基于复合酶法提取核桃油工艺条件的优化

摘要：研究复合酶提取核桃油的工艺条件。以果胶酶和纤维素酶组成复合酶，并辅助以超声波来提取核桃油，经单因素试验和正交试验优化提取条件。研究结果表明，果胶酶 ∶纤维素酶的质量比为1 ∶1、酶添加量1.4%、酶解pH值为6.0、超声酶解温度55 ℃、酶解时间50 min、超声功率90 W，核桃提油率可达54%。

关键词：核桃油;复合酶;超声波;提取工艺优化;果胶酶;纤维素酶

中图分类号： TS255.1  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）16-0221-03

收稿日期：2019-04-18

基金项目：陕西省安康市科技局项目（编号：2017AK01-06）。

作者简介：李亚萍（1978—），陕西宝鸡人，硕士，讲师，主要从事天然植物中有效成分的提取分離与检测方面的研究。

随着人们生活水平的提高，有着“树上油库”美誉的核桃越来越被关注。相对于其他油料植物，核桃中核桃仁的油脂含量较高，质量占比65%左右，亚油酸、甘油酯、亚麻酸及油酸甘油酯是其主要成分，含量占油脂总量的90%左右。大量的医学和营养学研究发现，长期食用核桃油不仅可以降低血液中的胆固醇水平，还可对心血管类的疾病起到一定的预防作用[1-3]。提油方法中，传统的压榨法出油率不高，残油量大，而溶剂浸出法提油的时间较长、同时还存在有机溶剂残留的问题[4]。本研究以超声波辅助复合酶法提取核桃油，该方法不仅环保，提油率高，而且操作过程简单，试验条件易于控制，可为安康核桃油的开发利用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 仪器、试剂及原料

KH-250DE数控超声波清洗器，昆山禾创超声仪器有限公司生产;LC-10ATvp高效液相色谱仪，日本岛津生产;MODEL0406-1低速离心机，上海医疗器械（集团）有限公司手术器械厂生产;DK-2000-ШL电热恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司生产。所用试剂均为分析纯。果胶酶、纤维素酶食品级，上海如吉生物科技发展有限公司生产。核桃采自陕西省安康地区的山地核桃。

1.2 核桃油的提取过程

筛选安康地区优质核桃仁，在温水中浸泡12 h后去掉内种皮，烘干后粉碎，称质量。按质量比1 ∶6将核桃仁和水混合得到混合液[5]，分别加入果胶酶、纤维素酶、复合酶（质量比为1 ∶1），搅拌均匀后，固定超声功率90 W，并设置一定的酶解pH值（以氢氧化钠调节）、超声酶解温度、酶解时间，在超声波清洗器中超声酶解。然后取出试液煮沸10 min，混合液上离心机分离，获得游离油和乳状液，乳状液再经萃取分离得到游离油。合并上述游离油即为粗油，再经恒质量干燥即可获得核桃油产品。具体过程见图1。

2 结果与分析

2.1 不同因素对核桃油提取率的影响

2.1.1 单一酶与复合酶对核桃油提油率的影响

准确称取10 g核桃仁粉末3份，按1 ∶6（料液质量比）制成混合液，分别用果胶酶、纤维素酶及复合酶（质量比1 ∶1）酶解[6]，加酶1.4%（酶量占混合液的质量比值），调节pH值=6.0。设置超声功率90 W，超声酶解温度50 ℃，超声酶解时间30 min。进行酶解，酶解完成后将混合液煮沸灭酶10 min，离心 4 000 r/min，20 min，比较观察不同酶对提油效果的影响。

从图2可以看出，复合酶比单一酶更利于提油率的提高，可能是纤维素酶与果胶酶之间存在着协同作用，联合使用能提高出油率，所以采用复合酶进行酶解提油。

2.1.2 酶用量对核桃油提取率的影响

准确称取10 g核桃仁粉末6份， 按1 ∶6（料液质量比）制成混合液， 用复合酶进行酶解，依次加入0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%的复合酶（酶量占混合液的质量比值），其他操作条件同

“211”节，比较不同酶用量对核桃油提取率的影响。从图3可以看出，酶用量<1.4%时，核桃油的提取率随着酶用量大幅提高，当酶用量达1.4%时，提油率达到了最大值，之后酶用量再增加，核桃油的提取率反而有下降的趋势，可能是酶的浓度偏大，酶解活性反而下降，因此酶用量宜控制在1.4%。

