酶解法提取柑橘皮中香精工藝研究

李志銳，韓淑琴，*，樂粉鵬

（1.中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東中山528404；2.中國檢驗檢疫科學(xué)研究院，北京100176）

酶解法提取柑橘皮中香精工藝研究

李志銳1，韓淑琴1，*，樂粉鵬2

（1.中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東中山528404；2.中國檢驗檢疫科學(xué)研究院，北京100176）

為探究酶解法提取柑橘皮中香精的提取工藝，采用單因素試驗和正交試驗，以香精得率為指標，分別考察加酶量、底物濃度、酶解溫度、pH值、酶解時間對柑橘皮中提取香精的影響。得到在纖維素酶（CE）作用下，最佳提取工藝為：酶解溫度為45℃，pH 4.5，酶解時間為65 min，加酶量為300 U/g，底物濃度為8%。在此條件下，香精提得率達到0.57%以上。

柑橘；香精；酶法提取

柑橘是世界上產(chǎn)量最大的水果之一，無論是鮮食還是加工，皮是其主要副產(chǎn)物，約占果實重的20%［1］。同時，柑橘皮所含營養(yǎng)成分除氨基酸外，其余均高于果肉，因此，國外已將其開發(fā)應(yīng)用化學(xué)、染料、清漆和化妝品等領(lǐng)域，開發(fā)出果膠、香精油、膳食纖維、類黃酮等產(chǎn)品［2-4］。在國內(nèi)，目前大量的柑橘皮渣僅極少部分被再利用，絕大部分被直接丟棄或填埋，不僅嚴重浪費了資源，更對環(huán)境造成巨大危害。本文著重對柑橘皮提取總香精的工藝進行了研究，在全面考慮已有提取方法的優(yōu)缺點及現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，選用纖維素酶（CE）酶法水解柑橘皮，并以柑橘皮香精得率為指標，通過單因素試驗和正交試驗研究各影響因素在不同水平下對產(chǎn)品的影響，確定較優(yōu)的工藝參數(shù)，以期為提高柑橘綜合利用率，提升柑橘經(jīng)濟效益提供新思路。

1　材料與方法

1.1材料、試劑與儀器

1.1.1材料

柑橘：采自廣東省常德。

1.1.2主要試劑

纖維素酶（CE）：酶活力1 500 U/g，中國醫(yī)藥（集團）上?；瘜W(xué)試劑公司；其他試劑均為市售分析純。

1.1.3主要儀器

DHG-9245A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；RE-3000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：西安安泰儀器科技有限公司；HH恒溫水浴鍋：余姚市檢測儀表廠；PHS-3C型精密pH計：上海雷磁儀器廠。

1.2方法

1.2.1提取方法

稱取一定量新鮮、干凈的橘皮，經(jīng)粉碎、研磨后加入三頸瓶中，加入一定體積的蒸餾水溶液，調(diào)節(jié)pH值，恒溫水浴攪拌、加熱，加入一定量的纖維素酶（CE）酶法提取一定時間，將提取液抽濾，用乙醇萃取、分離，低溫旋轉(zhuǎn)蒸餾，將乙醇蒸出，剩余物為淡黃色液體，即為提取的香精。

1.2.2單因素試驗

以香精提得率為評價指標，分別考察不同加酶用量（100、200、300、400、500 U/g）、不同底物濃度（4%、6%、8%、10%、12%）、不同酶解溫度（25、35、45、55、65℃）、不同提取時間（10、30、60、90、120 min）、不同pH值（3、3.5、4、4.5、5）下對酶法提取柑橘皮香精的影響。

1.2.3正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以香精提得率為考察指標，選取酶解溫度、提取時間、pH值為考察因素，各取3個水平，進行L9（34）正交試驗，以確定提取柑橘皮中香精的最佳工藝條件，正交試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1　L9（34）正交試驗因素與水平設(shè)計Table 1　Factor and level of L9（34）orthogonal test

1.2.4香精提得率的測定

香精提得率/%=（香精提取量/柑橘皮質(zhì)量）×100。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素試驗

以柑橘皮香精提得率為評價指標，分別考察不同加酶用量、不同底物濃度、不同酶解溫度、不同提取時間、不同pH值下酶法提取柑橘皮香精的影響，結(jié)果見圖1～圖5。

圖1　加酶量對于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.1　Effect of adding enzyme amount on the yield of citrus peel

圖2　底物濃度對于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.2　Effect of substrate concentration on the yield of citrus peel

圖3　溫度對于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.3　Effect of temperature on the yield of citrus peel

