摘要：為提高亞麻籽油提取率，以亞麻籽為原料，采用果膠酶酶法提取亞麻籽油。采用單因素實驗探討了料液比、酶解溫度、酶解時間對亞麻籽油提取率的影響，在此基礎(chǔ)上采用響應(yīng)面法對果膠酶酶法提取亞麻籽油的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，果膠酶酶法提取亞麻籽油的最佳工藝條件為料液比1∶5、果膠酶添加量3%、酶解溫度56℃、酶解時間6h，在此條件下亞麻籽油提取率為85.64%。采用果膠酶可以有效提取亞麻籽油。
關(guān)鍵詞：亞麻籽油；酶法；果膠酶
亞麻又稱胡麻，起源于遠(yuǎn)東、地中海沿岸，是一年生草本植物，按用途可分為纖維用亞麻、油用亞麻和油纖兼用亞麻三種。亞麻籽是亞麻的成熟種子，由于其含有豐富的必需脂肪酸α－亞麻酸，近年來在我國主要作為油料用于食用植物油的生產(chǎn)加工［1－3］。
目前，從亞麻籽中提取亞麻籽油的方法主要有熱榨法和溶劑浸出法，這兩種方法在前處理過程中要采用高溫長時間處理，油料中的蛋白質(zhì)易變性，不利于資源的再利用［4］。王文俠等［5］采用超臨界二氧化碳流體萃取法提取亞麻籽油，亞麻籽油提取率高達(dá)80.18%，但所需設(shè)備昂貴，不利于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。水酶法因反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物綜合利用高等優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注。
水酶法是利用酶對植物細(xì)胞壁的降解作用，使脂多糖、脂蛋白分解，從而利于油脂釋放，提高油脂的提取率。水酶法常用的生物酶有堿性蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、α－淀粉酶、木瓜蛋白酶等。采用水酶法提取亞麻籽油的相關(guān)研究較少，且在已有研究中多是采用復(fù)合酶，如陳晶等［6］利用堿性蛋白酶和復(fù)合纖維素酶提取亞麻籽油，并對提取工藝進(jìn)行了研究；姚思含等［7］使用纖維素酶和果膠酶復(fù)合酶輔助三相分離法對同時提取亞麻籽油、亞麻籽蛋白和亞麻籽膠的工藝進(jìn)行了優(yōu)化；張會彥等［8］采用中性蛋白酶與戊聚糖酶復(fù)合酶提取亞麻籽油，并對提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化?？紤]到果膠酶取材方便，提取效率高等優(yōu)點(diǎn)，本研究采用單一果膠酶酶法提取亞麻籽油，通過單因素實驗和響應(yīng)面實驗優(yōu)化酶法提取條件，以期為酶法提取亞麻籽油提供參考。
1材料與方法
1.1實驗材料
脫膠亞麻籽，浙江中科中創(chuàng)健康科技有限公司。果膠酶(酶活3×105U/g)，南寧東恒華道生物科技有限責(zé)任公司；氫氧化鈉、檸檬酸等均為分析純試劑。
HS－9240A電熱鼓風(fēng)干燥箱，F(xiàn)A1004電子天平，WH－5恒溫水浴鍋，SS752－500型高速離心機(jī)，ＲE－2000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器。
1.2實驗方法
1.2.1亞麻籽油的提取
取50g脫膠亞麻籽，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，按照一定的料液比添加蒸餾水，用0.1mol/L的檸檬酸溶液調(diào)節(jié)料液的pH至果膠酶最適反應(yīng)pH(約3.5左右)，升高溫度，添加一定量的果膠酶，酶解反應(yīng)一定時間。酶解完成后置于90℃水浴中滅酶活10min，冷卻至室溫后移至離心機(jī)中離心20min，收集上層清油，即得亞麻籽油。
1.2.2亞麻籽油提取率的計算
采用GB/T14488.1—2008測定脫膠亞麻籽的含油率，按下式計算亞麻籽油提取率(Y)。
式中：m1為亞麻籽油質(zhì)量，g；m0為脫膠亞麻籽粉質(zhì)量，g；C為脫膠亞麻籽粉含油率。
2結(jié)果與分析
2.1亞麻籽油提取單因素實驗
