王 玨，孫小祥，蔡成娟，許若冰，朱兆旭，劉茂函，石開儀

(黔南民族師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，貴州 都勻 558000)

中國油菜籽產(chǎn)量高，菜籽餅是菜籽油壓榨后的副產(chǎn)物，由于菜籽餅中粗蛋白含量較高，并且中國缺乏蛋白類資源，可以將菜籽餅進(jìn)行資源再利用[1]。在發(fā)生天災(zāi)時，人們更應(yīng)該珍惜糧食。糧食對是人類生存的根本，中國人口基數(shù)大，對糧食和蛋白質(zhì)類食品需求量大，為了變廢為寶，可以對菜籽餅進(jìn)行蛋白質(zhì)提取和菜籽餅的抗?fàn)I養(yǎng)因子的脫除的研究[2-3]。

菜籽餅是一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)原料，可以將菜籽餅制作成動物飼料或者蛋白質(zhì)飲品。如果將菜籽餅制作成蛋白質(zhì)飲品，可直接在菜籽餅中提取蛋白質(zhì)。如果將菜籽餅制作成動物飼料，則需要對菜籽餅進(jìn)行脫毒處理[4]。科研人員一般采用酸法何國菊等[5]用硫酸甲醇體系脫毒，植酸的脫除效果較好，脫除率為91.2%，硫甙的脫除率84.7%，異硫酸氫酸酯脫除率為93.1%。Muherje等[7]研究出一種用70%的丙酮水溶液提取硫甙可除去大約90%的硫甙，并且無蛋白質(zhì)損失，僅4.2%脂肪和8.8%的固體物流失[6]。鮑俊杰等[8]研究發(fā)現(xiàn)丙酮-乙醇溶液對菜籽粕具有一定脫毒效果。陳君等采用微生物的方法脫除菜籽餅中的抗?fàn)I養(yǎng)因子其硫甙，結(jié)果發(fā)現(xiàn)M2、X3和X8組合菌株對菜籽餅發(fā)酵后其硫甙的降解率達(dá)67.8%。脫毒后的菜籽餅?zāi)苓m量取代魚粉或豆粕用于飼料[9-11]。

本研究采用溶液浸取法，通過響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法研究料液比、溫度、時間對菜籽餅中抗?fàn)I養(yǎng)因子脫除率的影響，篩選出最佳脫除工藝為：料液比為1∶5(g/mL)、溫度為40 ℃、時間為120 min時，硫甙脫除率可達(dá)到98.7%。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

菜籽餅(榨油坊)，丙酮溶液(AR，分析純)，1，2一二氯乙烷(AR，分析純)、氯化鈀(AR，分析純)、氯化鈉(AR，分析純)、濃鹽酸(AR，分析純)，以上試劑均來自重慶川東化工有限公司。

1.2 丙酮溶液提取菜籽餅中硫甙單因素實(shí)驗(yàn)

(1)料液比單因素實(shí)驗(yàn)：在浸取時間和溫度相同的條件下，分別調(diào)節(jié)料液比為1∶4(g/mL)、1∶5(g/mL)、1∶6(g/mL)、1∶7(g/mL)、1∶8(g/mL)進(jìn)行五組不同的實(shí)驗(yàn)。

(2)溫度單因素實(shí)驗(yàn)：在浸取時間和料液比相同的條件下，分別調(diào)節(jié)溫度為25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃進(jìn)行五組不同的實(shí)驗(yàn)。

(3)時間單因素實(shí)驗(yàn)：在料液比和溫度相同的條件先，分別調(diào)節(jié)時間為30 min、60 min、90 min、120 min、150 min進(jìn)行五組不同的實(shí)驗(yàn)。

(4)硫甙含量測量實(shí)驗(yàn)：配置PdCl2溶液，從試樣袋中稱量約0.1 g丙酮溶液處理過的菜籽餅于5 mL或10 mL試管中 ，用50 μL移液槍移取50 μL 1，2-二氯乙烷于試管中，在98-1-B型電子調(diào)溫電熱套上用燒杯加熱200 mL蒸餾水，每支試管加10 mL沸水，在DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中以90 ℃溫度水浴提取30 min，待提取后的溶液冷至室溫，將提取后的溶液在TGL-16高速離心機(jī)上分離，使用1 mL移液槍吸取0.5 mL濾液于10 mL試管中，使用5 mL移液槍吸取3 mL PdCl2顯色液于提取液中放置120 min顯色。5 mL移液槍吸取3 mL PdCl2顯色液于提取液中放置120 min顯色。樣品的測定在紫外可見分光光度計(jì)上進(jìn)行，測量得到兩個吸收值作差為ΔA，得到吸光度之差代入工作曲線中可得所測硫甙的百分含量。

1.3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

使用Dsign-export8.0軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，考察：料液比(A)、溫度(B)、時間(C)三個因素對脫除硫甙的影響。料液比的范圍在1∶4.5～1∶5.5(g/mL)，時間范圍在90～150 min，溫度范圍在35～45 ℃。在電子天平上稱量5 g預(yù)處理過的菜籽餅于錐形瓶中。1號實(shí)驗(yàn)在溫度為40 ℃，時間為120 min，料液比為1∶5(g/mL)的條件下實(shí)驗(yàn)。菜籽餅使用25 mL丙酮溶液在集熱式恒溫加熱攪拌器中以40 ℃的溫度攪拌120 min，將浸泡后的菜籽餅洗滌干燥放置在試樣袋中，將試樣袋編號為1。依次改變料液比﹑溫度﹑時間三個參數(shù)，進(jìn)行17組不同實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 料液比、溫度和時間對硫甙脫除的影響

