徐澤健,章紹兵

(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院, 鄭州 450001)

花生粗油體制備工藝研究

徐澤健,章紹兵

(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院, 鄭州 450001)

研究了花生粗油體制備工藝，并對(duì)粗油體基本組分進(jìn)行了分析。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)Box-Behnken設(shè)計(jì)進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，確定水劑法一次提取制備花生粗油體最優(yōu)工藝條件為膠磨間隙5 μm、NaCl濃度0.9 mol/L、pH 5.5、膠磨時(shí)間25.5 min，在此條件下粗油體提取率為(63.28±0.80)%，脂肪回收率為(82.07±0.69)%；結(jié)合二次提取工藝，粗油體總的脂肪回收率達(dá)到(91.63±0.62)%；花生粗油體經(jīng)過(guò)3次水洗后純度得到顯著提高，粗脂肪含量為(76.73±0.50)%。

花生粗油體；水劑法；響應(yīng)面法

花生油體是花生細(xì)胞中由半單位膜包裹液態(tài)三酰甘油酯而形成的圓球體，是一種亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)[1]。Anthony等[2]對(duì)花生油體組分及粒徑進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示花生油體粒徑1.95 μm，中性脂肪含量98.1%，蛋白質(zhì)含量0.94%?；ㄉ腕w乳液具有良好的乳化性能和穩(wěn)定性，可作為天然乳化劑應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域[3-4]。高純度油體可被用于研究油體的顯微結(jié)構(gòu)、特性與功能及油體蛋白等，但制備過(guò)程復(fù)雜，油體損失率高；當(dāng)油體被應(yīng)用于食品領(lǐng)域，要求制備的油體成品安全無(wú)污染，油體不需要高純度，即油體表面可吸附較多的雜蛋白，這樣可以有效降低提取過(guò)程中油體損失率。含有雜蛋白的油體在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及穩(wěn)定性上相對(duì)于高純度油體，具有一定優(yōu)勢(shì)[5-8]。前人研究了NaCl對(duì)油體乳液穩(wěn)定性的影響[6,9]以及在制備油體過(guò)程中添加NaCl，但多以清洗油體表面吸附蛋白為目的[10-11]，而添加NaCl對(duì)花生粗油體提取效果的影響未見(jiàn)報(bào)道。本文對(duì)添加NaCl、pH及膠磨條件對(duì)花生粗油體提取效果的影響進(jìn)行了研究，在對(duì)花生粗油體一次提取單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法優(yōu)化水劑法制備花生粗油體，在最優(yōu)制備工藝條件下，進(jìn)行二次提取，并對(duì)花生粗油體基本組分進(jìn)行了分析，為花生油體相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

市售花生仁55℃烘烤3 h脫紅衣，脫紅衣花生仁(水分2.71%，蛋白質(zhì)28.73%，粗脂肪49.89%)；乙酸鉀、氯化鈉、蔗糖、冰乙酸等均為分析純。

MS半微量型號(hào)電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)，XL150精密pH計(jì)(賽默飛世爾有限公司)，KCH-50V型混合機(jī)，A-88型組織勻漿搗碎機(jī)，JMS-SODX型膠體磨，THZ-82A水浴恒溫振蕩器，TC1850-WS臺(tái)式高速離心機(jī)，DHG-9076電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，KDN-1凱氏定氮儀，SZC-101脂肪測(cè)定儀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花生粗油體制備工藝流程

參照Kapchie等[12]的方法，并做一定更改。

一次提?。涸?.1 mol/L、pH 5.0乙酸鉀緩沖液中加入適量NaCl，以固液比1∶10浸泡脫紅衣花生仁(20 g)12 h，組織破碎2 min，膠體磨以一定間隙研磨一定時(shí)間，用冰乙酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)花生漿至一定pH，水浴振蕩(50℃，150 r/min，90 min)后，10 000g離心10 min，取上層粗油體待測(cè)。

二次提?。簩⒁淮翁崛∷Ｋ嗉皻?jiān)旌暇鶆?，重?fù)一次提取過(guò)程中水浴振蕩及離心步驟，取上層粗油體待測(cè)。

1.2.2 花生粗油體提取率及脂肪回收率的計(jì)算

參照Kapchie等[12]的計(jì)算方法，所有試驗(yàn)均重復(fù)3次，取平均值，粗油體提取率計(jì)算方法見(jiàn)式(1)，脂肪回收率計(jì)算方法見(jiàn)式(2)。

(1)

(2)

