil yield，physicochemical properties

TS224

A

1003－0174（2015）11－0086－06

公益性行業（農業）科研專項（201303077）

2014－05－15

黃宗蘭，女，1990年出生，碩士，農產品加工及貯藏工程

劉成梅，男，1963年出生，教授，食物資源利用與開發鐘俊楨，女，1984年出生，助理研究員，食品科學與工程