黄欣欣 艾静汶 谢朝敏 叶雪英 刘功德

摘 要：采用水酶法从百香果籽中提取百香果籽油。首先，采用单因素方法对复合酶添加量、酶解温度、酶解时间、料液比四个因素进行考查，在此基础上进行四因素三水平的正交试验优化。最佳工艺条件为：复合酶（中性蛋白酶∶果胶酶∶纤维素酶=2∶1∶1）添加量为4%，料液比1∶3，酶解温度55℃，酶解时间5 h，此条件下百香果籽油的提取率为62.96%。试验所得百香果籽油理化指标均符合国家标准，并且其中亚油酸含量为67.10 g/100 g、油酸含量为15.80 g/100 g、棕榈酸9.51 g/100 g，不饱和脂肪酸含量丰富且得到很好的保留。

关键词：百香果籽油;水酶法;优化;理化性质

中图分类号：TS224                               文献标志码：A

Optimization of Aqueous Enzymatic Extraction of

Passion Fruit Seed Oil

HUANG Xinxin，AI Jingwen，XIE Chaomin，YE Xueying，LIU Gongde

（Guangxi Subtropical Crops Research Institute，Nanning，Guangxi 530001，China）

Abstract：The aqueous enzymatic method was used to extract the seed oil from passion fruit. Firstly，the four factors：compound enzyme addition，enzymatic hydrolysis temperature，enzymatic hydrolysis time and solid-liquid ratio were investigated by single factor method. On this basis，the orthogonal test of four factors and three levels was carried out. The optimum technological conditions by orthogonal  array experiments were as follows： the amount of compound enzyme （neutral protease： pectinase： cellulase = 2∶1∶1） was 4%，the ratio of solid to liquid was 1∶3，the enzymatic hydrolysis temperature was 55 ℃，the enzymatic hydrolysis time was 5 h. Under the above conditions，the extraction rate of passion fruit seed oil was 62.96%，the physicochemical indexes of the oil met the national standards，the content of linoleic acid was 67.10g/100 g，oleic acid was 15.80g/100 g，palmitic acid was 9.51g/100 g，and the content of unsaturated fatty acids was rich and well retained.

Key words：Passion fruit seed oil;aqueous enzymatic;extraction; optimization;physical and chemical properties

百香果，又名雞蛋果、西番莲，属西番莲属（Passion fruit granadilla）。20世纪初，中国于日本东京引进紫色百香果，现在云南、广西、广东、海南等地都有栽培[1]。百香果果实含有果皮、果汁和果籽，其中果籽占果实质量的6%～12%[2]。百香果籽中脂肪含量约为30%，其中脂肪酸主要成分为亚油酸、油酸、棕榈酸等。此外，百香果籽油中还富含类胡萝卜素和酚类化合物等多种抗氧化活性成分[3]，是一种优质的植物油资源。

目前，百香果籽油的提取方法有物理压榨法[4]、索式提取法[5]、超声波辅助溶剂提取法[6]、微波辅助溶剂提取法[7]、超临界CO2提取法[8]等。物理压榨是依靠压力对原料进行粉碎挤压将油脂直接分离，具有无添加、无污染的优点，但对原料的含油量有比较高的要求。索式提取法操作简单，油脂获得率较高，但容易产生溶剂残留，部分有机溶剂有毒性且提取物中杂质较多。与上述提取方法相比较，水酶法提油绿色安全，污染少且对原料的含油量要求不高;提取的原油质量较好，便于进行下一步的精炼操作;提油的整个操作处理温和，能够保存油料当中的营养成分。水酶法是先利用机械（如超声波等）外力破坏油料细胞组织以及脂蛋白、脂多糖等油脂复合体，通过加入纤维素酶、蛋白酶、果胶酶等生物酶制剂对细胞组织和油脂复合体进行降解，从而使油脂得以游离出来。水酶法工艺温和，操作简单，能有效回收原料中的蛋白质及碳水化合物，且具有抗氧化成分的多酚类等得以较好保留[9]。

本研究采用水酶法提取百香果籽油，对原料预处理工艺对比优选，以百香果籽油提取率为考察指标，利用单因素和正交试验优化水酶法提取工艺条件，并测定试验得到的百香果籽油的理化性质，为其开发利用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

台农百香果：广西桂平汇鑫百香果种植合作社。中性蛋白酶（酶活50000u/g，最适pH值6～7.5，最适温度40～60℃）、纤维素酶（酶活10000 u/g，最适pH值5～8，最适温度40～60℃）、果胶酶（酶活30000 u/g，最适pH 5.5～7.5，最适温度50～65℃）：郑州万搏化工产品有限公司。冰乙酸、三氯甲烷、碘化钾、氢氧化钠、硫代硫酸钠、石油醚、无水硫酸钠、可溶性淀粉、重铬酸钾、异丙醇、乙醚、甲基叔丁基醚、95%乙醇、酚酞、百里香酚酞、碱性蓝6B、无水硫酸钠、无水乙醚、盐酸、氨水、焦性没食子酸、三氟化硼甲醇、氯化钠、硫酸氢钠、氢氧化钾：分析纯。异辛烷、甲醇、正庚烷：色谱纯。

