李志銳，韓淑琴，*，樂(lè)粉鵬

（1.中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東中山528404；2.中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院，北京100176）

酶解法提取柑橘皮中香精工藝研究

李志銳1，韓淑琴1，*，樂(lè)粉鵬2

（1.中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東中山528404；2.中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院，北京100176）

為探究酶解法提取柑橘皮中香精的提取工藝，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，以香精得率為指標(biāo)，分別考察加酶量、底物濃度、酶解溫度、pH值、酶解時(shí)間對(duì)柑橘皮中提取香精的影響。得到在纖維素酶（CE）作用下，最佳提取工藝為：酶解溫度為45℃，pH 4.5，酶解時(shí)間為65 min，加酶量為300 U/g，底物濃度為8%。在此條件下，香精提得率達(dá)到0.57%以上。

柑橘；香精；酶法提取

柑橘是世界上產(chǎn)量最大的水果之一，無(wú)論是鮮食還是加工，皮是其主要副產(chǎn)物，約占果實(shí)重的20%［1］。同時(shí)，柑橘皮所含營(yíng)養(yǎng)成分除氨基酸外，其余均高于果肉，因此，國(guó)外已將其開(kāi)發(fā)應(yīng)用化學(xué)、染料、清漆和化妝品等領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)出果膠、香精油、膳食纖維、類(lèi)黃酮等產(chǎn)品［2-4］。在國(guó)內(nèi)，目前大量的柑橘皮渣僅極少部分被再利用，絕大部分被直接丟棄或填埋，不僅嚴(yán)重浪費(fèi)了資源，更對(duì)環(huán)境造成巨大危害。本文著重對(duì)柑橘皮提取總香精的工藝進(jìn)行了研究，在全面考慮已有提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)及現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，選用纖維素酶（CE）酶法水解柑橘皮，并以柑橘皮香精得率為指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究各影響因素在不同水平下對(duì)產(chǎn)品的影響，確定較優(yōu)的工藝參數(shù)，以期為提高柑橘綜合利用率，提升柑橘經(jīng)濟(jì)效益提供新思路。

1　材料與方法

1.1材料、試劑與儀器

1.1.1材料

柑橘：采自廣東省常德。

1.1.2主要試劑

纖維素酶（CE）：酶活力1 500 U/g，中國(guó)醫(yī)藥（集團(tuán)）上?；瘜W(xué)試劑公司；其他試劑均為市售分析純。

1.1.3主要儀器

DHG-9245A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；RE-3000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：西安安泰儀器科技有限公司；HH恒溫水浴鍋：余姚市檢測(cè)儀表廠；PHS-3C型精密pH計(jì)：上海雷磁儀器廠。

1.2方法

1.2.1提取方法

稱取一定量新鮮、干凈的橘皮，經(jīng)粉碎、研磨后加入三頸瓶中，加入一定體積的蒸餾水溶液，調(diào)節(jié)pH值，恒溫水浴攪拌、加熱，加入一定量的纖維素酶（CE）酶法提取一定時(shí)間，將提取液抽濾，用乙醇萃取、分離，低溫旋轉(zhuǎn)蒸餾，將乙醇蒸出，剩余物為淡黃色液體，即為提取的香精。

1.2.2單因素試驗(yàn)

以香精提得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別考察不同加酶用量（100、200、300、400、500 U/g）、不同底物濃度（4%、6%、8%、10%、12%）、不同酶解溫度（25、35、45、55、65℃）、不同提取時(shí)間（10、30、60、90、120 min）、不同pH值（3、3.5、4、4.5、5）下對(duì)酶法提取柑橘皮香精的影響。

1.2.3正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以香精提得率為考察指標(biāo)，選取酶解溫度、提取時(shí)間、pH值為考察因素，各取3個(gè)水平，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，以確定提取柑橘皮中香精的最佳工藝條件，正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1　L9（34）正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)Table 1　Factor and level of L9（34）orthogonal test

1.2.4香精提得率的測(cè)定

香精提得率/%=（香精提取量/柑橘皮質(zhì)量）×100。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)

以柑橘皮香精提得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別考察不同加酶用量、不同底物濃度、不同酶解溫度、不同提取時(shí)間、不同pH值下酶法提取柑橘皮香精的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1～圖5。

圖1　加酶量對(duì)于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.1　Effect of adding enzyme amount on the yield of citrus peel

圖2　底物濃度對(duì)于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.2　Effect of substrate concentration on the yield of citrus peel

圖3　溫度對(duì)于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.3　Effect of temperature on the yield of citrus peel

由圖1～圖5可知，在纖維素酶（CE）酶解條件下萃取柑橘皮中香精的最佳工藝條件為：加酶量為300 U/g，底物濃度為8%，反應(yīng)溫度為45℃，酶解時(shí)間為60min，反應(yīng)pH 4。

