纖維素酶輔助超聲波提取葡萄籽油的工藝研究

纖維素酶輔助超聲波提取葡萄籽油的工藝研究

葡萄是葡萄科的一種植物，是一種落葉的藤本植物。他是世界上最古老的植物之一。我國葡萄資源較為豐富,年產(chǎn)量約有近600萬噸,這些葡萄中約有80%用于釀酒,13%作為鮮果食用,7%用于加工果汁及其他葡萄產(chǎn)品,作為葡萄酒工業(yè)的副產(chǎn)品,我國對(duì)葡萄籽的利用率并不高,每年均有大量的葡萄籽作為飼料或廢物丟棄掉,對(duì)資源造成了極大的浪費(fèi)。葡萄籽含油量14%~19%,葡萄籽油含有大量的不飽和脂肪酸,其含量高達(dá)90%以上。其脂肪酸主要是以亞油酸為主,含量在58%~78%之間,比一般食用油甚至藥用油——核桃油和紅花油中的含量都高。葡萄籽油脂肪酸組成較為合理,是一種優(yōu)良功能性食用油脂,在國外享有“食用美容品”美譽(yù),早在50多年前,它已在歐洲許多國家上層社會(huì)餐桌上開始露面,近年來,其廣泛用途被眾多研究者所承認(rèn)。酶法是一種新的提油技術(shù),在機(jī)械破碎的基礎(chǔ)上,酶能破壞細(xì)胞壁,對(duì)脂多糖、脂蛋白也具有分解作用,可增加油料組織中油的流動(dòng)性,從而提高出油率。超聲波輔助提取技術(shù)是一種新的提取分離技術(shù)。超聲波是頻率大于20kHz聲波,具有波動(dòng)與能量雙重屬性,其振動(dòng)可產(chǎn)生并傳遞強(qiáng)大能量,使物質(zhì)中分子產(chǎn)生極大加速度。由于大能量超聲波作用,媒質(zhì)粒子將處于約為其重力10000倍的加速度交替周期波動(dòng),波的壓縮和稀疏作用使媒質(zhì)被撕裂形成很多空穴,這些小空穴瞬間形成、生長(zhǎng)、崩潰,會(huì)產(chǎn)生高達(dá)幾千個(gè)大氣壓瞬時(shí)壓力,即成為空化現(xiàn)象?？栈菇缑鏀U(kuò)散層上分子擴(kuò)散加劇,在油脂提取中加快油脂滲出速度,提高出油率。本實(shí)驗(yàn)主要采用纖維素酶和超聲波輔助提取葡萄籽油,并對(duì)這兩種方法進(jìn)行比較,以葡萄籽油的提取率和油的理化性質(zhì)為參考指標(biāo),研究最佳提取油脂工藝,以便更好地為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)。1材料和方法1.1儀器及檢測(cè)方法釀酒葡萄籽由河南省輕機(jī)股份有限公司提供;纖維素酶(活性30000U/g);所用試劑均為分析純。JYD-900智能型超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)上海之信儀器有限公司;SHZ-Ⅲ循環(huán)水真空泵上海儀表供銷公司;SZC-C索氏提取器上海纖檢儀器有限公司;FW100高速萬能粉碎機(jī)天津市太斯特儀器有限公司;NAR-3T阿貝折光儀東南科創(chuàng)科技有限公司。1.2葡萄油含量測(cè)定采用索氏提取法(GB/T5512—85)。1.3纖維酶輔助葡萄油提取工藝1.3.1工藝1.3.2標(biāo)準(zhǔn)溶液與檸檬酸-檸檸檬酸鈉緩沖液的反應(yīng)將葡萄籽除雜,烘干至恒重,粉碎,稱取30g葡萄籽粉末,以1:3比例加入檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液以調(diào)節(jié)pH值,水浴5min,加入纖維素酶攪拌,酶解后加入石油醚,繼續(xù)作用30min,8000r/min離心30min,油相旋轉(zhuǎn)蒸發(fā),所得粗油稱重,計(jì)算提取率,4℃保存?zhèn)溆谩?.3.3單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)纖維素酶輔助提取葡萄籽油時(shí),以提取率為指標(biāo),分別對(duì)酶解溫度(35、40、45、50、55℃)、酶解時(shí)間(0.5、1、1.5、2、2.5h)、酶解pH值(4.0、4.5、5.0、5.5、6.0),酶用量(100、200、300、400、500U/g)為研究因素,進(jìn)行單因素試驗(yàn)。每個(gè)因素選取三個(gè)水平按表1進(jìn)行正交試驗(yàn),確定最佳提取條件。