菠萝浆提取椰子油的工艺研究.pdf

椰子油是一种重要的植物油， 是国际椰子加工 的主要产品， 也是国际油脂贸易的大宗产品， 在食 品、 化工和医药等领域中有着重要作用1。 传统的 椰子油加工工艺包括干法和湿法。 干法加工工艺是 在高温下将椰肉制成椰干， 然后用榨油机将椰干压 榨得到椰子油2-4。 由于椰干往往被污染并腐臭变 质， 得到的粗椰油质量不好， 一般需要经过精炼处 理， 所得椰子油的品质不高。 现代湿法加工工艺提 取椰子油是以新鲜椰肉为原料， 压榨得到椰奶， 然 后经加热、 液-液离心分离、 浓缩、 固-液离心分 离、 澄清、 干燥得到无色透明的椰子油。 湿法加工 工艺制成的椰子油品质优于干法加工所得椰子油， 但高速离心分离机价格昂贵， 设备投资大3-4。 无 论是干法加工工艺还是湿法加工工艺， 目前在提取 椰子油后的副产物利用方面的深度和广度都不够， 副产品的利用价值不高。 菠萝含有活性菠萝蛋白酶（Bromelain）， 它是一 种来源于菠萝的多肽水解酶， 属巯基蛋白酶， 广泛 应用于食品、 医药等行业5-7。 本试验采用菠萝浆 与椰奶协同作用制备椰子油， 利用菠萝蛋白酶分解 椰奶中的蛋白质， 达到快速分离油脂的目的， 并优 化了提取工艺条件。 热带作物学报2011，32（8）：1567-1571 Chinese Journal of Tropical Crops 收稿日期：2011-04-29 修回日期：2011-07-25 基金项目： 公益性行业（农业）科研专项（No.20090326）； 海南省社会发展科技专项（No.2010SF006）。 作者简介： 段岢君(1989年)， 女， 在读本科。*通讯作者： 李 瑞， E-mail: liruihn 。 菠萝浆提取椰子油的工艺研究 段岢君 2， 李 瑞 1, 3* ， 夏秋瑜 1, 3， 崔欣悦 2， 陈卫军1, 3 ,赵松林 1, 3 1中国热带农业科学院椰子研究所， 海南文昌571339 2海南大学食品学院， 海南海口570228 3海南省椰子深加工工程技术研究中心， 海南文昌571339 摘要采用菠萝浆处理椰奶制备椰子油， 并分析了油脂的脂肪酸组成。 研究表明， 最佳的提取工艺为： 椰奶 经冷冻解冻处理， 反应体系中椰奶水分质量分数70， 菠萝浆用量为30（以椰奶质量计）， 不调节反应体系的 pH， 反应温度40 ， 反应时间为5 h， 提取率高达92.0， 所得椰子油为淡黄色， 同时具有椰子及菠萝香气， 其主要脂肪酸与天然椰子油差异显著（p0.05）。 关键词菠萝浆； 椰子油； 提取工艺 中图分类号S668.3文献标识码A Coconut Oil Extraction by Pineapple Juice and Its Properties Analysis DUAN Kejun2，LI Rui1, 3，XIA Qiuyu1, 3，CUI Xinyue2， CHEN Weijun1, 3，ZHAO Songlin1, 3 1 Coconut Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences1, Wenchang, Hainan 571339，China 2 College of Food, Hainan University, Haikou, Hainan 570228，China 3 Engineering and Technology Research Center for coconut deep process of Hainan Province, Wenchang, Hainan 571339，China AbstractPineapple juice was used to extract coconut oil coconut cream, and the properties of the oil were analyzed. The results showed that the optimal procedure with the highest extraction rate of 92.0% was as follows: coconut cream with a water content of 70% was frozen and thawed before extraction, the amount of pineapple juice was 30%(based on the quantity of coconut cream), the pH of the