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2006, Vol. 27, No. 11食品科学※工艺技术270 优化水酶法提取鲐鱼鱼油的酶解条件 吴祥庭 温州大学应用技术学院， 浙江 温州 325000 摘 要本文在液固比W/F、加酶量、酶解静置时间、pH、温度、搅拌速度六个单因素试验的基础上，以 提油率为评价指标，利用响应面分析法优化了主要影响因素加酶量、pH、温度等酶法水解提取鲐鱼鱼油的条件。 结果表明，最佳酶法水解条件为酶量为 1000U/g 原料、pH7.3、45℃。 关键词酶法水解；鱼油；萃取；响应面 Optimimum Conditions for Tai-fish Oil Extraction with Enzymatic Hydrolysis by Response Surface WU Xiang-ting College of Applied Technology, Wenzhou University, Wenzhou 325000, China AbstractAbstract Based on single factor test including the ratio of water to fish, enzyme dosage, enzymatic hydrolyzing time, pH and stirring speed, oil extraction yield as uation index more important factors enzyme dosage, temperature and pH were studied for tai-fish oil extraction by response surface ology. The results showed the following optimal conditions enzyme dosage 1000U/g raw material, pH 7.3, temperature 45℃. Key wordsKey words enzymatic hydrolysis ； fish oil ； extraction ； response surface 中图分类号 TS225.24 文献标识码 A 文章编号 1002-6630200611-0270-04 收稿日期2006-07-25 基金项目温州市科技项目S2004A009 作者简介吴祥庭1965-，男，讲师，研究方向为食品工程。 随着对鱼油研究的深入，人们越来越认识到海洋鱼 油功能性成分如 E P A 、D H A 、V A 、V D 等的重要性， 但这些功能性成分对环境都比较敏感，极易受光、氧、 过热、金属元素Fe、Cu 有催化作用及自由基的影响, 产生氧化、酸败、聚合等。传统的鱼油提取方法淡 碱水解法、压榨法、直接干燥法等由于提取过程中的 操作条件常常会破坏这些功能成分，从而影响鱼油的质 量[1]。酶法提油技术以其温和的提取条件保护了油脂的 有效成分及增加油脂的溶出，从而提高了质量和产量 [ 2 ]。本研究以鲐鱼为原料，结合动物油料自身的特点， 利用响应面试验设计方法，对酶法水解提取鱼油条件进 行优化，从而为鱼油加工提供工业依据。 1材料与方法 1.1材料和试剂 鲐鱼 购于浙江温州，原料经高速组织捣碎成糜 状 ， 冷 藏 备 用 。 1398中性蛋白酶食用级, 100000U/g 无锡酶制剂厂。 石油醚化学纯 杭州长征化工厂。 1.2仪器 W-201B旋转蒸发仪 上海申腾生物技术有限公司 ； LD5-10 低速离心机 北京医用离心机厂；电动搅拌器 江苏金坛宏凯仪器厂；酸度计 上海精密仪器仪表有限 公司；SHB- Ⅲ A 循环水式多用真空泵 河南省太康教 材仪器厂。 1.3测定方法 1.3.1蛋白质测定 凯氏定氮法[3]。 1.3.2粗脂肪测定 索氏提取法[3]。 1.3.3水分测定 重量法[3]。 1.3.4提油率 提油率 提取鱼油质量 / 原料中鱼油质量 100 1.4方法 271※工艺技术食品科学2006, Vol. 27, No. 11 1.4.1鲐鱼加酶酶解提油工艺路线 原料→捣碎→调 W/F →调 pH →加酶→调 pH →萃取 →静置→有机相→鱼油 1.4.2鲐鱼工艺说明 取鲐鱼捣碎，加入一定量的水，控制液固比 W / F ，质量比 、加入一定量中性蛋白酶、调 p H 、温度、 酶解时间、再调 pH 使酶失活、在萃取条件为静置 6h、 萃取剂用量 100ml/20g 原料、温度 35℃、pH4.0，用石 油醚进行萃取静置分离水相有机相，以鱼油的提取率来 考察酶解的效果。 通过单因素试验筛选出对提油率有显著影响的因 素，再通过响应面分析法对酶解条件进行优化。 1.4.3单因素试验 参考植物油料酶法提油工艺，经过多组单因素试验 后拟合单因素试验数据。 1.4.3.1液固比W/F比对提油率的影响 酶量 400U/g 原料，温度 45℃，pH7.0，酶解静置 60min，搅拌速度 200r/min，液固比W/F分别取 21、 41、61、81、101 进行 1.4.1 操作。 