唐卿雁，高瑞霞，黃閏，李永平，郭詠梅（.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明6500；.云南省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，云南昆明65003；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，云南昆明65005）

酶法輔助提取米糠油的工藝條件探討

唐卿雁1，高瑞霞1，黃閏1，李永平2，郭詠梅3，*
（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明650201；2.云南省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，云南昆明650032；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，云南昆明650205）

摘要：以米糠為原料，利用果膠酶和纖維素酶催化浸提米糠油，探討提取的最佳工藝條件。通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定酶催化浸出米糠油最佳提取條件為：酶解溫度55℃，時(shí)間6.0 h，果膠酶用量1.5%，纖維素酶用量2.0%，米糠油的提取率為63.87%。影響米糠油提取率的因素大小順序?yàn)椋豪w維素酶用量>酶解溫度>果膠酶用量>酶解時(shí)間。

關(guān)鍵詞：果膠酶；纖維素酶；米糠油；提取

我國(guó)是世界上最大的稻米生產(chǎn)國(guó)，稻谷產(chǎn)量占世界稻谷總產(chǎn)量的37%左右，米糠是稻谷加工過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物，稻谷加工成大米過程中能得到大約6%～10%的米糠[1]。米糠中含有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和功能成分，如膳食纖維、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素、γ-谷維素、生育酚和植物甾醇等[2]。

米糠是一種重要的油源，從米糠中提取米糠油，在避免資源浪費(fèi)的同時(shí)，可提高稻谷的附加值。米糠油被認(rèn)為是最有價(jià)值和健康的食用油之一[3]，含油量與大豆相近[4]，并且米糠油的黏度低、煙點(diǎn)高、脂肪酸組成合理[5]。長(zhǎng)期食用米糠油，對(duì)預(yù)防心腦血管疾病、促進(jìn)新陳代謝和抗衰老等有很好的作用[6-7]。因此，充分利用米糠資源生產(chǎn)米糠油具有良好的市場(chǎng)前景。

在獲得高提取率的前提下保持油脂良好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是米糠油浸提的關(guān)鍵問題[8]，酶法提取是一種較為理想的方式，與傳統(tǒng)提油工藝相比，由于油脂在溫和條件下進(jìn)行提取，具有較好的品質(zhì)。因此，本試驗(yàn)利用酶法提取米糠油，并對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1原料與試劑

原料：米糠，淀粉。

試劑：纖維素酶（活力15 000 U/g），果膠酶（活力20 000 U/g），1∶1鹽酸溶液，正己烷，中性乙醇和乙醚混合溶劑，酚酞，0.1 mol/L氫氧化鉀溶液，乙酸-異丙醇混合溶液（體積比60∶40），0.5 mol飽和碘化鉀溶液，0.002 mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液等。

1.1.2儀器與設(shè)備

DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精科實(shí)業(yè)有限公司；HH-S26s數(shù)顯恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；AnKe TDL-5-A離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；電子天平Y(jié)P5001：上海良平儀器儀表有限公司；STARTER 3100型pH計(jì)：上海奧豪斯儀器有限公司等。

1.2方法

1.2.1工藝流程

米糠→過篩→配液→熱處理→冷卻→酶解→滅酶→溶劑浸出→分離→蒸餾出溶劑→米糠毛油

1.2.2米糠的前處理

米糠過50目篩，按料液比1∶5（g/mL）加水混合，95℃加熱15 min鈍化米糠中脂肪酶的活性。

1.2.3加酶酶解

經(jīng)熱處理后的混合物冷卻，用1∶1 HCl調(diào)整混合物的pH到5.0（用pH計(jì)），然后用果膠酶和纖維素酶處理，改變果膠酶和纖維素酶用量、溫度和反應(yīng)時(shí)間，采用L9（34）正交表進(jìn)行試驗(yàn)，以便獲得最佳浸出條件。

