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响应面法优化酶解低温榨取汉麻籽油工艺

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-06-05
核心提示:汉麻籽也称火麻籽,其主要成分是蛋白质和脂肪,微量营养元素Ca、K、Mg、Mn等含量也较为丰富。目前,汉麻籽油的提取方法主要有溶剂萃取法、热榨法及冷榨法、超声辅助提取法等,这些方法虽然技术成熟,利于工业化生产,但存在不容忽视的问题。
   汉麻籽也称火麻籽,其主要成分是蛋白质和脂肪,微量营养元素Ca、K、Mg、Mn等含量也较为丰富。目前,汉麻籽油的提取方法主要有溶剂萃取法、热榨法及冷榨法、超声辅助提取法等,这些方法虽然技术成熟,利于工业化生产,但存在不容忽视的问题。
 
  来自哈尔滨商业大学食品工程学院,谷物食品与谷物资源综合加工省级重点实验室的王雯、朱立清*、石彦国*等人以汉麻籽仁为原料,在低温条件下进行初榨,得到部分功能性较好的初榨油,由于初榨温度较低,饼中残油较高,因此尝试在初榨饼中加入Viscozyme L植物水解酶和Protex 6L碱性蛋白酶进行酶解,再进行低温复榨,榨取初榨饼中剩余部分油脂,以获得更高的出油效率,同时期望汉麻籽油理化指标稳定,油中功能性成分仍保留完全,为研究酶解低温榨取汉麻籽油提供一定的理论依据。
 
  1、Protex 6L碱性蛋白酶酶解初榨饼单因素试验结果
 
  加酶量对出油效率的影响
 
  随着碱性蛋白酶的增加,出油效率随之上升,当碱性蛋白酶增加量过大时,出油效率反而下降。当碱性蛋白酶的使用量为1.0%,出油效率达到最大值,这是因为在一定范围内随着加酶量的增加,有更多的酶分子和底物相互作用,从而增加出油效率,但是当加酶量过大时,底物逐渐被酶所饱和,剩余的酶分子没有底物可以利用,同时酶的活性中心会被其他过量的酶所覆盖,影响酶解效率,使得出油效率不再增加而趋于平稳,所以本实验选取加酶量1.0%作为后续研究参数。
 
  酶解pH值对出油效率的影响
 
  pH值在9.0~10.0,出油效率呈现上升趋势,在pH值到达10.0时,出油效率达到最大,当pH值大于10.0时,出油效率呈现下降趋势,这是因为酶对反应体系的pH值有一定的敏感性,pH值可以改变酶分子的空间构象,并影响酶分子与底物之间的结合,当pH值为10.0时,可使酶的活性位点外露,增加酶活力,使得出油效率达到最高。所以本实验选取pH 10.0作为后续研究参数。
 
  酶解时间对出油效率的影响
 
  在酶解时间1.5~2.5 h的范围内,随着酶解时间延长,出油效率呈现上升趋势,酶解2.5 h时出油效率达到最大值,随后趋于平稳,这是因为随着酶解时间的延长,酶分子与底物可以充分接触,进行酶解反应。但是,随着酶解时间的延长大多数底物已经被酶解,致使其出油效率增加缓慢,从生产效率上讲,时间延长会使生产效率降低。
 
  酶解温度对出油效率的影响
 
  出油效率呈现上升后下降的趋势,当酶解温度小于50 ℃时,出油效率随着酶解温度的升高而逐渐增加,当酶解温度超过50℃后出油效率明显下降。这主要是因为酶解温度升高可以使反应体系中分子运动速率上升,提升了底物和酶的接触几率,加速酶解反应进程;但是酶解温度过高会使维持酶分子结构的次级键断裂,使其部分失活,从而降低了酶活性,延缓了酶解进程,使得出油效率下降,所以本实验选取酶解温度为50 ℃作为后续研究参数。
 
  2、二次回归方程的建立分析与验证
 
  4 个变量在两两交互时,保持其中2个变量不变,随着另外2 个变量的增加,出油效率呈现先上升的趋势,当达到一定值时又呈现出下降趋势。其中随着AC、BD、AD、CD交互作用为极显着,BC和AB不显着,通过优化得到汉麻籽仁初次冷榨饼酶解过程的最佳工艺参数为加酶量1.11%、pH 10.05、时间2.77 h,温度52.50 ℃,该条件下出油效率预测值为65.20%。根据实际情况将工艺参数进行整理,得出整理值为加酶量1.1%、pH 10.0、酶解时间2.8 h、酶解温度52 ℃。
 
  3、低温初榨饼酶解效果扫描电镜分析
 
  汉麻籽仁经过低温初榨后,微观组织结构在榨膛机械力作用下发生了一定的变形和破裂,为酶制剂渗透及酶解创造了有利条件。低温初榨饼经过Viscozyme L植物水解酶和Protex 6L碱性蛋白酶酶解后,细胞壁受到水解性破坏,细胞内部分油体及蛋白体外露,低变性蛋白体发生结构性破坏,油体蛋白脱离油体磷脂单分子膜,导致油体开放性崩解,油脂明显聚集溢出,为酶解低温复榨创造了有利条件。
 
  4、汉麻籽油指标分析
 
  低温复榨汉麻籽油中生育酚的含量为698.27 mg/kg,酶解低温复榨汉麻籽油中生育酚含量为715.18 mg/kg,无显着性差异(P>0.05)。分析认为,Viscozyme L植物水解酶的预酶解导致汉麻籽细胞壁水解,生育酚与多糖的络合作用减弱,从而增强了向油相的迁移,释放出更多的生育酚。
 
  结 论
 
  在响应面试验优化条件下, 对残油率为21.6%的汉麻籽仁低温初榨饼进行酶解低温复榨,获得的出油效率为65.0%;经过Viscozyme L植物水解酶和Protex 6L碱性蛋白酶酶解后,扫描电镜观察到初榨饼粉细胞壁破坏和油脂溢出聚集明显,这种状态有利于提高压榨过程中油脂的流动性;酶解低温复榨汉麻籽油的基本理化指标与对照组比较无显着性差异(P>0.05),植物大麻素及生育酚含量增加。酶解低温榨取汉麻籽油,借助Viscozyme L植物水解酶破坏初榨饼粉的细胞壁纤维网络,暴露其内部的蛋白体与油体蛋白,利用Protex 6L碱性蛋白酶降解蛋白,释放油脂,通过低温压榨制取汉麻籽油,该工艺方法具有出油效率高、理化指标稳定、功能性成分对油相的分配增强等优点,可以替代常规低温压榨或低温复榨提取汉麻籽油的方法。
 
 
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