超声辅助水酶法提取冬瓜籽油的工艺研究

张伟光，邸 凯，赵国君

(齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

超声辅助水酶法提取冬瓜籽油的工艺研究

张伟光，邸 凯，赵国君

(齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

以冬瓜籽为原料，采用超声辅助水酶法提取冬瓜籽油。在单因素实验的基础上进行正交实验，得出最佳提取工艺条件:颗粒粒度60目，液料比7∶1，酶用量2.0%(以冬瓜籽质量计)，pH 8.0，酶解温度55℃，超声时间20 min，超声功率150 W，超声温度50℃。在最佳条件下，冬瓜籽油提取率为82.55%。

冬瓜籽油；超声波；水酶法；提取

冬瓜属葫芦科一年生草本植物，别名白瓜、枕瓜、广瓜，冬瓜原产于我国南方和印度，现在全国各地均有栽培，主要供应季节为夏秋季[1]。冬瓜的果实富含碳水化合物、蛋白质、维生素以及膳食纤维等营养成分，具有产量高、耐贮运、热量低等特点[2-3]，还具有利尿、清热、化痰、抗炎等功效[4-5]，可以降低糖尿病患者的血糖水平[6]。目前植物油的提取方法主要有压榨法[7-8]、超临界CO2萃取法[9-10]、微波辅助水酶法[11-13]、溶剂法[14]等。超声波是一种效率较高的提取技术，通过提高介质分子运动速度达到辅助生物有效成分高效提取的目的[15]。超声波辅助法具有仪器设备简单、操作时间短等优点，可有效降低提取成本[16]。本实验采用超声辅助水酶法提取冬瓜籽油，并优化其工艺条件。

1 材料与方法

1.1 实验材料

冬瓜籽：购自齐齐哈尔市种子商店；水解蛋白酶Alcalase 3.0T：忆诺联创生物科技发展(北京)有限公司，其他试剂均为分析纯。

1810-B型石英自动双重纯水蒸馏器， RE-52AA旋转蒸发器，标准检验筛，电热恒温水浴锅，FZ102微型植物粉碎机，SK2200HP超声清洗器，GT10-2型高速台式离心机，101-2A型电热鼓风干燥箱。

1.2 实验方法

1.2.1 冬瓜籽油的提取

根据文献[17]方法提取冬瓜籽油。将冬瓜籽清洗、烘干、粉碎、过筛处理后，每次准确称取20 g冬瓜籽粉末，置于250 mL圆底烧杯中，按一定液料比加入蒸馏水，通过超声波处理并达到规定的时间，调节pH后加入一定量的Alcalase 3.0T蛋白酶，置于恒温水浴锅中不断搅拌2.5 h，萃取结束后加热8 min 灭酶，在4 000 r/min 离心25 min，收集上层游离油，弃去乳状液及水解液，将残渣用蒸馏水洗涤，继续离心10 min，收集上层游离油，将两次离心所得的游离油合并称重，计算提取率。提取率=冬瓜籽油质量/冬瓜籽中油脂质量×100%。

1.2.2 冬瓜籽中油脂含量测定

按GB/T 14772—2008方法测定。

2 结果与讨论

2.1 酶解条件对冬瓜籽油提取率的影响

在没有经过超声波处理的情况下，以冬瓜籽的颗粒粒度、液料比、酶用量、pH、酶解温度作为考察因素，进行实验并计算提取率，通过正交实验确定最优工艺条件。

2.1.1 颗粒粒度对提取率的影响

在液料比7∶1、酶用量2.0%(以冬瓜籽质量计，下同)、pH 8.0、酶解温度55℃的条件下，研究颗粒粒度对提取率的影响，结果如图1所示。

图1 颗粒粒度对提取率的影响

从图1 可以看出，冬瓜籽油的提取率与颗粒粒度的大小关系较大，颗粒粒度减小，提取率增加，颗粒粒度超过60目后提取率减小，是由于颗粒粒度特别小时，其吸附作用会变大，导致扩散速度变小，使提取率降低。因此，确定冬瓜籽的粒度为60目。

