花生粗油體制備工藝研究

徐澤健,章紹兵

(河南工業大學 糧油食品學院, 鄭州 450001)

花生粗油體制備工藝研究

徐澤健,章紹兵

(河南工業大學 糧油食品學院, 鄭州 450001)

研究了花生粗油體制備工藝，并對粗油體基本組分進行了分析。在單因素試驗基礎上，通過Box-Behnken設計進行三因素三水平響應面試驗，確定水劑法一次提取制備花生粗油體最優工藝條件為膠磨間隙5 μm、NaCl濃度0.9 mol/L、pH 5.5、膠磨時間25.5 min，在此條件下粗油體提取率為(63.28±0.80)%，脂肪回收率為(82.07±0.69)%；結合二次提取工藝，粗油體總的脂肪回收率達到(91.63±0.62)%；花生粗油體經過3次水洗后純度得到顯著提高，粗脂肪含量為(76.73±0.50)%。

花生粗油體；水劑法；響應面法

花生油體是花生細胞中由半單位膜包裹液態三酰甘油酯而形成的圓球體，是一種亞細胞結構[1]。Anthony等[2]對花生油體組分及粒徑進行了研究，結果顯示花生油體粒徑1.95 μm，中性脂肪含量98.1%，蛋白質含量0.94%?；ㄉ腕w乳液具有良好的乳化性能和穩定性，可作為天然乳化劑應用于食品加工領域[3-4]。高純度油體可被用于研究油體的顯微結構、特性與功能及油體蛋白等，但制備過程復雜，油體損失率高；當油體被應用于食品領域，要求制備的油體成品安全無污染，油體不需要高純度，即油體表面可吸附較多的雜蛋白，這樣可以有效降低提取過程中油體損失率。含有雜蛋白的油體在營養價值及穩定性上相對于高純度油體，具有一定優勢[5-8]。前人研究了NaCl對油體乳液穩定性的影響[6,9]以及在制備油體過程中添加NaCl，但多以清洗油體表面吸附蛋白為目的[10-11]，而添加NaCl對花生粗油體提取效果的影響未見報道。本文對添加NaCl、pH及膠磨條件對花生粗油體提取效果的影響進行了研究，在對花生粗油體一次提取單因素試驗基礎上，采用響應面法優化水劑法制備花生粗油體，在最優制備工藝條件下，進行二次提取，并對花生粗油體基本組分進行了分析，為花生油體相關產品研發提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

市售花生仁55℃烘烤3 h脫紅衣，脫紅衣花生仁(水分2.71%，蛋白質28.73%，粗脂肪49.89%)；乙酸鉀、氯化鈉、蔗糖、冰乙酸等均為分析純。

MS半微量型號電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)，XL150精密pH計(賽默飛世爾有限公司)，KCH-50V型混合機，A-88型組織勻漿搗碎機，JMS-SODX型膠體磨，THZ-82A水浴恒溫振蕩器，TC1850-WS臺式高速離心機，DHG-9076電熱恒溫鼓風干燥箱，KDN-1凱氏定氮儀，SZC-101脂肪測定儀。

1.2 試驗方法

1.2.1 花生粗油體制備工藝流程

參照Kapchie等[12]的方法，并做一定更改。

一次提?。涸?.1 mol/L、pH 5.0乙酸鉀緩沖液中加入適量NaCl，以固液比1∶10浸泡脫紅衣花生仁(20 g)12 h，組織破碎2 min，膠體磨以一定間隙研磨一定時間，用冰乙酸和氫氧化鈉溶液調節花生漿至一定pH，水浴振蕩(50℃，150 r/min，90 min)后，10 000g離心10 min，取上層粗油體待測。

二次提?。簩⒁淮翁崛∷Ｋ嗉皻堅旌暇鶆?，重復一次提取過程中水浴振蕩及離心步驟，取上層粗油體待測。

1.2.2 花生粗油體提取率及脂肪回收率的計算

參照Kapchie等[12]的計算方法，所有試驗均重復3次，取平均值，粗油體提取率計算方法見式(1)，脂肪回收率計算方法見式(2)。

(1)

(2)

