云南夏威夷果油脂的提取及其理化性質(zhì)分析

張 玲，李雅美，鐘羅寶，張 鐘

(1.廣東石油化工學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，廣東 茂名 525000；2.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東 廣州 510640)

云南夏威夷果油脂的提取及其理化性質(zhì)分析

張 玲1，李雅美1，鐘羅寶2，張 鐘1

(1.廣東石油化工學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，廣東 茂名 525000；2.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東 廣州 510640)

以云南產(chǎn)夏威夷果為原料，采用溶劑浸提法提取其油脂，確定最佳提取工藝條件，并對產(chǎn)物的幾項重要理化性質(zhì)及脂肪酸組成進行檢測分析。結(jié)果表明，夏威夷果油脂提取的最佳工藝條件為以沸程60～90℃的石油醚作為提取劑、液料比16:1(mL/g)、提取時間6h，可得油脂最大提取率為72.83%；對油脂進行理化性質(zhì)分析，相對密度(20℃)為0.9108、折射率1.4661、酸價1.603mg KOH/g、碘價79g I2/100g、皂化值為198.22mg KOH/g；并采用GC-MS法檢測油脂的脂肪酸組成和含量。結(jié)果表明，夏威夷果油脂的性質(zhì)穩(wěn)定，含有豐富的不飽和脂肪酸，有較高的營養(yǎng)價值。

夏威夷果；油脂；提??；理化性質(zhì)

夏威夷果又名澳洲堅果(Macadamia integrifolia)，屬山龍眼科澳洲堅果屬[1]，原產(chǎn)于澳大利亞東海岸布里斯班地區(qū)的天然林中[2]，我國從1979年開始引進種植，現(xiàn)在主要分布于云南、廣西和廣東等省區(qū)，面積達4000hm2[3]。夏威夷果果仁營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含有17種氨基酸，含有人體必需的8種氨基酸[4]；其含油量為70%～80%，是木本堅果中唯一含有棕櫚油酸(palmitoleic acid，POA)的一種[5]；此外，其果仁還含有豐富的鈣、磷、鐵、B族維生素和抗糙皮的煙酸等[6]。夏威夷果具有調(diào)節(jié)血脂、提高記憶力等保健功能[7]，因此被認為是世界上最好的桌上堅果之一[8]。目前，夏威夷果主要供鮮食，國內(nèi)外關(guān)于其油脂的研究和開發(fā)還較少[9-11]。本實驗以云南產(chǎn)夏威夷果為原料，采用溶劑浸提法提取夏威夷果的油脂，研究石油醚的沸程、提取時間、液料比對夏威夷果油脂提取率的影響，通過正交試驗優(yōu)化油脂的提取工藝；并對產(chǎn)物進行相對密度、折射率等幾項重要理化性質(zhì)的分析；通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)法測定油脂的脂肪酸組成和含量。旨在為夏威夷果的綜合開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化研究提供一些具有參考價值的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

夏威夷果(云南產(chǎn)，為真空包裝的鮮果) 佛山市南海區(qū)九江太和果仁加工廠。

乙酸乙酯、石油醚、乙醇、乙醚、高錳酸鉀、硫代硫酸鈉、重鉻酸鉀、草酸、氫氧化鉀、草酸鈉、亞硫酸鈉溶液、碘化鉀、可溶性淀粉、鄰苯二甲酸氫鉀、無水碳酸鈉、硫酸、冰乙酸、鹽酸等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

BS124S型分析天平(0.0001g) 上海臺之衡電子衡器有限責(zé)任公司；DKS-24電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設(shè)備有限公司；SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵 鞏義市英峪予華儀器廠；101A-2B電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海實驗儀器廠有限公司；RE-52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；BM-2WAJ阿貝折射儀 上海精密實驗設(shè)備有限公司；GCMSD5975氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS) 美國安捷倫科技有限公司；25mL附溫比重瓶 上海信誼儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 夏威夷果油脂提取工藝流程

無殼夏威夷鮮果→粉碎機中粉碎→于干燥箱中烘干→索氏抽提油脂→分離油脂→產(chǎn)品

1.3.2 油脂提取率的計算[12]

式中：m1為脂肪接受瓶和脂肪的質(zhì)量/g；m0為脂肪接受瓶的質(zhì)量/g；m2為樣品質(zhì)量(如是測定水分后的樣品，按測定水分前的質(zhì)量計)/g。

