油莎豆提油的工艺研究

余 攀，万端极，吴正奇，杨 娟，刘一萱，梁姝敏

油莎豆提油的工艺研究

余 攀1，万端极1，吴正奇2，杨 娟3，刘一萱1，梁姝敏2

（1湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北武汉430068；2湖北工业大学生物工程与食品学院，湖北武汉430068；3武昌首义学院城市建设学院，湖北武汉430068）

以油莎豆粉为原料，先将其进行酸处理，然后用传统的水酶法进行提油。通过系列单因素和正交试验，探索提油最佳工艺条件。结果表明，提油最适条件为：酸提pH＝3，酸提温度50℃，酶用量2.5%，酶解时间6h。各因素影响大小顺序为：酸提pH＞酸提温度＞酶用量＞酶解时间。在此工艺条件下，油莎豆提油率为80.42%。

油莎豆；油莎豆油；酸提；水酶法

油莎豆（Cyperus esculentus L.）是一种黄色坚果莎草植物，也被称为油莎草、虎莎果、虎坚果等，主要生长在热带和地中海沿岸地区。其性甜，样似杏仁状，所以也被称为“地下杏仁”［1］。油莎豆是一种健康食品，可以预防心脏病和血栓形成，还有活血的作用［2］。同时也发现油莎豆能减少罹患结肠癌的风险［3］。油莎豆富含淀粉、脂肪、糖、蛋白质、矿物质（主要是磷、钾）、维生素E和维生素C［4］，其营养物质成分超过小麦、大豆和玉米。油莎豆油为不干性油，味道醇香，油中主要含有不饱和脂肪酸，含量高达86.2%，其中油酸和亚油酸的质量分数分别为75.90%和10.04%［5］，这种油对降低血脂、防治心血管疾病和机体代谢紊乱等病症具有一定的作用，是老年人保健食用油［6］。油莎豆中的油脂呈球状存在于植物细胞中，要提取油脂，首先就得将植物细胞结构及包裹油脂的复合体破坏。水酶法提油，不仅温和而且新颖［7－9］。在机械破碎的基础上，采用相应的酶对植物的细胞壁以及对包裹油脂的复合体进行降解，提高提油率。本文采用了一种新的水酶法提取油莎豆中的油脂，即在酶解之前对物料进行酸处理。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

油莎豆，原料来源于甘肃省，粉碎过80目筛；酶制剂，碱性蛋白酶，诺威信公司，最适pH为9～11，取pH为10，温度40℃～60℃，取50℃；85%乙醇，乙醚，甲基红指示剂，碘溶液，盐酸，氢氧化钠等都为分析纯；FW177中草药粉碎机，电子分析天平，离心机KDC－40，数字型pH计pHS－3C，电热恒温水浴锅HW·SY，凯氏定氮仪，恒温鼓风干燥箱，脂肪测定仪SZF－06。

1.2 试验方法

油莎豆粉（过80目筛） 加6倍水酸提6.0h 50℃水浴酶解 离心分离得乳化层 破乳 分离毛油。

1.3 分析与检测方法

1.3.1 油莎豆粉 水分含量测定参照GB／T 5497，105℃干燥法；蛋白质含量测定参照GB／T 5511，凯氏定氮法；油脂含量测定参照GB／T 5512，索氏抽提法；淀粉含量测定参照GB／T 5514，酸水解法；糖含量测定采用蒽酮比色法［10］。

1.3.3 单因素试验 酸提pH、酸提温度、酶用量和酶解时间是影响油莎豆的提油率的主要因素，故将其进行单因素试验。

1.3.4 正交试验选择 酸提pH、酸提温度、酶用量和酶解时间为考察因素，采用L9（34）进行正交试验，以油莎豆提油率为考察指标，选取油莎豆油最佳提取条件，并对最佳条件进行验证试验。