1.4超聲波輔助葡萄油提取工藝1.4.1工藝1.4.2超聲波細(xì)胞提取將葡萄籽除雜,烘干至恒重,粉碎,稱取30g葡萄籽粉末,加入石油醚,攪拌,水浴,調(diào)節(jié)超聲波細(xì)胞粉碎的超聲波功率、時(shí)間、間隔時(shí)間,開啟電源,進(jìn)行超聲波提取,8000r/min離心30min,對(duì)液相進(jìn)行抽濾,所得粗油稱重,計(jì)算提取率,4℃保存?zhèn)溆谩?.4.3單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)超聲波輔助提取葡萄籽油以提取率為指標(biāo),分別以溶劑用量(3、6、9、12、15ml/g)、超聲功率(300、350、400、450、500W)、超聲時(shí)間(15、20、25、30、35min)、超聲溫度(20、30、40、50、60℃)為研究因素,進(jìn)行單因素試驗(yàn)。每個(gè)因素選取三個(gè)水平按表2進(jìn)行正交試驗(yàn),確定最佳提取條件。1.5計(jì)算方法w提取葡萄糖式中:W提取油為葡萄籽粗油的質(zhì)量(g);W原料為葡萄籽粉末的質(zhì)量(g);a為含油率,由1.2節(jié)測(cè)得。1.6理化指標(biāo)及水分含量的測(cè)定油脂色澤的測(cè)定:采用重鉻酸鉀溶液比色法(GB/T5525—85);相對(duì)密度的測(cè)定采用GB/T5526—85方法;油脂酸價(jià)的測(cè)定采用GB/5530—85方法;油脂過氧化值(POV)的測(cè)定采用GB/T5538—2005方法;油脂碘值的測(cè)定:采用GB/T5532—2008方法;水分及揮發(fā)物含量的測(cè)定采用GB/T5528—2008方法;折光指數(shù)的測(cè)定:采用GB/T5527—1985方法。2結(jié)果與分析2.1索法對(duì)葡萄油含量的測(cè)定重復(fù)3次索氏提取實(shí)驗(yàn),測(cè)得葡萄籽含油率為17.6%。一般文獻(xiàn)報(bào)道含油14%~19%,與玉米胚芽油和大豆油相當(dāng)。2.2酶解過程因素由表3可以看出,用纖維素酶法提取葡萄籽油各因素影響提取率的主次順序?yàn)?酶解溫度>酶用量>酶解時(shí)間>酶解pH值。因此,纖維素酶提取葡萄籽油的工藝參數(shù)可確定為:酶解溫度50℃,酶用量300U/g葡萄籽,酶解時(shí)間1.5h,酶解pH值為5.5,即A3B2C2D3組合為最佳組合,葡萄籽油的提取率達(dá)到88.9%。2.3提取溫度由表4可以看出,用超聲波法提取葡萄籽油,各因素影響提取率的主次順序?yàn)?超聲波強(qiáng)度>料液比>提取時(shí)間>提取溫度。因此,超聲波法輔助提取葡萄籽油的工藝參數(shù)可確定為:料液比1:12,超聲波功率500W,超聲時(shí)間30min,超聲溫度30℃,即A2B3C3D1組合為最佳組合,葡萄籽油的提取率達(dá)到94.4%。2.4際理化標(biāo)準(zhǔn)比較采用油脂測(cè)定的常規(guī)方法,對(duì)經(jīng)過纖維素酶和超聲波輔助提取到的粗油分別進(jìn)行了理化性質(zhì)的測(cè)定,并與葡萄籽油的國際理化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,其結(jié)果見表5。由表5可知,經(jīng)過超聲波和纖維素酶輔助作用后提取得到的葡萄籽油的各項(xiàng)理化指標(biāo)基本均符合國際標(biāo)準(zhǔn),測(cè)出的油的相對(duì)密度相差不大,纖維素酶輔助提取葡萄籽油的酸價(jià)、過氧化值、碘值、水分及揮發(fā)物均低于超聲波法,折光指數(shù)高于超聲波法,因而,纖維素酶輔助提取葡萄籽油的理化指標(biāo)優(yōu)于超聲波輔助法。3超聲輔助提取葡萄籽油的研究3.1在纖維素酶輔助法提取葡萄籽油的工藝中,通過單因素和正交試驗(yàn)得出了葡萄籽油的最佳提取工藝參數(shù):酶解溫度50℃,酶用量300U/g葡萄籽,酶解時(shí)間1.5h,酶解pH5.5,可以使葡萄籽油的提取率達(dá)到88.9%。3.2在超聲波輔助法提取葡萄籽油的工藝中,通過單因素和正交試驗(yàn)得出了葡萄籽油的最佳提取工藝參數(shù):料液比1:12,超聲波功率500W,超聲時(shí)間30min,超聲溫度30℃,在此條件下的提取率達(dá)到94.4%。3.3從提取率看,超聲波法的提取率高于酶法;從時(shí)間和成本看,超