紫苏籽油水酶法提取中的酶配比研究

夏瑶瑶，张志军，贺东亮，李会珍，李晓君

(中北大学 化工与环境学院，太原 030051)

油脂加工

紫苏籽油水酶法提取中的酶配比研究

夏瑶瑶，张志军，贺东亮，李会珍，李晓君

(中北大学 化工与环境学院，太原 030051)

通过筛选、复配不同生物酶进一步优化紫苏籽油水酶法提取工艺。以紫苏籽为原料，采用单因素试验筛选出对紫苏籽出油率影响较大的生物酶，设计L9(33)正交试验对不同生物酶复配比例进行优化。结果表明：纤维素酶、中性蛋白酶和果胶酶为影响紫苏籽出油率的主要酶，其最佳复配比例(基于紫苏籽质量)为纤维素酶5.5%、中性蛋白酶4.5%、果胶酶7.5%；在酶复配最佳条件下，紫苏籽出油率可达29.96%。研究结果可为紫苏籽油提取及紫苏产业化开发提供理论和技术参考。

紫苏籽油；酶配比；水酶法；出油率；正交试验

紫苏(PerillafrtaescensL．Britt)为唇形科一年生草本植物，具特异芳香，是我国传统的中药材和油料作物[1-2]。紫苏籽出油率高，紫苏籽油中α-亚麻酸占55%～65%[3]。研究[4-7]表明，紫苏籽油具有降血压、降血脂、降胆固醇、抗癌、提高记忆力、改善情绪等生理功能。近年来，紫苏作为新型保健油的植物资源，越来越受到人们重视，其开发利用正成为研究热点[8-9]。

目前植物油提取工艺主要为压榨法和溶剂浸出法。冷榨出油率低，热榨蛋白质易变性，溶剂法提取率高但容易有溶剂残留且能耗高[10-12]。水酶法提油能提高油脂质量，且处理条件较温和，不破坏营养物质，能够降低能耗、溶耗，减少副产物中的有害成分，作为一种新兴的制油工艺备受关注[13-15]。随着酶工程技术快速发展，酶价格降低及工艺不断改进，水酶法提油将成为一个新的技术产业[16-19]。

关于水酶法提取芝麻油[11]、黄芥油[14]、南瓜籽油[16]方面已有研究报道，但在紫苏籽油提取，特别是提取过程中酶制剂筛选方面的报道相对较少。本研究采用水酶法提取紫苏籽油，以出油率为指标，对不同酶制剂进行筛选，并通过正交试验确定复合酶的最优配比，以期为紫苏籽油及蛋白质产品工业化开发提供理论和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 原料与试剂

紫苏籽，2015年收获于中北大学试验田。

纤维素酶(10 000 U/g)、中性蛋白酶(50 000 U/g)、果胶酶(30 000 U/g)，购于湖南鸿鹰祥生物工程股份有限公司；半纤维素酶(10 000 U/g)，购于河南聚荣食品配料有限公司。

1.1.2 仪器与设备

HH-6数显恒温水浴锅，TDL-5-A型高速离心机，SB-5200 DTDN超声波清洗机，FLY-200B台式小容量恒温培养摇床，GZX-9070MBE电热鼓风干燥机。

1.2 试验方法

1.2.1 水酶法提取紫苏籽油

将紫苏籽按料液比1∶5加去离子水，打磨成浆液，50℃浸泡2 h，300 W超声30 min，100℃水浴灭酶5 min，冷却至室温，加生物酶制剂，50℃酶解2 h，酶解后的溶液高速离心20 min(5 000 r/min)，取上层清油。中间乳状液加热破乳后离心20 min(5 000 r/min)，取上层油相。将两次所取油合并，准确称取油脂质量，根据下式计算出油率。

紫苏籽出油率=紫苏籽油质量/紫苏籽质量×100%

1.2.2 数据处理

试验数据用Excel 2003和SPSS16.0进行数据处理和相关分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