reaction system could not be adjusted, the reaction temperature was 40 and the reaction time was 5 h. The coconut oil of the scent of coconut oil and pineapple was white yellow. The main fatty acid had significant difference compared with the virgin coconut oil(p0.05). Key wordsPineapple juice; Coconut oil; Extraction technology doi10.3969/j.issn.1000-2561.2011.08.038 第32卷热 带 作 物 学 报 1材料与方法 1.1材料与仪器 菠萝：68成熟， 本地市场售； 椰子： 由中国 热带农业科学院椰子研究所提供。 WF-A2000果汁机， 浙江省永康市天歌电器有 限公司；7230G型分光光度计， 上海精密科学仪器 有限公司；J-26XP高速冷冻离心机，Backerman Avanti公 司 ； 全 自 动 电 位 滴 定 仪 ， 瑞 士Mettler Toledo集团；SER 148型快速脂肪测定仪， 嘉盛 （香港） 科技有限公司；HP5890气相色谱仪和 HP6890GC/5973MS气相色谱-质谱联用仪， 美国 Agilent Technologies公司。 1.2方法 1.2.1工艺路线菠萝原料挑选去皮清 洗切块打浆过滤调节固形物含量菠萝 浆； 椰肉去椰衣、 椰壳及种皮清洗切块榨 汁椰奶过滤添加菠萝浆、 水酶解（用保鲜 膜封口）分离提油过滤真空干燥。 1.2.2操作要点 （1）将菠萝去皮， 打浆（菠萝水=1 1）， 过滤， 调节固形物含量为5.0 oBrix， 备用。 （2）将椰肉按11（椰肉水）榨汁， 完全冷冻， 提 取前解冻， 加入三角瓶中， 添加不同浓度的菠萝浆 （以椰奶质量计）， 水浴， 然后在6 000 r/min离心 10min， 取油， 称重。 将得到的椰子油在5560 、 真 空度0.070.08MPa下干燥0.51h， 分析油脂性质。 椰子油提取率= (分离出椰子油的质量/椰奶中 的脂肪含量)100 1.2.3单因素试验通过单因素试验研究反应温 度、 椰奶水分含量、 菠萝浆用量和反应时间对提油 率的影响， 每组3个重复。 1.2.4正交试验在单因素试验的基础上， 以反 应温度、 菠萝浆用量和酶解时间为试验因素， 进行 三因素三水平正交试验确定最佳工艺参数， 每组3 个重复。 1.3测定方法 1.3.1水分及挥发物按照GB/T 5528-2008动 植物油脂 水分及挥发物含量测定（ISO 662:1998, IDT）。 1.3.2脂肪含量采用快速脂肪测定仪测定。 1.3.3酸价按照GB/T 5009.37-2003测定。 1.3.4pH采用pH计测定。 1.3.5糖度采用手持糖度计测定。 1.3.6固形物含量采用烘箱干燥法。 1.3.7脂肪酸组成分析气相色谱条件：HP-5石英 毛细管柱（30mm0.32 mm0.25 m）， 柱温150280 C， 程序升温3/min， 柱流量为1.5mL/min， 进样口温度 250 ， 氢火焰检测器温度250 ， 进样量1.0 L， 分流比50 1， 载气为高纯氮气。 气相色谱-质谱 条件，GC条件：HP-5MS石英毛细管柱（30 mm 0 .25 mm0.25 m）； 柱温120260 ， 程序升温 3 /min， 柱流量为1.0mL/min， 进样口温度250 ， 柱前压100 kPa， 进样量0.20 L， 分流比10 1， 载 气为高纯氦气。MS条件： 电离方式EI， 电子能量 70 eV， 传输线温度250 ， 离子源温度230 ， 四极杆温度150 ， 质量范围35450 m/z， 采用 wiley7n.l标准谱库， 计算机检索定性。 2结果与分析 2.1提取时间对提油率和酸价的影响 由图1可见， 随着反应的进行， 椰子油提取率 在35 h呈显著升高的趋势， 超过6 h后略有下 降， 这可能是因为酶解时间过长， 析出的椰子油和 反应体系中的其他物质如蛋白质发生乳化， 从而降 低了提油率。 油脂酸价在35 h内变化不显著，5 h 后上升明显。 2.2椰奶水分含量对提油率和酸价的影响 由图2可知， 椰奶水分含量为70时， 提油 率最高。 水分是酶发挥作用所必需的条件， 水分含 量过多或过少都不利于酶解反应的进行8。 