高忠东

(山西省农业科学院农产品加工研究所，山西太原 030031)



胡麻胶超声萃取工艺研究

高忠东

(山西省农业科学院农产品加工研究所，山西太原 030031)

[目的]优化超声提取胡麻胶的工艺。[方法]在单因素试验的基础上，选择超声功率、提取温度、提取时间、提取次数为自变量，胡麻胶提取率为响应值，利用Box-Behnken试验和响应面分析法，研究各自变量及交互作用对胡麻胶提取率的影响。[结果]超声提取胡麻胶最佳工艺参数：超声功率280 W、提取温度56 ℃、提取时间57 min，在此条件下，胡麻胶提取率达14.62%。[结论]该工艺切实可行，可为胡麻胶的高效提取提供理论依据。

胡麻；超声；优化；响应面

胡麻胶又名亚麻胶、富兰克胶，主产于我国北方，是采用优质胡麻籽为原料，经精选、清洗、浸提、浓缩、干燥而得到的一种纯天然、无污染的植物胶，是国家绿色食品发展中心认定的绿色食品专用添加剂[1]。胡麻胶是新开发研制的一种新型天然高分子多糖胶，在干粉状态时，胶的分子像缠绕的线团，加入水后，由于水分子的静电作用，使胶分子开始舒展，形成新的氢链，使溶胶变稠，成为黏度很高的胶液[2]。胡麻胶具有增稠、乳化、起泡等独特的性能，可应用于食品、医药、化妆品、钻井、造纸等行业[3]。笔者优化超声提取胡麻胶工艺，以期为胡麻胶的高效提取提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料胡麻来源于山西右玉。

1.2超声提取胡麻胶方法工艺流程：胡麻粕→粉碎、过30目筛→超声浸提处理→离心取上清―减压浓缩→醇沉→真空冷冻干燥→粉碎→胡麻胶。

首先将胡麻粕原料粉碎、过30目筛后，取胡麻粕粉末于圆底烧瓶中，选择一定料液比(1∶4)，调节，在一定温度下浸提，浸提液离心，后取上清液。水洗沉淀离心，合并上清液。减压浓缩上清液至原体积的1/4，冷却后边加无水乙醇边搅拌，至一定醇沉浓度，静置离心分离后得沉淀，后经冷冻干燥得到胡麻胶。

1.3单因素试验考察超声功率、提取时间、提取温度、提取次数对胡麻胶提取率的影响，改变其中一个因素，固定另3个因素，进行单因素试验。

1.4响应面法优化超声提取胡麻胶工艺在单因素试验的基础上，以超声功率、提取时间、提取温度为考察变量，提取率为响应值，采用3因素3水平的响应面分析方法优化提取工艺参数[4](表1)。

表1胡麻胶提取响应面分析因素和水平

Table 1Factors and levels of flaxseed gum extraction response surface analysis

水平Levels因素Factors超声功率(A)Ultrasonicpower∥W提取温度(B)Extractiontemperature∥℃提取时间(C)Extractiontimemin-124050500260555512806060

2　结果与分析

2.1超声功率对胡麻胶提取率的影响由图1可知，随着超声功率的增加，胡麻胶的提取率逐渐增大，当达到一定功率后(280 W)，溶液达到平衡，提取率不再递增。因此，选择超声功率280 W。

图1　超声功率对胡麻胶提取率的影响Fig.1　Effects of ultrasonic power on extraction yield of flaxseed gum

2.2提取温度对胡麻胶提取率的影响由图2可知，胡麻胶提取率随提取温度的增加而增加，在提取温度范围内(40～70 ℃)，提取率持续增加，由于高温会造成胡麻胶黏性不可逆下降。因此，选择提取温度55 ℃。

图2　提取温度对胡麻胶提取率的影响Fig.2　Effects of temperature on extraction yield of flaxseed gum

2.3提取时间对胡麻胶提取率的影响由图3可知，胡麻胶提取率随提取时间的延长而增加，当提取时间为55 min时，提取率基本达到最高值，之后延长提取时间，提取率不再显著增加。因此，选择提取时间55 min。