1.3.3 夏威夷果油脂理化性質(zhì)的分析

相對密度：參照GB/T 5526—1985《植物油脂檢測比重測定法》；折射率：參照GB/T 614—2006《化學(xué)試劑折光率測定通用方法》；酸價：參照GB/T 5530—2005《動植物油脂酸值和酸度測定》；碘價：參照GB/T 5532—1995《植物油碘價測定》；皂化值：參照GB/T 5534—1995《動植物油脂皂化值的測定》。

1.3.4 夏威夷果油脂的脂肪酸組成的分析[13]

采用GC-MS對油脂產(chǎn)品進行分析。各色譜峰相應(yīng)的質(zhì)譜圖經(jīng)NIST05譜庫檢索并經(jīng)過分析，采用面積歸一化法計算出各成分的相對含量。樣品制備：取100μL提取的夏威夷果油脂于10mL容量瓶中，先加入1mL石油醚-苯混合液(體積比1:1)，再加入1mL 0.4mol/L氫氧化鈉-甲醇溶液，搖勻后再加入4mL乙酸乙酯，用水定容后搖勻，靜置，取上層液做GC-MS分析。色譜條件：Agilent 122-2332毛細管柱(30m×0.25mm)，載氣高純氦氣(99.999%)，流速1.0mL/min，分流比30:1，進樣量1μL，進樣口溫度250℃；程序升溫：起始溫度140℃，3℃/min升至220℃，5℃/min升至230℃，保持1min。質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源(EI)，離子源溫度230℃，接口溫度250℃，電子能量70eV；掃描質(zhì)量范圍33～400u。

1.3.5 單因素試驗

選擇石油醚的沸程、提取時間、浸提液料比作為考察因素，以夏威夷果的油脂的提取率為指標(biāo)。每組試驗重復(fù)3次，取平均值。

1.3.6 正交試驗優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以石油醚的不同沸程、浸提時間及不同料液比為因素，按照三因素三水平做正交試驗，以確定最佳提取工藝條件。正交試驗因素水平選擇見表1。每組試驗重復(fù)3次，取平均值。

表1 夏威夷果油脂提取正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 提取溶劑的選擇

常見溶劑的親脂強弱順序為石油醚＞苯＞氯仿＞乙醚＞乙酸乙酯＞甲醇[14]。又知，乙酸乙酯浸提效果較差，不宜作浸提劑；乙醚揮發(fā)性較強，且提取的油較混濁。經(jīng)預(yù)實驗可知，無水乙醇、丙酮提取物其中既含油脂又含雜質(zhì)，所得產(chǎn)物仍需分離。石油醚在較低的溫度條件下能溶解油脂，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在蒸發(fā)、冷卻、回收等情況下化學(xué)性質(zhì)均不發(fā)生變化，而且毒性小、沸程低、價格便宜、幾乎可完全回收再利用。因此，綜合考慮，本實驗選石油醚作為提取劑。

2.1.2 不同沸程石油醚對夏威夷果油脂提取效果的影響

圖1 不同沸程的石油醚對夏威夷果油脂提取效果的影響Fig.1 Effect of boiling range of petroleum on the yield of oil

稱取約5.0g夏威夷果粉碎物，分別用沸程為30～60、60～90、90～120℃的石油醚作為提取劑，研究沸程對油脂提取率的影響。

由圖1可知，不同沸程的石油醚對油脂的提取效果

有明顯影響。對油脂的提取速度來講，沸程60～90℃的石油醚＞沸程90～120℃的石油醚＞沸程30～60℃的石油醚。用沸程60～90℃的石油醚時，提取時間超過6h后提取率的增加有所減緩，用沸程90～120℃的石油醚時，提取時間超過7h后提取率的增加有所減緩，用沸程30～60℃的石油醚時，提取時間超過8h后提取率的增加有所減緩；但對于油脂的總提取率來講，3種沸程的石油醚沒有明顯差別，均在70%左右。之所以會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，是因為油脂的提取速度與提取溫度及溶劑的回流速度有關(guān)，提取劑的溫度越高，其提取速度也越快；提取劑回流速度越快，其提取速度也越快。比較3種石油醚，其中沸程60～90℃的石油醚提取時溫度較高，回流速度也較快，所以對油脂的提取速度也是最快的。綜合考慮，選擇沸程60～90℃的石油醚作為提取劑。