水分含 量过低， 影响酶发挥其作用； 水分含量过高， 增加 了酶结构的柔性， 也使蛋白酶发生自水解作用， 酶 失活速率加快9， 也不利于酶发挥其作用。 3456 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 提取时间/h 酸价/（mgKOH/g） 100 80 60 40 20 0 提取率 / 图1提取时间对提取率和酸价的影响 提取率 酸价 不调节椰奶水分含量， 菠萝浆添加量30（以椰奶质量计）， 不调节反应体系的pH， 提取温度为45 ， 提取时间分别为3、 4、5、6 h。 1568- 第8期 水平 因素 A提取温度/B菠萝浆用量 / C酶解时间/h 135203 240304 345405 表1正交试验因素水平表 2.3提取温度对提油率和酸价的影响 由图3可见， 随着温度的升高， 提油率和酸价 都逐渐增加， 温度为40 时， 提油率达最大值， 且酸价相对较低。 温度对酶的作用影响较大， 一般 在酶的最适作用温度， 酶的作用效果最高。 在酶的 反应过程中， 菠萝蛋白酶的最适反应温度实际上是 酶反应速度与酶变性速度综合影响的结果。 如果反 应时间为10 min， 则最适反应温度介于5560 之 间； 当反应时间越长， 最适温度会有所降低9。 2.4菠萝浆用量对提油率和酸价的影响 由图4可见， 提油率和酸价都随菠萝浆添加量 逐渐增加， 当不添加菠萝浆用此方法几乎提取不到 椰子油， 因此菠萝浆对提油率影响是较大的。 这可 能是由于菠萝浆添加量越多， 菠萝蛋白酶的浓度越 大， 与椰奶中蛋白质作用的速率越快， 加速了油的 析出； 但是由于菠萝浆是酸性的， 因此菠萝浆添加 量越多， 油脂酸价越高。 2.5正交试验 正交实验因素水平表和正交实验结果分别如表 1和表2所示。 在单因素试验的基础上， 以提取温 度、 菠萝浆用量、 酶解时间为试验因素进行三因素 三水平正交试验确定最佳工艺参数。 从各列的极差 R值可以看出， 提取温度是影响提油率的主要因 素， 其次是酶解时间和菠萝浆用量。 从K值的变 化来看， 最佳方案是A2B2C3， 这一组合为九组试 验点中的第五组， 提油率为92.0。 2.6采用菠萝浆提取的椰子油的脂肪酸成分分析 由表3可见， 采用菠萝浆提取的椰子油的脂肪 酸组成与天然椰子油（Virgin coconut oil，VCO ）的 主要脂肪酸如十二烷酸、 十四烷酸等差异显著 （p0.05）， 但十二烷酸即月桂酸仍是其最主要脂肪 酸， 其含量为（51.041.03 ） ； 其次是十四烷酸即 肉豆蔻酸， 含量为（17.520.51 ） 。 100 80 60 40 20 0 提取率/ 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 酸价/（mgKOH/g） 6065707580 椰奶水分含量 / 提取率 酸价 图2椰奶水分含量对提油率和酸价的影响 不调节椰奶水分含量， 菠萝浆添加量30（以椰奶质量计）， 不调节反应体系的pH， 提取温度45 ， 提取时间3 h。 段岢君等： 菠萝浆提取椰子油的工艺研究及其性质分析 80 60 40 20 0 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 提取率 酸价 20304050 菠萝汁用量 / 图4菠萝浆添加量对提油率和酸价的影响 不调节椰奶水分含量， 分别添加20、30、40和50的 菠萝浆(以椰奶质量计)， 不调节反应体系的pH， 提取温度40 ， 提取时间4 h。 提取率/ 酸价/（mgKOH/g） 不调节椰奶水分含量， 菠萝浆添加量30（以椰奶质量计）， 不 调节反应体系的pH， 提取温度分别为30、35、40、45、50 ，提取时 间4 h。 120 80 60 40 20 0 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0 提取温度/ 3035404550 图3提取温度对提油率和酸价的影响 提取率 酸价 提取率/ 酸价/（mgKOH/g） 1569- 第32卷热 带 作 物 学 报 实验序号 因素 提油率 / ABC 111117.9 212262.7 313371.1 421270.2 522392.0 623181.3 731381.3 832177.3 933277.7 K1151.7169.4176.5 K2243.50232.40210.60 K3236.30230.10244.40 R91.863.0067.9 