木瓜椰油提取工艺的研究及其副产物分析

李 瑞夏秋瑜赵松林陈 华杨 妹

(中国热带农业科学院椰子研究所1,文昌 571339)

(海南大学食品学院2,儋州 571737)

木瓜椰油提取工艺的研究及其副产物分析

李 瑞1夏秋瑜1赵松林1陈 华1杨 妹2

(中国热带农业科学院椰子研究所1,文昌 571339)

(海南大学食品学院2,儋州 571737)

研究了用木瓜浆和果胶酶制备木瓜椰油并分析其副产物化学成分的变化。研究表明,制备木瓜椰油的最佳工艺为:椰奶经冷冻 -解冻处理,反应体系中椰奶水分质量分数为 65%,木瓜浆用量为 40%(以椰奶质量计),果胶酶用量为 1.0%(以木瓜浆质量计),不调节反应体系的 pH,反应温度为 45℃,反应时间为4 h。制备木瓜椰油后的副产物乳清营养丰富。

木瓜椰油 提取工艺 副产物

椰子油含有大量的月桂酸和中碳链脂肪酸,在食品、化工和医药等领域有着广泛的应用[1]。已有的椰子油制备方法包括干法加工工艺和湿法加工工艺,干法工艺所制备的椰子油由于经历长时高温加热处理,其所含的VE和多酚类物质等微量成分几乎损失殆尽[2];湿法工艺所得椰子油最大程度地保留了椰肉中的 VE等成分,但其 VE含量还是较低,甚至缺乏 VA。现代研究表明,VE具有抗氧化等功能[3];VA可提高抗体的生成量,缺乏 VA甚至可以导致婴儿死亡[4],因此 VE和 VA对人体都非常重要。而VE和VA均为脂溶性维生素,因此营养强化油脂越来越受到人们的重视。木瓜是著名的热带水果之一,其果实营养价值高,含有齐墩果酸、凝乳酶、β-胡萝卜素及 17种以上的氨基酸和多种矿物质如铁、钙、钾等[5-8],而β-胡萝卜素是 VA的前体物质,在人体内可以转化为VA;尤为重要的是,木瓜中含有丰富的木瓜蛋白酶 (Papain),简称木瓜酶,又称为木瓜酵素,它是一种含疏基 (-SH)肽链的内切酶,具有蛋白酶和酯酶的活性[9],有较广泛的特异性,对动植物蛋白、多肽、酯和酰胺等有较强的水解能力。研究一种利用木瓜浆和椰浆相互作用,快速制备富含β-胡萝卜素等油溶性成分的木瓜椰油 (Pawpaw coconut oil,PPCO)及营养丰富的乳清的方法,为功能性食用椰子油产品开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

木瓜:6～8成熟,本地市场售;椰子:海南文昌;果胶酶:肇东国科北方酶制剂有限公司,酶活力: 30000 U/g。

WF-A2000果汁机:浙江省永康市天歌电器有限公司;R-210旋转蒸发仪:瑞士布勒公司;SFY-20红外线快速水分测定仪:深圳市冠亚电子科技有限公司 7230G型分光光度计:上海精密科学仪器有限公司。

1.2 研究方法

1.2.1 工艺路线

木瓜 →去皮 →清洗 →切块 →打浆 →过滤→调节固形物含量 →木瓜浆①;

椰肉 →去椰衣、椰壳及种皮 →清洗 →切块→榨汁 →椰奶 →过滤 →添加木瓜浆①、水、果胶酶 →酶解(用保鲜膜封口)→分离 →提油 →过滤。

1.2.2 操作要点

CCB-Ⅱ型制动机作为目前世界上最先进的制动机，尤其适用于牵引重载列车的机车使用。但其也常常会出现一些故障，随着交流传动技术以及电子制动技术的进步，机车制动机技术也需要不断的改进和完善，才能满足我国铁路发展的需求。

椰奶经冷冻 -解冻处理,调节椰奶含水量为65%,木瓜浆添加量 30%(以椰奶质量计),果胶酶用量 1.0%,不调节反应体系的 pH,反应温度 45℃。椰子油提取率随时间的变化如图 8所示。由图 8可见,随着反应的进行,椰子油提取率先有显著的升高,超过 4 h后又下降,这可能是因为酶解时间过长,析出的椰子油又和反应体系中的其他物质如蛋白质发生乳化,从而降低了提油率。当反应时间为 4 h时,达到最大提取率。