式中：W2為粗油體質量，g；W1為脫紅衣花生仁質量，g；M2為粗油體脂肪含量，%；M1為脫紅衣花生仁脂肪含量，%。

1.2.3 花生粗油體基本組分測定

水分含量測定采用直接干燥法，參照GB/T5009.3—2003；

蛋白質含量測定采用凱氏定氮法，參照GB/T5009.5—2010；

粗脂肪含量測定采用索氏抽提法，參照GB/T5009.6—2003。

1.2.4 數據處理

采用SPSS16.0軟件進行試驗數據統計分析，用Duncan’s多重分析進行組間顯著性檢驗，顯著水平為P<0.05，極顯著水平為P<0.01。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1NaCl濃度對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

在膠磨間隙15μm、膠磨時間2min、pH5條件下，考察乙酸鉀緩沖液中NaCl濃度(0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5mol/L)對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響，結果如圖1所示。

圖1 NaCl濃度對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

從圖1可以看出，隨著NaCl濃度的增加，粗油體提取率呈先增大后減小的趨勢，脂肪回收率呈先增大后穩定趨勢。原因可能是鹽溶效應增加了油體表面蛋白質分子的溶解性，促使油體均勻分散，減少了粗油體聚集沉淀現象的發生概率；但是隨著NaCl濃度增大，花生蛋白鹽析程度提高，導致花生粗油體表面的蛋白質分子聚集沉淀，因此粗油體提取率下降。因此，選取NaCl濃度0.6、0.9、1.2mol/L3個水平進行響應面優化試驗。

2.1.2pH對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

在膠磨間隙15μm、膠磨時間2min、NaCl濃度0.9mol/L條件下，考察pH(3、4、5、6、7、8、9、10、11)對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響，結果如圖2所示。

圖2 pH對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

從圖2可以看出，隨著pH的增加，花生粗油體提取率先下降后升高，變化非常顯著。原因可能是，愈趨近于花生蛋白等電點，油體表面負載電荷量愈少，油體之間靜電斥力愈小，粗油體聚集更加緊密，進而濕基粗油體含水量較低，導致粗油體提取率較低。偏離等電點時，花生粗油體之間的聚集較為松散，含水量高，因此粗油體提取率也較高。在pH為3時，粗油體提取率達到174.97%，其中水分含量達到61.57%，脂肪含量僅為19.76%。粗油體脂肪回收率隨pH的增加總體變化幅度不大，這是因為體系中存在NaCl，即使在花生蛋白等電點時，鹽溶效應的存在也會使較多的蛋白質保持溶解狀態，粗油體不至于聚集沉淀。因此，當體系中存在NaCl時，在等電點附近提取花生粗油體，既能保證油體的脂肪含量高，也不會影響粗油體的脂肪回收率。因此，選取pH4、5、6 3個水平進行響應面優化試驗。

2.1.3 膠磨間隙對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

在膠磨時間2min、NaCl濃度0.9mol/L、pH5條件下，考察膠磨間隙(5、30、60、90、120、150μm)對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響，結果如圖3所示。

圖3 膠磨間隙對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

從圖3可以看出，隨著膠磨間隙增大，花生粗油體提取率與脂肪回收率呈下降趨勢，可見膠磨間隙越小，花生細胞破碎越充分，對粗油體提取越有利，印證了Nikiforidis等[8]的研究結果，即充分磨碎增加了物料顆粒比表面積，增大物料顆粒與水溶液接觸機會，利于粗油體提取。因此，5μm為最佳膠磨間隙。

2.1.4 膠磨時間對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

在膠磨間隙5μm、NaCl濃度0.9mol/L、pH5條件下，考察膠磨時間(5、10、15、20、25、30min)對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響，結果如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著膠磨時間延長，花生粗油體提取率與脂肪回收率呈先上升后下降趨勢，在25min時，粗油體提取率與脂肪回收率同時達到最高；進一步延長膠磨時間，導致粗油體提取率與脂肪回收率下降。因此，選取膠磨時間20、25、30min3個水平進行響應面優化試驗。

圖4 膠磨時間對花生粗油體提取率及脂肪回收率的影響

2.2 響應面優化試驗

2.2.1 響應面優化試驗設計及結果

在單因素試驗的基礎上，進行響應面優化試驗。根據Box-Behnken設計原理，固定膠磨間隙為5μm，以NaCl濃度(A)、pH(B)、膠磨時間(C)3個對花生粗油體提取效果影響較為顯著的因素為自變量，以一次提取花生粗油體脂肪回收率(Y)為響應值。因素水平見表1，響應面試驗設計及結果見表2。

