酶法浸提米糠油工藝研究

李麗輝 ，林親錄 ，黃淑贏

酶法浸提米糠油工藝研究

李麗輝1,2，林親錄1，2，黃淑贏1

（1.稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程實驗室，湖南 長沙 410004；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004）

試驗比較了米糠粒度、料液比對酶法浸提米糠油出油率的影響。正交試驗確定最佳酶解工藝條件。結(jié)果表明：米糠過40目篩，配制料液比（W/V）為1∶5的溶液，加入纖維素酶1.2%，蛋白酶0.6%，淀粉酶0.3%，在pH值為4.5，溫度55℃條件下酶解6 h，出油率達到87.83%。

米糠油；纖維素酶；酶法浸提；出油率

米糠是稻米加工的副產(chǎn)品，占稻谷重量的5%～5.5%。米糠中含有油脂、蛋白質(zhì)、纖維素和多種維生素及人體所需營養(yǎng)素。從米糠提取的米糠油富含不飽和脂肪酸（通常占其脂肪酸的80 %～85 %）, 是一種理想的食用植物油，具有非常高的保健價值,已廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)[1]。我國是稻谷大國，生產(chǎn)米糠油資源豐富，潛力巨大[2]。近年來，快速高效和最大限度地從米糠中提取油脂成分成為油脂界研究熱點[3]。米糠油的制備主要有機械壓榨法、溶劑浸出法、酶法和超臨界CO2萃取法[4-6]。與其它制備工藝相比，酶法浸提米糠油是利用纖維素酶、蛋白酶和淀粉酶等破壞米糠細胞壁，使細胞壁內(nèi)的油脂盡可能地釋放出來，反應(yīng)條件溫和，設(shè)備簡單，出油率高，米糠油品質(zhì)優(yōu)良[7]。本試驗對酶法浸提米糠油的原料預(yù)處理和酶解條件進行研究，并通過正交試驗優(yōu)化浸提工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

米糠 湖南稻花香米業(yè)有限公司；纖維素酶（活力 40 000 U/g））杰諾生物酶有限公司；淀粉酶 (活力6 000 U/g) 深圳市綠微康生物工程有限公司；蛋白酶（活力50 000 U/g）杰諾生物酶有限公司；異丙醇（分析純）長沙分路口塑料化工廠；其他試劑均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 米糠主要成分的測定

米糠水分含量的測定：105℃恒重法（GB 5009.3—2010）

米糠粗脂肪含量的測定：索氏抽提法（GB/T 5512-2008）

米糠蛋白質(zhì)含量的測定：凱氏定氮法（GB/T5511-2008）

米糠灰分含量的測定：高溫灼燒法（GB/T 22510-2008）

米糠纖維素含量的測定 介質(zhì)過濾法（GB/T 5515-2008）

1.2.2 工藝流程

米糠→粉碎過篩→加熱處理→冷卻→料液配制→酶解→加熱滅酶→溶劑浸提→離心分離→蒸發(fā)溶劑→米糠毛油

1.2.3 米糠預(yù)處理

先將米糠粉碎過篩，然后用蒸汽處理法進行脂肪酶失活處理，冷卻至室溫，加水混合均勻。根據(jù)米糠粒度、料液比對出油率影響的試驗結(jié)果，選定合適粒度（目篩）的米糠和料液比（W/V）配制浸提溶液進行后續(xù)試驗。

1.2.4 酶解

用1∶1HCl調(diào)整混合溶液的pH值，用適當(dāng)配比的淀粉酶、蛋白酶和纖維素酶進行酶解，先用單因素試驗確定酶用量、pH值、溫度和時間等酶解條件的取值范圍，然后由正交試驗獲得酶法浸提米糠油最佳工藝條件。

1.2.5 米糠油浸提

參照文獻[5]方法，將完成酶解反應(yīng)后的浸提液加熱至85℃，保溫15 min，使淀粉酶、蛋白酶和纖維素酶失去活性。然后按米糠/異丙醇（W/V）為1∶2加入異丙醇，攪拌均勻，維持溫度60℃，浸提2 h，離心分離混合油，最后蒸餾得到米糠毛油。

2 結(jié)果與分析

2.1 米糠主要成分

測定結(jié)果見表1。

表1 米糠主要成分Table 1 Principal components of rice bran

2.2 米糠預(yù)處理對出油率的影響

稻米加工產(chǎn)生的米糠粒度較大且粗細不均，且有少量含淀粉的碎米，直接影響米糠油的出油率質(zhì)量[8]。采取合適的預(yù)處理工藝對提高米糠油的提取具有重要作用。

2.2.1 米糠粒度

不同米糠粒度浸提米糠油的試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 米糠粒度對出油率的影響Fig.1 Effect of rice bran granularity on extracting rate

由圖1可知，當(dāng)米糠粒度從20目至40目時，提油率上升，50目略有提高，60目時則下降。在提取過程中, 米糠粒度大，與提取溶劑接觸的表面積小，提油率較低，而粒度過小，米糠在溶液中難于分散均勻，甚至發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，減少有效傳質(zhì)面積, 影響提取效果。綜合考慮加工成本，以選取40目米糠粒度為宜。