的53.04%～91.21%，比例均值为76.08%，显示了更高的求解效率。在所有测试中，ISAGA均未陷入局部收敛陷阱，展现了很强的鲁棒性。

木瓜椰油提取率 =(分离出木瓜椰油的质量/椰奶中的脂肪含量)×100%

1.2.3 单因素试验

椰奶经冷冻 -解冻处理,木瓜浆添加量 30%(以椰奶质量计),果胶酶添加量 0.5%(以木瓜浆质量计),反应温度 45℃,不调节反应体系的 pH,提取时间 4 h。椰奶含水量对提油率的影响如图 5所示。由图 5可见,当椰奶中含水量为 57%～70%时,提油率较高,含水量为 65%时,提油率最高。当椰奶中含水量超过 70%时,提油率显著降低。当椰奶含水量为 57%时,果胶酶和木瓜蛋白酶浓度相对较大,水解效果好;随着含水量的升高,椰奶黏度显著降低,有利于酶解反应的进行,这可能是含水量为 57%和65%时提油率相差不大的原因。

在进行样本过采样之前，需要对数据集进行预处理，以避免引入不合理的新样本。去除极端样本是常用的处理方式[4]：①Tomek Link Removal：如果有两个不同类别的样本A和B，互相是对方的最近邻，则称A,B是Tomek link。为了让模型结果更加合理,则将组成Tomek link的两个样本中属于“多数类”的样本删除掉。②Edited Nearest Neighbor (ENN)：如果一个“多数类”样本A的大部分k近邻都与A的类别不一样，则将其删除。经过样本均衡化后，数据集中两类数据占比分别为50%(安全样本)，50%(危险样本)。

1.2.4 正交试验

在单因素试验的基础上,以椰奶含水量、木瓜浆用量、果胶酶用量和酶解时间为试验因素,进行四因素三水平正交试验确定最佳工艺参数。

1.3 测定方法

椰奶经冷冻 -解冻处理,调节椰奶含水量为65%,果胶酶添加量 0.5%(以木瓜浆质量计),不调节反应体系的pH,反应温度45℃,提取时间4 h。木瓜浆添加量对提油率的影响如图 6所示。由图 6可见,随着木瓜浆用量的增加,提油率显著上升,当木瓜浆添加量为 30%时,即达到最大提油率,再增加木瓜浆的用量,提油率变化不大。

图1 β-胡萝卜素含量测定标准曲线

1.4 数据处理

椰奶经冷冻 -解冻处理,调节椰奶含水量为65%,木瓜浆添加量 30%(以椰奶质量计),不调节反应体系的pH,反应温度45℃,提取时间4 h。椰奶含水量对提油率的影响如图7所示。由图7可见,当果胶酶用量为 1.0%时,提油率最高,增大或减少果胶酶的用量,提油率均下降。

看到这些野生的，我连忙说，姐，现在能吃到纯野生的鲫鱼，真是福分啊！不料，姐姐有些忧伤地说，这可能是最后一次送野生鲫鱼给你们吃了，过不了几天，水库就要重新承包给其他人了，听说，他们为了获取更大利益，要用饲料养鱼了。那时，再也没有这活蹦乱跳，味道鲜美的野生鲫鱼了。

将木瓜去皮,清洗,切块,加水打浆,过 100目滤布,调节至可溶性固形物含量 2.5°Brix,备用;将成熟的椰子去椰衣、椰壳、削种皮、清洗、切块后榨汁,过100目滤布,测定椰奶初始含水量(水分质量分数)和脂肪含量,置于密封容器中在 -20℃冷冻,解冻后在椰奶中加入适量的木瓜浆、水及果胶酶,置于水浴锅中酶解一定时间,将上层油乳混合物取出后在 4 000 r/min条件下离心 20 min,分离得到木瓜椰油,测定下层溶液的成分。将得到的木瓜椰油在 55～60℃、真空度0.07～0.08 MPa下干燥 0.5～1 h,测定质量指标。每组试验做 2个重复。

2 结果与分析

2.1 冷冻 -解冻处理对提油率的影响

椰奶用量 60 g,木瓜浆添加量 30%(以椰奶质量计),果胶酶添加量 0.5%(以木瓜浆质量计),不调节反应体系的pH,提取温度 45℃,提取时间 3 h。1#未经冷 -解冻冻处理,2#在 -20℃以下冷冻 -解冻后用于提油,二者对提油率的影响如图 2所示。由图 2可见,经冷冻处理后椰子油的提取率大大提高,因此后续试验将椰奶进行冷冻 -解冻处理后再进行提油。

