花生水剂法制油中酶对出油率及蛋白质得率的影响

1花生水剂法制油中酶对出油率及蛋白质得率的影响刘志强、邓光炳(湖南省邵阳高等专科学校，邵阳422104)摘要：以纤维素酶为主体包含果胶酶的复合酶系处理花生水剂法制油过程中碾磨后的油料能显著提高花生油收率及花生蛋白得率。经优化实验得出酶处理的最适参数为：加酶量03％、酶反应时间4h、pH6．4、温度49℃。关键词：酶处理；花生；纤维素酶；果胶酶；优化。前言：花生是我国一种重要的油料作物，花生含蛋白23.76％～33．74％，可消化性达99％，含有人体必需的8种氨基酸。花生中油脂含量达44．27％～58．86％，大多为不饱和脂肪酸，特别是人体必需的亚油酸含量丰富。因此花生制油必须二者兼顾，而传统的制油方法在制油过程中很难做到这一点，在这方面水剂法制油有独特的优越性，但水剂法制油时，对油料施加的机械剪切力和压延力不足以彻底破坏细胞壁，因而导致承剂法花生油制取出油率低、蛋白质收率不高，蛋白质中含油高易氧化酸败等。探索提高水剂法花生油制取出油率及蛋白质得率、降低花生蛋白含油率已成为新的课题。研究表明：利用复合纤维素酶处理植物组织，可以降解植物细胞壁的纤维素骨架、崩溃植物细胞壁，使植物细胞内有效成分充分游离，提高细胞内物质的提取率。日本的Toyama将复合纤维素酶用于绿茶有效成分的抽提，使抽提率比常规浸取法提高1～2倍。硝复合纤维素酶处理大豆及豆粕．蛋白质收率也较对照增加2～6倍；1988年Sosulski等人对CanDla油料进行酶解处理，后再用己烷浸出可明显缩短时间，提高浸取效率、4一。1993年Sosulski等人对Canola油料先进行酶处理再压榨，未经酶处理的油料压榨出油效率仅为72％，经过酶处理后可达90％～93％o，；李浪等利用黑曲霉菌产复台纤维素粗酶液处理湿麻渣使芝麻出油率由40％提高到45％[63；唐年初等利用纤维素酶处理玉米胚芽，使出油效率提高到83．75％。利用生物技术提高植物油料出油率将是未来油脂工业方向之一，本实验就酶法处理花生水剂法提油及花生蛋白制取进行了研究。21实验材料1．1花生购自农贸市场，无霉变、颗粒饱满1．2纤维素酶Cellucloseenzymf1．5L1．3果胶酶PecticeIlⅫe5xL以上二种酶均由丹麦生产2实验方法21花生水酶法提油工艺流程在传统水剂法流程[8]中增加酶反应工序，步骤如下：花生的碾磨处理：这是花生水剂法制油的首要步骤，也是酶解前纤维素材料预处理的常用方法，它有利于增加底物浓度、增大酶作用表面积、提高酶作用的效率，为防止乳化及提高花生油、蛋白质得率采用于碾磨，碾磨粒度控制在10微米左右：，2．2酶处理单因素实验在设定条件下进行酶配方、酶／油料、pH、温度、处理时间的单因素实验。32．3正交实验由单因素实验拟定A(酶／油料比)、B(温度)、C(pH)、D(处理时问h)四因素各取三水平，因素、水平安排见表l，据正交拉丁区组设计实验方案，依正交表k(34)进行实验．衡量实验效果的指标有出油率及蛋白质碍率，为分析方便以常规水剂法制油出油率和蛋白质得率两项指标为参数采用综合评分法转化为一个指标分析。2．4优化实验根据正交试验结果．取加酶量03％、处理时间4h，采用回归正交设计对温度和DH值两项参数优化试验，因素水平表见表2。2．5实验参数的测定花生仁水分的测定：采用GB5497—85粗脂肪的测定：采用(m5512—85租蛋白的测定：采用GB55l|一85还原糖的测定：采用DNS法酶活力测定：酶配方中纤维素酶活力测定采用滤纸崩溃法3结果与讨论3．1花生仁水分、粗脂肪、粗蛋白的测定结果测定得(干基)花生仁水分为7．53％、粗脂肪为48．76％、粗蛋白为26．42％。43．2采用传统水剂法进行花生油及花生蛋自制取油脂收率为86％，蛋白质得率为67％。3．3酶处理参数对出油率及蛋白质得率的影响3．3．1酶制剂的筛选将不同的酶进行分析对比后发现：成分单一的纤维素酶对提高出油率及蛋白质得率效果不大，原因是植物细胞壁是以纤维素为骨架，并与半纤维素、果胶及少量蛋白质等不溶性大分子结合而成，因此单一纤维酶无法彻底崩溃植物细胞壁。本研究选用的丹麦Novo公司的纤维素酶，是一种以纤维酶为主体包含有半纤维素酶的复台酶．再辅阱果胶酶组成混合酶系，能很快使植物细胞壁分解崩溃，有利于细胞内油脂复合体的释出和降解，与传统水剂法制油、单一纤维素酶处理相比较，采用复合酶系处理，油脂收率和蛋白质得率均保持在较高水平。3．3．2加酶量对出油率及蛋白质得率的影响分别取加酶量(％)0．05、0．10、0．15、0．20、0．25、0．30，0．40、0．50、0．60于45℃保温4h实验，测得油脂及蛋白质提取结果见表3。由表3可以看出，在上述给定条件下，油脂收率和蛋白质得率随酶用量的增加同步增长，当酶用量超过0．3％后．两项指标增长趋缓．但还原糖的产量在酶／油料比率超过03％后增长仍然较大。通过实验和分析表明，酶的最佳浓度可控制在02％～0．4％范围内。3．3．3酶作用的时间酶作用时间是直接影响提取效果的因素，在自然值pH、45屯、0．3％加酶量的情况下，从l～6h设定6个不同的酶反直时问进行实验．结果见表4。