擠壓預(yù)處理對杏仁皮油提取率影響研究

馬 悅，劉美榮，張 賀，李育峰，魏 東

(河北北方學(xué)院 農(nóng)林科技學(xué)院，河北 張家口 075000)

0 前 言

杏仁皮，又稱杏仁種皮或杏仁紅衣，屬于杏仁加工過程的副產(chǎn)物，約占杏仁質(zhì)量的8%[1]，含有多酚、蛋白質(zhì)、黃酮、黑色素、膳食纖維及維生素E等多種功能成分[2]。近年來，國內(nèi)外有關(guān)杏仁皮的開發(fā)利用主要集中在脫皮工藝、功能成分提取、制備發(fā)酵飼料以及將其直接作為營養(yǎng)添加劑或增強劑來強化食品或包裝材料的性能等方面[3-6]。

油脂工業(yè)通常將含油率高于10%的植物性原料稱為油料。杏仁皮中含有約12.0%的油脂。杏仁皮原料價廉易得，且它不與糧食作物爭地，因此開發(fā)杏仁皮油不僅具有良好的經(jīng)濟效益，同時也減少了環(huán)境污染，具有廣闊前景。擠壓技術(shù)屬于現(xiàn)代食品工程高新技術(shù)。油脂原料經(jīng)過擠壓后，細(xì)胞壁破壞、油脂積聚并形成大量的毛細(xì)管通道，促使油脂提取率明顯升高[7-10]。

本課題組前期探討了正己烷浸出法提取杏仁皮油的最優(yōu)工藝，在此工藝條件下杏仁皮油提取率最高為7.82%[11]。同時表明杏仁皮油含有豐富的必須脂肪酸，其中亞油酸約占51.77%，亞麻酸約占2.84%，屬于優(yōu)質(zhì)的植物油[12]。本試驗在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步考察擠壓預(yù)處理對杏仁皮油提取率的影響，以期為工業(yè)化生產(chǎn)提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 材料與試劑

杏仁皮：取自涿鹿果仁食品公司，清洗瀝水，晾干；所有試劑均為分析純。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

ST-02A高速萬能粉碎機(北京京創(chuàng)泰寧偉業(yè)科技發(fā)展有限公司)；平模飼料顆粒機(山東章丘華龍機械廠)；HHS數(shù)顯恒溫水浴鍋(金壇市醫(yī)療儀器廠)；9040A(S)干燥箱(寧波江南儀器廠)。

1.2 分析方法

根據(jù)AOAC官方方法934.01、942.05、968.06、920.39及962.09分別測定杏仁皮的水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪及粗纖維含量(AOAC，2016)。

1.3 杏仁皮油提取工藝

將一定量杏仁皮粉末與去離子水混合均勻并靜置30 min，通過顆粒機造粒得到不同水分含量、直徑及長度的杏仁皮顆粒，再將其于60 ℃正己烷中浸漬1 h，過濾后對上清液進(jìn)行旋蒸處理，最后得到杏仁皮毛油。主要工藝流程如圖1所示。

圖1 杏仁皮油提取工藝流程示意

1.4 提取率的計算

其中：w-油脂提取率/%，m-提取的油脂質(zhì)量/g，M-杏仁皮質(zhì)量/g。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SPSS 21.0比較均值中的單因素進(jìn)行分析，結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)表示，同時用字母標(biāo)記法比較各組之間的差異性，P>0.05表示差異不顯著，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 杏仁皮的主要成分及含量

由表1可知，杏仁皮中含量最高的組分為粗纖維，粗纖維可以作為膳食纖維的良好來源。此外，杏仁皮還含有豐富的蛋白質(zhì)及脂肪。因此其營養(yǎng)成分比較全面，進(jìn)一步表明杏仁皮在農(nóng)副產(chǎn)物深加工中的應(yīng)用潛力。

表1 杏仁皮的主要成分及含量

2.2 杏仁皮粉碎度對提取率的影響

將含水量為12%的杏仁皮粉末分別過10目、20目、40目、60目、80目、100目篩，進(jìn)行顆粒壓制，接著干燥至含水量為7%，最后利用正己烷浸出油脂，考察不同粉碎度對油脂提取率的影響(圖2)。

圖2 粉碎度對油脂提取率的影響(n=6)

