劉 晨，李宇健，陳復(fù)生，張淑霞，江連洲

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001； 2.鄭州海關(guān)技術(shù)中心，鄭州 450002；3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，哈爾濱 150030)

水酶法提取花生油基本原理是花生在機(jī)械破碎基礎(chǔ)上加酶進(jìn)行酶解，使油脂易于從細(xì)胞中釋放，利用非油成分(蛋白質(zhì)和碳水化合物)對(duì)油和水親和力的差異及油水相對(duì)密度的不同將油與非油成分分離。油料的破碎程度是影響水酶法提取花生油的重要因素，油料破碎程度越大，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)被破壞越嚴(yán)重，細(xì)胞內(nèi)水溶性成分易于溶出釋放油脂，增加油料與酶的接觸面積，擴(kuò)大酶在料液中擴(kuò)散速率，促進(jìn)酶解反應(yīng)進(jìn)行[1-2]。研究發(fā)現(xiàn)，熱處理會(huì)破壞油料細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，有助于油脂釋放[3]。Yamamoto[4]、Dickey[5]等分析油料蒸煮前后細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)變化發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)蒸煮后各油料的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)均發(fā)生不同程度的破壞，有利于提高油脂提取率。

花生水酶法提油過(guò)程中，由于提取液含有豐富的蛋白質(zhì)和磷脂以及微小的細(xì)胞碎片，它們具有良好的表面活性，再加上提取和離心分離過(guò)程中的攪動(dòng)，無(wú)法避免產(chǎn)生大量穩(wěn)定的乳狀液，限制油脂的釋放。如果油料破碎程度過(guò)大，會(huì)增加頑固乳狀液形成，造成后續(xù)工藝中破乳困難[6]。Chabrand[7]、Wu[8]等研究發(fā)現(xiàn)，油料粉碎粒徑減小有利于油脂提取，但粉碎粒徑過(guò)小，導(dǎo)致游離油的釋放減少，增加破乳難度。趙自通[9]研究粉碎及烘烤預(yù)處理對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響發(fā)現(xiàn)，乳狀液粒徑隨粉碎時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，烘烤花生較未烘烤花生形成的乳狀液粒徑更大，穩(wěn)定性更低，有利于后續(xù)破乳提取游離油。本研究通過(guò)研究烘烤預(yù)處理對(duì)水酶法提取花生油效率、花生油品質(zhì)及乳狀液穩(wěn)定性的影響，探討烘烤預(yù)處理在水酶法提油工藝中的應(yīng)用前景，以期為乳狀液的高效破乳提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

花生(粗脂肪50.62%，蛋白質(zhì)25.65%，粗纖維5.12%，水分5.42%，灰分2.39%)，購(gòu)于鄭州市丹尼斯超市；復(fù)合植物水解酶Viscozyme L，丹麥諾維信(中國(guó))有限公司。

Milli-Q超純水機(jī)，美國(guó)默克密理博公司；DHG-9246A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；FW-100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)；BSA224S-CW分析天平；THZ-82數(shù)顯水浴恒溫振蕩器；TDL-5-A低速離心機(jī)；LGJ-25冷凍干燥機(jī)；DZF-2B真空干燥箱；BT-9300H激光粒度分析儀；Waters 2695高效液相色譜儀，美國(guó)沃特斯公司；Agilent 6890N氣相色譜儀，安捷倫科技有限公司； FV3000激光共聚焦顯微鏡, 奧林巴斯株式會(huì)社。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花生烘烤與粉碎

將脫皮花生在60、75、90、110、130、150℃條件下烘烤20 min，冷卻到室溫，粉碎10 s。經(jīng)粉碎后得到有黏性的花生粉，裝入不透光的自封袋密封，4℃冷藏備用。

1.2.2 花生粉碎粒徑測(cè)定

取0.5 g粉碎花生，放置于50 mL去離子水中。常溫振蕩20 min使粉碎花生分散均勻。用塑料吸管吸取分散均勻的料液，逐滴滴入激光粒度分析儀的樣品池中測(cè)定其體積平均粒徑和特征粒徑D90。

1.2.3 水酶法提取花生油

稱取粉碎花生20 g，按料液比1∶5加入去離子水，加入1.5%復(fù)合植物水解酶Viscozyme L，在50℃水浴振蕩器中振蕩2 h，沸水浴滅酶5 min，冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移到離心筒內(nèi)5 000 r/min離心20 min，分別得到含油乳狀層、水層和渣層。含油乳狀層放置于真空干燥箱50℃干燥8 h后稱重，利用索氏抽提法測(cè)定其油脂含量，參照GB 5009.5—2016測(cè)定蛋白質(zhì)含量，參照GB/T 5537—2008測(cè)定磷脂含量。含油乳狀層經(jīng)凍融處理后所得花生油用于花生油品質(zhì)測(cè)定。渣層經(jīng)冷凍干燥后采用索氏抽提法測(cè)定殘油率。

