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,對資源造成了極大的浪費。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,早在50多年前,它已在歐洲許多國家上層社會餐桌上開始露面,近年來,其廣泛用途被眾多研究者所承認。酶法是一種新的提油技術,在機械破碎的基礎上,酶能破壞細胞壁,對脂多糖、脂蛋白也具有分解作用,可增加油料組織中油的流動性,從而提高出油率。超聲波輔助提取技術是一種新的提取分離技術。超聲波是頻率大于20kHz聲波,具有波動與能量雙重屬性,其振動可產(chǎn)生并傳遞強大能量,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,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、崩潰,會產(chǎn)生高達幾千個大氣壓瞬時壓力,即成為空化現(xiàn)象。空化使界面擴散層上分子擴散加劇,在油脂提取中加快油脂滲出速度,提高出油率。本實驗主要采用纖維素酶和超聲波輔助提取葡萄籽油,并對這兩種方法進行比較,以葡萄籽油的提取率和油的理化性質(zhì)為參考指標,研究最佳提取油脂工藝,以便更好地為生產(chǎn)實踐服務。1材料和方法1.1儀器及檢測方法釀酒葡萄籽由河南省輕機股份有限公司提供;纖維素酶(活性30000U/g);所用試劑均為分析純。JYD-900智能型超聲波細胞粉碎機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標準溶液與檸檬酸-檸檸檬酸鈉緩沖液的反應將葡萄籽除雜,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,油相旋轉蒸發(fā),所得粗油稱重,計算提取率,4℃保存?zhèn)溆谩?.3.3單因素試驗設計纖維素酶輔助提取葡萄籽油時,以提取率為指標,分別對酶解溫度(35、40、45、50、55℃)、酶解時間(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,進行單因素試驗。每個因素選取三個水平按表1進行正交試驗,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)超聲波細胞粉碎的超聲波功率、時間、間隔時間,開啟電源,進行超聲波提取,8000r/min離心30min,對液相進行抽濾,所得粗油稱重,計算提取率,4℃保存?zhèn)溆谩?.4.3單因素試驗設計超聲波輔助提取葡萄籽油以提取率為指標,分別以溶劑用量(3、6、9、12、15ml/g)、超聲功率(300、350、400、450、500W)、超聲時間(15、20、25、30、35min)、超聲溫度(20、30、40、50、60℃)為研究因素,進行單因素試驗。每個因素選取三個水平按表2進行正交試驗,確定最佳提取條件。1.5計算方法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)測得。1.6理化指標及水分含量的測定油脂色澤的測定:采用重鉻酸鉀溶液比色法(GB/T5525—85);相對密度的測定采用GB/T5526—85方法;油脂酸價的測定采用GB/5530—85方法;油脂過氧化值(POV)的測定采用GB/T5538—2005方法;油脂碘值的測定:采用GB/T5532—2008方法;水分及揮發(fā)物含量的測定采用GB/T5528—2008方法;折光指數(shù)的測定:采用GB/T5527—1985方法。2結果與分析2.1索法對葡萄油含量的測定重復3次索氏提取實驗,測得葡萄籽含油率為17.6%。一般文獻報道含油14%~19%,與玉米胚芽油和大豆油相當。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為:酶解溫度>酶用量>酶解時間>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為:超聲波強度>料液比>提取時間>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到94.4%。2.4際理化標準比較采用油脂測定的常規(guī)方法,對經(jīng)過纖維素酶和超聲波輔助提取到的粗油分別進行了理化性質(zhì)的測定,并與葡萄籽油的國際理化標準進行比較,其結果見表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理化指標基本均符合國際標準,測出的油的相對密度相差不大,纖維素酶輔助提取葡萄籽油的酸價、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,酶解時間1.5h,酶解pH5.5,可以使葡萄籽油的提取率達到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,超聲時間30min,超聲溫度30℃,在此條件下的提取率達到94.4%。3.3從提取率看,超聲波法的提取率高于酶法;從時間和成本看,超