水酶法提取南瓜籽油的方法

摘要

水酶法提取南瓜籽油的方法属于植物油提取技术；使用过筛后粒径在0.3～1.5mm内的南瓜籽粉、在复合酶用量15000～30000U、溶液pH值1～7、提取时间2～8h、提取温度20～60℃的酶解条件下缓冲液酶解，高速离心破乳后，向离心液中加入水溶液，再加入破乳剂，分液漏斗分层，加入干燥剂，离心后得到油脂，或向离心液中加入有机溶剂，旋转蒸发溶剂得到油脂；本方法出油率高，油脂质量好，工艺设备简单，能耗低，加工程序少，易于工业化生产使用。

说明书

技术领域

本发明属于植物油提取技术，主要涉及南瓜籽油提取方法。

背景技术

我国南瓜种植范围广泛，南瓜籽来源丰富。但仅有少部分南瓜籽用于制作干果炒货及保健饮品，大部分出口到东欧、日本等地区，资源开发利用不足，而南瓜籽油的提取利用技术一直是制约南瓜籽工业化开发的难题。南瓜籽油富含不饱和脂肪酸、天然维生素、植物甾醇、亚油酸等高生物活性成分，其中不饱和脂肪酸含量较高，油酸平均含16.59％，亚油酸平均含39.53％。利用南瓜籽油可有效的清除体内自由基，具有抗衰老、抗肿瘤、防止心脑血管等疾病的作用。目前对于南瓜籽油的提取技术还不够完善，多数还采用传统压榨、有机溶剂浸提等方法，既费时费力又提取率不高，还存在难于分离、纯度低等问题。如何寻找一条安全、高效、省时、省力的南瓜籽油提取工艺是本发明将要解决的问题。

传统压榨工艺以高温高水分蒸炒、高温低水分压榨为其特点，油籽细胞中色素在较高的温度、水分下大量溶入油中，料胚在高温蒸炒时发生局部焦糊，产生大量黑色素，加深了毛油的色泽，给精炼造成困难，压榨后饼中蛋白破坏较多，降低了油饼的营养价值；超声波法提取油脂虽能提取油料中大量的油脂，但所得油脂的营养成分含量相对较低；超临界流体萃取技术，操作压力大，萃取时间长，对设备的要求高，能耗大，生产量低，生产成本高。水酶法提油工艺是利用水作为分散相，各种酶类在此水相中对油料细胞的降解作用使油脂浸出，在非油成分(蛋白质和碳水化合物)对油和水的亲和差异及油水比重不同而将油和非油成分分离。水酶法处理油料所得油脂质量高、条件温和，且可降低能耗、减少化学试剂使用量。目前，水酶法提油工艺研究还不够完善，酶解最佳条件、溶剂残留、乳化体系破乳等问题还需要进一步研究解决。

目前南瓜籽油的研究国内报道较少，中国发明专利CN1766075A“一种提取南瓜籽油及南瓜籽蛋白的方法”中谈到以发芽的南瓜籽为原料进行磨浆、酶解提取南瓜籽油，与本专利有如下几点不同：(1)原料差异。CN1766075A专利强调的是以发芽的南瓜籽进行提取，发芽对南瓜籽中各种成分含量有一定促进作用，但是发芽的条件(芽长、温度、湿度等)难以控制，处理不当反而会降低其中各种成分含量，不适合大规模生产。(2)提取方法差异。CN1766075A专利采用的提取方法为常规酶解方法，不具备如前所述水酶法提取的优点。(3)没有对粉碎粒度、底物浓度、酶用量、复合酶配比、酶解pH值、温度(℃)、时间(h)等条件进行正交实验确定最优条件。(4)南瓜籽油的评价指标之间也存在较大差异。国外有关水酶法提取南瓜籽油的专利几乎没有，较多的集中在南瓜籽油作为食品或药品的添加剂用于协助治疗良性前列腺疾病和乳腺癌等疾病，美国发明专利09/259,857Dietary supplement containing saw palmetto，pumpkin seed，and nettle root提到了含有锯棕榈，南瓜籽油和荨麻根的膳食补充剂可帮助维持前列腺腺体的健康。美国发明专利09/921,018Anti-aromatase pharmaceutical composition forcontrolling testosterone/estrone ratios提到的含有荨麻根，南瓜籽油，非洲樱桃树皮等提取物的反芳香成分药品能协助治疗良性前列腺疾病和乳腺癌。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，研究一种水酶法提取南瓜籽油的方法，达到提高出油率和油脂质量、简化工艺过程和设备、降低能耗的目的。

本发明的目的是这样实现的：

一种水酶法提取南瓜籽油的方法包括将南瓜籽从瓜囊中摘出、清洗、晾晒、粉碎、过筛，①过筛后南瓜籽粉粒径控制在0.3～1.5mm内；②在复合酶用量15000～30000U、溶液pH值1～7、提取时间2～8h、提取温度20～60℃的酶解条件下缓冲液酶解；③高速离心破乳；④向离心液中加入水溶液后，再加入破乳剂，分液漏斗分层，加入干燥剂，离心后得到油脂，或者向离心液中加入有机溶剂萃取后，旋转蒸发溶剂得到油脂。

