酶解法辅助提取花椒油树脂的工艺优化

第３４卷第９期　绥化学院学报　２０１４年９月　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．９　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｕｉｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｓｅｐｔ．２０１４　酶解法辅助提取花椒油树脂的工艺优化　陶志杰　王睿　王改玲　许　晖　朱晓霞　孙晓侠　（１．蚌埠学院安徽蚌埠　２３３０３０；２．成都市青白江区农村发展局　四川成都　６１０３００）　摘要：试验以纤维素酶法辅助优化提取花椒油树脂。通过利用单因素和正交试验分析，结果表　明，酶解温度为影响提取效果的显著因子，优化后提取条件为酶用量２．０ｍｇ／ｌＯＯｍＬ，酶解时间１．５ｈ，酶　解温度４５℃，在该工艺条件下提取一次花椒油树脂的平均提取率为３Ｏ．２％。验证试验表明，经酶解提取　法提取花椒油树脂与未经酶解处理的乙醇浸提法相比，结果增长２５．８％。　关键词：花椒；油树脂；纤维素酶；正交试验　中图分类号：ＴＳ２６４．３　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５—０４３８（２０１４）０９－０１５０—０４　花椒油树脂是采用溶剂萃取法制得的花椒　研究热点　。　提取物，它不仅含有挥发性花椒精油成分，还包　本试验采用纤维素酶解法通过单因素试验　含不挥发油、抗氧化成分及色素等，从而使油树　和正交优化试验对酶用量、酶解时间、酶解温度　脂具有更强的香味逼真效果【ｕ。研究表明，花椒不　等因素进行研究，并分析各因素的变化规律，为　仅是“八大味”之一，具有麻香味的调味食用香　生产中最大效率的提取花椒油树脂提供理论依　料，也可作为中药材，具有温中散寒、除湿止痛，　据。　调整胃肠运动，抗菌、杀虫止痒，抑制血小板凝　集、扩张血管降低血压等药理作用，在医药、保健　一、材料与方法　领域具有广泛的应用［２１。近年来，应用酶技术分离　提取中草药有效成分取得了不少新的成果。尤其　（一）材料与仪器　应用纤维素酶破坏组织细胞壁的致密结构，加速　原料：花椒籽，市售，产地四川　有效成分的溶出，提高活性物质的提取率已成为　试剂：纤维素酶，北京东华强盛生物科技有　收稿日期：２０１４—０４—０２　作者简介：陶志杰（１９７９一），女，陕西成阳人，蚌埠学院讲师，硕士，研究方向：生物活性物质提取与制备。　基金项目：安徽高校省级自然科学研究项目（　２Ｏｌ３ｚ１９８），安徽省教育厅科研项目（ＫＪ２００９Ｂ０７６），安徽省高等　学校省级质量工程项目（项目编号：２０１０１０９４）。　１５０　限公司；无水乙醇，分析纯，天津市永大化学试剂　二、结果与分析　有限公司；无水ＮａＥＳＯ　，分析纯，天津金汇太亚化　学试剂有限公司。　（一）单因素试验分析　仪器：ＪＭ纪铭电子天平，浙江余姚纪铭称重　１．酶用量对花椒油树脂提取率的影响　校验设备有限公司；Ｆｗ一１００型高速万能粉碎机，　花椒油树脂酶解辅助优化提取工艺中，在酶　北京市永光明医疗仪器厂；Ｂ一２２０型恒温水浴锅，　解温度５５℃、酶解时间２．０ｈ的条件下，酶用量对　上海亚荣生化仪器厂；循环水式真空泵，巩义市　花椒油树脂的酶解辅助提取工艺有较大的影响。　予华仪器有限责任公司；ＲＥ５２ＣＳ型旋转蒸发仪，　当酶用量过小时，由于组织破碎不完全，花椒油　上海亚荣生化仪器厂。　树脂的提取率偏低；而随着酶用量的增大，有利　（－－）方法　于酶解作用，使破碎效果增强，提取率增加；但当　１．花椒油树脂的提取与测定　酶用量超过一定量时，花椒油树脂的提取率没有　取５．０ｇ颗粒大小４０～６Ｏ目［５１干花椒粉末于　明显变化。因此，由图１所示应控制酶用量在　２５０ｍＬ锥形瓶中，根据前期研究结果［６１按料液比　４．０ｍｇ／１００ｍＬ为最佳。　１：１０加入５０ｍＬ蒸馏水，搅拌均匀后放人不同温　度下保温。加人不同剂量纤维素酶（ｍｇ／１００ｍＬ）酶　解不同时间。酶解完毕的花椒液在５５％乙醇溶液　中浸提０．５ｈ，然后用真空泵抽滤，滤液用无水　Ｎａ２ＳＯ　干燥后用旋转蒸发仪蒸干溶剂，获得花椒　油树脂，称重，计算提取率即。　０．０　２．０　４　０　６．０　８．０　ｌ０　０　花椒油棚ｂ瓢率（％　ｘ　１００％　酶用量（ｍｇ）　图１酶用量对花椒油树月旨提取率的影晌　２．试验设计　（１）花椒油树脂提取的单因素试验　２．酶解时间对花椒油树脂提取率的影响　称取５．Ｏｇ的花椒粉末，在不同试验条件下进　花椒油树脂的酶解辅助优化工艺中，当酶用　行纤维素酶解破碎，根据花椒油树脂提取率测定　量为３．