以紫苏籽质量为基础，设置酶用量梯度分别为：纤维素酶3.5%、4.5%、5.5%、6.5%、7.5%、8.5%，半纤维素酶0.5%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%、5.5%，中性蛋白酶0.5%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%、5.5%，果胶酶3.5%、4.5%、5.5%、6.5%、7.5%、8.5%，研究各酶用量对紫苏籽出油率的影响。

2.1.1 纤维素酶与果胶酶的影响(见图1)

由图1可知，当纤维素酶用量小于5.5%时，紫苏籽出油率随酶用量增加而逐渐升高，5.5%时达到最大，为21.27%；当纤维素酶用量大于5.5%时，出油率随酶用量增加逐渐降低。可见纤维素酶的用量对紫苏籽出油率有一定的影响，纤维素酶的最适用量为5.5%。

由图1可知，当果胶酶用量小于6.5%时，紫苏籽出油率随酶用量增加而升高，6.5%时达到最大，为10.73%；当果胶酶用量大于6.5%时，随酶用量增加出油率反而降低。可见果胶酶的用量对紫苏籽出油率有一定的影响，且最适用量为6.5%。

图1 纤维素酶与果胶酶用量对出油率的影响

2.1.2 半纤维素酶与中性蛋白酶的影响(见图2)

图2 半纤维素酶与中性蛋白酶用量对出油率的影响

由图2可知，半纤维素酶的用量对紫苏籽出油率几乎没有影响，当半纤维素酶用量为0.5%时，紫苏籽出油率最高，但仅为2.67%。

由图2可知，当中性蛋白酶用量小于3.5%时，紫苏籽出油率随酶用量增加而增加，3.5%时达到最大，为20.80%；当中性蛋白酶用量大于3.5%时，出油率随酶用量增加呈下降趋势。可见中性蛋白酶的用量对紫苏籽出油率有一定的影响，且最适用量为3.5%。

2.2 正交试验

在单因素试验基础上，以纤维素酶用量(A)、中性蛋白酶用量(B)及果胶酶用量(C)3个主要因素设计三因素三水平正交试验，正交试验设计及结果见表1，方差分析见表2。

由表1与表2可知，3种酶对紫苏籽出油率的影响顺序为纤维素酶(A)>中性蛋白酶(B)>果胶酶(C)，其中纤维素酶与中性蛋白酶对紫苏籽出油率的影响达到显著水平，果胶酶的影响不显著。 酶复配的优化组合为A2B3C3，即纤维素酶用量为5.5%、中性蛋白酶用量为4.5%、果胶酶用量为7.5%，此时紫苏籽出油率最高。对最优复合酶配比组合A2B3C3进行验证试验，紫苏籽出油率可达到29.96%，高于任何一种单一酶的出油率，可见通过酶的复合水解作用，显著提高了紫苏籽的出油率。

表1 正交试验设计及结果

表2 方差分析

注：F0.05(2,2)=19.00，F0.01(2,2)=99.00。

3 结 论

在单因素试验基础上，通过正交试验确定紫苏籽油水酶法提取过程中酶对出油率影响依次为纤维素酶>中性蛋白酶>果胶酶，酶复配最优组合(以紫苏籽质量计)为纤维素酶5.5%、中性蛋白酶4.5%、果胶酶7.5%。在酶复配最佳条件下，紫苏籽出油率最高，可达29.96%。研究结果可为紫苏籽油提取及紫苏产业化开发提供理论和技术参考。

[1] 韦保耀, 黄丽, 滕建文. 紫苏属植物的研究进展[J]. 食品科学, 2005, 26(4): 274-277.

[2] 谭关莲, 严明芳, 汪磊,等. 国内外紫苏研究进展概述[J]. 中国油料作物学报, 2012, 34(2): 225-231.

[3] 张志军, 孙子文, 李会珍,等. 不同品种紫苏种子营养成分及脂肪酸组分分析[J]. 中国粮油学报, 2012, 27(8): 57-59.

[4] 黄明发, 郭莉, 郑炯,等. 紫苏的研究进展[J]. 中国食品添加剂, 2007(4): 85-89.

[5] 陈亮, 王丽梅, 郭艳芬,等. 核桃油、紫苏油、α-亚麻酸、亚油酸对大鼠学习记忆的影响[J]. 中国油脂, 2011, 36(10): 33-37.