2.2正交試驗(yàn)

圖4　酶解時(shí)間對(duì)于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.4　Effect of the time of enzymatic hydrolysis on the yield of citrus peel

圖5　pH值對(duì)于柑橘皮中香精提得率的影響Fig.5　Effect of pH value on the yield of citrus peel

以柑橘皮香精提得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，選定三因素三水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表1，正交結(jié)果見(jiàn)表2，方差分析見(jiàn)表3。

表2　柑橘皮提取香精正交試驗(yàn)與結(jié)果Table 2　Orthogonal test and results of citrus peel extract

表3　以產(chǎn)率為指標(biāo)的方差分析Table 3　Variance analysis of yield as index

由表2、3可知，各考察因素對(duì)提取效果的影響大小順序?yàn)椋篊（時(shí)間）>B（pH）>A（溫度），且C、B兩個(gè)因素對(duì)產(chǎn)率的影響達(dá)到了顯著性差異（P＜0.05）。由此分析，此包合反應(yīng)條件的最佳組合為A2B3C3，這一組合沒(méi)有包括在9個(gè)組合中。從正交試驗(yàn)已做的香精得率最高的組合5（A2B2C3）與最優(yōu)組合（A2B3C3）來(lái)看，區(qū)別在于B2與B3，將這兩個(gè)組合同時(shí)做了重復(fù)試驗(yàn)，得到香精提得率為0.57%的A2B3C3組合優(yōu)于香精提得率為0.53%的A2B2C3組合。故正交設(shè)計(jì)所得最佳試驗(yàn)方案為A2B3C3，即反應(yīng)溫度為45℃，pH 4.5，反應(yīng)時(shí)間為65 min。

3　結(jié)論

1）由于纖維素酶（CE）對(duì)植物具有專(zhuān)一分解特性，可以使細(xì)胞壁及細(xì)胞問(wèn)質(zhì)中的纖維素、半纖維素等物質(zhì)降解，引起細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部疏松、膨脹、崩潰等變化，減小細(xì)胞壁、細(xì)胞間質(zhì)等傳質(zhì)屏障對(duì)有效成分從細(xì)胞內(nèi)向提取介質(zhì)擴(kuò)散的傳質(zhì)阻力，酶解反應(yīng)可以促進(jìn)傳質(zhì)過(guò)程，因而使有效成分提取率提高。經(jīng)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究，確定酶法提取柑橘皮中香精的最佳提取工藝為：反應(yīng)溫度為45℃，pH 4.5，反應(yīng)時(shí)間為65 min，加酶量為300 U/g，底物濃度為8%。在此條件下，香精提得率達(dá)到0.57%以上。

2）通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)的考察研究，確定了酶法提取柑橘皮中香精的各因素影響的主次為：反應(yīng)時(shí)間>pH值>反應(yīng)溫度。

［1］梅長(zhǎng)松，張海永.酶法提取松針中的天然香料［J］.應(yīng)用科技，2001，12（1）：32-33

［2］梁紹蘭，覃冬.柑橘皮多糖抗氧化性研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（5）：2624-2625

［3］高虹.從柑橘皮中提取果膠的探討［J］.廣州化工，2000，28（3）：22-25

［4］戴余軍，石會(huì)軍.柑橘皮果膠提取工藝的優(yōu)化［J］.中國(guó)食品添加劑，2011（12）：85-89

Study on Extraction Process of Essence from Citrus Peel by Enzyme Treatment

LI Zhi-rui1，HAN Shu-qin1，*，LE Fen-peng2
（1.Zhongshan Polytechnic，Zhongshan 528404，Guangdong，China；2.Chinese Academy of Inspection and Quarantine，Beijing 100176，China）

To explore the extraction technology of the essence from citrus peel by enzyme hydrolysis method. With the extraction rate as the index，the impact of the enzyme usage，substrate concentration，enzymolysis temperature，pH value and enzymolysis time separately about the essence extracted from citrus peel was investigated by single factor test and orthogonal test.Under the effect of the cellulase（CE），the best extraction technology was：enzymolysis temperature was 45℃，pH 4.5，enzymolysis time was 65 min，the enzyme usage was 300 U/g，and the substrate concentrationwas 8%.Inthis condition，the essence extraction rate achieved above 0.57%.

citrus；essence；enzymatic extraction

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.023

李志銳（1982—），男（漢），講師，碩士，研究方向：天然產(chǎn)物的研究與應(yīng)用。

韓淑琴（1980—），女（漢），講師，碩士，研究方向：天然產(chǎn)物有效成分提取與應(yīng)用。

2015-12-22