不同酶處理對小麥胚芽油提取率的影響

陶海英，馬嬌，徐同成，劉麗娜，邱斌，劉瑋，杜方嶺，*

（1.山東省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所，山東濟南250100；2.山東省農業(yè)科學院農產品研究所，山東濟南250100）

不同酶處理對小麥胚芽油提取率的影響

陶海英1，馬嬌2，徐同成2，劉麗娜2，邱斌2，劉瑋2，杜方嶺2，*

（1.山東省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所，山東濟南250100；2.山東省農業(yè)科學院農產品研究所，山東濟南250100）

研究不同酶處理對小麥胚芽油提取率的影響，確定最佳水酶法提取小麥胚芽油工藝。選用纖維素酶、半纖維酶、酸性蛋白酶、淀粉酶、果膠酶作為提取酶，對小麥胚芽進行酶解，研究了不同酶處理對提油率的影響。單一酶處理試驗中，分別用纖維素酶和酸性蛋白酶處理的提油率較高；復合酶處理試驗中，酸性蛋白酶和纖維素酶組合處理的提油率最高；且復合酶處理比單一酶處理的提油率高。經過正交試驗得出小麥胚芽油水酶法最優(yōu)提取工藝為：復合酶（酸性蛋白酶∶纖維素酶=5∶1），酶解pH=5，酶解溫度45℃。經驗證試驗小麥胚芽提油率可達到65.53%。試驗提取的小麥胚芽油不飽和脂肪酸含量高達82%以上，營養(yǎng)品質較好。

小麥胚芽油；水酶法；復合酶；正交分析

小麥胚芽油富含維生素E、亞油酸、亞麻酸、二十八碳醇及多種生理活性組分，具有很高的營養(yǎng)價值。目前，我國小麥胚芽油主要依賴進口，價格昂貴，每公斤在2 000美元左右，但是小麥胚芽油提取比較困難，大概為1000kg小麥能提出15kg胚芽，而100kg小麥胚芽中僅僅能提煉出4%～6%的小麥胚芽油，我國是小麥的生產和消費大國，小麥胚芽資源非常豐富，因此加強小麥胚芽油的提取工藝的研究具有重要的意義[1-3]。

本實驗選取的水酶法，是以機械和酶解為手段降解植物細胞壁，使油脂得以釋放，可以滿足食用油生產“安全、高效、綠色”的要求，與傳統(tǒng)工藝相比，水酶法提油技術設備簡單、操作安全，不僅可以提高效率，而且所得的毛油質量高、色澤淺、易于精煉[4-6]。水酶法提油過程中的一個重要問題是酶制劑的選擇以及以最少用量降低成本[7]。本試驗研究了不同酶處理對小麥胚芽油提取的影響，優(yōu)化了水酶法提取小麥胚芽油的工藝條件，以期為推動我國小麥胚芽資源的綜合利用提供試驗參數(shù)和工藝基礎。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

小麥胚芽，購自山東菏澤康佰益生物科技有限公司。纖維素酶，酶活力（U/g）≥15 000；蛋白酶，酶活力（U/g）≥50 000；半纖維酶，酶活力（U/g）≥15 000；淀粉酶，酶活力（U/g）≥30 000；果膠酶，酶活力（U/g）≥30 000：均購自國藥集團化學試劑有限公司，其余試劑為分析純或色譜純。SHA-B型恒溫振蕩器：常州國華儀器有限公司；CR22DⅢ型高速冷凍離心機：日立公司；7890-A氣相色譜儀、HP-INNOWAX色譜柱：安捷倫公司。

1.2 方法

1.2.1 原料的預處理

參照文獻[8]，通過篩選、清理等，除去小麥胚芽中的雜質。干燥滅酶后，過篩得小麥胚芽粉，冷藏備用。

1.2.2 單一酶對提油率的影響

分別考察纖維素酶、半纖維酶、蛋白酶、淀粉酶、果膠酶等酶對小麥胚芽油得率的影響。本試驗所用酶均為國藥集團生產，通過查閱文獻[9]和預實驗暫定酶解pH=5、溫度45℃，時間6 h。

1.2.3 工藝條件優(yōu)化

通過1.2.2的結果，選用纖維素酶和酸性蛋白酶作為復合酶，參照文獻[9]，選擇與提油作用關系密切的蛋白酶、纖維素酶、酶解pH、酶解溫度進行四因素三水平正交試驗，最后運用SAS軟件對所得數(shù)據(jù)進行處理，最終得到優(yōu)化試驗工藝參數(shù)，進行驗證性試驗。