所述的酶解使用的缓冲液为0.1mol/L乙酸-乙酸钠溶液。

所述的由酶和缓冲液组成的酶解溶液体积ml与南瓜籽粉质量g的比值在1～5范围内。

所述的复合酶由蛋白酶、纤维素酶和果胶酶组成，其最佳配比控制在2：13：22～2：17：30范围内。

高速离心破乳时转速控制在3000～10000r/min范围内。

有机溶剂萃取南瓜籽油选用的溶剂为正己烷。

所述的破乳剂为饱和NaCl溶液。

所述的干燥剂为无水CaCl₂。

水酶法提取南瓜籽油营养成分含量丰富，油脂质量好。与水相酶解有机溶剂提取法相比，水相酶解水提取南瓜籽油出油率有所下降(不到1％)。这是由于有机溶剂推动了油料释放油脂的过程，使油脂更易进入有机相，而且使油分从蛋白及水相中更加容易地分离出来。采用水相酶解水提油工艺提取油脂是为了探索无溶剂残留的制油工艺，即使以水提取油脂出油率略低，但满足人体健康要求，排除溶剂残留隐患，此外还可减少能耗，节约成本。目前，水酶法提取植物油脂采用的破乳方法有：离心分离破乳；加热破乳；调解pH值破乳；有机溶剂萃取破乳。后三种方法破乳率不高，对油脂的营养价值及安全性造成隐患且工序繁琐。本专利采用高速离心破乳(3000～10000r/min)后，对固液分离后的液相添加破乳剂饱和NaCl溶液协助破乳，可完全破坏油、水、蛋白质三者的乳化体系，达到破乳效果。另外，饱和NaCl溶液成本低，可循环利用，保护环境。本发明设备简单，能耗低，工艺简短，易于工业化，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为水相酶解有机溶剂提取南瓜籽油的工艺流程图。

图2为水相酶解水提取南瓜籽油的工艺流程图。

图3正己烷标准品气相色谱图谱.

图4样品中正己烷残留气相色谱图谱。

具体实施方式

以下用实施例进一步说明本发明。

实施方式1：水酶法最佳酶解条件的确定

确定水酶法制取南瓜籽油的南瓜籽粒度：

采用高速万能细胞粉碎机将南瓜籽粉碎5s(注意粉碎程度不要过高)，用标准检验筛筛选出粒径分别为0.325mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm的南瓜籽粉。分别取上述粒度的原料7g，以1：2的固液比加入pH值4.8的0.1mol/L乙酸-乙酸钠缓冲溶液。加入0.5mL纤维素酶原液，50℃酶解2h，离心后，加56mL正己烷溶剂萃取，旋转蒸发出油样，恒重后以出油率为指标，确定南瓜籽提油的最适粉碎粒度控制在0.3～1.5mm内。

确定水酶法制取南瓜籽油的固液比：

向7g过筛的南瓜籽中以1：1、1：1.5、1：2、1：2.5、1：3的固液比加入pH值4.8的0.1mol/L乙酸-乙酸钠缓冲溶液。加入0.5mL纤维素酶原液，50℃酶解2h，离心后，加56mL正己烷溶剂萃取，旋转蒸发出油样。以出油率为指标，确定pH值4.8的0.1mol/L乙酸-乙酸钠缓冲溶液与南瓜籽粉最佳液固比(mL：g)控制在1～5范围。

确定水酶法制取南瓜籽油的水解酶类：

经实验确定南瓜籽的主要营养成分及含量分别为：粗脂肪含量49.32±0.11％、蛋白质含量31.42±0.24％、果胶含量1.36±0.14％、纤维素含量1.73±0.19％、淀粉含量0.74±0.28％。由于南瓜籽中淀粉含量相对较少，故选用蛋白酶、果胶酶和纤维素酶作为水解油料细胞的酶类。

各单酶用量的确定：

酸性蛋白酶用量的确定，以0.02mol/L pH值5的磷酸盐缓冲液稀释1g酸性蛋白酶酶粉并定容至100mL的容量瓶中。分别取1mL、2mL、3mL、4mL、5mL稀释后的酶液于7g过0.5mm孔径筛的南瓜籽中，加入该缓冲液至21mL，45℃酶解2h，离心后，加56mL正己烷溶剂萃取，旋转蒸发出油样。以出油率为指标，确定此浓度下酸性蛋白酶的最适用量为1000～8000U范围。