０ｍｇ／１００ｍＬ，酶解温度为５５￣Ｃ时，不同酶解　结果，对提取工艺中主要因素（ａ）酶用量；（ｂ）酶解　时间对花椒油树脂的提取率的影响如图２所示。　时间；（ｃ）酶解温度进行分析，探讨上述３个因素　当酶解时间为１．５ｈ时，花椒油树脂的提取率最　对花椒油树脂提取效果的影响。　高，达到２８％。提取物成分复杂，该成分主要是烯　（２）正交试验设计　烃为主的花椒精油［９１。　在以上单因素试验的基础上，进行３因素３　水平正交试验，采用ＩＪ９（３　）正交试验设计方案进　行优化提取试验［８１，因素水平见表１。　孳　博　表１正交试验因素水平表　ｏ　５　１　１．５　２　２　５　３　酶解时间（ｈ）　图２酶解时间对花椒油树脂提取率的影响　３．酶解温度对花椒油树脂提取率的影响　由图３可知，在花椒油树脂的酶解辅助优化　工艺中，当酶用量为３．０ｍｇ／１００ｍＬ、酶解时间为　１５１　２．０ｈ，在酶解温度达到４５℃时，提取率达到最大　值。随着温度的升高，由于温度对酶活力的影响，　表３正交试验方差分析结果　提取率也逐渐下降。所以４５℃是花椒油树脂酶解　变异来源　偏差平方和　自由度　显著性　辅助优化工艺的最佳酶解温度。　３０　３５　４０　４５　５０　５５　酶解温度（℃）　图３酶解温度对花椒油树脂提取率的影响　（二）花椒油树脂酶解辅助提取工艺优化　１．正交试验　纤维素酶解辅助提取花椒油树脂的正交试　验结果见表２，方差分析结果见表３。　表２正交试验结果　试验序号　Ａ　Ｂ　Ｃ　油树脂提取　率（％）　Ｎｕｍｂｅｒ　酶用量　酶解时间　酶解温度　Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ａｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎ！　Ｅｎｚｙｍｅ　ｄｏｓｅ　ｔｉｍｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｌｅｏｒｅｓｉｎ　１　１　ｌ　１　２６　２　１　２　２　３０　３　１　３　３　２８　４　２　１　２　２７　５　２　２　３　２８　６　２　３　ｌ　２２　７　３　１　３　２６　８　３　２　ｌ　２５　９　３　３　２　２６　Ｋ１　２８．０ｏ０　２６．３３３　２４．３３３　Ｋ２　２５．６６７　２７．６６７　２７．６６７　Ａ１Ｂ２Ｃ２　Ｋ３　２５．６６７　２５．３３３　２７．３３３　Ｒ　２．３３３　２．３３４　３．３３４　１５２　Ｏｒｉｇｉｎ　ｏｆ　Ｓｕｍ　ｏｆ　Ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　Ｆ比Ｆ　Ｒａｔｅ　Ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔ　ＶａｎａｎＣｅ　ｓｑｕａｒｅ　ｆｒｅｅｄｏｍ　ｅｘａｍｌｎａｔｉｏｎ　Ａ　ｌ０．８８９　２　１２．２４９　Ｂ　８．２２２　２　９．２４９　Ｃ　２０．２２２　２　２２．７４７　水木　误差　Ｏ－８９　２　注：Ｆ０．０５（２，２）＝１９．０００，Ｆ０．１０（２，２）：９．０００；＊表示０．１０　水平差异显著，★★表示０．０５水平差异显著。　根据表２，３可知，酶解法辅助提取花椒油树　脂优化工艺中的这３种影响因子中，各因子对花　椒油树脂提取率影响程度依次为Ｃ＞Ｂ＞Ａ。其中，　最为明显的影响因子是酶解温度，其次是酶解时　间和酶用量。综合上述３个因子的ｋ值，比较可　得到Ａ。Ｂ２Ｃ：为酶解辅助提取油树脂的最佳提取　条件，即酶用量为２．０ｍｇ／ｍＬ，酶解时间１．５ｈ，酶解　温度４５℃。　２．验证试验　称取５份同等条件下的花椒籽粉末各５．０ｇ，　按照正交试验最佳酶解辅助优化工艺提取并测　定，测得花椒油树脂的平均提取率为３０．２％，相对　标准偏差ＲＳＤ－－２．７７％，结果表明该工艺稳定可　行。　（三）提取效果比较　与未经酶解处理花椒油树脂提取率２４％相　比，结果增长２５．８％。　三、结论　（一）纤维素酶辅助乙醇提取花椒油树脂最　佳试验室条件为：酶用量２．０ｍｇ／１００ｍＬ，酶解时间　１．５ｈ，酶解温度４５％。在该工艺条件下提取一次　花椒油树脂的平均提取率为３Ｏ．２％。　（二）花椒油树脂经纤维素酶辅助与未经酶　解提取相比，提取率增加２５．８％。因此，酶解法辅　取和微胶囊制备［Ｊ］．四川Ｉ工业学院学报，２００３（３）：　助可以有效提高花椒油树脂的提取率。　参考文献：　３６－３８．　［６】陶志杰，王睿，王改玲等．超声波法辅助提　取花椒油树脂的工艺优化［Ｊ］．食品与发酵工业，　［７】张雪松，朱媛．乙醇法提取花椒油树脂的　［１】赵秀玲．