1.4.3.2加酶量对提油率的影响 液固比W/F61，温度 45℃，pH7.0，酶解静置 60min，搅拌速度200r/min，加酶量分别取0、200、400、 600、800、1000、1200、1400U/g 原料进行 1.4.1 操作。 1.4.3.3酶解静置时间对提油率的影响 液固比W/F61，酶量 1000U/g 原料，温度 45℃， pH7.0，搅拌速度 200r/min，静置时间分别取 30、60、 90、120、150min 进行 1.4.1 操作。 1.4.3.4pH 对提油率的影响 液固比W/F61，酶量 1000U/g 原料，温度 45℃， 酶解静置 60min，搅拌速度 200r/min，pH 分别取 6.0、 6.5、7.0、7.5、8.0 进行 1.4.1 操作。 1.4.3.5温度对提油率的影响 液固比W/F61，酶量 1000U/g 原料，pH7.5，酶 解静置 60min，搅拌速度 200r/min，温度分别取 35、40、 45、50、55℃进行 1.4.1 操作。 1.4.3.6搅拌速度对提油率的影响 液固比W/F61，酶量 1000U/g 原料，温度 45℃， 因素 水平 10－1 X1pH7.57.06.5 X2酶量U/g原料11001000900 X3温度℃504540 表1 响应面三因素三水平试验设计 Table 1 The test design of three factors and three levels of response surface pH7.5，酶解静置 60min，搅拌速度 100、150、200、 250、300r/min 进行 1.4.1 操作。 1.4.3.7鲐鱼加酶酶解提油响应面试验 2结果与分析 2.1单因素试验 2.1.1液固比W/F比对提油率的影响 56 54 52 50 48 46 024681012 提油率 液固比 图1 W/F对提油率的影响 Fig.1 Effect of W/F on oil extractability 液固比W/F的增大，提油率逐渐增加，当 W/F 为 6 时提油率达到最高，此后 W / F 继续增大但提油率降 低。增加底物浓度可以提高酶促反应速度，但过高的 底物浓度会对酶产生抑制从而降低酶解效果，影响油脂 的释放，降低提油率。因此选液固比W/F为 61。 2.1.2加酶量对提油率的影响 80 70 60 50 40 30 0200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 提油率 酶量U/g原料 图2 加酶量对提油率的影响 Fig.2 Effect of enzyme dosage on oil extractability 当酶量为 1000U/g 原料提油率最高，继续增大酶量 提油率下降，可能底物已饱和，过多的酶引起了无效 的结合而减弱了酶解效果。由于酶的高价格，综合提 油效果和经济成本选酶量为 1000U/g 原料。 2.1.3静置时间对提油率的影响 当超过 60min 后提油率变化不大，从提油率和设备 利用考虑静置时间应选 60min。 2.1.4pH 对提油率的影响 每种酶都有特定的适用 pH 范围，pH 值影响酶的活 性，过酸或过碱，均会引起酶的不可逆性失活，还会 2006, Vol. 27, No. 11食品科学※工艺技术272 试验号 因素 X1X2X3 提油率 100078.33 201158.08 30－1－162.44 411050.64 510－158.97 601－157.31 70－1161.03 8－1－1065.64 9－10169.62 101－1056.54 1100078.72 1210157.56 13－10－170.77 1400077.31 15－11064.62 表2 响应面分析试验及结果 Table 2 The test design and results of response surface 项系数系数的标准偏差Tp 常量78.12000.3431227.7220.000 X1－5.86750.2101－27.9310.000 X2－1.87500.2101－8.9250.000 X3－0.40000.2101－1.9040.115 X12－7.12250.3092－23.0340.000 X22－11.63750.3092－37.6350.000 X32－6.76750.3092－21.8860.000 X1 X2－1.22000.2971－4.1060.009 X1 X3－0.06500.2971－0.2190.835 X2 X30.54500.29711.8340.126 表3 回归分析结果 Table 3 Regression results 表4 回归分析结果 Table 4 Regression results SR-SqR-Sqadj 0.594299.899.5 图3 