2.1.3 不同提取時間對提取率的影響

圖2 不同浸提時間對油脂提取率的影響Fig.2 Effect of extraction time on the yield of oil

稱取約5.0g夏威夷果粉碎物，加入沸程為60～90℃的石油醚作為提取劑，在95℃水浴提取，分別研究提取時間2、3、4、5、6、7、8、9h時油脂的提取量。

由圖2所示，浸提時間越長，油脂提取率就越高，所以適當(dāng)延長浸提時間可以提高夏威夷果油脂的提取率。當(dāng)提取時間在4～6h之間時，粗油提取率增加較快，但當(dāng)時間超過6h后提取率的增加有所減緩。這說明當(dāng)提取時間超過6h之后，提取時間的延長對粗油提取率的增加貢獻不大。因此，本實驗油脂浸提時間選擇4～6h。

2.1.4 不同液料比對提取率的影響

分別稱取5.0g左右的夏威夷果粉碎物，按液料比6:1、8:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1(mL/g)加入相應(yīng)體積的沸程為60～90℃的石油醚，在95℃水浴提取5h，比較不同液料比對油脂提取率的影響。

如圖3所示，隨著提取劑比例增大，油脂浸提率增大，在液料比為6:1～16:1(mL/g)范圍內(nèi)油脂的提取率顯著增加，在16:1～20:1(mL/g)之間提取率的增幅不大?？梢娨毫媳葘ο耐墓钟偷奶崛÷视绊懕容^大。分析其原因可能是，當(dāng)液料比太小時，提取劑不能充分提取原料中的油脂，而液料比過大時，提取率增加不大，會造成提取劑的浪費。因此，選擇液料比在12:1～16:1(mL/g)為宜。

圖3 不同液料比對油脂提取率的影響Fig.3 Effect of liquid-to-material ratio on the yield of oil

2.2 正交試驗結(jié)果

表2 夏威夷果油脂提取正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 Orthogonal array design arrangement and corresponding results

由表2分析可知，RA＞RB＞RC，故影響油脂提取率大小的因素依次為石油醚沸程＞提取時間＞液料比。油脂的最佳提取工藝組合為A2B3C3即當(dāng)石油醚的沸程60～90℃、提取時間6h、液料比16:1(mL/g)時，油脂的提取率最大。但該組合在上述9組試驗中未出現(xiàn)，進一步實驗驗證，將該組合與已知的最佳9號組合結(jié)果進行比較，結(jié)果表明，這一組合得到的油脂提取率最高，為72.83%。此工藝油脂提取率符合原料油脂含量的報道范圍，雖未將原料中的油脂提盡，但從節(jié)約成本和提高生產(chǎn)效率來講，是合理的。因此，優(yōu)選出最佳提取工藝條件為石油醚沸程60～90℃、提取時間6h、液料比16:1(mL/g)。

2.3 夏威夷果油脂的理化性質(zhì)的鑒定

表3 夏威夷果油脂及其他植物油性質(zhì)的比較Table 3 Comparisons of physicochemical properties of Macadamia nut oil and other vegetable oils

夏威夷果油脂性質(zhì)測定結(jié)果見表3，表3中夏威夷果油脂性質(zhì)的數(shù)據(jù)均為平行測定3次后的平均值。

夏威夷果油與其他油脂相比，碘值較低，屬于不干性油；而皂化值較高，皂化值愈高，說明脂肪酸分子量愈小，親水性較強。

2.4 夏威夷果油脂的脂肪酸組成的分析

圖4 脂肪酸甲酯的總離子流圖Fig.4 Total ion current chromatogram of fatty acid methyl esters from Macadamia nut oil

采用GC-MS檢測夏威夷果油中的脂肪酸含量，其脂肪酸甲酯的總離子流圖見圖4。

表4 夏威夷果油脂脂肪酸種類和含量Table 4 Fatty acids and their contents in Macadamia nut oil

由表4可以看出，夏威夷果油中含有12種脂肪酸，總含量達到99.99%。其中飽和脂肪酸7種，總含量20.959%，分別是月桂酸、肉豆蒄酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、木焦油酸和山崳酸；不飽和脂肪酸5種，分別是棕櫚油酸、油酸、亞油酸、11-二十烯酸和α-亞麻酸，總含量79.04%。其中油酸達到52.449%，在脂肪酸中含量最高，其次為棕櫚油酸，達到22.567%，第3種為棕櫚酸，達到8.875%。

3 結(jié) 論

本實驗優(yōu)選出夏威夷果油脂的最佳提取工藝條件：按液料比16:1(mL/g)的比例加入沸程為60～90℃的石油醚，95℃索氏提取6h。該工藝得到油脂的最大提取率為72.83%。理化性質(zhì)和脂肪酸的組成成分分析結(jié)果表明：相對密度(20℃)為0.9108、折射率為1.4661、酸價為1.603mg KOH/g、碘價為79g I2/100g。夏威夷果油含有大量豐富的不飽和脂肪酸，主要有油酸、棕櫚油酸和11-二十烯酸，其中油酸含量達到58.60%，因此具有較高的營養(yǎng)價值。

[1] 張興旺. 干果皇后: 澳洲堅果[J]. 農(nóng)家之友, 2004(6): 11.

