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      基于復合酶法提取核桃油工藝條件的優(yōu)化

      2019-11-02 13:16:49李亞萍
      江蘇農業(yè)科學 2019年16期
      關鍵詞:纖維素酶核桃油果膠酶

      摘要:研究復合酶提取核桃油的工藝條件。以果膠酶和纖維素酶組成復合酶,并輔助以超聲波來提取核桃油,經單因素試驗和正交試驗優(yōu)化提取條件。研究結果表明,果膠酶 ∶纖維素酶的質量比為1 ∶1、酶添加量1.4%、酶解pH值為6.0、超聲酶解溫度55 ℃、酶解時間50 min、超聲功率90 W,核桃提油率可達54%。

      關鍵詞:核桃油;復合酶;超聲波;提取工藝優(yōu)化;果膠酶;纖維素酶

      中圖分類號: TS255.1 ?文獻標志碼: A

      文章編號:1002-1302(2019)16-0221-03

      收稿日期:2019-04-18

      基金項目:陜西省安康市科技局項目(編號:2017AK01-06)。

      作者簡介:李亞萍(1978—),陜西寶雞人,碩士,講師,主要從事天然植物中有效成分的提取分離與檢測方面的研究。

      隨著人們生活水平的提高,有著“樹上油庫”美譽的核桃越來越被關注。相對于其他油料植物,核桃中核桃仁的油脂含量較高,質量占比65%左右,亞油酸、甘油酯、亞麻酸及油酸甘油酯是其主要成分,含量占油脂總量的90%左右。大量的醫(yī)學和營養(yǎng)學研究發(fā)現,長期食用核桃油不僅可以降低血液中的膽固醇水平,還可對心血管類的疾病起到一定的預防作用[1-3]。提油方法中,傳統(tǒng)的壓榨法出油率不高,殘油量大,而溶劑浸出法提油的時間較長、同時還存在有機溶劑殘留的問題[4]。本研究以超聲波輔助復合酶法提取核桃油,該方法不僅環(huán)保,提油率高,而且操作過程簡單,試驗條件易于控制,可為安康核桃油的開發(fā)利用提供一定的理論依據。

      1 材料與方法

      1.1 儀器、試劑及原料

      KH-250DE數控超聲波清洗器,昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司生產;LC-10ATvp高效液相色譜儀,日本島津生產;MODEL0406-1低速離心機,上海醫(yī)療器械(集團)有限公司手術器械廠生產;DK-2000-ШL電熱恒溫水浴鍋,天津市泰斯特儀器有限公司生產。所用試劑均為分析純。果膠酶、纖維素酶食品級,上海如吉生物科技發(fā)展有限公司生產。核桃采自陜西省安康地區(qū)的山地核桃。

      1.2 核桃油的提取過程

      篩選安康地區(qū)優(yōu)質核桃仁,在溫水中浸泡12 h后去掉內種皮,烘干后粉碎,稱質量。按質量比1 ∶6將核桃仁和水混合得到混合液[5],分別加入果膠酶、纖維素酶、復合酶(質量比為1 ∶1),攪拌均勻后,固定超聲功率90 W,并設置一定的酶解pH值(以氫氧化鈉調節(jié))、超聲酶解溫度、酶解時間,在超聲波清洗器中超聲酶解。然后取出試液煮沸10 min,混合液上離心機分離,獲得游離油和乳狀液,乳狀液再經萃取分離得到游離油。合并上述游離油即為粗油,再經恒質量干燥即可獲得核桃油產品。具體過程見圖1。

      2 結果與分析

      2.1 不同因素對核桃油提取率的影響

      2.1.1 單一酶與復合酶對核桃油提油率的影響

      準確稱取10 g核桃仁粉末3份,按1 ∶6(料液質量比)制成混合液,分別用果膠酶、纖維素酶及復合酶(質量比1 ∶1)酶解[6],加酶1.4%(酶量占混合液的質量比值),調節(jié)pH值=6.0。設置超聲功率90 W,超聲酶解溫度50 ℃,超聲酶解時間30 min。進行酶解,酶解完成后將混合液煮沸滅酶10 min,離心 4 000 r/min,20 min,比較觀察不同酶對提油效果的影響。

      從圖2可以看出,復合酶比單一酶更利于提油率的提高,可能是纖維素酶與果膠酶之間存在著協(xié)同作用,聯(lián)合使用能提高出油率,所以采用復合酶進行酶解提油。

      2.1.2 酶用量對核桃油提取率的影響

      準確稱取10 g核桃仁粉末6份, 按1 ∶6(料液質量比)制成混合液, 用復合酶進行酶解,依次加入0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%的復合酶(酶量占混合液的質量比值),其他操作條件同