2.1.2 液料比对提取率的影响

在颗粒粒度60目、酶用量2.0%、pH 8.0、酶解温度55 ℃的条件下，研究液料比对提取率的影响，结果如图2 所示。

图2 液料比对提取率的影响

从图2可以看出，提取率随着液料比的增加而增加，但增加趋势逐渐缩小，液料比超过7∶1后提取率呈下降趋势。液料比的加大有利于蛋白质的溶出，可提高酶解速率，使提取率增大，当液料比过大时，分子间的碰撞概率下降，从而降低提取率。因此，确定液料比为7∶1。

2.1.3 酶用量对提取率的影响

在颗粒粒度60目、液料比7∶1、pH 8.0、酶解温度55 ℃的条件下，研究酶用量对提取率的影响，结果如图3 所示。

图3 酶用量对提取率的影响

从图3可以看出，提取率随着酶用量的增加而增加，这是由于酶可对细胞膜上的脂蛋白进行水解使细胞中油脂得以释放，酶用量超过2.0%后提取率呈下降趋势，是由于酶用量过多，使得酶本身发生自溶反应，导致提取率降低。因此，确定酶用量为2.0%。

2.1.4 pH对提取率的影响

在颗粒粒度60目、液料比7∶1、酶用量2.0%、酶解温度55℃的条件下，研究pH对提取率的影响，结果如图4所示。

图4 pH对提取率的影响

从图4可以看出，冬瓜籽油提取率随着pH的增加而明显增加，当pH超过8.0后提取率开始降低；这是由于水解蛋白酶的最适宜pH为6.5～8.5，超过这个范围酶的活性下降。因此，确定pH为8.0。

2.1.5 酶解温度对提取率的影响

在颗粒粒度60目、液料比7∶1、酶用量2.0%、pH 8.0的条件下，研究酶解温度对提取率的影响，结果如图5所示。

图5 酶解温度对提取率的影响

从图5可以看出，随着酶解温度的升高，冬瓜籽油提取率明显增加，当酶解温度高于55 ℃后，提取率开始下降，原因是温度过高使酶变性，降低酶解的反应速度。因此，确定酶解温度为55 ℃。

2.1.6 正交实验设计确定最佳酶解工艺条件

影响提取率的主要因素有：颗粒粒度，液料比，酶用量，pH，酶解温度。用L16(45)正交实验设计法进行实验，冬瓜籽油提取最佳酶解工艺正交实验的因素水平见表1，正交实验设计及结果见表2。

表1 因素水平

表2 正交实验设计及结果

从表2可以看出，对提取率的影响因素贡献依次为酶解温度gt;酶用量gt;颗粒粒度gt; pHgt;液料比，冬瓜籽油提取最佳酶解工艺条件的组合为A1B2C2D2E3，即颗粒粒度60目、液料比7∶1、酶用量2.0%、pH 8.0、酶解温度55 ℃。在最佳条件下进行3次平行实验，平均提取率为72.49%。

2.2 超声波处理对冬瓜籽油提取率的影响

在上述最佳酶解条件下，研究最佳超声波处理条件。在课题组前期实验的基础上，确定影响提取率的主要因素有：超声时间，超声功率，超声温度。用L9(34)正交实验设计法进行实验，冬瓜籽油提取最佳超声波处理条件正交实验的因素水平见表3，正交实验设计及结果见表4。

表3 因素水平

表4 正交实验设计及结果

从表4可以看出，对提取率的影响因素贡献依次为超声功率gt;超声时间gt;超声温度，冬瓜籽油提取最佳超声波处理条件的组合为A2B2C2，即超声时间20 min、超声功率150 W、超声温度50 ℃。在最佳条件下进行3次平行实验，平均提取率为82.55%，提取率与没有超声处理的相比提高了10.06个百分点。

3 结 论

采用超声辅助水酶法提取冬瓜籽油，在单因素实验的基础上通过正交实验确定了最佳工艺条件：颗粒粒度60目，液料比7∶1，酶用量2.0%，pH 8.0，酶解温度55 ℃，超声时间20 min，超声功率150 W，超声温度50 ℃。为进一步验证正交实验结果的可靠性，在最佳工艺条件下进行3次平行实验，平均提取率为82.55%。

[1] 吴少福,黎冬明,郑国栋,等.超声辅助提取冬瓜籽油工艺的研究[J].中国粮油学报,2011,26(5):57-60.