[2] 劉曉, 陳健. 澳洲堅果的起源, 栽培史及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 西南園藝, 1999, 27(2): 18-20.

[3] 杜麗清, 曾輝, 鄒明宏, 等. 澳洲堅果果仁中粗脂肪與脂肪酸含量的變異分析[J]. 經(jīng)濟林研究, 2009, 27(4): 92-95.

[4] 劉明舉. 赴澳大利亞澳洲堅果考察報告及廣西發(fā)展澳洲堅果生產(chǎn)前景[J]. 廣西熱作科技, 1991, 14(1): 2-6.

[5] 莫善文. 世界澳洲堅果業(yè)之現(xiàn)狀與前景[J]. 云南熱作科技, 1999, 22(2): 26-30.

[6] STEPHENSON R A, TROCHOULIAS T. Macadamia[M]//SCHAFFER B, ANDERSON P C. Handbook of environmental physiology of fruit crops. Volume II: Subtropical and tropical crops. NewYork: CRC Press,1994: 147-163.

[7] WILLS J M. The Queensland nut[J]. Qneensland Agr, 1939, 52(21):163-178.

[8] WANG Chunhui, ZHANG Liangchi, MAI Y W. Deformation and fracture of Macadamia nuts[J]. International Journal of Fracture, 1994, 69(1):51-65.

[9] 杜麗清, 陸超忠, 張秀梅. 我國澳洲堅果發(fā)展現(xiàn)狀, 前景及其存在的問題[J]. 柑桔與亞熱帶果樹信息, 2004, 20(12): 1-2.

[10] 劉建福, 黃莉. 澳洲堅果的營養(yǎng)價值及其開發(fā)利用[J]. 中國食物與營養(yǎng), 2005(2): 25-26.

[11] GARG M L, BLAKE R J, WILLS R B H, et al. Macadamia nut consumption modulates favourably risk factors for coronary artery disease in hypercholesterolemic subjects[J]. Lipids, 2007, 42(10): 583-587.

[12] 寧正祥. 食品成分分析手冊[M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 1998.

[13] 魏長賓, 劉勝輝, 臧小平, 等. 澳洲堅果油脂肪酸組成分析[J]. 中國油脂, 2008, 33(9): 75-76.

[14] 吳立軍. 天然藥物化學(xué)[M]. 北京: 人民衛(wèi)生出版社, 2007.

[15] 方健, 蘇小建, 李明月, 等. 八角籽仁油脂理化性質(zhì)及微波催化制備生物柴油的研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 36(32): 14243-14244.

Extraction and Physiochemical Properties of Oil from Fruits of Macadamia integrifolia (Macadamia Nut)Grown in Yunnan

ZHANG Ling1，LI Ya-mei1，ZHONG Luo-bao2，ZHANG Zhong1
(1. College of Chemistry and Life Science, Guangdong University of Petrochemical Technology, Maoming 525000, China；2. College of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

Solvent extraction was used for the extraction of volatile oil from Macadamia nut from Yunnan in this study, and extraction conditions such as solvent type, the boiling range of petroleum ether, liquid/material ratio, extraction time were optimized by single factor and orthogonal array design methods. The optimum extraction conditions were as follows: extraction solvent, petroleum ether of boiling range of 60 to 90 ℃; extraction time, 6 h; and liquid/material ratio, 16:1 (mL/g), and the maximum oil yield was up to 72.83% under the optimized conditions. The oil obtained was determined to have 0.9108 relative density (20 ℃), 1.4661 refractive index, 1.603 mg KOH/g acid value, 198.22 mg KOH/g saponification value. The GC-MS fatty acid composition analysis showed that Macadamia nut oil was stable and contained abundant amounts of unsaturated fatty acids and consequently had high nutritional value.

Macadamia nuts；oil；extraction；physicochemical property

TS224.4

A

1002-6630(2011)08-0151-04

2010-06-22

張玲(1979—)，女，講師，碩士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工與保藏。E-mail：mmzhl1130@126.com