2 结果与讨论

2.1 基本成分

油莎豆基本成分见表1。

表1 油莎豆基本成分含量%

2.2 提油的单因素试验

2.2.1 酸提pH对油莎豆提油率的影响 取过筛的油莎豆粉，在酸提温度40℃时，1.5%碱性蛋白酶酶解4h的条件下，依次调整酸提pH为1、2、3、4、5、6，以提油率为指标，分析酸提pH对其效果的影响，结果见图1。

图1 酸提pH对油莎豆提油率的影响

由图1可以看出，pH在2、3、4时提油率较高，在酸性过高或过低的条件下，提油率都有所下降。分析原因：可能是植物细胞中有相应的酶类，给予一定的外界条件，可以让其自身酶解，释放油脂。酸性过高或过低都会抑制相应酶的活性，导致细胞壁破裂不完全，油脂不能完全释放出来。这种现象在新鲜的油莎豆油提取试验中尤为突出。

2.2.2 酸提温度对油莎豆提油率的影响 取过筛的油莎豆粉，在酸提pH为3时，1.5%碱性蛋白酶酶解4h的条件下，依次调整酸提温度为20、30、40、50、60℃，以提油率为指标，分析酸提温度对其效果的影响，结果见图2。

由图2可以看出，提油率随着酸提温度的增加，呈先上升后下降。分析原因：温度升高，有利于植物细胞吸水胀破，且其本身所含的酶类物质最适条件可能在30℃～50℃之间。温度升高到60℃，可以明显发现溶液的黏稠度上升，推测出温度过高，导致淀粉糊化，溶液流速变慢，不利于油脂的释放，所以提油率迅速下降。

图2 酸提温度对油莎豆提油率的影响

2.2.3 酶用量对油莎豆的提油率的影响 取过筛的油莎豆粉，在酸提pH为3、温度40℃时，碱性蛋白酶酶解4h的条件下，依次调整酶用量为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%，以提油率为指标，分析酸提pH对其效果的影响，结果见图3。

图3 酶用量对油莎豆提油率的影响

由图3可以看出，提油率随着酶用量增加而上升。分析原因：酶越多，反应越充分，提油率就会上升。在一定的物料当中，酶达到某一定量时，酶的效率已达到最大，再增加酶的用量也不能增加酶的效率，所以提油率在酶用量2.5%后变化很小。

2.2.4 酶解时间对油莎豆的提油率的影响 取过筛的油莎豆粉，在酸提pH为3、温度40℃时，1.5%碱性蛋白酶酶解的条件下，依次调整酸提时间为2、4、6、8、10h，以提油率为指标，分析酸提pH对其效果的影响，其结果见图4。

图4 酶解时间对油莎豆提油率的影响

由图4可以看出，提油率随着酶解时间增加，呈先上升后下降。分析原因：时间越长，酶解反应越充分，油脂释放越多，相应提油率上升，但酶解时间6h后，提油率反而下降。经过分析后，认为是油脂吸附在纤维上，时间越长，被吸附的油脂越多，导致提油率下降。

2.3 油莎豆提油的正交试验

在单因素试验的基础上，设计正交因素水平表进行正交试验。因素水平见表2，正交试验结果见表3。

表2 因素水平表

从表3可知，影响油莎豆油得率的因素主次顺序是A＞B＞C＞D；最优组合为A3B3C3D2，即酸提pH为3，酸提温度为50℃，酶用量为2.5%，酶解时间为6h。在此条件下，油莎豆油得率最高。用得到的最优工艺条件进行3组平行验证试验，提油率为80.42%。

表3 正交试验结果

4 结论

1）先将油莎豆粉进行酸处理，是为了简单有效地破除植物细胞壁，使油脂释放，水酶法应有的效果得以充分发挥。

2）油莎豆提油工艺最适条件为：酸提pH＝3，酸提温度50℃，酶用量2.5%，酶解时间6h。各因素影响大小顺序为：酸提pH＞酸提温度＞酶用量＞酶解时间。

3）本文设计出一条制备油莎豆油的有效途径，过程环保安全，产品得率较高，并且可以得到糖和淀粉等附加产品。

［1］ Co爧kuner Y，Ercan R，Karababa E，et al.Physical and chemical properties of chufa（Cyperus esculentus L）tubers grown in the ukurova region of Turkey［J］.Journal of the Science of Food ＆Agriculture，2002，82（82）：625－631.