2.2.2 脂肪酶的鈍化

米糠中含有解脂酶, 可分解脂肪三甘脂為游離脂肪酸和甘油, 糠油酸價增高，影響糠油品質(zhì)。米糠經(jīng)高溫蒸汽處理后, 鈍化解脂酶（解脂酶在70～80℃時失活）， 并促使淀粉糊化及蛋白質(zhì)凝聚變性, 從而使束縛于超細微通道中及球蛋白中處于結(jié)合狀態(tài)的油脂易于浸出，使出油率提高。試驗結(jié)果顯示，加熱能明顯破壞解酯酶的活性。

2.3 酶解浸提液與試劑配比對出油率的影響

2.3.1 料液比

不同料液比對米糠油出油率的影響如圖2。

圖2 料液比對出油率的影響Fig.2 Effect of raw materials and liquid ratio on extracting rate

由圖2看出，料液比從1∶3到1∶5 出油率增加。米糠中的膳食纖維和淀粉的吸水膨脹能力較強[4]，料液比過小，物料較黏稠, 流動性差, 不利于糠油浸出；當(dāng)料液比大于1∶5時, 出油率趨于平穩(wěn)并略有下降。后續(xù)試驗選擇料液比為1∶5。

2.3.2 酶配比

米糠油脂存在于米糠細胞器官中。酶法浸提米糠油是利用淀粉酶和纖維素酶等破壞細胞壁，而蛋白酶可滲透到脂質(zhì)體膜內(nèi), 使細胞壁內(nèi)的油等內(nèi)含物在溫和的反應(yīng)條件下釋放出來。研究發(fā)現(xiàn)，淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶等在浸提過程中具有協(xié)同作用[9]為考察3種酶不同配比對出油率的影響，設(shè)計L9（34）正交試驗表，試驗結(jié)果如表2。

表2 酶配比正交試驗結(jié)果Table 2 Orthogonal test results of enzyme mixture ratio

由表2可知，三種酶的用量及其配比對出油率影響顯著，其影響主次順序為：纖維素酶＞蛋白酶＞淀粉酶。最佳酶配比為：蛋白酶（A3）0.3%,淀粉酶（B2）0.6%，纖維素酶（C3）1.2%。

2.4 酶法浸提米糠油最佳工藝條件

按米糠預(yù)處理和試驗結(jié)果，選定過40目篩米糠為原料，以最佳酶配比加入蛋白酶、淀粉酶和纖維素酶，先單因素試驗選定酶用量（以纖維素酶計，相應(yīng)加入蛋白酶和淀粉酶）、溫度、pH、時間值范圍，然后以L9（34）正交試驗確定酶法浸提米糠油最佳工藝條件，結(jié)果如表3。

試驗結(jié)果表明，影響出油率因素的順序為：酶用量＞時間＞pH值＞溫度。最佳浸提條件為酶用量（D2，纖維素酶）1.2%（相應(yīng)加入蛋白酶0.6%，淀粉酶0.3%），酶解時間6 h，酶解pH值4.5，酶解溫度55℃。根據(jù)該最佳條件進行酶解，用異丙醇浸出、蒸餾分離得米糠毛油，試驗3次，取均值，米糠油出油率達到87.83%。

3 結(jié) 論

酶法浸提米糠油，浸提體系中淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶具有協(xié)同作用,適當(dāng)?shù)牧弦罕群?種酶的配比可提高米糠油出油率。正交試驗結(jié)果表明，影響米糠油出油率因素的主次順序為：酶用量＞時間＞pH值＞溫度。最佳浸提工藝為：酶用量（纖維素酶1.2%，蛋白酶0.6%，淀粉酶0.3%），酶解時間6h，酶解pH值為4.5，酶解溫度55℃。該條件下米糠油的出油率達到87.83%。酶法浸提米糠油，設(shè)備簡單，反應(yīng)條件溫和，出油率高，隨著酶制劑技術(shù)研究的深入，使酶制劑成本不斷降低，該方法對于米糠油的高效制備將具有良好的應(yīng)用前景。

表3 酶法浸提正交試驗結(jié)果Table 3 Orthogonal test results of enzymatic extraction method

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Enzymatic extraction technology of rice bran oil

LI Li-hui1,2, LIN Qin-lu1,2, HUANG Shu-ying1
(1.National Engineering Laboratory for Rice and Byproducts Processing, Changsha 410004, Hunan, China; 2. School of Food Science and Engineering, Center South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

The effects of rice bran particle size, solid-liquid ratio on the extracting rate of rice bran oil were investigated by using enzymatic extraction method. The optimum enzymolysis technology conditions were determined through orthogonal design and test.The results show that the rice bran was sifted through a 40 mesh sieve, put up as a solution with solid-liquid ratio (m/V) of 1∶5, added cellulase 1.2%, protease 0.6%,amylase 0.3%; treated under conditions of pH 4.5, temperature 55℃and enzymatic hydrolysis time of 6 hours, the extracting rate reached 87.83%.

rice bran oil; cellulose; enzymatic extraction method; extracting rate

S759；TS224.6

A

1673-923X(2012)11-0168-03

2012-07-10

湖南省科學(xué)技術(shù)廳項目（2010NK3037）

李麗輝（1974-），女，湖南平江，講師，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。E-mail：lilihui740227@126.com

[本文編校：歐陽欽]