2.1.3 酶解pH值对核桃油提取率的影响

准确称取10 g核桃仁粉末5份，工艺参数与“2.1.1”节部分相同，分别调节酶解pH值为 5.0、5.5、6.0、6.5、7.0，比较酶解pH值对提油效果的影响。

从图4可以看出，当pH值<6.0时，随着pH值的增加，核桃油提取率呈增加趋势，但pH值在5.0～5.5之间变化不明显，5.5～6.0之间，提油率提高明显，pH值=6.0时，提取率最大;pH值超过6.0时，提取率开始下降，可能是酶的活性开始下降了。因此pH值宜控制在6.0。

2.1.4 超声酶解温度对核桃油提取率的影响

准确称取 10 g 核桃仁粉末5份，工艺参数与“2.1.1”节部分相同，分别在40、45、50、55、60 ℃温度条件下进行酶解，比较酶解温度对提油效果的影响。

从图5可以看出，在酶解温度为40～55 ℃时，提取率随着酶解温度的升高而增加，当温度为55 ℃时，提取率最大。酶解温度高于55 ℃后，提取率反而下降，因为此时已经超过了酶解的最佳温度，酶的活性开始下降。因此，55 ℃ 是最佳的超声酶解温度。

2.1.5 酶解时间对核桃油提取率的影响

准确称取10 g核桃仁粉末6份，工艺参数与“2.1.1”节部分相同， 进行酶解的时间分别为20、30、40、50、60、70 min，比较酶解时间对提油效果的影响。从图6可以看出，核桃油的提取率随着酶解时间的增加先增加后减少，当超声酶解时间为50 min时，酶与底物进行了最充分的反应，出油率相对最多，提取率也达到了最大值，超过50 min后，提取率开始下降，可能是时间过长，核桃呈乳化状态，不利于离心分离。因此，超声酶解时间宜控制在50 min。

2.2 复合酶提取核桃油的正交试验

以核桃油的提取率为试验指标，根据单因素试验结果，以酶加量、酶解pH值、超声酶解温度、超声酶解时间为影响因素，进行L9（34）的正交试验设计，因素水平见表1，试验结果见表2。

从表2数据分析可知，影响核桃油提取率的因素大小为A>D>C>B，即酶加量对核桃油提取率的影响最大，其次是超声酶解时间和超声酶解温度，酶解pH值对核桃油的提取率影响最小。 4个因素的最佳工艺为A2B2C2D1，即酶加量14%、酶解pH值为6.0、超声酶解温度55 ℃、超声酶解时间50 min。

因此，核桃油产率计算值为w=m/ms×100%=0.543 8/10×100%=54%。

式中：w为核桃油提取率，%;ms为核桃仁的质量，g;m为提取的核桃油的质量，g。

3 结论

超声波辅助酶法将水酶法与超声波技术结合起来，酶使核桃仁的组织细胞破裂得更有效，更充分，提高了出油率，又辅助以超声波的强烈振动、空化及搅拌等协同作用，有效地提高了核桃油的提取率。若按下述工艺条件运行，果胶酶 ∶纤维素酶质量比为1 ∶1、酶添加量1.4%、超声酶解pH值为60、超声酶解温度55 ℃、酶解时间50 min、超声功率90 W，核桃提油率可高达54%。

参考文献：

[1]张韶忠. 核桃油现代食用消费的新趋势[J]. 农产品加工，2008（7）：34-35.

[2]翁新楚，董新伟，任国普. EPA和DHA的生理功能及其氧化穩定性[J]. 生物工程进展，1994，14（6）：56-60.

[3]Phillipson B E，Rothrock D W，Connor W E，et al. Reduction of plasma lipids，lipoproteins，and apoproteins by dietary fish oils in patients with hypertriglyceridemia[J]. New England Journal of Medicine，1985，312（19）：1210-1216.

[4]姜荣庆. 复合酶提取山核桃油及副产物综合利用的研究[D]. 长春：吉林农业大学，2011.

[5]李天兰. 水酶法提取核桃油及多不饱和脂肪酸富集研究[D]. 乌鲁木齐：新疆农业大学，2013.

[6]易建华，朱振宝，赵 芳. 酶的选择对水酶法提取核桃油的影响[J]. 中国油脂，2007，32（2）：27-29.