含油乳狀層得率=含油乳狀層干燥后質(zhì)量/花生質(zhì)量×100%

1.2.4 花生油品質(zhì)測(cè)定

1.2.4.1 花生油質(zhì)量指標(biāo)測(cè)定

水分及揮發(fā)物，GB 5009.236—2016；不溶性雜質(zhì)，GB/T 5529—1985；折光指數(shù)，GB/T 5527—2010；相對(duì)密度，GB/T 5518—2008；過(guò)氧化值，GB 5009.227—2016；皂化值，GB/T 5534—2008；酸價(jià)，GB 5009.229—2016。

1.2.4.2 脂肪酸組成測(cè)定

采用氣相色譜法測(cè)定花生油中的脂肪酸組成。脂肪酸甲酯化：參考GB 5009.168—2016。氣相色譜條件：色譜柱為HP-88毛細(xì)管柱(100 mm×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度250℃；檢測(cè)器溫度280℃；氮?dú)饬魉? mL/min；氫氣流速30 mL/min；空氣流速400 mL/min；分流比50∶1；升溫程序?yàn)槌跏紲囟?70℃，以4℃/min升至220℃，再以1℃/min升至240℃；進(jìn)樣量2 μL。

1.2.4.3 VE含量測(cè)定

利用高效液相色譜法對(duì)花生油中VE含量進(jìn)行測(cè)定。樣品制備：精密稱取0.5～0.6 g油樣置于容量瓶中，加入適量甲醇(色譜純)超聲15 min，冷卻定容至10 mL，經(jīng)濾膜過(guò)濾后，進(jìn)液相小瓶，待進(jìn)樣。高效液相色譜儀(HPLC)測(cè)定條件：色譜柱(250 mm×1.6 mm)；流動(dòng)相為甲醇-水(體積比70∶30)；流速1.0 mL/min；進(jìn)樣量10 μL。

1.2.5 乳狀液粒徑測(cè)定

經(jīng)過(guò)離心得到的含油乳狀層立即用去離子水稀釋10倍后，滴入激光粒度分析儀的樣品池中進(jìn)行測(cè)定，折光指數(shù)達(dá)到1.5，得出含油乳狀層的體積平均粒徑。

1.2.6Zeta電位分析

經(jīng)過(guò)離心得到的含油乳狀層立即用去離子水稀釋10倍后，滴加到激光粒度分析儀的比色皿中，上機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，得到含油乳狀層的Zeta電位。

1.2.7 激光共聚焦顯微鏡觀察

參考遲延娜[10]的方法，用無(wú)水乙醇配制0.01%尼羅紅染料，用丙酮配制0.1%異硫氰酸熒光素(FITC)染料，4℃下避光保存。取1 mL含油乳狀層放入5 mL的離心管中，分別滴加10 μL 0.01%尼羅紅和10 μL 0.1%FITC染料，充分混合均勻，滴加在凹槽載玻片上蓋好蓋玻片，將制備好的樣品固定在激光共聚焦顯微鏡的載物臺(tái)上，觀察其微觀結(jié)構(gòu)。

1.2.8 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均為3組平行試驗(yàn)測(cè)定的結(jié)果，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同處理組采用One-Way方差分析(ANOVA)和Duncan’s multiple range tests(P<0.05)分析方法進(jìn)行差異顯著性分析，數(shù)據(jù)表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”，用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 烘烤溫度對(duì)花生粉碎粒徑的影響

Rosenthal[11]、Yusoff[12]等研究發(fā)現(xiàn)，粉碎是影響油脂提取率的關(guān)鍵因素，油料粉碎粒徑越小，油脂提取率越高。Li等[13]對(duì)花生進(jìn)行烘烤預(yù)處理發(fā)現(xiàn)，烘烤會(huì)降低花生水分含量,改變花生脆度和硬度，從而影響花生粉碎粒徑及其粒徑分布，在相同的粉碎條件下，烘烤后的花生比未烘烤花生更容易破碎。不同烘烤溫度的脫皮花生用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎10 s后花生粉碎粒徑與烘烤溫度的關(guān)系如圖1所示。