LT-27系列电热鼓风干燥机：中山市好何优电器厂。XL-30C高速连续粉碎机：广州市旭朗机械设备有限公司。L-550台式低速大容量离心机：湖南湘仪仪器有限公司。CP214电子天平：奥豪斯仪器有限公司。HH-S6数显恒温水浴锅：金坛市医疗仪器厂。美菱BCD-253WP3L电冰箱：合肥美菱股份有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 预处理方式的选择

称取100g粉碎后的百香果籽分别采用120℃蒸汽处理10 min、 100℃蒸汽处理10 min、微波400W处理5 min进行预处理，以未作处理作为对照组，按1.2.2的提取工艺进行水酶法提取，对比采用不同预处理工艺对百香果籽油提取率的影响。

1.2.2 提取工艺

选用新鲜采摘、外表无损坏的百香果作为原料，分离60℃烘干后得到百香果籽，用高速粉碎机进行粉碎破壁，称取100g经粉碎过40目筛后的百香果籽进行预处理，加入适量的蒸馏水制成匀浆，添加一定量的酶制剂（中性蛋白酶∶果胶酶∶纤维素酶=2∶1∶1）后搅拌混合均匀，酶解一定时间，将酶解容器置于90℃灭酶20 min，冷却至室温，于-20℃冷冻处理24 h，后取出在40℃水浴解冻3h，解冻后离心（4000 rpm，15 min），吸取上层清油，低温烘干至恒重，计算百香果籽油提取率。

1.2.3 百香果籽油提取率计算

1.2.4 单因素试验

1.2.4.1 复合酶添加量对百香果籽油提取率的影响

在料液比1∶3，酶解温度55℃，酶解时间5 h条件下，分别采取2%、3%、4%、5%、6%复合酶（中性蛋白酶∶果胶酶∶纤维素酶=2∶1∶1）添加量提取百香果籽油，考察复合酶添加量对百香果籽油提取率的影响。

1.2.4.2 酶解温度对百香果籽油提取率的影响

在料液比1∶3，复合酶（中性蛋白酶∶果胶酶∶纤维素酶=2∶1∶1）添加量为4%，酶解时间5h条件下，分别采取45℃、50℃、55℃、60℃、65℃酶解温度提取百香果籽油，考察酶解温度对百香果籽油提取率的影响。

1.2.4.3 酶解时间对百香果籽油提取率的影响

在料液比1∶3，复合酶（中性蛋白酶∶果胶酶∶纤维素酶=2∶1∶1）添加量为4%，酶解温度55℃条件下，分别采取3h、4h、5h、6h、7h酶解时间提取百香果籽油，考察酶解时间对百香果籽油提取率的影响。

1.2.4.4 料液比对百香果籽油提取率的影响

在复合酶（中性蛋白酶∶果胶酶∶纤维素酶=2∶1∶1）添加量为4%，酶解温度55℃，酶解时间5h条件下，分别采取料液比1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5提取百香果籽油，考察料液比对百香果籽油提取率的影响。

1.2.5 正交试验设计

根据单因素试验结果，选择复合酶添加量、酶解温度、酶解时间、料液比为试验因素，以百香果籽油提取率为考察指标，设计并进行四因素三水平的正交试验，因素水平设计见表1。

1.2.6 百香果籽油理化指标测定

酸价的测定：参照GB 5009.229-2016《食品中酸价的测定》[10]。过氧化值的测定：参照GB 5009.227-2016《食品中过氧化值测定》[11]。脂肪酸的测定：参照GB 5009.168-2016《食品中脂肪酸的测定（第三法）》[12]。百香果籽油质量评价参考GB 2716-2018《食品安全国家标准 植物油》[13]。

1.3 数据处理

所有试验平行三次及以上，数据采用Excel 2010软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同预处理方式对百香果籽油提取率的影响

实验结果如图1所示，从图中可以看出，预处理方式对百香果籽油的提取率影响较大。120℃蒸汽处理10 min后提取率最高，可达51.20%，100℃蒸汽处理10 min后提取率为48.52%。蒸汽处理类似于蒸馒头，一方面既可以使物料内外结构蓬松增加酶接触表面积，另一方面又使得物料内部相关脂肪酸酶和其他抑酶因子失活，更有利于水酶法提油[14]。微波处理后提取率低于未处理，当微波处理超过5 min时，样品将发生热损伤，使得出油率下降。众多研究还表明微波处理严重影响油品质，如酸价过氧化值升高，反式脂肪酸增加，生育酚發生降解等[15]。蒸汽处理的时间过长，可能会导致油脂结构破坏，同时导致乳化现象严重，使得提取率下降[16]，综合能源消耗考虑，因此选取120℃蒸汽处理10 min为实验最佳预处理方式。

