酶法辅助提取湘西椪柑皮精油的工艺优化研究

酶法辅助提取湘西椪柑皮精油的工艺优化研究 酶法辅助提取湘西椪柑皮精油的工艺优化 研究 西北林学院2010,25(6):152,154 JournalofNorthwestForestryUniversity 酶法辅助提取湘西槿柑皮精油的工艺优化研究 欧阳辉,余估,张永康 (吉首大学植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室,湖南吉首416000) 摘要:以湘西槿柑皮为原料,采用酶法辅助提取精油,研究酶用量,提取温度,提取时 间和pH4个 因素对精油提取率的影响.通过正交试验,得到植柑皮精油提取最佳工艺条件为: 酶用量250U? g_.,提取温度55?,提取时间9Orain,pH4.5.在此工艺条件下,碰柑皮精油提取率为 1.63. 关键词:槛柑皮;精油;酶法提取 中图分类号:TS2O1.1文献标志码:A文章编号:1001,7461(2010)06—0152—03 EnzymicExtractionofEssentialOilfromXiangxiPonkanPeel OUYANGHui,YUJi,ZHANGYong-kang (KeyLaboratoryofPlantResourcesConservationandUtilization,JishouUniversity,Jishou, Hunan416000tChina) Abstract:Theprocessofextractingessentialoilfromponkanpeelwasstudied.Theoptimalpr ocesscondi— tionsweregainedbysingleandorthogonaltest:enzymedosage:250U?g一,extrationtemperature:55"C, enzymaticextractiontime:90min,pH:4.5.Undersuchconditions,theextractratewasupto1. 63. Keywords:ponkanpeel;oil;enzymicextraction 湖南湘西是中国果品协会认定的"中国槛柑之 乡",所产槛柑品质优良.桠柑果皮是桠柑初加工的 主要副产物,约占整个果重的25,4O.因此, 械柑加工副产物中有效成分的开发利用问题亦是迫 在眉睫[1埘. 碰柑果皮中含有丰富的香精油,新鲜的槿柑皮 中含有1,2的精油,它是食品香精,化妆品香 精和香水配料的优质原料,提取桔皮精油可以使柑 桔加工的副产品得到进一步的利用,同时具有广阔 的市场前景[3]. 目前提取精油的主要方法有水蒸气蒸馏法,超 声波提取法,超临界萃取法,压榨法和溶剂浸提法 等,它们各有优缺点].采用酶法辅助提取湘西桠 柑皮精油的工艺的报道未见. 纤维素酶能使细胞壁及细胞间质中的纤维素, 半纤维素等物质降解成葡萄糖,进而破坏细胞壁骨 架结构,减小细胞壁,细胞间质等传质屏障对有效成 分从细胞内向提取介质扩散的传质阻力,增加细胞 内活性成分的溶出,促进传质过程,使有效成分提取 率提高. 以湘西桠柑皮为原料,对酶法辅助提取其精油 有效成分的工艺进行研究,通过单因素试验和正交 设计优化工艺参数,为湘西桠柑皮精油的开发利用 提供科学依据. 1材料与方法 1.1材料与仪器 槛柑产于湖南省湘西泸溪县,取其皮,清洗,切 片,冷冻干燥后粉碎过3O目筛,备用. 纤维素酶(2万U?g_1)购于湖南尤特尔有限 公司;其他试剂均为分析纯. 主要仪器有HH-2数显恒温水浴锅(国华电器有 限公司),电热恒温干燥箱(长沙医疗器械厂),Es-10K 电子天平(长沙湘平科技发展有限公司),004型 电子天平(上海精密科学仪器有限公司). 1.2方法 1.2.1提取工艺流程称取10g经预处理的槛柑 皮,加入适量的去离子水和纤维素酶,在不同的酶用 收稿日期:2009-1I-06修回日期:2009—12—08 基金项目:湖南省教育厅科研基金资助项目(o9c786);湘i~'3"ii科技计划项目(州科 字[2009343号) 作者简介:欧阳辉,男,实验师,主要从事天然生物活性成分研究. 第6期欧阳辉等酶法辅助提取湘西桠柑皮精油的工艺优化研究153 量,提取温度,提取时间和pH条件下处理,抽滤取 滤液用乙醚进行萃取,真空蒸馏,回收溶剂,收集产 物用无水硫酸钠干燥,得到桠柑皮精油产品,称重. 1.2.2单因素试验设计主要考察酶用量(U?g_., 纤维素酶/桠柑皮),提取温度CC),提取时间(rain)和 pH对槛柑皮精油提取率的影响,以精油提取率作为 考察指标.在评价某一因素对提取率的影响时,只改 变被考察因素的值,而其他各因素的取值固定. 1.2.3正交试验设计在单因素试验的基础上,以 酶用量,提取温度,提取时间和pH4个因素为变量, 选取取值范围,设计4因素3水平L.(3)正交实验 表(表1). 表1正交试验设计因素水平表 Table1Factorsand1evelsoforthogonaltest 1.2.4提取率的计算精油提取率一萃取精油量 (g)/槛柑皮原料量(g)×100. 