静置时间对提油率的影响 Fig.3 Effect of placed time on oil extractability 80 75 71 65 60 0306090120150180 提油率 时间min 80 75 70 65 60 55 50 5.56.06.57.07.58.08.5 提油率 pH 图 4 pH对提油率的影响 Fig.4 Effect of pH on oil extractability 80 75 70 65 60 55 50 30354045505560 提油率 温度℃ 图5 温度对提油率的影响 Fig.5 Effect of temperature on oil extractability 图6 搅拌速度对提油率的影响 Fig.6 Effect of stirring speed on oil extractability 80 75 71 65 60 50100150200250300350 提油率 搅拌速度r/min 影响酶反应的动力学参数，本文试验中 pH 应选 7.5。 2. 1. 5温度对提油率的影响 温度对酶促反应较复杂，升温有利于分子的热运 动，对提油率有利；但温度影响酶的稳定性、酶蛋白 的热变性、最大反应速度以及酶与底物的结合等，温 度过高会使酶变性而失活，应选温度为 4 5 ℃。 2.1.6搅拌速度对提油率的影响 搅拌速度对提油率影响不大，搅拌作用能使反应物 的浓度均匀，促进酶与底物更好的结合，同时也使鱼 油更易于释放，再考虑能耗选择搅拌速度为 200r/min。 2.1.7鲐鱼加酶酶解提油响应面试验 回归方程为 y78.1200－5.8675X1－1.8750X2－0.4000X3－7.1225X12 －11.6375X22－6.7675X32－1.2200X1X2－0.0650X1X3 0.5450X2X3 由方差分析结果可知失拟不显著p0.748 ＞ 0. 05，而回归方程达极显著p0.000 ＜ 0.01；pH 对酶解 提油效果的影响最大，酶量其次，温度的影响最小， 273※工艺技术食品科学2006, Vol. 27, No. 11 来源D FSeq SSAdj SSAdj MSTp 回归91066.051066.052118.450335.510.000 线性3304.83304.825101.608287.800.000 平方3754.07754.068251.356711.960.000 交互作用37.16754.0682.3866.760.033 R-误差51.777.1590.353 缺乏适合度30.711.7650.2350.440.748 纯误差21.060.7050.530 总和141067.821.060 表5 方差分析结果 Table 5 ANOVA 85 -1.0 提取率 酶量U/g原料 75 65 55 45 -0.3 0.3 1.0 1.0 0.3 -0.3 -1.0 pH 图 7 酶量和 pH对提油率的响应面图 Fig.7 The response surface graph of enzyme dosage and pH to oil extractability 80 -1.0 提取率 温度℃ 70 60 50 -0.3 0.3 1.01.0 0.3 -0.3 -1.0 pH 图 8 温度和 pH对提油率的响应面图 Fig.8 The response surface graph of temperature and pH to oil extractability 80 -1.0 提取率 温度℃ 70 60 50 -0.3 0.3 1.01.0 0.3 -0.3 -1.0 酶量CU/g原料 图9 温度和酶量对提油率的响应面图 Fig.9 The response surface graph of temperature and amount of enzyme dosage to oil extractability 且三个因素之间存在显著的交互作用，其对酶解提油效 果的影响如图 7 ～9 。 用计算机对回归方程在试验范围内提取最佳方案， 得X1－0.4066；X2－0.0599；X3－0.0300，即pH7.3、 酶量 990U/g 原料、44.8℃，此条件下理论提油率为 79.38。为便于实验操作，选 pH7.3、酶量为 1000U/g 原料、4 5 ℃。此条件下进行两次平行实验，平均提油 率为 78.66。 本研究没有对最佳萃取条件作详细说明，在另外的 文章中有详细说明，所以只使用了其结果。采用中性 蛋白酶酶解鱼体的蛋白，使脂肪比较好的溶出[4]，使工 艺在较低的温度下进行，克服了传统高温提油而使不饱 和脂肪酸破坏的问题，提高了鱼油的质量。酶解液萃 取时降低了乳化，从而提高了提油率，操作简单、成 本低，便于工业生产。 参考文献 [1]吴时敏. 功能性油脂[M]. 中国轻工业出版社, 2004. 145-146. 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