      “211”節(jié),比較不同酶用量對核桃油提取率的影響。從圖3可以看出,酶用量<1.4%時,核桃油的提取率隨著酶用量大幅提高,當酶用量達1.4%時,提油率達到了最大值,之后酶用量再增加,核桃油的提取率反而有下降的趨勢,可能是酶的濃度偏大,酶解活性反而下降,因此酶用量宜控制在1.4%。

      2.1.3 酶解pH值對核桃油提取率的影響

      準確稱取10 g核桃仁粉末5份,工藝參數與“2.1.1”節(jié)部分相同,分別調節(jié)酶解pH值為 5.0、5.5、6.0、6.5、7.0,比較酶解pH值對提油效果的影響。

      從圖4可以看出,當pH值<6.0時,隨著pH值的增加,核桃油提取率呈增加趨勢,但pH值在5.0~5.5之間變化不明顯,5.5~6.0之間,提油率提高明顯,pH值=6.0時,提取率最大;pH值超過6.0時,提取率開始下降,可能是酶的活性開始下降了。因此pH值宜控制在6.0。

      2.1.4 超聲酶解溫度對核桃油提取率的影響

      準確稱取 10 g 核桃仁粉末5份,工藝參數與“2.1.1”節(jié)部分相同,分別在40、45、50、55、60 ℃溫度條件下進行酶解,比較酶解溫度對提油效果的影響。

      從圖5可以看出,在酶解溫度為40~55 ℃時,提取率隨著酶解溫度的升高而增加,當溫度為55 ℃時,提取率最大。酶解溫度高于55 ℃后,提取率反而下降,因為此時已經超過了酶解的最佳溫度,酶的活性開始下降。因此,55 ℃ 是最佳的超聲酶解溫度。

      2.1.5 酶解時間對核桃油提取率的影響

      準確稱取10 g核桃仁粉末6份,工藝參數與“2.1.1”節(jié)部分相同, 進行酶解的時間分別為20、30、40、50、60、70 min,比較酶解時間對提油效果的影響。從圖6可以看出,核桃油的提取率隨著酶解時間的增加先增加后減少,當超聲酶解時間為50 min時,酶與底物進行了最充分的反應,出油率相對最多,提取率也達到了最大值,超過50 min后,提取率開始下降,可能是時間過長,核桃呈乳化狀態(tài),不利于離心分離。因此,超聲酶解時間宜控制在50 min。

      2.2 復合酶提取核桃油的正交試驗

      以核桃油的提取率為試驗指標,根據單因素試驗結果,以酶加量、酶解pH值、超聲酶解溫度、超聲酶解時間為影響因素,進行L9(34)的正交試驗設計,因素水平見表1,試驗結果見表2。

      從表2數據分析可知,影響核桃油提取率的因素大小為A>D>C>B,即酶加量對核桃油提取率的影響最大,其次是超聲酶解時間和超聲酶解溫度,酶解pH值對核桃油的提取率影響最小。 4個因素的最佳工藝為A2B2C2D1,即酶加量14%、酶解pH值為6.0、超聲酶解溫度55 ℃、超聲酶解時間50 min。

      因此,核桃油產率計算值為w=m/ms×100%=0.543 8/10×100%=54%。

      式中:w為核桃油提取率,%;ms為核桃仁的質量,g;m為提取的核桃油的質量,g。

      3 結論

      超聲波輔助酶法將水酶法與超聲波技術結合起來,酶使核桃仁的組織細胞破裂得更有效,更充分,提高了出油率,又輔助以超聲波的強烈振動、空化及攪拌等協(xié)同作用,有效地提高了核桃油的提取率。若按下述工藝條件運行,果膠酶 ∶纖維素酶質量比為1 ∶1、酶添加量1.4%、超聲酶解pH值為60、超聲酶解溫度55 ℃、酶解時間50 min、超聲功率90 W,核桃提油率可高達54%。

      參考文獻:

      [1]張韶忠. 核桃油現代食用消費的新趨勢[J]. 農產品加工,2008(7):34-35.

      [2]翁新楚,董新偉,任國普. EPA和DHA的生理功能及其氧化穩(wěn)定性[J]. 生物工程進展,1994,14(6):56-60.

      [3]Phillipson B E,Rothrock D W,Connor W E,et al. Reduction of plasma lipids,lipoproteins,and apoproteins by dietary fish oils in patients with hypertriglyceridemia[J]. New England Journal of Medicine,1985,312(19):1210-1216.

      [4]姜榮慶. 復合酶提取山核桃油及副產物綜合利用的研究[D]. 長春:吉林農業(yè)大學,2011.

      [5]李天蘭. 水酶法提取核桃油及多不飽和脂肪酸富集研究[D]. 烏魯木齊:新疆農業(yè)大學,2013.

      [6]易建華,朱振寶,趙 芳. 酶的選擇對水酶法提取核桃油的影響[J]. 中國油脂,2007,32(2):27-29.

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