油莎豆提油的工藝研究

余 攀，萬(wàn)端極，吳正奇，楊 娟，劉一萱，梁姝敏

油莎豆提油的工藝研究

余 攀1，萬(wàn)端極1，吳正奇2，楊 娟3，劉一萱1，梁姝敏2

（1湖北工業(yè)大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430068；2湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院，湖北武漢430068；3武昌首義學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，湖北武漢430068）

以油莎豆粉為原料，先將其進(jìn)行酸處理，然后用傳統(tǒng)的水酶法進(jìn)行提油。通過系列單因素和正交試驗(yàn)，探索提油最佳工藝條件。結(jié)果表明，提油最適條件為：酸提pH＝3，酸提溫度50℃，酶用量2.5%，酶解時(shí)間6h。各因素影響大小順序?yàn)椋核崽醦H＞酸提溫度＞酶用量＞酶解時(shí)間。在此工藝條件下，油莎豆提油率為80.42%。

油莎豆；油莎豆油；酸提；水酶法

油莎豆（Cyperus esculentus L.）是一種黃色堅(jiān)果莎草植物，也被稱為油莎草、虎莎果、虎堅(jiān)果等，主要生長(zhǎng)在熱帶和地中海沿岸地區(qū)。其性甜，樣似杏仁狀，所以也被稱為“地下杏仁”［1］。油莎豆是一種健康食品，可以預(yù)防心臟病和血栓形成，還有活血的作用［2］。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)油莎豆能減少罹患結(jié)腸癌的風(fēng)險(xiǎn)［3］。油莎豆富含淀粉、脂肪、糖、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)（主要是磷、鉀）、維生素E和維生素C［4］，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)成分超過小麥、大豆和玉米。油莎豆油為不干性油，味道醇香，油中主要含有不飽和脂肪酸，含量高達(dá)86.2%，其中油酸和亞油酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為75.90%和10.04%［5］，這種油對(duì)降低血脂、防治心血管疾病和機(jī)體代謝紊亂等病癥具有一定的作用，是老年人保健食用油［6］。油莎豆中的油脂呈球狀存在于植物細(xì)胞中，要提取油脂，首先就得將植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)及包裹油脂的復(fù)合體破壞。水酶法提油，不僅溫和而且新穎［7－9］。在機(jī)械破碎的基礎(chǔ)上，采用相應(yīng)的酶對(duì)植物的細(xì)胞壁以及對(duì)包裹油脂的復(fù)合體進(jìn)行降解，提高提油率。本文采用了一種新的水酶法提取油莎豆中的油脂，即在酶解之前對(duì)物料進(jìn)行酸處理。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

油莎豆，原料來(lái)源于甘肅省，粉碎過80目篩；酶制劑，堿性蛋白酶，諾威信公司，最適pH為9～11，取pH為10，溫度40℃～60℃，取50℃；85%乙醇，乙醚，甲基紅指示劑，碘溶液，鹽酸，氫氧化鈉等都為分析純；FW177中草藥粉碎機(jī)，電子分析天平，離心機(jī)KDC－40，數(shù)字型pH計(jì)pHS－3C，電熱恒溫水浴鍋HW·SY，凱氏定氮儀，恒溫鼓風(fēng)干燥箱，脂肪測(cè)定儀SZF－06。

1.2 試驗(yàn)方法

油莎豆粉（過80目篩） 加6倍水酸提6.0h 50℃水浴酶解 離心分離得乳化層 破乳 分離毛油。

1.3 分析與檢測(cè)方法

1.3.1 油莎豆粉 水分含量測(cè)定參照GB／T 5497，105℃干燥法；蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照GB／T 5511，凱氏定氮法；油脂含量測(cè)定參照GB／T 5512，索氏抽提法；淀粉含量測(cè)定參照GB／T 5514，酸水解法；糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法［10］。

1.3.3 單因素試驗(yàn) 酸提pH、酸提溫度、酶用量和酶解時(shí)間是影響油莎豆的提油率的主要因素，故將其進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.3.4 正交試驗(yàn)選擇 酸提pH、酸提溫度、酶用量和酶解時(shí)間為考察因素，采用L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)，以油莎豆提油率為考察指標(biāo)，選取油莎豆油最佳提取條件，并對(duì)最佳條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 基本成分

油莎豆基本成分見表1。

表1 油莎豆基本成分含量%

2.2 提油的單因素試驗(yàn)

2.2.1 酸提pH對(duì)油莎豆提油率的影響 取過篩的油莎豆粉，在酸提溫度40℃時(shí)，1.5%堿性蛋白酶酶解4h的條件下，依次調(diào)整酸提pH為1、2、3、4、5、6，以提油率為指標(biāo)，分析酸提pH對(duì)其效果的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 酸提pH對(duì)油莎豆提油率的影響

由圖1可以看出，pH在2、3、4時(shí)提油率較高，在酸性過高或過低的條件下，提油率都有所下降。分析原因：可能是植物細(xì)胞中有相應(yīng)的酶類，給予一定的外界條件，可以讓其自身酶解，釋放油脂。酸性過高或過低都會(huì)抑制相應(yīng)酶的活性，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂不完全，油脂不能完全釋放出來(lái)。這種現(xiàn)象在新鮮的油莎豆油提取試驗(yàn)中尤為突出。