由于沟槽辊上多个环形流道内的流体特性相同[4]，故为了减轻计算机的运行负荷、节约计算时间，对辊壳式流浆箱实验装置的内部流场进行简化，选取沟槽辊中的一个环形流道，用SOLIDWORKS软件建立从均衡室入口至浆流出口的流场模型，再用 ICEM-CFD 软件中的四面体网格划分方法进行网格划分，经反复尝试，最终确定最佳网格尺寸为 4 mm，网格总数约20万，划分网格后的流道模型如图3所示。模型具体参数与文献[2，5]的建模参数相同。

图2 冷冻处理对提油率的影响

2.2 反应温度对提油率的影响

椰奶经冷冻 -解冻处理,椰奶用量 60 g,木瓜浆添加量 30%(以椰奶质量计),果胶酶添加量 0.5% (以木瓜浆质量计),加水 30 g,不调节反应体系的pH,提取时间15 h。反应温度对提油率的影响如图3所示。由图 3可见,随着温度的上升,椰子油的提取率先升高后下降,当温度为 45℃时,提油率最高。

图3 温度对提油率的影响

2.3 pH对提油率的影响

图4 pH对提油率的影响

椰奶 60 g,木瓜浆添加量 30%(以椰奶质量计),果胶酶添加量 0.5%(以木瓜浆质量计),加水 30 g,反应温度 45℃,提取时间 20 h。采用磷酸二氢钠溶液和磷酸氢二钠溶液调节反应体系的 pH。pH对提油率的影响如图 4所示。由图 4可见,当 pH为 5时提油率较低,和其他 pH条件相比具有显著性差异;当 pH为 5.5～7.5以及不调节 pH时,提油率之间没有显著差异,因此,为了减少试验环节,后续试验不调节酶解体系的pH。

2.4 椰奶含水量对提油率的影响

通过单因素试验研究椰奶预处理条件、反应温度、pH、椰奶含水量、木瓜浆添加量、果胶酶用量和反应时间对提油率的影响,确定出最佳工艺参数范围。

图5 椰奶水分含量对提油率的影响

2.5 木瓜浆添加量对提油率的影响

水分及挥发物:快速水分测定仪;脂肪含量测定:盖勃法;还原糖含量测定:直接滴定法[10];总糖测定:直接滴定法[10];酸价:GB/T 5009.37—2003(食用植物油卫生标准的分析方法);过氧化值:GB/T 5009.37—2003(食用植物油卫生标准的分析方法中的比色法);β-胡萝卜素含量的测定:比色法[11]。β-胡萝卜素含量测定标准曲线如图 1所示。

图6 木瓜浆添加量对提油率的影响

2.6 果胶酶用量对提油率的影响

采用 Excle处理数据,计算标准偏差,并采用SPSS13.0软件Ducan’s新复极差法 (P<0.05)进行显著性分析。

图7 果胶酶用量对提油率的影响

2.7 椰子油提取时间曲线

译文：The purpose of this research is to help translators master the principles of translation and improve the quality of abstract translation of masters’theses and promote academic communication.

图 8 椰子油提取率随时间的变化曲线

2.8 正交试验

根据上述单因素试验,选择椰奶含水量、木瓜浆用量、果胶酶用量和酶解时间采用L9(33)正交试验。正交试验因素水平如表 1所示,正交试验结果见表2。由表 2正交试验结果的极差分析显示,影响木瓜椰油提取率的因素依次为:酶解时间 >木瓜浆用量>椰奶含水量 >果胶酶用量,最佳的条件为A2B3C3D3,不调节反应体系的 pH,反应温度为45℃。

表 1 正交试验因素水平表

表2 正交试验结果

2.9 油脂质量指标

按照上述最佳试验条件提取木瓜椰油,然后在0.07～0.08 MPa旋转蒸发 1 h,测定各项指标,如表3所示。可见,木瓜椰油富含β-胡萝卜素。

表3 木瓜椰油指标测定

2.10 副产物乳清的理化成分分析及变化趋势

反应 4 h时副产物乳清的部分理化指标分别如表 4所示。由表 4可知,副产物乳清中营养丰富,并且新鲜度高,可作为食品工业原料加以利用。反应过程中副产物理化成分的变化趋势如图 9所示,由图 9可见,在反应过程中副产物的可溶性固形物基本保持不变,pH一直下降,而酸价则不断升高,这说明副产物的新鲜度在不断降低。反应过程中总糖和还原糖含量在第 1小时先升高,可能是椰奶和木瓜浆中的糖分不断溶解在下层溶液中,在 1～4 h不断降低,说明糖分被不断分解。在 4～6 h总糖和还原糖含量不断上升,然后又下降。