在溫度與時間不變的條件下，考察不同料液比對硫甙脫除率的影響，結(jié)果如圖1a所示，在料液比為1∶5(g/mL)時，處理后的菜籽餅的硫甙百分含量最低，硫甙百分含量1.102%，說明在料液比為1∶5(g/mL)時，菜籽餅脫除硫甙的效果最佳，硫甙脫除率為86.8%。

圖1 不同因素對菜籽餅脫除硫甙的影響Fig.1 Effect of different factors on glucosinolate removal from rapeseed cake

在料液比與時間不變的條件下，探究不同溫度對硫甙脫除率的影響，結(jié)果如圖1b所示。在溫度為40 ℃時，處理后的菜籽餅的硫甙百分含量最低，硫甙百分含量1.152%。說明在溫度為40 ℃時，菜籽餅脫除硫甙的效果最佳，硫甙脫除率為86.2%。

在料液比與溫度不變的條件下，研究不同時間對硫甙脫除率的影響，結(jié)果如圖1c所示。當(dāng)時間為120 min時，處理后的菜籽餅的硫甙百分含量最低，硫甙含量為1.095%，說明在時間為120 min時，菜籽餅脫除硫甙的效果最佳，硫甙脫除率為86.9%。

綜上所述，篩選出硫甙脫除率最佳條件：料液比為1∶5(g/mL)，溫度為40 ℃，時間為120 min，成功將菜籽餅中有害物質(zhì)硫甙脫除，脫除率為86.9%。

2.2 響應(yīng)面分析

2.2.1 料液比和溫度的三維曲面圖

由圖2可知，當(dāng)70%丙酮溶液浸泡菜籽餅的反應(yīng)時間不發(fā)生改變的條件下，溫度為45 ℃和料液比為1∶5.5(g/mL)時，硫甙的脫除率處于最低點(diǎn)，脫除率為91.8%。溫度為40 ℃和料液比為1∶5(g/mL)時硫甙的提取率為98.7%，硫甙的脫除率處于最高點(diǎn)。當(dāng)時間不變，溫度范圍在35～45 ℃，隨著溫度升高，硫甙的提取率隨溫度的變化是先增大后減小。在40 ℃時是最優(yōu)的溫度。料液比范圍1∶4.5～1∶5.5(g/mL)，硫甙的提取率隨著料液比的變化是先增大后減小。當(dāng)料液比為1∶5(g/mL)時條件最優(yōu)。

圖2 料液比和溫度的三維曲面圖Fig.2 3D surface diagram of solid-liquid ratio and temperature

2.2.2 溫度-時間三維曲面圖

由圖3可知，當(dāng)70%丙酮溶液浸泡菜籽餅的料液比不發(fā)生改變的情況下。料液比為1∶4.5(g/mL)，70%丙酮溶液浸取菜籽餅的時間為150 min時，圖3上出現(xiàn)一個最低點(diǎn)，硫甙的提取率91.9%。在料液比為1∶5(g/mL)，丙酮溶液浸取菜籽餅的時間為120 min時，在圖3上出現(xiàn)一個最高點(diǎn)，硫甙的提取率為98.7%。浸取菜籽餅的時間范圍在90～150 min，硫甙提取率隨時間的的變化是先增大后減小，當(dāng)浸取時間為120 min時條件最優(yōu)。溫度范圍在35～45 ℃，硫甙提取率隨溫度的變化是先增大后減小，當(dāng)溫度為40 ℃時條件最優(yōu)。

圖3 溫度和料液比的三維曲面圖Fig.3 3D surface diagram of temperature and solid-liquid ratio

2.2.3 料液比-時間三維曲面圖

由圖4可知，當(dāng)70%丙酮溶液浸泡菜籽餅的溫度不發(fā)生改變的情況下，70%丙酮溶液浸取菜籽餅的時間為90 min，溫度為35 ℃，在圖4上出現(xiàn)一個最低點(diǎn)，硫甙的提取率92.0%。丙酮溶液浸取菜籽餅的時間為120 min和實(shí)驗(yàn)溫度為40 ℃時，在圖4上出現(xiàn)一個最高點(diǎn)，硫甙的提取率為98.7%。丙酮溶液浸取菜籽餅的時間范圍在90～150 min，硫甙脫除率隨著時間的變化是先增大后減小，當(dāng)時間為120 min時條件最優(yōu)。料液比的范圍在1∶4.5～1∶5.5(g/mL)，硫甙提取率隨料液比的變化是先增大后減小，料液比為1∶5(g/mL)時條件最優(yōu)。

圖4 料液比和時間的三維曲面圖Fig.4 3D surface diagram of solid-liquid ratio and time

3 結(jié) 論

通過研究，得到如下結(jié)論：

(1)在單因素實(shí)驗(yàn)研究中，當(dāng)料液比為1∶5(g/mL)時硫甙含量最低，硫甙脫除率為86.8%；溫度為40 ℃時硫甙含量最低，硫甙脫除率為86.2%；丙酮溶液浸取時間為120 min時硫甙含量最低，硫甙脫除率為86.9% 。

(2)通過響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)可以得出脫除硫甙的最優(yōu)條件是溫度：40 ℃、時間：120 min、料液比為1∶5(g/mL)，在此條件下硫甙的脫除率為98.7%。