2.2.2 酸提溫度對(duì)油莎豆提油率的影響 取過篩的油莎豆粉，在酸提pH為3時(shí)，1.5%堿性蛋白酶酶解4h的條件下，依次調(diào)整酸提溫度為20、30、40、50、60℃，以提油率為指標(biāo)，分析酸提溫度對(duì)其效果的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2可以看出，提油率隨著酸提溫度的增加，呈先上升后下降。分析原因：溫度升高，有利于植物細(xì)胞吸水脹破，且其本身所含的酶類物質(zhì)最適條件可能在30℃～50℃之間。溫度升高到60℃，可以明顯發(fā)現(xiàn)溶液的黏稠度上升，推測(cè)出溫度過高，導(dǎo)致淀粉糊化，溶液流速變慢，不利于油脂的釋放，所以提油率迅速下降。

圖2 酸提溫度對(duì)油莎豆提油率的影響

2.2.3 酶用量對(duì)油莎豆的提油率的影響 取過篩的油莎豆粉，在酸提pH為3、溫度40℃時(shí)，堿性蛋白酶酶解4h的條件下，依次調(diào)整酶用量為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%，以提油率為指標(biāo)，分析酸提pH對(duì)其效果的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 酶用量對(duì)油莎豆提油率的影響

由圖3可以看出，提油率隨著酶用量增加而上升。分析原因：酶越多，反應(yīng)越充分，提油率就會(huì)上升。在一定的物料當(dāng)中，酶達(dá)到某一定量時(shí)，酶的效率已達(dá)到最大，再增加酶的用量也不能增加酶的效率，所以提油率在酶用量2.5%后變化很小。

2.2.4 酶解時(shí)間對(duì)油莎豆的提油率的影響 取過篩的油莎豆粉，在酸提pH為3、溫度40℃時(shí)，1.5%堿性蛋白酶酶解的條件下，依次調(diào)整酸提時(shí)間為2、4、6、8、10h，以提油率為指標(biāo)，分析酸提pH對(duì)其效果的影響，其結(jié)果見圖4。

圖4 酶解時(shí)間對(duì)油莎豆提油率的影響

由圖4可以看出，提油率隨著酶解時(shí)間增加，呈先上升后下降。分析原因：時(shí)間越長(zhǎng)，酶解反應(yīng)越充分，油脂釋放越多，相應(yīng)提油率上升，但酶解時(shí)間6h后，提油率反而下降。經(jīng)過分析后，認(rèn)為是油脂吸附在纖維上，時(shí)間越長(zhǎng)，被吸附的油脂越多，導(dǎo)致提油率下降。

2.3 油莎豆提油的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)正交因素水平表進(jìn)行正交試驗(yàn)。因素水平見表2，正交試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 因素水平表

從表3可知，影響油莎豆油得率的因素主次順序是A＞B＞C＞D；最優(yōu)組合為A3B3C3D2，即酸提pH為3，酸提溫度為50℃，酶用量為2.5%，酶解時(shí)間為6h。在此條件下，油莎豆油得率最高。用得到的最優(yōu)工藝條件進(jìn)行3組平行驗(yàn)證試驗(yàn)，提油率為80.42%。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

1）先將油莎豆粉進(jìn)行酸處理，是為了簡(jiǎn)單有效地破除植物細(xì)胞壁，使油脂釋放，水酶法應(yīng)有的效果得以充分發(fā)揮。

2）油莎豆提油工藝最適條件為：酸提pH＝3，酸提溫度50℃，酶用量2.5%，酶解時(shí)間6h。各因素影響大小順序?yàn)椋核崽醦H＞酸提溫度＞酶用量＞酶解時(shí)間。

3）本文設(shè)計(jì)出一條制備油莎豆油的有效途徑，過程環(huán)保安全，產(chǎn)品得率較高，并且可以得到糖和淀粉等附加產(chǎn)品。

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［10］北京大學(xué)生物系生物化學(xué)教研室.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京：人民教育出版社，1980：30－31.

Extraction of Cyperus Esculentus Oil

YU Pan1，WAN Duanji1，WU Zhengqi2，YANG Juan3，LIU Yixuan1，LIANG Shumin2
（1 School of Civil Engineering，Architecture and Environment，Hubei Univ.of Tech.，Wuhan 430068，China；2 School of Biological Engineering and Food Science，Hubei Univ.of Tech.，Wuhan 430068，China；3 School of Civil Engineering of Wuchang Shouyi Univ.，Wuhan 430068，China）

Taking the Cyperus esculentus powder as raw material，this study first carried out with acid treatment，and then extracted the Cyperus esculentus oil with traditional aqueous enzymatic method.The optimum conditions for the extraction of Cyperus esculentus oil was explored by a series of single factors and orthogonal experiments.The result showed that the best conditions were as follows：the acid extraction pH＝3，the acid extraction temperature 50℃，the enzyme dosage 2.5%，and the enzymolysis time 6h.The infection order of each factor was：Acid extraction pH＞acid extraction temperature＞enzyme dosage＞enzymolysis time.Under this optimum conditions，the extraction rate of Cyperus oil was 80.42%.

cyperus esculentus L；cyperus esculentus oil；acid extraction；aqueous enzymatic method

TS224

A

［責(zé)任編校：張 眾］

1003－4684（2017）04－0084－03

2017－06－06

余 攀（1991－），男，湖北鄂州人，湖北工業(yè)大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)橘Y源循環(huán)利用工程

萬(wàn)端極（1953－），男，湖北枝江人，湖北工業(yè)大學(xué)教授，研究方向?yàn)檠h(huán)利用，清潔生產(chǎn)，膜技術(shù)集成技術(shù)工業(yè)企業(yè)工藝改造