[6] JO H, KIM M, LEE J, et al. Alti-atherogenic properties of emulsifiedPerillaoil (EPO) in apo E KO mice and plasma lipid lowering effects of rice porridge containing EPO in healthy young adults [J]. Food Sci Biotechnol, 2013, 22: 79-85.

[7] 张晓彬, 姜文鑫, 张琳，等. 紫苏的研究进展[J]. 食品研究与开发, 2014, 36(7): 140-143.

[8] 胡颖，杨梅花，蒋纬，等. 超临界CO2结合夹带剂萃取紫苏籽油研究[J]. 中国油脂, 2013, 38(7): 8-11.

[9] MASUMOTO N, KORIN M, ITO M. Geraniol and linalool synthases from wild species of perilla[J]. Phytochemistry, 2010, 71(1): 1068-1075.

[10] 洪丰，朱向菊.酶法提油技术应用[J]. 粮食与油脂, 2009(6): 1-3.

[11] LATIF S, ANWAR F. Aqueous enzymatic sesame oil and protein extraction [J]. Food Chem, 2011, 125(2): 679-684.

[12] 卢立洋. 水酶法提取茶树籽油的研究[J]. 食品安全导刊, 2015(26): 70-71.

[13] 吴祥庭. 酶法提油技术的研究进展[J]. 粮油食品科技, 2006, 14(6): 41-42.

[14] LI J, ZU Y G, LUO M,et al. Aqueous enzymatic process assisted by microwave extraction of oil from yellow horn (XanthocerassorbifoliaBunge) seed kernels and its quality evaluation [J]. Food Chem, 2013, 138(4): 2152-2158.

[15] 申爱荣, 谭著明, 蒋丽娟. 不同提油方法对制取光皮树油的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2010, 30(11): 129-134.

[16] JIAO J, LI Z G, GAI Q Y, et al. Microwave-assisted queous enzymatic extraction of oil from pumpkin seeds and evaluation of its physicochemical properties, fatty acid compositions and antioxidant activities [J]. Food Chem, 2014, 147(15): 17-24.

[17] 鲁曾, 董海洲, 潘燕. 酶法提油技术研究进展[J]. 粮食与油脂, 2006(6): 37-39.

[18] MASNI M Y, MICHAEL H G, KESHAVAN N. Aqueous enzyme assisted oil extraction from oilseeds and emulsion de-emulsifying methods: a review [J]. Trends Food Sci Technol, 2015, 41(1): 60-82.

[19] 张岩春, 于国萍. 关于大豆酶法制油的复合酶筛选与复合的研究[J]. 粮食加工, 2004(3): 53-56.

Enzyme proportion in aqueous enzymatic extraction of perilla seed oil

XIA Yaoyao，ZHANG Zhijun，HE Dongliang，LI Huizhen，LI Xiaojun

(College of Chemical and Environmental Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China)

Screening and remixing different enzymes were conducted to optimize the aqueous enzymatic extraction technique of perilla seed oil. With perilla seed as raw material, the enzyme which had larger influence on extraction rate of perilla seed oil was selected by single factor experiment, and the enzyme proportion was optimized by L9(33) orthogonal experiment. The results showed that cellulase, neutral protease and pectinase were main enzyme for perilla seed oil extraction, and the optimal enzyme proportion based on the mass of perilla seed oil was cellulase 5.5%, neutral protease 4.5% and pectinase 7.5%. Under the optimal condition of enzyme proportion, extraction rate of perilla seed oil could reach 29.96%. The result was helpful to provide theoretical and technical references for perilla seed oil extraction and perilla industralization.

perilla seed oil; enzyme proportion; aqueous enzymatic method; oil extraction rate; orthogonal experiment

2016-03-30;

2016-08-17

山西省科技攻关项目(20150311009-4)

夏瑶瑶(1991)，女，在读硕士，研究方向为生物化工(E-mail)1397868433@qq.com。

张志军，教授，博士生导师(E-mail)zjzhang@nuc.edu.cn。

TS224.4;TQ644.1

A

1003-7969(2017)01-0019-03