[2] 吴欣秀,王海凤,李娜,等.冬瓜皮提取物对油脂的抗氧化作用研究 [J]. 粮油食品科技, 2016, 24(1): 37-39.

[3] DEBSANKAR D, SUBHAS M, DEBABRATA M .Structural characterization of dietary fiber of green chalcumra (Benincasahispida) fruit by NMR spectroscopic analysis [J]. Nat Prod Commun, 2009, 4(4): 547-552.

[4] GILL N S, DHIMAN J, BAJWA P. Evaluation of free radical scavenging, anti-inflammatory and analgesic potential ofBenincasahispidaseed extract[J]. Int J Pharmacol,2010,6(5):652-657.

[5] MOON M K,KANG D G, LEE Y J. Effect ofBenincasahispidaCogniaux on high glucose-induced vascular inflammation of human umbilical vein endothelial cells[J].Vasc Pharmacol,2008,50(3):116-122.

[6] JIANG X, KUANG F, KONG F S, et al. Prediction of the antiglycation activity of polysaccharides fromBenincasahispidausing a response surface methodology[J]. Carbohydr Polym, 2016,151(10):358-363.

[7] 程园园,刘大川,刘晔,等.4种油料压榨油的品质评价[J].中国油脂,2016,41(1):7-10.

[8] 肖丽娟,曾凡坤.番茄籽油的性质及制取工艺[J].粮油加工,2006(1): 45-48.

[9] 任飞,韩发,石丽娜,等.超临界CO2萃取技术在植物油脂提取中的应用[J].中国油脂,2010,35(5):14-18.

[10] 沈心好,许时婴.超临界CO2萃取番茄籽油[J]. 无锡轻工大学学报,2004,23(6):1-5.

[11] 王强,王存,王睿,等.微波辅助水酶法提取番茄籽油工艺优化及理化特性研究[J].中国粮油学报,2015,30(10):43-48.

[12] 严小平,李成平,金建昌.超声波法提取西瓜籽油的最佳工艺研究[J].中国粮油学报,2012,27(3):53-56.

[13] 胡滨,陈一资,苏赵. 超声波和微波辅助水酶法提取葡萄籽油的工艺研究[J].中国油脂,2015,40(12):12-17.

[14] 薛刚,苏印泉,杨芳霞,等.溶剂法提取水冬瓜籽油的研究[J].西北林学院学报,2010,25(3):154-157.

[15] 李良玉,曹荣安,于伟,等.超声波辅助提取麦胚黄酮的技术研究[J].粮油食品科技,2014,22(4):42-47.

[16] 李伟,陆占国,孙胜敏,等.酸浆果籽油的提取研究[J].食品与机械,2011,27(2):44-46.

[17] 方芳,许凯扬,朱强,等.超声波辅助水酶法萃取葫芦籽油的研究[J].中国粮油学报,2012,27(10):53-56.

Ultrasound-assistedaqueousenzymaticextractionofBenincasahispidaCogn.seedoil

ZHANG Weiguang，DI Kai，ZHAO Guojun

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Qiqihar University, Qiqihar 161006, Heilongjiang，China)

TheBenincasahispidaCogn. seed oil was extracted by ultrasound-assisted aqueous enzymatic method．On the basis of single factor experiment, the optimal extraction conditions were obtained by orthogonal experiment as follows: partical size 60 meshes, liquid-solid ratio 7∶1, dosage of alcalase 2.0%(based on the mass ofBenincasahispidaCogn. seed), pH 8.0, enzymolysis temperature 55 ℃, ultrasonic time 20 min, ultrasonic power 150 W, ultrasonic temperature 50℃. Under these conditions,the extraction rate was 82.55%.

BenincasahispidaCogn. seed oil；ultrasound；aqueous enzymatic method；extraction

TS225;TQ644.1

A

1003-7969(2017)11-0012-04

2017-01-20；

2017-06-20

黑龙江省教育厅基本业务专项理工面上项目(135109205)

张伟光(1970)，男，副教授，硕士，研究方向为精细化学品合成及油脂加工(E-mail)zhangweiguang1230@163.com。