1.2.4 小麥胚芽油品質分析

主要通過測定主要脂肪酸組分含量，分析小麥胚芽油品質，具體方法[10]為：

1）樣品甲酯化：取大約8mg油樣，加入6mL的正己烷，160μL乙酸甲酯，再加入400μL的NaOCH3/ CH3OH在室溫下甲基化20min，然后置于冷凍箱10min，取出后迅速加入240μL的草酸，離心棄去沉淀，并將溶液通過無水Na2SO4層以吸附其中的水分。

2）色譜檢測：用Agilent7890A氣相色譜分析甲酯化樣品，使用FID檢測器，10μL的微量進樣器。氣相色譜柱為HP-INNOWAX熔融石英毛細管柱（30m× 0.25mm，膜厚0.25μm）。檢測參數(shù)：進樣口，250℃，壓力24.52 psi。進樣1.0μL，不分流，載氣為氮氣（99.9%），柱壓為24.52 psi。采用程序升溫，起始溫度50℃，保持此溫度1min；以25℃/min升至200℃，保持5min；再以3℃/min升至230℃，保持18min。FID檢測器，280℃，燃氣為氫氣、空氣，流速分別為40.0mL/min，450.0mL/min；載氣為氮氣（99.9%），流速為30.0mL/min。

1.3 工藝流程

工藝流程如下：小麥胚芽→干燥滅酶→粉碎→調節(jié)水料比→調pH→酶解→滅酶→離心沉淀→游離胚芽油

式中：m1為游離油質量，g；m2為胚芽中總粗脂肪質量，g。

2 結果與討論

2.1 酶的選擇

2.1.1 單一酶對提油率的影響

取預處理的小麥胚芽10g放入100mL錐形瓶中[11]，加60mL超純水，pH調至5，按干物料的2%加入酶，提取溫度為45℃，提取時間為6 h。試驗結果見圖1。

圖1 單一酶對提油率的影響Fig.1 Single enzyme effects on oil extraction rate

由圖1可知纖維素酶和蛋白酶對提油率的影響極顯著。分析其原因為油脂通常存在于細胞內部，并且油脂通常與其他大分子物質（蛋白質，碳水化合物等）結合，構成脂蛋白、脂多糖等。纖維素酶促進細胞壁（主要成分為纖維素）的分解，蛋白酶促進油脂復合體的分解，都促進了油脂的釋放。

2.1.2 復合酶對提油率的影響

考察不同復合酶對提油率的影響，處理方法同2.1.1。復合酶的組成見表1，結果見圖2。

表1 復合酶的組成Table1 Com position of compound enzymes

圖2 復合酶對提油率的影響Fig.2 Composite enzymeˊs influence on the oil extraction rate

由圖2可知，不同的復合酶對提油率的影響極顯著。當酶的總量一定時，纖維素酶和蛋白酶組合能獲得最高的提油率，所以選擇這兩種酶作為水酶法提取小麥胚芽油的復合酶。

2.2 工藝條件優(yōu)化

這背后，我以為與法國人對待博物館、對待歷史的態(tài)度有關。漫步于巴黎街頭，處處都是古跡文物，處處都是歷史，但處處也都是當下人的生活。在這里，歷史是鮮活的，是被延續(xù)的。博物館里的每一件文物，仿佛都是活生生的，并沒有人為切斷，你可以暢通地與之對話，用你的生活經歷建構你自己的歷史敘事。除了這種對待歷史的態(tài)度，盧浮宮所展現(xiàn)出來的氣魄與度量，我想除了高科技的保護措施之外，也與法國的國民素質自信有關。整個參觀的過程中，歐洲面孔都表現(xiàn)出了較為優(yōu)雅的素養(yǎng)，沒有大聲喧嘩，更無人真的去觸摸那些觸手可及的藏品。我想，正是這種優(yōu)良的公民素養(yǎng)，才增強了其諸多制度安排和生活方式的“底氣”。

2.2.1 正交試驗設計

在單一酶試驗的基礎上，綜合考慮經濟效益及胚芽油品質，確定各因素的最佳水平值范圍，采用正交試驗設計，研究各酶解參數(shù)對考察指標的影響規(guī)律，并得到酶解的最佳條件。以蛋白酶和纖維素酶比例（A）、復合酶添加量（B）、酶解pH（C）、酶解溫度（D）為自變量，以總油提取率響應值，其因素水平編碼表見表2。正交試驗方案及結果見表3。