2.1.1料液比對提取率的影響
在果膠酶添加量3%、酶解溫度55℃、酶解時間6h條件下，考察料液比對亞麻籽油提取率的影響，結(jié)果見圖1。
圖1 料液比對亞麻籽油提取率的影響
由圖1可知，隨著料液比的增加，亞麻籽油提取率先增大后降低。料液比從1∶3增加到1∶4時，提取率增加不明顯；料液比從1∶4增加到1∶5時，提取率陡然上升，當(dāng)料液比為1∶5時，提取率最大，這表明在一定范圍內(nèi)，增加水量可以明顯提高提取率；料液比超過1∶5后，提取率明顯下降，這可能是因為水的過度增多，使酶的濃度降低，反應(yīng)速度減慢，反應(yīng)效率下降。
2.1.2酶解溫度對提取率的影響
在料液比1∶5、果膠酶添加量3%、酶解時間6h條件下，考察酶解溫度對亞麻籽油提取率的影響，結(jié)果見圖2。
圖2 酶解溫度對亞麻籽油提取率的影響
由圖2可知，隨著酶解溫度的升高，亞麻籽油提取率呈先增大后降低的趨勢，在55℃時達(dá)最大值。這是因為酶的活性與溫度息息相關(guān)，每一種酶都有其最佳活性溫度范圍，在本實驗條件下，隨著酶解溫度上升，酶的活性逐漸增大，酶的催化反應(yīng)速度加快，亞麻籽油提取率也呈現(xiàn)增長趨勢，在55℃之后，酶會逐漸變性失活，從而導(dǎo)致亞麻籽油提取率降低。
2.1.3酶解時間對提取率的影響
在料液比1∶5、果膠酶添加量3%、酶解溫度55℃條件下，考察酶解時間對亞麻籽油提取率的影響，結(jié)果見圖3。
圖3 酶解時間對亞麻籽油提取率的影響
由圖3可知，隨著酶解時間的延長，亞麻籽油提取率呈先上升后下降的趨勢，在提取時間6h時達(dá)最高。這是因為酶解時間過長，有可能促使部分提取出來的亞麻籽油進(jìn)入了乳化層，導(dǎo)致清油量減少，提取率反而下降［9］。
2.2亞麻籽油提取響應(yīng)面實驗
在單因素實驗的基礎(chǔ)上，固定果膠酶添加量為3%，以料液比(A)、酶解溫度(B)及酶解時間(C)3個因素為自變量，亞麻籽油提取率(Y)為響應(yīng)值，設(shè)計三因素三水平的響應(yīng)面實驗，優(yōu)化亞麻籽油果膠酶酶法提取工藝條件。響應(yīng)面實驗因素水平見表1，響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果見表2，方差分析見表3。
表1 響應(yīng)面實驗因素水平
表2響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果
表3方差分析
注：p＜0.05差異顯著，p＜0.01差異極顯著
根據(jù)Design－Expert軟件對表2實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到回歸方程為：Y=85.24+0.05A+2.32B+1.25C－0.15AB－0.75AC－0.6BC+0.11A2–3.64B2－3.44C2。
由表3可以看出：該回歸模型p值小于0.01，說明回歸模型差異極顯著；失擬項p值大于0.05，說明失擬項不顯著，因此回歸方程可靠。交互相AB、BC的影響極顯著，AC的影響顯著。3個因素中，B的影響極顯著，而A、C影響不顯著。
通過二次多元數(shù)學(xué)模型解逆矩陣和軟件Design－Expert建模實驗分析，最終得出果膠酶酶法提取亞麻籽油的最佳條件為料液比1∶5.26、酶解溫度56.33℃、酶解時間6h，在此條件下亞麻籽油提取率理論值為85.63%。為了便于操作，對最佳條件進(jìn)行修正，確定亞麻籽油最佳提取條件為果膠酶添加量3%、料液比1∶5、酶解溫度56℃、酶解時間6h。經(jīng)驗證實驗，最佳條件下亞麻籽油提取率為85.64%。
3結(jié)論
以亞麻籽為原料，采用果膠酶酶法提取亞麻籽油，獲得最佳提取條件為果膠酶添加量3%、料液比1∶5、酶解溫度56℃、酶解時間6h，此條件下亞麻籽油提取率為85.64%。說明采用果膠酶可以有效提取亞麻籽油。
參考文獻(xiàn)
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文章摘自：王愷，田振華.果膠酶酶法提取亞麻籽油工藝條件優(yōu)化［J］中國油脂2022年第47卷第8期
