酶解法提取柑橘皮中香精工艺研究

李志锐，韩淑琴，*，乐粉鹏

（1.中山职业技术学院，广东中山528404；2.中国检验检疫科学研究院，北京100176）

酶解法提取柑橘皮中香精工艺研究

李志锐1，韩淑琴1，*，乐粉鹏2

（1.中山职业技术学院，广东中山528404；2.中国检验检疫科学研究院，北京100176）

为探究酶解法提取柑橘皮中香精的提取工艺，采用单因素试验和正交试验，以香精得率为指标，分别考察加酶量、底物浓度、酶解温度、pH值、酶解时间对柑橘皮中提取香精的影响。得到在纤维素酶（CE）作用下，最佳提取工艺为：酶解温度为45℃，pH 4.5，酶解时间为65 min，加酶量为300 U/g，底物浓度为8%。在此条件下，香精提得率达到0.57%以上。

柑橘；香精；酶法提取

柑橘是世界上产量最大的水果之一，无论是鲜食还是加工，皮是其主要副产物，约占果实重的20%［1］。同时，柑橘皮所含营养成分除氨基酸外，其余均高于果肉，因此，国外已将其开发应用化学、染料、清漆和化妆品等领域，开发出果胶、香精油、膳食纤维、类黄酮等产品［2-4］。在国内，目前大量的柑橘皮渣仅极少部分被再利用，绝大部分被直接丢弃或填埋，不仅严重浪费了资源，更对环境造成巨大危害。本文着重对柑橘皮提取总香精的工艺进行了研究，在全面考虑已有提取方法的优缺点及现有条件的基础上，选用纤维素酶（CE）酶法水解柑橘皮，并以柑橘皮香精得率为指标，通过单因素试验和正交试验研究各影响因素在不同水平下对产品的影响，确定较优的工艺参数，以期为提高柑橘综合利用率，提升柑橘经济效益提供新思路。

1　材料与方法

1.1材料、试剂与仪器

1.1.1材料

柑橘：采自广东省常德。

1.1.2主要试剂

纤维素酶（CE）：酶活力1 500 U/g，中国医药（集团）上海化学试剂公司；其他试剂均为市售分析纯。

1.1.3主要仪器

DHG-9245A型电热鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；RE-3000型旋转蒸发器：西安安泰仪器科技有限公司；HH恒温水浴锅：余姚市检测仪表厂；PHS-3C型精密pH计：上海雷磁仪器厂。

1.2方法

1.2.1提取方法

称取一定量新鲜、干净的橘皮，经粉碎、研磨后加入三颈瓶中，加入一定体积的蒸馏水溶液，调节pH值，恒温水浴搅拌、加热，加入一定量的纤维素酶（CE）酶法提取一定时间，将提取液抽滤，用乙醇萃取、分离，低温旋转蒸馏，将乙醇蒸出，剩余物为淡黄色液体，即为提取的香精。

1.2.2单因素试验

以香精提得率为评价指标，分别考察不同加酶用量（100、200、300、400、500 U/g）、不同底物浓度（4%、6%、8%、10%、12%）、不同酶解温度（25、35、45、55、65℃）、不同提取时间（10、30、60、90、120 min）、不同pH值（3、3.5、4、4.5、5）下对酶法提取柑橘皮香精的影响。

1.2.3正交试验

根据单因素试验结果，以香精提得率为考察指标，选取酶解温度、提取时间、pH值为考察因素，各取3个水平，进行L9（34）正交试验，以确定提取柑橘皮中香精的最佳工艺条件，正交试验因素与水平设计见表1。

表1　L9（34）正交试验因素与水平设计Table 1　Factor and level of L9（34）orthogonal test

1.2.4香精提得率的测定

香精提得率/%=（香精提取量/柑橘皮质量）×100。

2　结果与分析

2.1单因素试验

以柑橘皮香精提得率为评价指标，分别考察不同加酶用量、不同底物浓度、不同酶解温度、不同提取时间、不同pH值下酶法提取柑橘皮香精的影响，结果见图1～图5。

图1　加酶量对于柑橘皮中香精提得率的影响Fig.1　Effect of adding enzyme amount on the yield of citrus peel

图2　底物浓度对于柑橘皮中香精提得率的影响Fig.2　Effect of substrate concentration on the yield of citrus peel