由圖2可知，杏仁皮的粉碎度對油脂提取率具有較明顯影響。當(dāng)杏仁皮粉碎度太低時，由于其細(xì)胞壁破壞較少，且溶劑與細(xì)胞內(nèi)油脂的相互擴散阻力較大，導(dǎo)致油脂提取率降低；當(dāng)杏仁皮粉碎度太高時，盡管溶劑與細(xì)胞內(nèi)油脂的接觸面積增大，但擠壓后產(chǎn)生致密顆粒的毛細(xì)管體積減小，也會導(dǎo)致油脂提取率降低。本次試驗杏仁皮粉碎度為40目時油脂提取率最高，與粉碎度為10目、20目、80目、100目的杏仁皮油提取率差異顯著(P<0.05)，與粉碎度為60目的杏仁皮油提取率差異不顯著(P>0.05)，但有所提高，因此確定粉碎度的最優(yōu)參數(shù)以40目為宜。

2.3 杏仁皮粉含水量對提取率的影響

將粉碎度為40目的杏仁皮粉末調(diào)整水分含量為4%、8%、12%、16%、20%，進(jìn)行顆粒壓制，接著干燥至含水量為7%，最后利用正己烷浸出油脂，考察不同含水量對油脂提取率的影響(圖3)。

圖3 杏仁皮含水量對油脂提取率的影響(n=6)

由圖3可知，杏仁皮含水量對油脂提取率具有顯著影響。當(dāng)杏仁皮含水量太低時，由于其顆粒硬度太小、粉末度太大，導(dǎo)致油脂提取率減小；當(dāng)杏仁皮含水量太高時，由于顆粒過于結(jié)實，溶劑向顆粒內(nèi)滲透阻力增大，也會導(dǎo)致油脂提取率減小。本次試驗杏仁皮含水量為12%時油脂提取率最高，與含水量為4%、8%、16%、20%的杏仁皮油提取率差異顯著(P<0.05)。因此確定含水量的最優(yōu)參數(shù)為12%。

2.4 顆粒入浸水分對提取率的影響

將粉碎度為40目、含水量為12%的杏仁皮粉末，進(jìn)行顆粒壓制，干燥至3%、5%、7%、9%和11%等不同含水量，利用正己烷浸出油脂，考察顆粒入浸水分對油脂提取率的影響(圖4)。

圖4 顆粒入浸水分對油脂提取率的影響(n=6)

由圖4可知，杏仁皮的顆粒入浸水分對油脂提取率具有顯著的影響。當(dāng)顆粒的入浸水分太低時，由于其顆粒硬度太小、粉末度太大，導(dǎo)致油脂提取率減小；當(dāng)顆粒的入浸水分太高時，由于大量水分的存在會阻礙溶劑向顆粒中滲透，也會導(dǎo)致油脂提取率減小。本次試驗杏仁皮顆粒入浸水分為7%時油脂提取率最高，與顆粒入浸水分為3%、5%、9%、11%的杏仁皮油提取率差異顯著(P<0.05)。因此確定顆粒入浸水分的最優(yōu)參數(shù)為7%。

2.5 顆粒形狀對提取率的影響

將粉碎度為40目、含水量為12%的杏仁皮粉末，進(jìn)行顆粒壓制，得到不同形狀的顆粒，接著干燥至含水量為7%，最后利用正己烷浸出油脂，考察顆粒形狀(設(shè)1mm、4mm、6mm、8mm四水平直徑梯度和10mm、15mm兩水平長度)對油脂提取率的影響(圖5)。

圖5 顆粒形狀對油脂提取率的影響(n=6)

由圖5可知，顆粒的形狀對油脂提取率存在一定影響。對相同直徑的杏仁皮顆粒而言，長度在10～15 mm范圍內(nèi)時，長度增加時其體積增大，導(dǎo)致油脂分子和溶劑分子的擴散路徑延長，提取率略有降低。對相同長度的杏仁皮顆粒而言，杏仁皮顆粒直徑較小時，由于杏仁皮顆粒造粒比較困難，形成的毛細(xì)管較少，導(dǎo)致其提取率降低，隨著顆粒直徑的增加又會導(dǎo)致體積增加，從而影響提取率。本次試驗顆粒直徑為4 mm時油脂提取率最高，與直徑1 mm、6 mm、8 mm顆粒油脂提取率差異顯著(P<0.05)。因此確定顆粒的最優(yōu)直徑為4 mm，最優(yōu)長度為10 mm。

3 結(jié)論與討論

擠壓技術(shù)非常適宜杏仁皮油料的預(yù)處理，其最優(yōu)預(yù)處理工藝參數(shù)：粉碎度40目、杏仁皮粉含水量12%、入浸水分7%、顆粒直徑4 mm、長度10 mm。前期采用正己烷浸出法測得杏仁皮油提取率最高為7.82%[11]，增加擠壓預(yù)處理工藝后，杏仁皮油提取率可提高到11.78%。

另外，濕潤蒸炒法是油料的另一種預(yù)處理方法，具有生產(chǎn)能力大，能耗較低等優(yōu)點，其能否應(yīng)用于杏仁皮預(yù)處理，還有待于進(jìn)一步研究。