表2正交试验结果 脂肪酸分子式含量 / VCO中含量 / 辛酸C8H16O2（9.710.87）b（7.611.05）a 壬酸C9H18O2（0.010）a（0.010）a 癸酸C10H20O2（7.170.65）b（6.250.83）a 十一烷酸C11H22O2（0.0280）a（0.03 0）a 十二烷酸C12H24O2（51.041.03）b（48.311.34）a 十三烷酸C13H26O2（0.0330.01）a（0.0350.01）a 十四烷酸C14H28O2（17.520.51）a（18.400.88）b 十五烷酸C15H30O2（0.010）a（0.010）a 十六碳烯酸C16H30O2（0.010）a（0.020.01）a 十六烷酸C16H32O2（7.220.73）a（8.731.16）b 十七烷酸C17H34O20.010 十八碳二烯酸C18H32O2（0.840.48）a（1.050.44）a 十八碳烯酸C18H34O2（3.811.01）a（5.621.26）b 十八烷酸C18H36O2（2.480.35）a（3.720.29）a 二十碳烯酸C20H38O2（0.020）a（0.040.01）b 二十烷酸C20H40O2（0.060.02）a（0.100.03）b 二十二烷酸C22H44O2（0.010）a（0.0150.01）a 二十四烷酸C24H48O2（0.010）a（0.020）a 表3菠萝浆提取椰子油的脂肪酸组成 3讨论 从广义上讲， 此方法属于水酶法的范畴。 水酶 法提油工艺的原理为： 在机械破碎的基础上， 采用 对油料组织以及对脂多糖、 脂蛋白等复合体有降解 作用的酶（如纤维素酶、 半纤维素酶、 蛋白酶、 果 胶酶、 淀粉酶、 葡聚糖酶等）处理油料， 通过酶对 细胞结构的进一步破坏， 以及酶对脂蛋白、 脂多糖 的分解作用， 增加油料组织中油的流动性， 从而使 油游离出来10。 水酶法在大豆油11、 花生油12、 油 菜籽油8、 玉米胚芽油13等油脂的提取中均有应用。 早在20世纪90年代， 水酶法也被用于椰子油的提 取中14-15。 在上述作物中， 采用水酶法的提油率从 58.7到93.7 不等。 本研究主要利用菠萝浆中的菠萝蛋白酶分解椰 奶中的油脂复合体， 从而加速油及蛋白质的分离， 提高出油率， 制备一种同时具有椰子及菠萝香气、 色泽呈淡黄色的椰子油。 本方法较直接采用水酶 法， 成本低、 操作简单， 且单独使用菠萝浆即可达 到较高的提油率。 菠萝蛋白酶与木瓜蛋白酶类似， 都属于巯基蛋白酶， 具有类似的酶反应动力学16。 李瑞等17利用木瓜浆协同果胶酶提取椰子油， 提油 率为98.76， 比单独采用菠萝浆提取椰子油的提 取率稍高。 利 用 菠 萝 浆 提 取 椰 子 油 是 在 天 然 椰 子 油 （Virgin coconut oil, VCO）的基础上加工的一种椰 子油产品， 丰富了VCO的产品种类， 为海南椰子 旅游产品的开发提供了新的思路， 且采用菠萝浆提 油后的副产物乳清的pH为4.42， 糖度为5.25 oBrix， 固形物含量为4.52， 可用来制备饮料及椰纤果 （Nata de Coco）等产品。 参考文献 1 Guarte R C, Muhlbauer W, Kellert M. Drying characteristics of copra and quality of copra and coconut oilJ. Postharvest Bio. Techno, 1996（9）: 361-372. 2 Nevin K G, Rajamohan T. Beneficialeffects ofvirgin coconut oil on lipid paramaters and in vitro LDL oxidationJ. Clin. Biochem, 2004（37）: 830-835. 3李瑞， 夏秋瑜， 赵松林,等.复合酶法提取天然椰子油的研 究J.食品工业科技, 2009, 30（3）: 153-158. 4李瑞， 夏秋瑜， 李枚秋,等.原生态椰子油工业化生产工艺 研究及经济效益分析J.食品工业科技，2008（3）: 192-194. 5林韶湘,黄桌卓烈,李明启,等.菠萝各器官蛋白酶的提取与 保活J.植物资源与环境, 1994, 3（2）: 22-25. 6易元龙,李媚,谢涛,等.菠萝果浸提液中菠萝蛋白酶的 稳定性研究J.广西民族大学学报（自然科学版）, 2008, 14（4）: 76-78. 7李淑喜,黎新明.菠萝蛋白酶的提取及其在医药中的应用J. 广州化工, 200