1.2.4浸出米糠油

酶解反應(yīng)后，提高混合物溫度，維持在85℃達(dá)10 min，破壞果膠酶和纖維素酶的活性。然后按米糠/正己烷為1∶2（g/mL）加入正己烷，攪拌均勻，在溫度60℃，浸出2 h，再離心分離得混合油（油和正己烷），蒸餾出正己烷得米糠毛油。

1.3粗米糠油提取率的測(cè)定

粗米糠油的提取率采用所得的粗米糠油油重與穩(wěn)定化處理后原料米糠重的油脂含量之間的比值來表示，其中，16.86%為原料米糠中油脂所占的比例[9]。具體計(jì)算公式如下：

1.4過氧化值及酸價(jià)測(cè)定

提取后的米糠油進(jìn)行酸價(jià)，過氧化值測(cè)定。測(cè)定依據(jù)油脂酸價(jià)的測(cè)定按GB/T 5530-2005《動(dòng)植物油脂酸值和酸度測(cè)定》進(jìn)行，過氧化值的測(cè)定按GB/T 5538-2005《動(dòng)植物油脂過氧化值測(cè)定》進(jìn)行。

1.5酶解提取條件的單因素試驗(yàn)

將米糠經(jīng)果膠酶和纖維素酶處理后，再用溶劑提取，能顯著提高米糠油的提取率。影響米糠油提取的因素很多，綜合考慮各因素的作用，以酶解時(shí)間、酶解溫度、果膠酶含量、纖維素酶含量影響較大。因此分別探討酶解時(shí)間、酶解溫度、果膠酶含量、纖維素酶含量對(duì)米糠油提取率的影響。

1.6正交法優(yōu)化酶解提取條件

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)，以提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探討酶解時(shí)間、酶解溫度、果膠酶含量、纖維素含量對(duì)提取效果的影響，從而優(yōu)化米糠油提取的工藝參數(shù)，因素水平見表1。

表1　正交試驗(yàn)因素水平表Table 1　Factors and levels of orthogonal experiment

2　結(jié)果與分析

2.1酶解提取條件的單因素試驗(yàn)

2.1.1酶解時(shí)間對(duì)米糠油提取率的影響

酶解時(shí)間的范圍為3 h～7 h，其他反應(yīng)條件為：酶解溫度為55℃，果膠酶用量1.5%，纖維素酶用量2.0%，反應(yīng)結(jié)束后測(cè)定米糠油的提取率，見圖1所示。

圖1　酶解時(shí)間對(duì)米糠油提取率的影響Fig.1　Effect of hydrolysing time on extraction ratio of rice bran oil

如圖1所示，在其他條件不變的情況下，酶解時(shí)間影響著米糠油提取率，隨著酶解時(shí)間的增加，米糠油的提取率上升趨勢(shì)明顯，而當(dāng)時(shí)間大于6 h，增加的趨勢(shì)變緩，在4 h～6 h段其提取率相對(duì)較高，為最佳的反應(yīng)時(shí)間。當(dāng)時(shí)間大于一定值時(shí)反應(yīng)趨于平衡，產(chǎn)量增加不明顯。

2.1.2酶解溫度對(duì)米糠油提取率的影響

選取溫度范圍為45、50、55、60、65℃，酶解時(shí)間6.0 h，果膠酶用量1.5%，纖維素酶用量2.0%，反應(yīng)結(jié)束測(cè)定米糠油提取率如圖2所示。

圖2　酶解溫度對(duì)米糠油提取率的影響Fig.2　Effect of temperature on extraction ratio of rice bran oil

由圖2可知，酶解溫度是酶化反應(yīng)的主要指標(biāo)之一，在其他條件基本不變的條件下，溫度達(dá)到55℃時(shí)，米糠油的提取率最高。當(dāng)溫度在55℃以下時(shí)，提取率隨著溫度升高而升高，但是超過55℃后，提取率反而下降。主要是由于溫度過高后，酶的活性受到抑制甚至鈍化。

