水剂法提取澳洲坚果油及其理化特性的研究

黄宗兰 钟俊桢 熊 洋 胡旭涛 钟业俊 刘成梅

（南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，南昌 330047）

水剂法提取澳洲坚果油及其理化特性的研究

黄宗兰 钟俊桢 熊 洋 胡旭涛 钟业俊 刘成梅

（南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，南昌 330047）

研究水剂法提取澳洲坚果油的工艺，采用单因素试验分别研究了料水比、浆液pH值、浸提温度、提取时间和离心转速对提油率的影响。在此基础上，采用正交试验确定最佳提取工艺为料水比1∶3 g／mL、自然pH 6.4、提取时间1 h，离心转速4 800 r／min，在此条件下提油率可达67.50%。采用水剂法得到的澳洲坚果油色泽浅黄透明，具有澳洲坚果香味。澳洲坚果油理化特性结果表明，pH条件对水剂法提取油品质有一定影响，水剂法提取油酸值和过氧化值均符合国家食用油质量标准。

澳洲坚果油 水剂法 提油率 理化特性

澳洲坚果又名夏威夷果、澳洲核桃、昆士兰坚果等，属山龙眼科（Proteaceae）澳洲坚果属（MacadamiaF.Mull）常绿乔木果树。澳洲坚果原产于澳大利亚昆士兰与新南威尔士的亚热带雨林［1］，20世纪60～70年代开始引入中国。目前，广东、广西、云南、福建、四川、重庆及贵州均有种植［2］。澳洲坚果具有特有的营养价值、保健价值和药用价值，是一种极具发展前途的果树［3］。目前，关于澳洲坚果油的研究主要集中在不同种质果仁粗脂肪及脂肪酸组成测定方面［4－9］。这些研究结果表明澳洲坚果果仁含脂肪达75%以上，富含8种脂肪酸，其中不饱和脂肪酸占80%以上，主要为油酸和棕榈油酸［4－5］。有研究表明食用澳洲坚果可以降低高胆固醇患者的低密度脂蛋白水平［10］。澳洲坚果油也可有效降低心血管疾病风险［11］。澳洲坚果油不仅是一种优质的食用油，还在医药和化妆品行业应用广泛。但是目前关于澳洲坚果油提取方面的研究报道较少。

目前，制油方法主要有压榨法、浸出法、超临界流体萃取法、水酶法和水剂法等。压榨法成本高、饼粕蛋白变性较为严重［12］，有机溶剂浸出法生产率高，粕残油率低，但有机溶剂的存在使生产安全性差［12］，且提油后油料蛋白变性严重［13］。超临界流体萃取法对设备要求较高，尚未在生产中得到应用。水酶法是一种新兴的提油方法，提油条件温和，目前已有较多水酶法用于松子油［14］、猕猴桃籽油［15］、橡胶籽油［16］等的研究中，但酶价格高，也限制了其应用［17］。水剂法是利用油料中的非油成分对油和水“亲和力”的差异，同时利用油水比重不同而将油脂与蛋白质等分离出来的方法［18］。该法工艺条件温和，蛋白变性程度较低，具有简单、安全可靠和经济的特点［19］。李劲等［20］利用水剂法提取核桃油，提油率可达72.00%；李清华等［17］利用响应面对盐效应辅助水剂法提取南瓜籽油的工艺条件进行了优化，提油率达70.6%；陈兴誉等［21］利用响应面分析法优化油茶籽油水剂法提取工艺，提油率达69.1%。水剂法在核桃油、南瓜籽油等方面得到广泛的应用，但在澳洲坚果油提取应用方面还未见报道。

本试验以澳洲坚果仁为原料，分析其主要成分，采用单因素试验分别研究料水比、浆液pH值、浸提温度、提取时间和离心转速对提油率的影响。在此基础上，采用正交试验确定最佳提取工艺，并对得到澳洲坚果油的理化特性进行分析，以期找到一种简单可行的提油工艺，为澳洲坚果油的提取提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