图3　超声时间对胡麻胶提取率的影响Fig.3　Effects of time on extraction yield of flaxseed gum

2.4提取次数对胡麻胶提取率的影响由图4可知，胡麻胶提取率随提取次数的增加而增加，当提取次数为4时，提取率基本达到最高值，之后增加提取次数，提取率不再显著增加。

图4　提取次数对胡麻胶提取率的影响Fig.4　Effects of times on extraction yield of flaxseed gum

2.5Box-Behnken试验设计与响应面试验分析 在单因素试验基础上确定了显著因子(超声功率、提取时间、提取温度)的最佳取值范围，按照Box-Behnken的中心组合设计原理，在这3个因素的响应区取3个水平，使用Design-Expert V8.0.6软件设计3因素3水平的响应面试验，每个试验进行3次重复，Box-Behnken试验因素与水平见表1，响应面试验设计及结果见表2。

R1 =+13.99+1.76A+0.90B-0.39C-0.18AB+0.33AC+0.28BC-0.99A2-0.72B2-0.51C2

由表2可知，在回归模型中，因素A-A、B-B、C-C表现影响极显著(P<0.001)，AC、BC表现影响显著(P<0.05)，决定系数R2为0.991 2>0.900 0，说明模型达到较好的拟合程度，调整后的Adj R-Squared = 0.979 8，说明回归方程的拟合性很好。

表2　响应面试验设计及结果

图5　两因素交互作用对胡麻胶提取率的响应面Fig.5　Response surface of two factors interaction on extraction yield of flaxseed gum

从图5可以看出，超声功率、提取时间对胡麻胶提取率的影响最大，提取温度次之，方差分析结果也与该结果相吻合，超声功率、提取时间和提取温度三者对应的P值均小于0.05，达到显著水平。

由回归方程并结合响应面分析，得到超声提取胡麻胶的最佳工艺参数：超声功率280 W，提取温度56 ℃，提取时间57 min，在此条件下，胡麻胶的理论提取率为14.62%。

2.6验证试验为验证响应面分析法所得结果的可靠性，采用上述优化条件进行5次平行试验。在实际提取过程中，将试验条件调整为提取功率280 W，提取温度55 ℃，提取时间55 min，进行验证试验，得到胡麻胶的平均提取率为16.71%，与理论值较为接近，表明该数学模型对优化超声提取胡麻胶的工艺是可行的。

3　结论

该研究采用响应面法对超声提取胡麻胶的工艺进行优化，结果表明，超声提取胡麻胶的最佳工艺参数：超声功率280 W，提取温度56 ℃，提取时间57 min，在此条件下，胡麻胶的理论提取率为14.62%。经验证试验表明，该工艺切实可行，可为胡麻胶的高效提取提供理论依据，也为其他植物胶的提取提供参考。

[1] 罗彤彤，唐燕祥，单齐梅，等.胡麻胶提取新工艺的研究[J].矿冶，2003，12(4)：92-95.

[2] 黄慧福，赵丛丛.影响胡麻胶黏度因素的研究[J].食品科技，2012，37(12)：264-267.

[3] 施树，赵国华.胡麻籽功能成分的研究与应用进展[J].中国食品添加剂，2007(6)：117-119.

[4] 林建原，季丽红.响应面优化银杏叶中黄酮的提取工艺[J].中国食品学报，2013，13(2)：83-90.

Study on Technology of Ultrasonic Extraction of Flaxseed Gum

GAO Zhong-dong

(Institute of Agricultural Products Processing, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan, Shanxi 030031)

[Objective] The aim was to optimize ultrasonic extraction of flaxseed gum. [Method] On the basis of single factor experiment, selecting ultrasonic power, extraction temperature, time, times as independent variables, extraction yield of flaxseed gum as response value, using Box-Behnken experiment and response surface analysis method, effects of each variable and interaction on extraction yield of flaxseed gum were studied, the prediction model of quadratic polynomial regression equation was simulated. [Result] The optimal technical parameters were: ultrasonic power 280 W, extraction temperature 56 ℃, time 57 min, under the above conditions, the extraction yield reached 14.62%. [Conclusion] The technique is feasible, which can provide technical basis for high efficiency extraction of flaxseed gum.

Flax; Ultrasonic; Optimization; Response surface

高忠东(1970- )，男，山西清徐人，助理研究员，从事胡麻的综合开发研究。

2016-06-22

S 565.9

A

0517-6611(2016)24-082-03