超聲波輔助提取番木瓜籽油最佳工藝的研究

嚴(yán)小平 王 楠 劉彩琴 梅 瑜 孟莉英 李成平

(浙江樹(shù)人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院1，杭州 310015)(浙江樹(shù)人大學(xué)科研處2，杭州 310015)

番木瓜(CaricaPapayaL.)是一種多年生常綠草本果樹(shù)，原產(chǎn)于墨西哥南部以及鄰近的美洲中部地區(qū)，我國(guó)主要分布在廣東、海南、廣西、云南、福建、臺(tái)灣等省(區(qū))。番木瓜呈綠色或黃色，果肉為黃色，其皮薄肉厚、汁多味甜、清香沁人，具有健脾胃、助消化、清暑解渴、潤(rùn)肺止咳的功效[1]。番木瓜籽為番木瓜果肉加工的副產(chǎn)物，往往作為垃圾扔掉，這樣不僅污染環(huán)境，而且浪費(fèi)了大量的生物資源。番木瓜籽中脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)30%以上，其中的主要脂肪酸為油酸[2]，這種不飽和脂肪酸對(duì)人體有重要的保健作用，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。

目前，有關(guān)番木瓜籽油提取方法的研究甚少,利用超聲波輔助提取番木瓜籽油的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。超聲波輔助技術(shù)已廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物有效成分的提取，具有操作簡(jiǎn)便快捷、提取溫度低、提取物的結(jié)構(gòu)不被破壞等優(yōu)點(diǎn)[3-11]。本試驗(yàn)采用溶劑浸提，超聲波輔助萃取的方法對(duì)番木瓜籽油的提取工藝進(jìn)行探討，為番木瓜籽的開(kāi)發(fā)利用提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

番木瓜籽：番木瓜購(gòu)自歐尚杭州大關(guān)店，番木瓜籽經(jīng)清洗干凈后在60 ℃恒溫干燥箱中烘干備用；石油醚：杭州長(zhǎng)征化工廠(chǎng)；正己烷：杭州雙林化工試劑廠(chǎng)，所用試劑均為分析純。

SK10GT型超聲波清洗器：上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司；SHZ-Ⅲ型循環(huán)水真空泵：鞏義予華儀器責(zé)任有限公司；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠(chǎng)。

1.2 試驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量經(jīng)粉碎的番木瓜籽粉，用濾紙包裹裝入燒瓶中，于設(shè)置的條件下進(jìn)行萃取，超聲結(jié)束后減壓抽濾，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸餾，將提取物放入干燥箱中干燥直到恒重，計(jì)算番木瓜籽油的提取率。

番木瓜籽油的提取率=(m2-m1)/m×100%

式中：m2為空瓶和番木瓜籽油的質(zhì)量/g，m1為空瓶質(zhì)量/g，m為番木瓜籽的質(zhì)量/g。

1.3 測(cè)定方法

粗蛋白測(cè)定采用GB/T 6432—2008法；粗脂肪測(cè)定采用GB/T 5512—2008法；水分測(cè)定采用GB/T 5528—2008法；灰分測(cè)定采用GB/T 5505—2008法；碘值測(cè)定采用GB/T 5532—2008法；折光率測(cè)定采用GB/T 5527—2008法；過(guò)氧化值測(cè)定采用GB/T 5538—2005法。

2 結(jié)果與分析

2.1 番木瓜籽的主要成分

番木瓜籽的主要成分分析結(jié)果如表1所示。

表1 番木瓜籽的主要成分/%

從表1可以看出，番木瓜籽中含有35.8%的粗脂肪，油脂含量高于一般大豆(20%)，是一種具有較大開(kāi)發(fā)潛力的油料資源。

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 溶劑對(duì)提取率的影響

準(zhǔn)確稱(chēng)取烘干至恒重、質(zhì)量為10.00 g番木瓜籽粉6份，按料液比1∶4(g∶mL)加入不同溶劑，在超聲功率120 W，超聲溫度50 ℃抽提30 min，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同溶劑對(duì)提取率的影響

從圖1中可知，乙酸乙酯的提取率較低，而石油醚、三氯甲烷、正己烷、甲苯的提取率相當(dāng)，但考慮到三氯甲烷、甲苯有一定的毒性，正己烷的價(jià)格相對(duì)較高，綜合考慮選擇石油醚為抽提溶劑。

2.2.2 料液比對(duì)提取率的影響

準(zhǔn)確稱(chēng)取烘干至恒重、質(zhì)量為10.00 g番木瓜籽粉6份，按料液比1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6(g∶mL)加入石油醚，在超聲功率120 W，超聲溫度50 ℃抽提30 min，結(jié)果如圖2所示。