澳洲坚果：市售，于0～4℃贮藏。

石油醚（30～60℃沸程）、硫酸、盐酸、无水乙醚、乙醇、氢氧化钾等均为国产分析纯。韦氏试剂标准溶液：天津华特化研科技有限公司。

1.2 仪器与设备

大德DFY－500摇摆式高速粉碎机：鼎鑫宜实验室设备有限公司；Sx－4－10马弗炉：湖北英山国营试验设备厂；Kjeltec 8400 FOSS全自动凯氏定氮仪：福斯（中国）公司；UV－1600PC紫外分光光度计：上海天美科学仪器有限公司；LXJ－IIBB高速离心机：上海安停科学仪器厂；FE20 METTLER TOLEDO pH计：江西博力仪器设备有限公司；CJJ－931六联磁力加热搅拌器：江苏金坛市金城国胜实验仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 基本成分测定

粗脂肪含量测定采用索氏提取法GB／T 14772—2008；蛋白质含量测定采用凯氏定氮法GB／T 5009.5—2010，蛋白换算系数F采用5.3；可溶性糖含量采用蒽酮硫酸法［22］；水分含量测定采用常压干燥法 GB／T 5009.3—2010；灰分含量测定采用灼烧法 GB／T 5009.4—2010。

1.3.2 水剂法提取工艺

澳洲坚果→去壳→澳洲坚果仁→干法粉碎→浸提→离心→游离油、乳状层、水提液和渣

干法粉碎：将去壳后的澳洲坚果仁用高速粉碎机粉碎，粉碎时间30 s。

浸提：将粉碎后的澳洲坚果仁以一定比例的蒸馏水溶解，用1mol／L NaOH和1mol／L HCL调节料浆pH值，在适当温度下用恒速搅拌器以100 r／min搅拌一定时间。

离心：将物料转移至离心杯中以一定转速离心20 min。

取油与破乳：离心后用胶头滴管吸出上层游离油（清油Ⅰ）；将乳状层转入离心管中，于－20℃冰箱中冷冻12 h，取出后于40℃水浴中加热2 h，4 800 r／min离心 20 min，取油相（清油Ⅱ）。

1.3.3 单因素试验

液水比对提油率的影响：在45℃，浆液pH 9.0，浸提时间2 h，4 800 r／min离心20 min，料水比分别为 1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6 g／mL，比较不同料水比对提油率的影响。

浆液pH对提油率的影响：在料水比1∶3，45℃，浸提时间2 h，4 800 r／min离心20 min，调节料浆 pH分别为4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，比较不同 pH对提油率的影响。

浸提温度对提油率的影响：在浆液pH 9.0，浸提时间2 h，料水比1∶3，4 800 r／min离心 20 min，浸提温度分别为25、35、45、55、65℃，研究不同浸提温度对提油率的影响。

提取时间对提油率的影响：在料水比1∶3，自然pH（pH 6.4），4 800 r／min离心 20 min，室温磁力搅拌提取时间分别为 10、20、30、40、60、120、180 min，研究不同提取时间对提油率的影响。

离心转速对提油率的影响：在料水比1∶3，自然pH，室温磁力搅拌1 h，离心转速分别为2 400、3 000、3 600、4 200、4 800 r／min离心 20 min，研究离心转速对提油率的影响。

1.3.4 正交优化试验

在单因素试验基础上，选取料水比、浆液pH、提取时间、离心转速4个因素，以提油率为指标，进行正交试验。选用L9（34）正交表进行试验（见表1）。每个试验组合重复2次，结果取其平均值。

表1 正交试验因素和水平

1.3.5 澳洲坚果油理化性质分析

1）溶剂萃取油的制备

澳洲坚果仁用高速粉碎机粉碎后，加入料液比1∶10 g／mL石油醚（30～60℃沸程）提取 12 h，然后抽滤，抽滤液真空浓缩（35℃）至无溶剂蒸出，最后用氮气吹干残余溶剂，萃取油于0～4℃冷藏备用。