花椒的化学成分、药理作用及其资　２０１２（７）：１６５－１６８．　源开发的研究进展［Ｊ］．中国调味品，２０１２（３）：１－５．　［２］郭君雅，田呈瑞．花椒开发利用的现状及前　研究［Ｊ］．食品与生物技术学报，２００８（２）：７５—７７．　【８］彭永芳，乔永锋，骆小海等．正交试验法优　景分析［Ｊ】．食品研究与开发，２００８（８）：１６７—１６９．　［３】王琛，石太渊．双酶酶解法提取花椒油树　选花椒挥发油的提取工艺［Ｊ］．中国调味品，２００９　脂工艺优化［Ｊ］．食品科学，２０１１（１２）：６０—６３．　（４）：７０－７１．　［４］张巾英，张明春．应用纤维素酶提取中草　【９】欧阳玉祝，石爱华，陈小东等．花椒油的超　药有效成分的研究进展［Ｊ］．上海中医药杂志，２００７　声提取及其成分分析［Ｊ］．食品与发酵工业，２００７　（１）：７９—８１．　（３）：１３３－１３５．　『５１３１志民，张国栋，马力等．花椒油树脂的提　【责任编辑郑丽娟】　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆＥｘｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆＯｌｅｏｒｅｓｉｎ　ｆｒｏｍ　Ｚａｎｔｈｏｘｙｌｕｍ　ｂｕｎｇｅａｎｕｍ　ｂｙ　Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｔａｏ　ＺｈｉｊｉｅＩ，Ｗａｎｇ　Ｒｕｉ２，Ｗａｎｇ　ＧａｉｌｉｎｇＩ，Ｘｕ　Ｈｕｉ１，Ｚｈｕ　Ｘｉａｏｘｉａ　，Ｓｕｎ　Ｘｉａｏｘｉａ　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂｉｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｆｏｏｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｎｇｂｕ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｂｅｎｇｂｕ　Ａｎｈｕｉ，２３３０３０，Ｃｈｉｎａ　２．Ｑｉｎｇｂａｉｊｉａｎｇ　Ｄｉｓｔｒｉｃｔ　Ｖｉｌｌａｇｅ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　Ｓｉｅｈｕａｎ，６１０３００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｔｕｄｙ　ｗａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｔｏ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｌｅｏｒｅｓｉｎ　ｆｒｏｍ　Ｚａｎｔｈｏｘｙｌｕｍ　ｂｕｎｇｅａｎｕｍ　ｗｉｔｈ　ｃｅｌｌｕｌａｓｅ．Ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｏｎｅ—ｆａｃｔｏｒ—ａｔ—ａ—ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ａｒｒａｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ．ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｓｉｎｉｇｉｆｃａｎｔ　ｆａｃｔｏｒ，ｅｎｚｙｍｅ　ｄｏｓｅ　ｏｆ　２．０　ｍｓ／１００　ｍＬ，ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　１．５　ｈ　ａｎｄ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　４５　ｏＣ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｏｌｅｏｒｅｓｉｎ　ｗａｓ　３０．２％。２５．８％ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｈｅ　ｔｙｉｅｌｄ　ｏｆ　ｅｔｈａｎｏｌ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｚａｎｔｈｏｘｙｌｕｍ　ｂｕｎｇｅａｎｕｍ；Ｏｌｅｏｒｅｓｉｎ；Ｃｅｌｌｕｌａｓｅ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　１５３