圖2 料液比對(duì)提取率的影響

由圖2可知，料液比小于1∶4時(shí)，番木瓜籽油提取率隨料液比增大而增大；當(dāng)料液比大于1∶4時(shí)，番木瓜籽油提取率隨料液比增大基本不變，因此選擇料液比為1∶4比較適宜。

2.2.3 超聲溫度對(duì)提取率的影響

準(zhǔn)確稱(chēng)取烘干至恒重、質(zhì)量為10.00 g番木瓜籽粉6份，按料液比1∶4加入石油醚，在超聲功率120 W，溫度為30、40、50、60、70 ℃抽提30 min，結(jié)果如圖3所示。由圖3 可知隨著溫度的升高，番木瓜籽油提取率迅速增大，當(dāng)溫度高于50 ℃，溫度的升高對(duì)提取率的提高影響不明顯，從經(jīng)濟(jì)和安全角度考慮，確定提取溫度為50 ℃是合適的。

圖3 溫度對(duì)提取率的影響

2.2.4 超聲功率對(duì)提取率的影響

準(zhǔn)確稱(chēng)取烘干至恒重、質(zhì)量為10.00 g番木瓜籽粉6份，按料液比1∶4(g∶mL)加入石油醚，在超聲溫度50 ℃，超聲功率60、80、100、120、150 W抽提30 min，結(jié)果如圖4所示。

圖4 超聲功率對(duì)提取率的影響

由圖4可知，番木瓜籽油提取率隨著超聲功率的增大而增大，但當(dāng)超聲功率達(dá)到一定值時(shí)，提取率趨于恒定，適宜的超聲功率為120 W。

2.2.5 超聲時(shí)間對(duì)提取率的影響

準(zhǔn)確稱(chēng)取烘干至恒重、質(zhì)量為10.00 g番木瓜籽粉6份，按料液比1∶4(g∶mL)加入石油醚，在超聲溫度50 ℃，超聲功率120 W抽提10、15、20、25、30 min，結(jié)果如圖5所示。

圖5 超聲時(shí)間對(duì)提取率的影響

由圖5可知，在20 min之內(nèi)，番木瓜籽油提取率與超聲時(shí)間成正比關(guān)系，超聲時(shí)間越長(zhǎng)，提取率越高，在20 min之后，提取率隨時(shí)間的變化不大，確定超聲時(shí)間20 min較為適宜。

2.3 正交試驗(yàn)

在單因素的基礎(chǔ)上，選擇料液比，超聲溫度，超聲功率，超聲時(shí)間為考查對(duì)象，以番木瓜籽油提取率為指標(biāo)，采用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)。各因素水平見(jiàn)表2，正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，影響番木瓜籽油提取率的因素主次順序?yàn)椋毫弦罕?超聲溫度>超聲時(shí)間>超聲功率，最佳工藝條件是A3B2C2D1，即料液比1∶4，超聲溫度50 ℃，超聲時(shí)間20 min，超聲功率120 W。

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

按2.3所得出的番木瓜籽油提取的最佳工藝條件進(jìn)行重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn),在最佳工藝條件下,6次提取所得番木瓜籽油的提取率均在34.89%～35.25%之間,平均值為35.10%，與正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)相符。

2.5 番木瓜籽油的理化指標(biāo)

2.5.1 番木瓜籽油的特性常數(shù)

按2.3確定的最佳工藝條件抽提所得番木瓜籽油測(cè)定其特性常數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表5。折光指數(shù)是油脂和脂肪酸的特征之一,由于其與油脂和脂肪酸的結(jié)構(gòu)存在一定的聯(lián)系,故用來(lái)鑒別油脂的純度、觀(guān)測(cè)油脂的反應(yīng)過(guò)程等,已廣泛應(yīng)用于日常的檢測(cè)中[12]。油酸和亞油酸50 ℃時(shí)的折光指數(shù)分別為1.448 7和1.458 3,因此可以初步推測(cè)番木瓜籽油脂肪酸組成中含有較多的油酸。

表5 番木瓜籽油的特性常數(shù)

2.5.2 番木瓜籽油的脂肪酸組成

番木瓜籽油的脂肪酸組成測(cè)定結(jié)果如表6 所示。

表6 番木瓜籽油的脂肪酸組成/%

從表6 可以看出，番木瓜籽油的脂肪酸主要由不飽和脂肪酸組成，特別是油酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)72.7%。

3 結(jié)論

3.1 影響番木瓜籽油提取率的主要因素是料液比，其次是超聲溫度和超聲時(shí)間，超聲功率的影響最小；正交試驗(yàn)確定的最佳工藝條件是：石油醚為抽提溶劑，料液比為1∶4,超聲溫度50 ℃，超聲時(shí)間20 min，在此條件下番木瓜籽油提取率為35.1%。

3.2 番木瓜籽油的脂肪酸主要由不飽和脂肪酸組成，不飽和脂肪酸占80.7%，特別是油酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)72.7%，具有較高的利用價(jià)值。

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