圖1 花生粉碎粒徑與烘烤溫度的關(guān)系

由圖1可知，隨著烘烤溫度由60℃升高到150℃，特征粒徑D90和體積平均粒徑均呈下降趨勢(shì)，特征粒徑D90從80.9 μm降低到50.86 μm，體積平均粒徑從33.98 μm降低到21.05 μm，下降幅度比較平緩。特征粒徑D90在烘烤溫度從60℃升高到90℃時(shí)下降幅度較大，粉碎的顆粒度更加均勻，說(shuō)明適度的烘烤有助于花生粉碎，這與Rozalli等[14]研究的結(jié)果一致。

2.2 烘烤溫度對(duì)花生含油乳狀層得率和渣中殘油率的影響

對(duì)不同烘烤溫度處理的脫皮花生進(jìn)行了水酶法提取花生油的試驗(yàn)研究，烘烤溫度對(duì)含油乳狀層得率和渣中殘油率的影響如圖2所示。

注：標(biāo)有不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

由圖2可知，隨著烘烤溫度的逐漸升高，水酶法提取得到的花生含油乳狀層得率呈先升高后下降的趨勢(shì)，烘烤溫度由60℃升高到90℃時(shí)，含油乳狀層得率上升顯著，從41.88%上升到48.15%。渣中殘油率隨著烘烤溫度升高呈先下降后上升的趨勢(shì)，烘烤溫度為90℃時(shí)，渣中殘油率最低，為9.87%,這說(shuō)明適當(dāng)熱處理有利于花生油的提取?；ㄉ腿闋顚拥寐侍岣叩脑蚩赡苁菬崽幚韺?dǎo)致蛋白質(zhì)部分變性，使得原被束縛的油釋放出來(lái)，隨著烘烤溫度繼續(xù)升高，蛋白質(zhì)變性嚴(yán)重，蛋白溶解性降低，部分油被不溶性蛋白截留進(jìn)入渣中，導(dǎo)致含油乳狀層得率降低。烘烤溫度為90℃時(shí)，含油乳狀層得率達(dá)到最高，渣中殘油率最低，因此將90℃作為水酶法提取花生油的烘烤預(yù)處理溫度。

2.3 烘烤溫度對(duì)花生油品質(zhì)的影響

60℃是花生脫紅衣處理時(shí)所用烘烤溫度，將60℃烘烤與90℃烘烤后水酶法提取的花生油質(zhì)量指標(biāo)、脂肪酸組成及VE含量進(jìn)行比較，研究烘烤對(duì)花生油品質(zhì)的影響。

2.3.1 花生油的質(zhì)量指標(biāo)(見(jiàn)表1)

由表1可知，60℃烘烤與90℃烘烤花生油的水分及揮發(fā)物、不溶性雜質(zhì)、折光指數(shù)、相對(duì)密度、皂化值、酸價(jià)和過(guò)氧化值均沒(méi)有顯著性差異，符合GB 1534—2017壓榨一級(jí)油指標(biāo)。甘曉露[15]在研究烘烤溫度對(duì)水酶法提取花生油質(zhì)量的影響時(shí)也得出類似的結(jié)果。

表1 不同烘烤溫度水酶法花生油的質(zhì)量指標(biāo)

注：同行不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.3.2 花生油的脂肪酸組成(見(jiàn)表2)

表2 不同烘烤溫度水酶法花生油的脂肪酸組成及含量

由表2可知，60℃烘烤與90℃烘烤后水酶法提取的花生油中脂肪酸組成和含量均沒(méi)有顯著性差異，其中主要的不飽和脂肪酸為油酸和亞油酸，占總脂肪酸的79%左右。鄧博心[16]分別使用紅外、烘箱和微波對(duì)花生進(jìn)行適度預(yù)烘烤，研究了預(yù)烘烤對(duì)水酶法花生油品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)預(yù)烘烤對(duì)水酶法花生油的主要脂肪酸組成和含量無(wú)顯著性影響。Latif等[17]的研究也表明，不同熱處理方式、烘烤溫度和烘烤時(shí)間對(duì)水酶法芝麻油的肪肪酸組成無(wú)顯著性影響。

2.3.3 花生油的VE含量(見(jiàn)表3)

表3 不同烘烤溫度水酶法花生油的VE含量

VE是一種脂溶性維生素，同時(shí)也是一種天然的抗氧化劑[18]。天然VE根據(jù)苯環(huán)結(jié)構(gòu)上連接的甲基數(shù)目不同分為4種：α-、β-、γ-、δ-VE。對(duì)于人體的生物學(xué)活性依次為α-、β-、γ-、δ-VE，以α-VE最高。由表3可知，90℃烘烤水酶法提取的花生油中各類VE含量略低于60℃烘烤水酶法，但沒(méi)有顯著性差異。李鵬飛[19]將花生在210℃下烘烤20 min后水酶法提取的花生油中α-VE和δ-VE與未烘烤水酶法的花生油相比僅損失了1.53%和10.9%，與本研究結(jié)果相近。