表 4 反应 4 h时副产物乳清的理化指标

图9 反应过程中副产物成分变化

3 结论与讨论

3.1 木瓜椰油最佳提取工艺为:椰奶经冷冻 -解冻处理,反应体系中椰奶的含水量为 65%,木瓜浆用量为 40%(以椰奶质量计),果胶酶用量为 1.0%(以木瓜浆质量计),不调节反应体系的 pH,反应温度为45℃,反应时间为 4 h。

3.2 研究表明冷冻 -解冻处理可以提高木瓜椰油提取率,这可能是因为在冷冻过程中椰奶会形成冰晶,而解冻过程冰晶细胞破裂,这两个过程对椰奶乳化体系均有一定程度的破坏,有利于油乳分离。

3.3 采用木瓜浆与椰浆作用,是因为木瓜浆中含有的木瓜蛋白酶能有效地破坏椰奶的乳化体系,加快游离油的析出。由于木瓜浆中含有果胶,果胶与椰奶中的蛋白质分子作用,可使上层的椰奶层形成硬脂一样的结构而不利于油的析出[12-13],而添加果胶酶后可水解果胶,避免溶液形成硬脂状结构,果胶酶也可水解椰奶中可能存在的油脂复合体中的胶态物质,降低体系黏度,增加椰奶的流动性,从而提高出油率。木瓜蛋白酶存在于木瓜浆中,没有纯化,除含有木瓜蛋白酶外,还含有纤维素酶、溶菌酶、谷氨酰胺以及低分子质量的巯基化合物和葡萄糖酶等[14],对酶解也起到一定的作用。

对于北方气候较为干燥的地区，灌溉工作变得更加重要。对于整地情况良好、土地平整的情况，主要采用地面灌溉方式，保证植物生长。但这种方式容易造成土壤板结，因此需要进行一定的改良。对于地势不平或者灌溉条件差的位置，为提高作业标准，加强管理，通常会选择地下灌溉、喷灌或者滴灌的方式为花卉的生长提供必要的水分。由于硬水中存在不被植物吸收的营养物质，所以园林花卉灌溉通常使用的是软水，尽量使用河水、池塘水或者湖水进行灌溉，禁止使用工业废水灌溉花卉。由于井水的温度较低，对于植物生长具有一定的不利影响，因此应尽量避免使用井水。同时在种植过程中还应根据花卉的品种以及温度、湿度、季节进行灌溉调整，通常中午不宜浇水。

3.4 研究表明,木瓜椰油中β-胡萝卜素含量丰富,而β-胡萝卜素具有强抗氧化作用 (清除体内自由基)、防癌抗癌、防老抗衰、防辐射及防止心血管疾病等功效[15-17],此外,木瓜椰油中还可能含有木瓜浆中的其他油溶性成分,如脂溶性维生素(VE、VA、VK等),这些成分兼有营养及抗氧化作用,因而该木瓜椰油具有一定的保健功能,又有较好的氧化稳定性。

3.5 提油后的副产物还含有大量的糖分、氨基酸、蛋白质和脂肪等成分,木瓜蛋白酶和果胶酶的水解成分以及木瓜浆中的一些水溶性成分,采用本试验方法提油后的副产物新鲜度高,可作为食品工业原料,制备木瓜椰奶饮料或木瓜椰子粉。

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Pawpaw CoconutOil Extraction and By-productAnalysis

Li Rui1Xia Qiuyu1Zhao Songlin1Chen Hua1YangMei2
(Coconut Research Institute of Chinese Academy of TropicalAgricultural Sciences1,Wenchang 571339)
(College of Food,Hainan University2,Danzhou 571737)

The technology of preparing pawpaw coconutoilwith pawpaw pulp and pectinase was studied and the chemical components of by-productwere analyzed.The established pawpaw coconut oil preparation technology is as follows:Coconutmilk is freezen,and is thawed before preparation.For the reaction system,the water content of co2 conut cream is 65%,the amountof pawpaw pulp is40%(based on the quantityof coconut cream),the dose ofpec2 tinase is1.0%(based on the quantityofpawpaw pulp),pH of the reaction system is not adjusted,reaction tempera2 ture is 45℃and reaction ti me is 4 h.The by-productwhey is rich in nutritives.

pawpaw coconut oil,extraction technology,by-product

TS224 文献标识码:A 文章编号:1003-0174(2010)05-0057-05

国家科技支撑计划(2007BAD76B01),公益性行业(农业)科研专项子课题(20090326-3)

2009-06-30

李瑞,女,1981年出生,硕士,助理研究员,油脂精细化工

赵松林,男,1965年出生,研究员,椰子产品加工