纤维素酶用量的确定，以pH值4.8的0.1mol/L乙酸-乙酸钠缓冲溶液稀释1.0mL纤维素酶原液且定容于100mL容量瓶中，分别取1mL、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL于7g过0.5mm孔径筛的南瓜籽中，加入该缓冲溶液至21mL，50℃酶解2h，离心后，加56mL正己烷溶剂萃取，旋转蒸发出油样。以出油率为指标，确定此浓度下纤维素酶的最适用量为5000～15500U范围。

果胶酶用量的确定，以pH值4的0.1mol/L柠檬酸-磷酸盐缓冲溶液稀释1.0g果胶酶粉并定容于100mL容量瓶中，分别取1mL、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL稀释后的酶液于7g过0.5mm孔径筛的南瓜籽中，加入该缓冲溶液至21mL，50℃酶解2h，离心后，加56mL正己烷溶剂萃取，旋转蒸发出油样。以出油率为指标，确定此浓度下果胶酶的最适用量为3000～15500U范围。

复合酶最佳配比的确定：

分别将三种酶的单因素实验结果设为酶用量的水平上限，在pH值为4，温度为50℃条件下酶解3h，以出油率为指标，确定复合酶提取油脂最佳配比。

表1 复合酶最佳配比正交试验因素水平编码表

表2 正交试验方差分析表

由正交试验结果、方差分析可知，不同种类的酶提取南瓜籽油的水解作用影响主次顺序为果胶酶、蛋白酶、纤维素酶，其中果胶酶对提油结果影响显著。通过比较各因素较优水平k₁、k₂、k₃，可得复合酶提取南瓜籽油最佳配比组合为A₁B₁C₃，即蛋白酶用量1000U、纤维素酶用量8500U、果胶酶用量14500U时提取率最高。对最佳复合酶配比组合A₁B₁C₃进行验证试验，南瓜籽出油率为37.04％。通过酶的复合水解作用，提高了单一酶水解提取南瓜籽的出油率。

复合酶最佳酶解条件的确定：

以复合酶用量、酶解时间、温度、pH值为因素设计四因素三水平正交实验，以出油率为指标，确定水酶法提取南瓜籽油的最佳酶解条件。

表3 复合酶提取南瓜籽油酶解条件正交结果

表4 正交结果方差分析表

由正交试验结果和极差、方差分析可知，复合酶提取南瓜籽油水解条件影响的主次顺序为：水解作用的pH值、复合酶用量、水解温度、水解时间。通过比较各因素较优水平k₁、k₂、k₃，可得复合酶提取南瓜籽油最佳水解条件为：复合酶用量25500U、在pH值为4、作用温度为40℃的条件下，水解4h。

实施方式2：水相酶解有机溶剂萃取法提取南瓜籽油

采用高速万能细胞粉碎机将南瓜籽粉碎5s(注意粉碎程度不要过高)，取7g过0.5mm孔径筛的南瓜籽粉，加入复合酶25500U，再加入0.1mol/L乙酸-乙酸钠缓冲溶液至21mL，在pH值为4，40℃酶解4h，将酶解后所得溶液高速离心(3000～10000r/min)破乳，向离心液中加入56mL正己烷溶剂，萃取3～4次，合并萃取液，旋转蒸发出油样，恒重后南瓜籽出油率为38.34％。

检验水相酶解有机溶剂提油方法中正己烷的残留测定。

20g南瓜籽经水相酶解有机溶剂提取油脂后，旋转蒸发得油脂8.7837g。将其置于50℃烘箱中，每隔30min称量，确定残留溶剂的恒重时间为4h。

表5 残留溶剂蒸发时间确定的试验结果

样品中正己烷峰面积为7.5，代入正己烷标准曲线，得出水相酶解有机溶剂法提取南瓜籽油溶剂正己烷残留为46.60mg/kg。中华人民共和国国家标准GB2716-2005食用植物油卫生标准中规定食用植物油浸出油溶剂残留≤50mg/kg。故木实验水相酶解有机溶剂提取南瓜籽油溶剂残留指标符合国家标准。

实施方式3：水相酶解水法提取南瓜籽油

采用高速万能细胞粉碎机将南瓜籽粉碎5s(注意粉碎程度不要过高)，取7g过0.5mm孔径筛的南瓜籽粉，加入复合酶25500U，再加入0.1mol/L乙酸-乙酸钠缓冲溶液至21mL，在pH值为4，40℃酶解4h，将酶解后所得溶液高速离心(3000～10000r/min)破乳，向离心液中加入水溶液提取油脂，加入破乳剂饱和NaCl溶液5～15mL，提取3～4次，向所得油相中加入0.1～0.3g无水CaCl₂干燥，离心后得到澄清、黄绿色油脂，南瓜籽出油率为37.40％。称取100g预处理过的南瓜籽，按上述水相酶解水提油工艺条件进行扩大实验，所得油脂品质不变，出油率为37.98％。

水酶法提取南瓜籽油，部分营养指标及理化指标的测定结果如表6所示：

表6 南瓜籽油部分营养指标及理化指标的测定结果