2.2 单因素试验结果

2.2.1 复合酶添加量对百香果籽油提取率的影响

由图2可知，当复合酶的添加量在2%～4%范围内，随着酶添加量增加，百香果籽油的提取率也逐渐升高;当复合酶添加量大于4%时，提取率变化不大，甚至出现缓慢下降的趋势。这可能是因为在一定范围内，酶制剂与底物能够充分反应，当超过一定添加量后，过量的酶会产生竞争性的抑制作用，影响了复合酶的整体的酶解效率。因此，适宜的复合酶添加量为4%。

2.2.2 酶解温度对百香果籽油提取率的影响

由图3可知，随着温度从45℃升高到55℃，百香果籽油的提取率逐渐增加。当温度升高至60℃后，提取率出现缓慢下降的趋势，若温度继续升高达到65℃后，提取率明显降低。这是因为在中性蛋白酶（最适温度40～60℃）、纤维素酶（最适温度40～60℃）、果胶酶（最适温度50～65℃）的最适温度范围内，随着温度的升高，促进了酶与底物的反应速度，加速酶解过程，但当温度升高超过复合酶的最适温度后，酶可能由于高温导致变性从而失去活力，提取率出现急剧下降。因此，选取适宜的提取温度55℃。

2.2.3 酶解时间对百香果籽油提取率的影响

由图4可知，随着酶解时间的增加提取率也逐渐增加，当反应时间为5 h时，达到最大的提取率，随后提取率逐渐稳定，变化不大。可以推测，随着反应时间的增加，底物逐渐减少，复合酶不断产生酶解作用，當反应时间达到5 h时，底物全部消耗，酶解过程基本结束，提取率几乎不变。考虑到节约能源，选取适宜的酶解时间为5 h。

2.2.4 料液比对百香果籽油提取率的影响

由图5可知，随着料液比的增加，百香果籽油的提取率也逐渐增加，当料液比为1∶3时，提取率达到最大值，若料液比继续增加，提取率则出现下降的趋势。这可能是因为随着水量的增加，促进了酶与底物的扩散，产生足够空间使得酶与底物充分接触、碰撞和反应。但当料液比超过1∶3后，大量的水降低了酶与底物的浓度，使二者的接触概率减少，从而导致了提取率的下降。因此，选取适宜的料液比为1∶3。

2.3 正交试验结果与分析

根据以上单因素试验结果，选择以复合酶添加量、酶解温度、酶解时间及料液比作为试验因素，以百香果籽油提取率为考察指标，采用L9（34）正交试验表进行设计并试验，结果与极差分析见表2。

由表2可知，极差RA>RD>RB>RC说明四个因素对试验指标百香果籽油提取率影响的主次顺序为A>D>B>C，即复合酶的添加量对提取率的影响最大，其次是料液比和温度，而酶解时间的影响较小。根据各因素的k值可以判断水酶法提取百香果籽油最佳工艺组合为A2B2C2D2。经验证，在最优条件下，即复合酶（中性蛋白酶∶果胶酶∶纤维素酶=2∶1∶1）添加量为4%，料液比1∶3，酶解温度55℃，酶解时间5 h，百香果籽油的提取率可达62.96%。

2.4 百香果籽油理化指标测定

采用正交试验得到的最佳水酶法工艺提取百香果籽油，测定其部分理化指标及主要脂肪酸含量，测定结果如表3所示。该工艺制得的百香果籽油酸价不大于3 mgKOH/g，过氧化值不大于0.25 g/100g，符合GB 2716-2018《食品安全国家标准 植物油》。此外，百香果籽油中油酸、棕榈酸，特别是亚油酸含量丰富且得到很好的保留。百香果籽油色泽清透明亮，有酸甜水果香气，质地温和不油腻，无刺激性，且品质良好、安全稳定。

3 结论与讨论

采用水酶法提取百香果籽油，对原料预处理工艺进行研究，实验表明120℃蒸汽处理10 min为最佳预处理方式。为了进一步提高百香果籽油的提取率，通过单因素和正交试验确定了水酶法提取百香果籽油的最佳工艺条件为：复合酶（中性蛋白酶∶果胶酶∶纤维素酶=2∶1∶1）添加量为4%，料液比1∶3，酶解温度55℃，酶解时间5 h，此条件下百香果籽油的提取率为62.96%。该工艺制得的百香果籽油酸价不大于3 mgKOH/g，过氧化值不大于0.25 g/100 g，符合GB 2716-2018《食品安全国家标准 植物油》。此外，百香果籽油中亚油酸含量为67.10  g/100 g、油酸含量为15.80 g/100 g、棕榈酸9.51 g/100 g，不饱和脂肪酸含量丰富且得到很好的保留。

本文虽然通过单因素和正交试验对百香果籽油的水酶法提取条件进行了优化，且通过试验得到的最佳工艺条件，提取率较高，百香果籽油的品质较好。但在实验离心分离时发现，水油层中间存在一个乳化层，乳化层仍含有少部分的油脂，若想进一步提高提取率，下一步的研究可以对乳化层的破乳工艺进行研究。

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