式中：W2為粗油體質(zhì)量，g；W1為脫紅衣花生仁質(zhì)量，g；M2為粗油體脂肪含量，%；M1為脫紅衣花生仁脂肪含量，%。

1.2.3 花生粗油體基本組分測(cè)定

水分含量測(cè)定采用直接干燥法，參照GB/T5009.3—2003；

蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用凱氏定氮法，參照GB/T5009.5—2010；

粗脂肪含量測(cè)定采用索氏抽提法，參照GB/T5009.6—2003。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS16.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用Duncan’s多重分析進(jìn)行組間顯著性檢驗(yàn)，顯著水平為P<0.05，極顯著水平為P<0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1NaCl濃度對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

在膠磨間隙15μm、膠磨時(shí)間2min、pH5條件下，考察乙酸鉀緩沖液中NaCl濃度(0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5mol/L)對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 NaCl濃度對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

從圖1可以看出，隨著NaCl濃度的增加，粗油體提取率呈先增大后減小的趨勢(shì)，脂肪回收率呈先增大后穩(wěn)定趨勢(shì)。原因可能是鹽溶效應(yīng)增加了油體表面蛋白質(zhì)分子的溶解性，促使油體均勻分散，減少了粗油體聚集沉淀現(xiàn)象的發(fā)生概率；但是隨著NaCl濃度增大，花生蛋白鹽析程度提高，導(dǎo)致花生粗油體表面的蛋白質(zhì)分子聚集沉淀，因此粗油體提取率下降。因此，選取NaCl濃度0.6、0.9、1.2mol/L3個(gè)水平進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

2.1.2pH對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

在膠磨間隙15μm、膠磨時(shí)間2min、NaCl濃度0.9mol/L條件下，考察pH(3、4、5、6、7、8、9、10、11)對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 pH對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

從圖2可以看出，隨著pH的增加，花生粗油體提取率先下降后升高，變化非常顯著。原因可能是，愈趨近于花生蛋白等電點(diǎn)，油體表面負(fù)載電荷量愈少，油體之間靜電斥力愈小，粗油體聚集更加緊密，進(jìn)而濕基粗油體含水量較低，導(dǎo)致粗油體提取率較低。偏離等電點(diǎn)時(shí)，花生粗油體之間的聚集較為松散，含水量高，因此粗油體提取率也較高。在pH為3時(shí)，粗油體提取率達(dá)到174.97%，其中水分含量達(dá)到61.57%，脂肪含量?jī)H為19.76%。粗油體脂肪回收率隨pH的增加總體變化幅度不大，這是因?yàn)轶w系中存在NaCl，即使在花生蛋白等電點(diǎn)時(shí)，鹽溶效應(yīng)的存在也會(huì)使較多的蛋白質(zhì)保持溶解狀態(tài)，粗油體不至于聚集沉淀。因此，當(dāng)體系中存在NaCl時(shí)，在等電點(diǎn)附近提取花生粗油體，既能保證油體的脂肪含量高，也不會(huì)影響粗油體的脂肪回收率。因此，選取pH4、5、6 3個(gè)水平進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

2.1.3 膠磨間隙對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

在膠磨時(shí)間2min、NaCl濃度0.9mol/L、pH5條件下，考察膠磨間隙(5、30、60、90、120、150μm)對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 膠磨間隙對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

從圖3可以看出，隨著膠磨間隙增大，花生粗油體提取率與脂肪回收率呈下降趨勢(shì)，可見(jiàn)膠磨間隙越小，花生細(xì)胞破碎越充分，對(duì)粗油體提取越有利，印證了Nikiforidis等[8]的研究結(jié)果，即充分磨碎增加了物料顆粒比表面積，增大物料顆粒與水溶液接觸機(jī)會(huì)，利于粗油體提取。因此，5μm為最佳膠磨間隙。

2.1.4 膠磨時(shí)間對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

在膠磨間隙5μm、NaCl濃度0.9mol/L、pH5條件下，考察膠磨時(shí)間(5、10、15、20、25、30min)對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著膠磨時(shí)間延長(zhǎng)，花生粗油體提取率與脂肪回收率呈先上升后下降趨勢(shì)，在25min時(shí)，粗油體提取率與脂肪回收率同時(shí)達(dá)到最高；進(jìn)一步延長(zhǎng)膠磨時(shí)間，導(dǎo)致粗油體提取率與脂肪回收率下降。因此，選取膠磨時(shí)間20、25、30min3個(gè)水平進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

圖4 膠磨時(shí)間對(duì)花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)原理，固定膠磨間隙為5μm，以NaCl濃度(A)、pH(B)、膠磨時(shí)間(C)3個(gè)對(duì)花生粗油體提取效果影響較為顯著的因素為自變量，以一次提取花生粗油體脂肪回收率(Y)為響應(yīng)值。因素水平見(jiàn)表1，響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 Box-Behnken設(shè)計(jì)因素水平