表4结果表明：在酶反应4h内油脂收率与蛋白质得率增高明显，但4h后继续延长酶反应时间虽然还原糖的产量进一步提高．但两项指标提高并不明显，因此酶反应最佳时间为3～5h。53．3．4酶解温度的影响酶的活度大小是酶能否产生有效作用的必要条件，酶的活度取决于所用的温度。本实验所用酶制剂中纤维素酶最适温度范围为40～60。C，果胶酶为40～50％，在自然值pH条件下加酶0．3％分别在30“C、40℃、50％、60℃、70℃、舯℃进行实验．结果见表5。从表5可以看出，在上述给定的条件下，复合酶系作用的最佳温度为40～60℃，如低于40℃酶的活性不能充分发挥，故出油率及蛋白质得率较低，超过60℃因酶的部分失活也导致两项指标降低，当处理温度大于80℃时，蛋白质得率低于传统水剂法制油，原因是该温度不仅导致酶失活，而且引起花生蛋白变性，3．3．5pH值对酶解的影响在pH4—8，分别加人0．3％的酶，45℃保温，酶反应4h，进行实验，结果见表6。从表6可以看出，在上述给定条件下，复合酶系在pH5～7范围内具有较高的酶活力。63．4正交实验结果及分析(见表7、表8)从极差分析看A13cD，最好因素水平组合为乜岛c21)2，即加酶量04％、温度50℃、pH6．0、时间4h。从方差分析来看，A为高度显著因素．B、c为显著因素，D不显著。根据正交实验结果，最适加酶量为04％，然而综台单因素实验结果，考虑到最终确定酶与油料的比率应在提高出油率、蛋白质得率和所用酶的成本之间统筹考虑，因此酶的最佳浓度定在03％较为适宜；至于酶作用的时间应定在4h，因为反应4h后，两项得率增高并不明显，且反应时间太长，还会产生不良气味，因此酶反应4h后即可中止实验。73．5优化实验按照二因素三水平二；炙回归正交实验方案，对9组实验的出油率及蛋白质得率进行测定，结果见表9。对表9结果计算分析的回归方程（X'1=X12-2/3,X'2=X22-2/3)Y1=95.077-0.25X1+0.417X2+0.125X1X2-1.117X12+0.083X22(1)Y2=74.1-0.267X1+0.517X2+0.125X1X2-1.11X12+0.05X22(2)回归方程（1):F=l13．97，方程(2)：F=112．95均大于F0.01(5，3)=28．2，故方程(1)、(2)在a=0．01水平上高度显著。方差分析表明两方程一次项和二次项在a=0.01水平上都具有较高的显著性。由回归方程求解得：方程(1):XI=0.03(即pH=6．06)，X2=2．538(即温度为52．538℃)此时Ymax=96．817方程(2):X1=0．388(即pH=6776),X2=-4．686(即温度为45.3148℃)。此时Ymax=74．92为最大限度地提高出油率及蛋白质得率，XI、X2参数可取方程(1)．(2)的算术平均值得X1，(pH)=6．418，X2(温度)=48．926℃。取温度49℃、pH6.4、加酶量0.3％、处理时问4h，做验证实验得：蛋白质得率为74．6％，油脂得率为95．4％。4小结本实验尝试花生水酶法蛋白质提取及制油研究。结果表明在酶处理过程中，酶制剂的选择尤为重要，采用单一的纤维酶处理对出油率和蛋白质得率提高不大，利用复合酶系处理油料，出油率和蛋白质得率均保持在较高水平。影响酶处8理效果的因素中，加酶量高度显著，pH和温度为显著因素，反应时间4h后时间因素不显著，由优化实验得出：加酶量0，3％．处理时间4h时出油率和蛋白质得率与温度、pH的回归方程高度显著．经求解分析得最佳温度、pH．分别为温度49℃、pH6．4。验证实验得出：出油率为95．4％，蛋白质得率74．6％。研究表明采用酶法处理花生水剂法制油及提取花生蛋白是一件有意义的工作，它可以有效解决传统承剂法制油出油率不高、蛋白质得率低、花生蛋白中残油高等问题。本实验采用复合酶处理，和传统水剂法相比较，出油率提高4％～8％，花生蛋白质收率提高3％～9％，花生蛋白中油脂含量明显下降，所产花生油和花生蛋白质量与对照相比无明显变化．同时在生产过程中不需改变原有工艺路线，其经济效益比较明显。参考文献[1]过祥鳌，左青编著.植物油料的加工和利用．郑州：河南科学技术出版社，1989：115-118[2]倪培德，陈大滏，唐年初编.植物制取与加工工艺学，无锡轻工业学院，1993：118-119[31ToyamaN，CelluIases．TheirApplicationsAdvancesinChemistrySeries，AmericanchemicalsoecietyPublications，1984：391[4』SosulskiKetal.JAOCS，1988．65：357[5]SosulaskiKetal.JAOCS，1993，70：825[6]李浪．柳琴.酶解麻渣一次提油新工艺探讨．巾国油脂，1998，23(2)：43-45[7]唐年韧，罗彩鸿，倪培德.玉米胚芽的水酶法提油新工艺西部粮油科技，1997(4)：18-20[8：杜长安，陈复生编著.植物蛋白工艺学.北京：中国商业出版社，1995：96-100(9]刘福岭．戴行钧编著.食品物理与化学分析方法.北京：轻工业出版社，1987：58-60[10]张树政主编．酶制剂工业．北京：科学出版社，1984：606-608