2.1.3果膠酶含量對(duì)米糠油提取率的影響

果膠酶含量分別為0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，酶解溫度55℃，時(shí)間6.0 h，纖維素酶用量2.0%，反應(yīng)結(jié)束測(cè)定提取率見圖3。

圖3　果膠酶含量對(duì)米糠油提取率的影響Fig.3　Effect of Pectinase on extraction ratio of rice bran oil

由圖3可知，當(dāng)果膠酶含量在0%～1.5%范圍內(nèi)時(shí)，隨著果膠酶含量的增大，米糠油提取率有明顯的增加，但是當(dāng)繼續(xù)增加酶含量時(shí)，提取率增加并不是非常明顯，可能是由于酶含量較多時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)抑制反應(yīng)的作用。

2.1.4纖維素酶含量對(duì)米糠油提取率的影響

纖維素酶含量分別為0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，酶解溫度55℃，時(shí)間6.0 h，果膠酶用量1.5%，反應(yīng)結(jié)束測(cè)定提取率，見圖4。

圖4　纖維素酶含量對(duì)米糠油提取率的影響Fig.4　Effect of cellulose on extraction ratio of rice bran oil

當(dāng)纖維素酶含量在0%～1.5%范圍內(nèi)時(shí)，隨著纖維素酶含量的增加，米糠油提取率有明顯的增加，但是酶含量繼續(xù)增加時(shí)，反應(yīng)效率增加并不是非常明顯。

2.2酶解提取條件的優(yōu)化

正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

結(jié)果表明：極差R值的大小為D＞A＞C＞B，即影響提取率的試驗(yàn)因素的主次順序?yàn)椋豪w維素酶用量＞酶解溫度＞果膠酶用量＞酶解時(shí)間。因此最佳組合為A3B3C2D3，即酶解溫度55℃，時(shí)間6.0 h，果膠酶用量1.5%，纖維素酶用量2.0%，在pH為5.0時(shí)，按此最佳條件酶解，然后用正己烷浸出米糠毛油，測(cè)得米糠毛油提取率為63.87%。

表2　酶解正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2　Results of orthogonal test of enzymatic hydrolysis

2.3過氧化值和酸價(jià)測(cè)定

米糠油酸價(jià)為6.07 mg KOH/g；過氧化值為8.6 mmol/kg。

3　結(jié)論

以米糠為原料，利用果膠酶和纖維素酶催化浸提米糠油，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定酶催化浸出米糠油最佳提取工藝參數(shù)為：酶解溫度55℃，酶解時(shí)間6.0 h，果膠酶用量1.5%，纖維素酶用量2.0%，在此條件下米糠油的提取率為63.87%。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.23.027

收稿日期：2014-08-07

作者簡(jiǎn)介：唐卿雁（1980—），女（漢），講師，在讀博士生，研究方向：植物性食品的加工及保鮮。

*通信作者

The Process Conditions Optimization of Enzymatic Extraction of Rice Bran Oil

TANG Qing-yan1，GAO Rui-xia1，HUANG Run1，LI Yong-ping2，GUO Yong-mei3，*
（1.College of Food Science and Technology，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，Yunnan，China；2.Yunnan Agro-technological Extension General Station，Kunming 650032，Yunnan，China；3.Food Crops Institute，Yunnan Academy of Agricultural Science，Kunming 650205，Yunnan，China）

Abstract：Rice brans were used as raw materials in the experiment，in order to obtain high quality edible rice bran oil bypectinase and cellulase catalytic leaching.The process conditions were optimized by single factor test and orthogonal experiment.The results showed that the optimized conditions were enzymolysis temperature 55℃，time 6.0 h，pectinase dosage 1.5%，cellulase dosage 2.0%.The extraction ratio of rice bran oil was 63.87%.The factors affected the extraction ratio of primary and secondary order：cellulase dosage> enzymolysis temperature>pectinase dosage>time.

Key words：pectinase；cellulase；rice oil；ratio of extraction