2）理化指标分析参照的国家标准

酸值 GB／T 15689—2008；过氧化值 GB／T 5538—2005／ISO 3960：2001；皂化值 GB／T 5534—2008；碘值GB／T 5532—2008。

2 结果与分析

2.1 澳洲坚果仁基本成分

澳洲坚果仁基本营养组成见表2。从表2可以看出，澳洲坚果仁中含量最高的是粗脂肪76.50%，其次依次为蛋白质9.20%，可溶性糖类7.40%，水分和灰分分别为1.67%和1.21%。与文献［23］中报道不同基因型澳洲坚果仁中约含75.47%～80.48%的油和6.82%～8.17%的蛋白质基本一致，蛋白质含量可能由于产地和品种的不同有一点差异。

表2 澳洲坚果原料基本成分分析

2.2 单因素试验结果

2.2.1 液水比的影响

由图1可知，料水比对提油率影响较大。当料水比从1∶1～1∶3 g／mL时，提油率呈上升趋势，料水比为1∶3 g／mL时，提油率达到最大为（65.00±0.62）%，与其他水平下的提油率均有显著性差异（P＜0.05）。随着料水比的持续增大，提油率呈下降趋势。这可能是由于料水比较高时，油与水的比例对形成乳状液更有利；料水比过低，料液粘稠粘附严重，损失较大，难以分离［21］，因此选取料水比 1∶3 g／mL。

图1 料水比对提油率的影响

2.2.2 pH值的影响

由图2可知，当浆液pH值由4升到7时，提油率随pH值增高而增大。当pH为7时，提油率达到最大为（66.55±0.45）%，与其他水平下的提油率均有显著性差异；pH为8时，提油率下降；当pH为9时，提油率又升高，但低于pH为7时的提油率。这可能与澳洲坚果蛋白溶解度、等电点有关。刘淼［24］研究了水剂法提取核桃仁油，发现在酸中性条件下出油率随pH值升高而升高，这与核桃蛋白的溶解度、等电点有关；在碱性条件下出油率随pH值升高先降低后升高，核桃蛋白溶于微碱性溶液中，蛋白质的溶解既有利于油脂的释放，但同时也增加了蛋白的乳化能力，从而出油率下降。因此，浸提pH选定在7左右。

图2 pH值对提油率的影响

2.2.3 浸提温度的影响

由图3可知，当浸提温度为25～65℃范围内，浸提温度对提油率影响较小。当温度为55℃时，提油率最大达（59.35±0.35）%，与其他水平下的提油率均有显著性差异（P＜0.05），但最大和最小提油率（57.45±0.15）%相差小于2%。由于温度的升高会加速蛋白变性速度［25］，考虑对澳洲坚果蛋白的利用，同时由于升高温度对工业生产中要求能耗大。因此选取条件温和，操作简单的常温磁力搅拌方式进行水剂法提油，后续的正交试验就不考虑温度对提油率的影响。

2.2.4 提取时间的影响

由图4可看出，随着时间的延长，提油率在10～60 min内有明显提高，当达到60 min，提油率达（60.25±0.15）%，与120 min和180 min时提油率无显著差异，与其他水平下的提油率有显著性差异（P＜0.05）。当达 120 min，提油率达（60.45±0.35）%，提油率提高不明显。随着提取时间的延长，提油率已趋于稳定，这说明油滴聚集需要一定的时间。因为同时考虑生产效率和提油率，浸提时间选定在60 min左右。

2.2.5 离心转速的影响

由图5可看出，随着离心速度增大，提油率明显上升，当达4 800 r／min，提油率达（58.95±0.25）%，与其他水平下的提油率有显著性差异（P＜0.05）。李劲等［20］研究了水剂法提取核桃油，发现出油率随离心转速增加明显上升，在4 800 r／min时出油率最大。因此，在本实验室条件下，离心速度最大选定在4 800 r／min。