表1 Box-Behnken設計因素水平

表2 響應面試驗設計及結果

運用Design-Expert8.0.6軟件對表2試驗數據進行回歸分析，得到二次多元回歸模型：Y=-112.307 5+97.012 5A+29.415 42B+5.468 33C+0.35AB-0.035AC+0.015 5BC-53.129 63A2-2.771 67B2-0.107 77C2。對回歸方程進行方差分析，結果見表3。

表3 方差分析

注：**P<0.01，差異極顯著。

2.2.2 一次提取花生粗油體工藝響應面分析(見圖5)

由圖5Ⅰ可知，隨著NaCl濃度與pH水平的增加，響應值均先增加后減小，在中心點附近粗油體脂肪回收率最高。由圖5Ⅱ可知，隨著NaCl濃度與膠磨時間水平的增加，響應值先增加后減小，在中心點粗油體脂肪回收率最高。由圖5Ⅲ可知，隨著pH與膠磨時間水平的增加，響應值先增加后減小，在中心點附近粗油體脂肪回收率最高。由以上分析可知，在各因素中心點附近，一次提取花生粗油體脂肪回收率最高，回歸方程具備最優水平。

圖5各因素交互作用對脂肪回收率的影響

2.2.3 花生粗油體制備條件優化及驗證試驗結果

根據所建立的數學模型進行工藝參數最優化分析，得到優化條件為NaCl濃度0.92 mol/L、pH 5.44、膠磨時間25.61 min，粗油體脂肪回收率預測值82.42%。為驗證該模型準確性，需要進行驗證試驗。從試驗的可行性考慮，對最優工藝參數進行調整，即NaCl濃度0.9 mol/L、pH 5.5、膠磨時間25.5 min，在該條件下進行3次重復試驗，所得花生粗油體提取率為(63.28±0.80)%，脂肪回收率為(82.07±0.69)%，試驗結果與預測值非常接近，且重復試驗相對偏差較小，說明模型對最佳工藝條件進行分析和預測可靠。

2.3 二次提取試驗及花生粗油體基本組分

通過上述響應面法優化一次提取花生粗油體試驗，對一次提取后所得水相及殘渣進行二次提取，二次提取脂肪回收率為(9.56±0.54)%。兩次提取脂肪回收率總體達到(91.63±0.62)%。對花生粗油體及經過3次蒸餾水洗的花生油體進行基本組分測定，結果見表4。由表4可知，水洗后花生油體表面吸附的蛋白質含量及水分含量均顯著減少，油體純度得到顯著提高，粗脂肪含量為(76.73±0.50)%。

表4 花生粗油體(濕基)基本組分 %

3 結 論

在單因素試驗基礎上進行響應面優化，確定水劑法一次提取制備花生粗油體最優工藝條件為膠磨間隙5 μm、NaCl濃度0.9 mol/L、pH 5.5、膠磨時間25.5 min。在最優工藝條件下粗油體提取率為(63.28±0.80)%，脂肪回收率為(82.07±0.69)%；結合二次提取工藝，粗油體總脂肪回收率達到(91.63±0.62)%；花生粗油體經過3次水洗后純度得到顯著提高，粗脂肪含量為(76.73±0.50)%。

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Preparationtechnologyofcrudepeanutoilbodies

XU Zejian, ZHANG Shaobing

(School of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

Preparation technology of crude peanut oil bodies was investigated and the basic composition of crude oil bodies was analyzed. Based on single factor experiment, the optimal conditions of aqueous extraction of crude peanut oil bodies in the first extraction step was obtainend by Box-Behnken response surface methodology as follows: grinding gap 5 μm, NaCl concentration 0.9 mol/L,pH 5.5, grinding time 25.5 min. Under these conditions, extraction rate of crude oil bodies was (63.28±0.80)% and recovery rate of fat was (82.07±0.69)%. Combined with the secondary extraction process, the total recovery rate of fat of crude oil bodies was (91.63±0.62)%. The purity of crude oil bodies increased significantly after washing for three times using deionized water, and crude fat content was (76.73±0.50)%.

crude peanut oil bodies; aqueous extraction; response surface methodology

2016-09-29;

：2017-02-10

國家自然科學基金(31671887)

徐澤健(1989)，男，碩士研究生，研究方向為食品資源開發與利用(E-mail)x861436752@163.com。

章紹兵，副教授，博士(E-mail)shaobingzhang@126.com。

S664.1; Q946

：A

：1003-7969(2017)07-0005-05