由圖1～圖5可知，在纖維素酶（CE）酶解條件下萃取柑橘皮中香精的最佳工藝條件為：加酶量為300 U/g，底物濃度為8%，反應(yīng)溫度為45℃，酶解時間為60min，反應(yīng)pH 4。

2.2正交試驗

圖4　酶解時間對于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.4　Effect of the time of enzymatic hydrolysis on the yield of citrus peel

圖5　pH值對于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.5　Effect of pH value on the yield of citrus peel

以柑橘皮香精提得率為評價指標，選定三因素三水平進行正交試驗，因素水平見表1，正交結(jié)果見表2，方差分析見表3。

表2　柑橘皮提取香精正交試驗與結(jié)果Table 2　Orthogonal test and results of citrus peel extract

表3　以產(chǎn)率為指標的方差分析Table 3　Variance analysis of yield as index

由表2、3可知，各考察因素對提取效果的影響大小順序為：C（時間）>B（pH）>A（溫度），且C、B兩個因素對產(chǎn)率的影響達到了顯著性差異（P＜0.05）。由此分析，此包合反應(yīng)條件的最佳組合為A2B3C3，這一組合沒有包括在9個組合中。從正交試驗已做的香精得率最高的組合5（A2B2C3）與最優(yōu)組合（A2B3C3）來看，區(qū)別在于B2與B3，將這兩個組合同時做了重復(fù)試驗，得到香精提得率為0.57%的A2B3C3組合優(yōu)于香精提得率為0.53%的A2B2C3組合。故正交設(shè)計所得最佳試驗方案為A2B3C3，即反應(yīng)溫度為45℃，pH 4.5，反應(yīng)時間為65 min。

3　結(jié)論

1）由于纖維素酶（CE）對植物具有專一分解特性，可以使細胞壁及細胞問質(zhì)中的纖維素、半纖維素等物質(zhì)降解，引起細胞壁及細胞間質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部疏松、膨脹、崩潰等變化，減小細胞壁、細胞間質(zhì)等傳質(zhì)屏障對有效成分從細胞內(nèi)向提取介質(zhì)擴散的傳質(zhì)阻力，酶解反應(yīng)可以促進傳質(zhì)過程，因而使有效成分提取率提高。經(jīng)單因素試驗和正交試驗研究，確定酶法提取柑橘皮中香精的最佳提取工藝為：反應(yīng)溫度為45℃，pH 4.5，反應(yīng)時間為65 min，加酶量為300 U/g，底物濃度為8%。在此條件下，香精提得率達到0.57%以上。

2）通過單因素試驗和正交試驗的考察研究，確定了酶法提取柑橘皮中香精的各因素影響的主次為：反應(yīng)時間>pH值>反應(yīng)溫度。

［1］梅長松，張海永.酶法提取松針中的天然香料［J］.應(yīng)用科技，2001，12（1）：32-33

［2］梁紹蘭，覃冬.柑橘皮多糖抗氧化性研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（5）：2624-2625

［3］高虹.從柑橘皮中提取果膠的探討［J］.廣州化工，2000，28（3）：22-25

［4］戴余軍，石會軍.柑橘皮果膠提取工藝的優(yōu)化［J］.中國食品添加劑，2011（12）：85-89

Study on Extraction Process of Essence from Citrus Peel by Enzyme Treatment

LI Zhi-rui1，HAN Shu-qin1，*，LE Fen-peng2
（1.Zhongshan Polytechnic，Zhongshan 528404，Guangdong，China；2.Chinese Academy of Inspection and Quarantine，Beijing 100176，China）

To explore the extraction technology of the essence from citrus peel by enzyme hydrolysis method. With the extraction rate as the index，the impact of the enzyme usage，substrate concentration，enzymolysis temperature，pH value and enzymolysis time separately about the essence extracted from citrus peel was investigated by single factor test and orthogonal test.Under the effect of the cellulase（CE），the best extraction technology was：enzymolysis temperature was 45℃，pH 4.5，enzymolysis time was 65 min，the enzyme usage was 300 U/g，and the substrate concentrationwas 8%.Inthis condition，the essence extraction rate achieved above 0.57%.

citrus；essence；enzymatic extraction

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.023

李志銳（1982—），男（漢），講師，碩士，研究方向：天然產(chǎn)物的研究與應(yīng)用。

韓淑琴（1980—），女（漢），講師，碩士，研究方向：天然產(chǎn)物有效成分提取與應(yīng)用。

2015-12-22