2.2.2 正交試驗結果及方差分析

正交試驗結果及方差分析見表3。

表3 正交試驗結果Table3 Orthogonal experiment results

由表3可知，各因素對小麥胚芽油提取率的影響程度大小為：酶解pH＞酶解溫度＞蛋白酶和纖維素酶比例＞復合酶添加量。最優(yōu)水平為A3B2C2D2，即蛋白酶和纖維素酶比例為5∶1、復合酶添加量為2.5%、酶解pH=5.0、酶解溫度45℃。

表4 正交試驗結果的方差分析Table4 Orthogonal test the results of variance analysis

由表4可知，在試驗范圍內，四個因素對于提油率的影響均達到極顯著的水平，所以四個因素均需要重點研究。

2.2.3 優(yōu)化工藝驗證

在優(yōu)化的工藝條件下進行試驗，經測定小麥胚芽的提油率達到65.53%，超過正交試驗處理中的最高提油率約3個百分點，與預期效果基本一致。

2.3 小麥胚芽油品質分析

本試驗提取的小麥胚芽油呈淡黃色，澄清透明，具有小麥胚芽特有的香味，通過檢測（圖3），主要脂肪酸的質量分數(shù)分別為，棕櫚酸17.66%，油酸15.00%，亞油酸59.51%，亞麻酸6.61%。不飽和脂肪酸含量高達82%。不飽和脂肪酸具有調節(jié)血脂、清理血栓、提高免疫力、補腦健腦等多種生理功能，所制取的小麥胚芽油是一種高品質的功能性油脂。

圖3 小麥胚芽油氣相色譜圖Fig.3 Gas chromatography of wheat germ oil

3 結論

單一酶處理試驗中，分別用纖維素酶和酸性蛋白酶處理的提油率較高；復合酶處理試驗中，酸性蛋白酶和纖維素酶組合處理的提油率最高；且復合酶處理比單一酶處理的提油率高。在酶選擇試驗的基礎上，綜合考慮經濟效益及胚芽油品質，篩選了復合酶比例、添加量、酶解pH、酶解溫度4個主要影響因素，影響主次順序為：酶解pH＞酶解溫度＞蛋白酶和纖維素酶比例＞復合酶添加量。正交優(yōu)化的小麥胚芽油最佳提取工藝為：蛋白酶和纖維素酶比例為5∶1，復合酶用量2.5%，酶解pH=5，酶解溫度45℃，小麥胚芽油得率為65.53%，提取的小麥胚芽油不飽和脂肪酸含量高達82%以上，是一種高品質的功能性油脂。

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The Influence of Different Enzyme Treatment for Extraction Rate of Wheat Germ Oil

TAO Hai-ying1，MA Jiao2，XU Tong-cheng2，LIU Li-na2，QIU Bin2，LIU Wei2，DU Fang-ling2，*
（1.Institute of Animal Science and Veterinary Medicine，Shandong Academy of Agricultural Sciences，Jiˊnan 250100，Shandong，China；2.Institute of Agro-Food Science and Technology，Shandong Academy of Agricultural Science，Jiˊnan 250100，Shandong，China）

The influence of different enzyme treatment of wheat germ oil extraction rate was studied and the best water enzymatic extraction of wheat germ oil was determined.Cellulase， half fiber enzyme， acid protease，amylase， pectinase was selected as extraction enzyme of wheat germ enzyme solution， the influence of different enzyme treatment for oil extraction rate was studied. In single enzyme treatment trials， oil extraction rate of respectively with cellulose enzyme and acid protease treatment was higher. In composite enzyme processing experiment， oil extraction rate of acid protease and cellulase treatment was highest. And the oil extraction rate of compound enzyme treatment is higher than single enzyme treatment.Through orthogonal experiments on wheat germ oil and the optimal extraction technology for the enzymatic： compound enzyme， acid protease， cellulase （= 5 ∶ 1）enzyme solution pH = 5， enzymolysis temperature 45 ℃. Verified test wheat germ oil extraction rate can reach 65.53%. Unsaturated fatty acid content of wheat germ oil extracted was over 82%， the nutritional quality was better.

wheatgerm oil；water enzymatic；composite enzyme；orthogonal analysis

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.010.005

2013-04-05

公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項子課題“小麥胚芽高值化利用技術研究”（201303071-10）；山東省科技發(fā)展計劃項目“小麥胚芽油提取關鍵技術研究”（2012GNC11030）

陶海英（1977—），男（漢），畜牧師，大專，主要從事動物營養(yǎng)研究。

*通信作者：杜方嶺（1972—），男，研究員，主要從事糧油加工研究。