2结果与分析 2.1各影响因素对j宜l柑皮精油提取率的影响 2.1.1酶用量对槿柑皮精油提取率的影响在提 取温度50?,提取时间90rain,pH5.0条件下,选择 不同的酶用量进行试验,计算精油提取率(图1). 随酶用量的增大,槛柑皮精油提取率明显增加.纤 维素酶可降解纤维素等多糖类物质,使细胞壁破损, 细胞膜通透性增加,使精油更易被浸出,但当酶用量 达到一定值时,桠柑皮精油提取率增幅减缓.从图 1可知,最佳酶用量应为200~300U?g_.. 2.1.2提取温度对碰柑皮精油提取率的影响在 酶用量200U?g_.,提取时间90rain,pH5.0条件 下,选择不同的提取温度进行试验,计算精油提取率 (图2).随着温度的升高,酶活性也升高,有利于酶 催化反应的进行,精油提取率也随之提高.但当温 度升高到一定程度时,酶蛋白开始受热变性,酶活性 降低,从而使精油提取率降低.从图2可知,最佳提 取温度为45,55?. 2.1.3提取时间对槿柑皮精油提取率的影响在 酶用量200U?g_.,提取温度50?,pH5.0条件 下,选择不同的提取时间进行试验,计算精油提取率 (图3).随提取时间的延长,精油提取率增加,但在 提取90min后,得率不再有明显增加.从图3可 知,最佳提取时间应为6O,120rain. 2.1.4PH对槿柑皮精油提取率的影响在酶用 ?,提取时间90min条 量200U?g_.,提取温度50 件下,选择不同的pH进行试验,计算精油提取率. 由于pH影响酶的构象,从而影响底物的解离状态, 所以酶活力受pH的影响较大.从图4可知,pH由 3.0上升到4.0时,精油提取率迅速增加,pH在4.0 , 5.0时,纤维素酶活性最大,精油提取率达到最大 值.因此,最佳pH应为3.5,5.5. 酶用_-~t/0d?g-) 图1酶用量对槛柑皮精油提取率的影响 Fig.1Effectsofenzymedosageonextractionrate 薅 最 孵 藤 辟: 漂 舞 圈2提取温度对槿柑皮精油提取率的影响 Fig.2Effectoftemperatureonextractionrate 图3提取时间对{韭柑皮精油提取率的影响 Fig.3Effectoftimeonextractionrate 154西北林学院25卷 34567 pH 图4pH对桠柑皮精油提取率的影响 Fig.4EffectofpHonextractionrate 2.2正交试验结果 由表2,表3可知,提取温度和pH对精油提取 率有显着影响,各因素对精油提取率影响的顺序为 B=D>C>A,最优组合为AB3C2D2,即酶用量 250U?g_.,提取温度55?,提取时间90rain, pH4.5.根据最佳工艺组合进行验证实验,桠柑皮 精油提取率为1.63%. 表2正交试验及结果 Table2Resultsandanalysisoforthogonaltest 表3方差分析 Table3Analysisofvariance ?F0.o5(2,2)=19.00,F0.o1(2,2)一99.00. 3结论 在选取水平范围内进行的酶法辅助提取湘西桠 柑皮精油正交实验中,酶用量,提取温度,提取时间, pH对精油提取率都有一定的影响,表现为提取温 度=pH>提取时间>酶用量.其中,提取温度和 pH对精油提取率有显着影响. 根据实验结果,确定最佳工艺条件为:酶用量 250U?g,,提取温度55?,提取时间90rain,pH 4.5.在此工艺条件下,桠柑皮精油提取率为1.639,6. 参考文献: [13张鸿发,励建荣,周勤,等.从柑桔皮中连续提取色素,果胶的工 艺研究口].食品科学,2000,21(11)l37—4O. [2]赵虹桥,文赤夫.湘西槿柑果皮中橙皮苷的提取与纯化[J].现 代食品科技,2008.24(8):812 ZHAOHQ,WENCExtractionandpurificationofthehe$- peridins7-rhamnoglucosideinorangepericarpinwesternFlu- nan[J].ModernFoodScienceandTechnology,2008,24(8)l 812. [3]石桂凤.朱玉昌.柑橘皮综合利用的实用技术口].食品工业科 技,1989(5):41—45. [4]何坚,孙宝国.香料化学与工艺学——天然,合成调合香料 [M].北京:化学工业出版社,1995.572—587. [5]脑志科,黎深.一种快速提取丁香油的新方法[刀.西北林学院 ,2007,22(2)t134. LUZK,LIS.Thenewmethodforquicksteamdistillationof cloveoil[J].JournalofNorthwest]ForestryUniversity,2007, 22(2):l34. [6]PRIITV.Thekineticsofcelluloseenzymatichydrolysis[J]. ActauniversitatisupSaliiensisuppSala,2002{10-18. 65432lO98 1l11l1lOO 群震契