2.4 燒烤溫度對(duì)花生含油乳狀層的組成、粒徑和Zeta電位的影響

在水酶法提取花生油過(guò)程中，形成大量穩(wěn)定的水包油型乳狀液，限制油的釋放。水酶法得到的含油乳狀層主要由水分、蛋白質(zhì)、油脂、磷脂等組成。不同烘烤溫度的花生含油乳狀層的組成、粒徑和Zeta電位見(jiàn)表4。

表4 不同烘烤溫度的花生含油乳狀層的組成、粒徑和Zeta電位

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

由表4可知，烘烤溫度為60℃和90℃得到的含油乳狀層的組成基本相同，但是體積平均粒徑和Zeta電位具有顯著性差異。乳狀液粒徑和Zeta電位是衡量乳狀液穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，粒徑越大，乳狀液越易發(fā)生聚集融合，Zeta電位絕對(duì)值越小，帶電粒子的相互作用越弱，乳狀液越不穩(wěn)定；相反則說(shuō)明乳狀液越穩(wěn)定。烘烤溫度為90℃得到的含油乳狀層體積平均粒徑達(dá)到了32.23 μm，遠(yuǎn)大于花生油脂體的粒徑，同時(shí)Zeta電位為-8.74 mV，穩(wěn)定性較差。而烘烤溫度為60℃得到的含油乳狀層體積平均粒徑為3.49 μm，與花生油脂體的粒徑大小相近，Zeta電位為-19.51 mV，穩(wěn)定性較好。綜合考慮，烘烤溫度為90℃得到的花生含油乳狀層穩(wěn)定性較差，較60℃烘烤預(yù)處理的更易于破乳。

2.5 花生含油乳狀層的微觀結(jié)構(gòu)

使用尼羅紅和異硫氰酸熒光素(FITC)分別對(duì)含油乳狀層中的油脂和蛋白質(zhì)染色后，激發(fā)熒光染料，通過(guò)激光共聚焦顯微鏡采集尼羅紅和FITC的熒光信號(hào)得到含油乳狀層的微觀結(jié)構(gòu)圖，對(duì)其進(jìn)行觀察和分析。圖3為不同烘烤溫度的花生含油乳狀層的微觀結(jié)構(gòu)放大圖。

注：(a)60℃烘烤，放大40倍；(b)90℃烘烤，放大20倍。

圖3 不同烘烤溫度的花生含油乳狀層的微觀結(jié)構(gòu)放大圖

由圖3(a)可知，60℃烘烤得到的水酶法花生含油乳狀層的油脂的粒徑大多小于10 μm，油滴被蛋白界面膜緊密地包裹起來(lái)，限制了油滴的聚集，因此乳狀液更加穩(wěn)定。由圖3(b)可知，90℃烘烤得到的水酶法花生含油乳狀層油脂的粒徑顯著大于60℃烘烤條件下的，且由許多小油滴匯聚成大的油滴，形狀呈不規(guī)則狀。這進(jìn)一步驗(yàn)證90℃烘烤得到的水酶法花生含油乳狀層較60℃烘烤預(yù)處理下的更易于破乳。

3 結(jié) 論

為提高花生油提取率，本研究將烘烤預(yù)處理應(yīng)用于水酶法工藝，研究了烘烤預(yù)處理對(duì)水酶法提取花生含油乳狀層得率、花生油品質(zhì)及形成的乳狀液穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn)：隨著烘烤溫度的逐漸升高，水酶法提取得到的花生含油乳狀層得率呈先升高后下降的趨勢(shì)，烘烤溫度為90℃時(shí)，含油乳狀層得率最高，達(dá)到48.15%；渣中殘油率隨著烘烤溫度的升高呈先下降后上升的趨勢(shì)，烘烤溫度為90℃時(shí)，渣中殘油率最低，為9.87%。90℃和60℃烘烤花生油各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)、脂肪酸組成及含量均沒(méi)有顯著性差異。90℃烘烤花生油中各類VE含量略低于60℃烘烤花生油，但差異不顯著。90℃烘烤得到的水酶法花生含油乳狀層油脂的粒徑顯著大于60℃烘烤條件下的，且由許多小油滴匯聚成大的油滴，形狀呈不規(guī)則狀。90℃烘烤得到的水酶法花生含油乳狀層較60℃烘烤預(yù)處理的更易于破乳。