图3　温度对于柑橘皮中香精提得率的影响Fig.3　Effect of temperature on the yield of citrus peel

由图1～图5可知，在纤维素酶（CE）酶解条件下萃取柑橘皮中香精的最佳工艺条件为：加酶量为300 U/g，底物浓度为8%，反应温度为45℃，酶解时间为60min，反应pH 4。

2.2正交试验

图4　酶解时间对于柑橘皮中香精提得率的影响Fig.4　Effect of the time of enzymatic hydrolysis on the yield of citrus peel

图5　pH值对于柑橘皮中香精提得率的影响Fig.5　Effect of pH value on the yield of citrus peel

以柑橘皮香精提得率为评价指标，选定三因素三水平进行正交试验，因素水平见表1，正交结果见表2，方差分析见表3。

表2　柑橘皮提取香精正交试验与结果Table 2　Orthogonal test and results of citrus peel extract

表3　以产率为指标的方差分析Table 3　Variance analysis of yield as index

由表2、3可知，各考察因素对提取效果的影响大小顺序为：C（时间）>B（pH）>A（温度），且C、B两个因素对产率的影响达到了显著性差异（P＜0.05）。由此分析，此包合反应条件的最佳组合为A2B3C3，这一组合没有包括在9个组合中。从正交试验已做的香精得率最高的组合5（A2B2C3）与最优组合（A2B3C3）来看，区别在于B2与B3，将这两个组合同时做了重复试验，得到香精提得率为0.57%的A2B3C3组合优于香精提得率为0.53%的A2B2C3组合。故正交设计所得最佳试验方案为A2B3C3，即反应温度为45℃，pH 4.5，反应时间为65 min。

3　结论

1）由于纤维素酶（CE）对植物具有专一分解特性，可以使细胞壁及细胞问质中的纤维素、半纤维素等物质降解，引起细胞壁及细胞间质结构产生局部疏松、膨胀、崩溃等变化，减小细胞壁、细胞间质等传质屏障对有效成分从细胞内向提取介质扩散的传质阻力，酶解反应可以促进传质过程，因而使有效成分提取率提高。经单因素试验和正交试验研究，确定酶法提取柑橘皮中香精的最佳提取工艺为：反应温度为45℃，pH 4.5，反应时间为65 min，加酶量为300 U/g，底物浓度为8%。在此条件下，香精提得率达到0.57%以上。

2）通过单因素试验和正交试验的考察研究，确定了酶法提取柑橘皮中香精的各因素影响的主次为：反应时间>pH值>反应温度。

［1］梅长松，张海永.酶法提取松针中的天然香料［J］.应用科技，2001，12（1）：32-33

［2］梁绍兰，覃冬.柑橘皮多糖抗氧化性研究［J］.安徽农业科学，2012，40（5）：2624-2625

［3］高虹.从柑橘皮中提取果胶的探讨［J］.广州化工，2000，28（3）：22-25

［4］戴余军，石会军.柑橘皮果胶提取工艺的优化［J］.中国食品添加剂，2011（12）：85-89

Study on Extraction Process of Essence from Citrus Peel by Enzyme Treatment

LI Zhi-rui1，HAN Shu-qin1，*，LE Fen-peng2
（1.Zhongshan Polytechnic，Zhongshan 528404，Guangdong，China；2.Chinese Academy of Inspection and Quarantine，Beijing 100176，China）

To explore the extraction technology of the essence from citrus peel by enzyme hydrolysis method. With the extraction rate as the index，the impact of the enzyme usage，substrate concentration，enzymolysis temperature，pH value and enzymolysis time separately about the essence extracted from citrus peel was investigated by single factor test and orthogonal test.Under the effect of the cellulase（CE），the best extraction technology was：enzymolysis temperature was 45℃，pH 4.5，enzymolysis time was 65 min，the enzyme usage was 300 U/g，and the substrate concentrationwas 8%.Inthis condition，the essence extraction rate achieved above 0.57%.

citrus；essence；enzymatic extraction

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.023

李志锐（1982—），男（汉），讲师，硕士，研究方向：天然产物的研究与应用。

韩淑琴（1980—），女（汉），讲师，硕士，研究方向：天然产物有效成分提取与应用。

2015-12-22