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

運(yùn)用Design-Expert8.0.6軟件對(duì)表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到二次多元回歸模型：Y=-112.307 5+97.012 5A+29.415 42B+5.468 33C+0.35AB-0.035AC+0.015 5BC-53.129 63A2-2.771 67B2-0.107 77C2。對(duì)回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 方差分析

注：**P<0.01，差異極顯著。

2.2.2 一次提取花生粗油體工藝響應(yīng)面分析(見(jiàn)圖5)

由圖5Ⅰ可知，隨著NaCl濃度與pH水平的增加，響應(yīng)值均先增加后減小，在中心點(diǎn)附近粗油體脂肪回收率最高。由圖5Ⅱ可知，隨著NaCl濃度與膠磨時(shí)間水平的增加，響應(yīng)值先增加后減小，在中心點(diǎn)粗油體脂肪回收率最高。由圖5Ⅲ可知，隨著pH與膠磨時(shí)間水平的增加，響應(yīng)值先增加后減小，在中心點(diǎn)附近粗油體脂肪回收率最高。由以上分析可知，在各因素中心點(diǎn)附近，一次提取花生粗油體脂肪回收率最高，回歸方程具備最優(yōu)水平。

圖5各因素交互作用對(duì)脂肪回收率的影響

2.2.3 花生粗油體制備條件優(yōu)化及驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行工藝參數(shù)最優(yōu)化分析，得到優(yōu)化條件為NaCl濃度0.92 mol/L、pH 5.44、膠磨時(shí)間25.61 min，粗油體脂肪回收率預(yù)測(cè)值82.42%。為驗(yàn)證該模型準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。從試驗(yàn)的可行性考慮，對(duì)最優(yōu)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，即NaCl濃度0.9 mol/L、pH 5.5、膠磨時(shí)間25.5 min，在該條件下進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，所得花生粗油體提取率為(63.28±0.80)%，脂肪回收率為(82.07±0.69)%，試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)值非常接近，且重復(fù)試驗(yàn)相對(duì)偏差較小，說(shuō)明模型對(duì)最佳工藝條件進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)可靠。

2.3 二次提取試驗(yàn)及花生粗油體基本組分

通過(guò)上述響應(yīng)面法優(yōu)化一次提取花生粗油體試驗(yàn)，對(duì)一次提取后所得水相及殘?jiān)M(jìn)行二次提取，二次提取脂肪回收率為(9.56±0.54)%。兩次提取脂肪回收率總體達(dá)到(91.63±0.62)%。對(duì)花生粗油體及經(jīng)過(guò)3次蒸餾水洗的花生油體進(jìn)行基本組分測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，水洗后花生油體表面吸附的蛋白質(zhì)含量及水分含量均顯著減少，油體純度得到顯著提高，粗脂肪含量為(76.73±0.50)%。

表4 花生粗油體(濕基)基本組分 %

3 結(jié) 論

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，確定水劑法一次提取制備花生粗油體最優(yōu)工藝條件為膠磨間隙5 μm、NaCl濃度0.9 mol/L、pH 5.5、膠磨時(shí)間25.5 min。在最優(yōu)工藝條件下粗油體提取率為(63.28±0.80)%，脂肪回收率為(82.07±0.69)%；結(jié)合二次提取工藝，粗油體總脂肪回收率達(dá)到(91.63±0.62)%；花生粗油體經(jīng)過(guò)3次水洗后純度得到顯著提高，粗脂肪含量為(76.73±0.50)%。

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Preparationtechnologyofcrudepeanutoilbodies

XU Zejian, ZHANG Shaobing

(School of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

Preparation technology of crude peanut oil bodies was investigated and the basic composition of crude oil bodies was analyzed. Based on single factor experiment, the optimal conditions of aqueous extraction of crude peanut oil bodies in the first extraction step was obtainend by Box-Behnken response surface methodology as follows: grinding gap 5 μm, NaCl concentration 0.9 mol/L,pH 5.5, grinding time 25.5 min. Under these conditions, extraction rate of crude oil bodies was (63.28±0.80)% and recovery rate of fat was (82.07±0.69)%. Combined with the secondary extraction process, the total recovery rate of fat of crude oil bodies was (91.63±0.62)%. The purity of crude oil bodies increased significantly after washing for three times using deionized water, and crude fat content was (76.73±0.50)%.

crude peanut oil bodies; aqueous extraction; response surface methodology

2016-09-29;

：2017-02-10

國(guó)家自然科學(xué)基金(31671887)

徐澤健(1989)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称焚Y源開(kāi)發(fā)與利用(E-mail)x861436752@163.com。

章紹兵，副教授，博士(E-mail)shaobingzhang@126.com。

S664.1; Q946

：A

：1003-7969(2017)07-0005-05