［2］ Chukwuma E R，Obioma N，Christopher O I.The phytochemical composition and some biochemical effects of Nigerian tigernut（Cyperus esculentus L.）tuber.［J］.Pakistan Journal of Nutrition，2010，9：709－715.

［3］ Adejuyitan J A，Otunola E T，Akande E A，et al.Some physicochemical properties of flour obtained from fermentation of tigernut（Cyperus esculentus）sourced from a market in Ogbomoso，Nigeria.［J］.African Journal of Food Science，2009，3（2）：51－55.

［4］ Belewu M A，Belewu K Y.Comparative Physico－Chemical Evaluation of Tiger－nut，Soybean and Coconut Milk Sources［J］.International Journal of Agriculture ＆Biology，2007，5（5）：785－787.

［5］ 晏小欣，马泽鑫，欧阳位麒，等.新疆油莎豆油提取及不饱和脂肪酸组成分析［J］.食品科技，2010，35（10）：226－229.

［6］ 蒲成俊，银尧明.油莎豆的开发利用［J］.四川粮油科技，1998（3）：25.

［7］ 王瑛瑶，王璋.水酶法从花生中提取油与水解蛋白的研究［J］.食品与机械，2005，21（3）：17－23.

［8］ Zhang Shaobing，Lu Qiyu，Yang Hongshun，et al.A－queous enzymatic extraction of oil and protein hydrolysates from roasted peanut seeds［J］.American Oil Chemists’Society，2011，88（5）：727－732.

［9］ Kar Lin Nyam，Chin Ping Tan，Oi Ming Lai，et al.Enzyme－assisted aqueous extraction of kalahari melon seed oil：optimization using response surface methodology［J］.American Oil Chemists’Society，2009，86（12）：1 235－1 240.

［10］北京大学生物系生物化学教研室.生物化学实验指导［M］.北京：人民教育出版社，1980：30－31.

Extraction of Cyperus Esculentus Oil

YU Pan1，WAN Duanji1，WU Zhengqi2，YANG Juan3，LIU Yixuan1，LIANG Shumin2
（1 School of Civil Engineering，Architecture and Environment，Hubei Univ.of Tech.，Wuhan 430068，China；2 School of Biological Engineering and Food Science，Hubei Univ.of Tech.，Wuhan 430068，China；3 School of Civil Engineering of Wuchang Shouyi Univ.，Wuhan 430068，China）

Taking the Cyperus esculentus powder as raw material，this study first carried out with acid treatment，and then extracted the Cyperus esculentus oil with traditional aqueous enzymatic method.The optimum conditions for the extraction of Cyperus esculentus oil was explored by a series of single factors and orthogonal experiments.The result showed that the best conditions were as follows：the acid extraction pH＝3，the acid extraction temperature 50℃，the enzyme dosage 2.5%，and the enzymolysis time 6h.The infection order of each factor was：Acid extraction pH＞acid extraction temperature＞enzyme dosage＞enzymolysis time.Under this optimum conditions，the extraction rate of Cyperus oil was 80.42%.

cyperus esculentus L；cyperus esculentus oil；acid extraction；aqueous enzymatic method

TS224

A

［责任编校：张 众］

1003－4684（2017）04－0084－03

2017－06－06

余 攀（1991－），男，湖北鄂州人，湖北工业大学硕士研究生，研究方向为资源循环利用工程

万端极（1953－），男，湖北枝江人，湖北工业大学教授，研究方向为循环利用，清洁生产，膜技术集成技术工业企业工艺改造