图5 离心转速对提油率的影响

2.3 正交试验结果

在单因素试验基础上，设计四因素三水平正交试验。试验结果见表3。从表3极差R值得出，对澳洲坚果油提取率影响因素由大到小依次是A（料水比）＞C（提取时间）＞B（pH）＞D（离心转速），即料水比对澳洲坚果油的提取率影响最大。因此可以得出，最佳工艺条件为 A2B1C2D3，即料水比 1∶3 g／mL、自然pH 6.4、提取时间1 h，离心转速4 800 r／min。根据最佳工艺条件对澳洲坚果油进行提取，测得澳洲坚果油的提取率可达67.50%。

表3 澳洲坚果油提取条件优化的正交实验结果

表4方差分析结果表明：料水比和提取时间为影响澳洲坚果油提取过程的显著因素，pH和离心转速为不显著因素。根据最佳工艺提取的澳洲坚果油色泽浅黄透明，具有澳洲坚果香味。

表4 正交试验结果方差分析表

2.4 澳洲坚果油理化性质分析结果

选取溶剂萃取澳洲坚果油、水剂法分别于自然pH、pH 7和pH 8条件下提取的澳洲坚果油进行分析。结果见表5。

表5 不同工艺澳洲坚果油理化特性比较

由表5可以看出，和溶剂萃取油相比，水剂法提取油的酸价偏低，可能是水剂法提取过程中由于调节pH值，使溶液体系呈碱性的原因。2种提取方法所得油过氧化值均未检出。溶剂萃取油和水剂法自然pH和pH 7条件提取油皂化值接近，水剂法pH 8条件下皂化值偏低，可能是水剂法提取过程中碱性环境下脂肪酸和碱发生皂化反应，导致皂化值偏低。由此，pH条件对水剂法提取油品质有一定影响。此外，溶剂萃取油和水剂法提取油碘值非常接近。

水剂法提取的澳洲坚果油理化指标中，酸值（≤3 mgKOH／g）和过氧化值（≤0.25 g／100 g，相当于≤9.85 mmol／kg）均符合国家食用油标准（GB 2716—2005），表明水剂法提取澳洲坚果油品质较好。

3 结论

3.1 根据国标法测定澳洲坚果仁主要成分：粗脂肪质量分数最高，达76.50%，蛋白质9.20%，可溶性糖类7.40%，水分为1.67%，灰分为1.21%。

3.2 通过单因素和正交试验得出水剂法提取澳洲坚果油最佳工艺条件为料水比1∶3 g／mL、自然pH（pH 6.4）、提取时间1 h、离心转速4 800 r／min，在此条件下提油率可达67.50%。

3.3 pH条件对水剂法提取油品质有一定影响，水剂法提取澳洲坚果油酸值和过氧化值均符合国家食用油质量标准。

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Aqueous Extraction of Macadamia Nuts Oil and Its Physicochemical Properties

Huang Zonglan Zhong Junzhen Xiong Yang Hu Xutao Zhong Yejun Liu Chengmei
（State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047）

The aqueous solution extraction of oil fromMacadamianuts oil has been studied in the paper.The effects of solid／water ratio，pH，extraction temperature，extraction duration and centrifugal rotate speed onMacadamianuts oil yield were investigated through Single Factor Method Test.The optimal process parameterswere established by the orthogonal test on the basis of Single Factor Method Test.The optimal process parameterswere as follows：solid／water ratio 1∶3 g／mL，nature pH，extraction duration 1 h and centrifugal rotate speed 4 800 r／min.An oil yield of 67.50%could be obtained on the optimal extraction conditions.The Macadamia nuts oil produced by the aqueous solution extraction method was transparent，pale yellow with macadamia aroma.The physicochemical properties results indicated that the pH condition of aqueous extraction had a certain influence onMacadamianuts oil.The acid value and peroxide value of oilwere lower than the corresponding value of national quality standards.

Macadamianuts oil，aqueous extraction，oil yield，physicochemical properties

TS224

A

1003－0174（2015）11－0086－06

公益性行业（农业）科研专项（201303077）

2014－05－15

黄宗兰，女，1990年出生，硕士，农产品加工及贮藏工程

刘成梅，男，1963年出生，教授，食物资源利用与开发钟俊桢，女，1984年出生，助理研究员，食品科学与工程