牡丹籽油制備工藝研究綜述

閆曉雨，張雙峰，田媛媛，任建武，尚峰男

(北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

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牡丹籽油制備工藝研究綜述

閆曉雨，張雙峰，田媛媛，任建武*，尚峰男

(北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

摘要油用牡丹系具有抗性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、產(chǎn)量高和油質(zhì)好等特點(diǎn)，有較高的開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值。牡丹籽油是迄今所發(fā)現(xiàn)的最適合人體營(yíng)養(yǎng)健康的植物性食用油脂，且為我國(guó)特有，開(kāi)發(fā)牡丹籽油能促進(jìn)我國(guó)油料生產(chǎn)、保障糧油安全、改善生態(tài)環(huán)境、增加農(nóng)民收入、幫助貧困地區(qū)農(nóng)民脫貧致富等。從牡丹籽油的化學(xué)成分、提取工藝技術(shù)等方面對(duì)牡丹籽油提取工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，為牡丹籽油的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供參考。

關(guān)鍵詞牡丹籽油；提取工藝；技術(shù)

油用牡丹屬于芍藥科芍藥屬牡丹組，是指結(jié)實(shí)能力強(qiáng)，能夠用來(lái)生產(chǎn)種籽、加工食用牡丹籽油的牡丹類型。目前，在我國(guó)具有良好油用表現(xiàn)的主要是鳳丹牡丹和紫斑牡丹。2009年12月31日，“油用牡丹品種篩選及規(guī)范化栽培技術(shù)”通過(guò)山東省科技成果鑒定，選育出的鳳丹271和紫斑牡丹1號(hào)等高油牡丹良種已列入山東省油料產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃(2011～2015年)進(jìn)行重點(diǎn)推廣(2011)[1]。

牡丹籽油含有豐富的多不飽和脂肪酸，不僅具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且具有顯著的醫(yī)療保健作用，是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的油脂中最適合人體營(yíng)養(yǎng)的油脂，在所有植物性食用油中營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高，營(yíng)養(yǎng)成分結(jié)構(gòu)最合理。對(duì)牡丹籽油進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用可促進(jìn)我國(guó)油料生產(chǎn)，改善生態(tài)環(huán)境，增加農(nóng)民收入，具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。筆者綜述了牡丹籽油的制備工藝，以期為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用牡丹籽油這一我國(guó)特有的油脂提供參考依據(jù)。

1牡丹籽油的化學(xué)成分與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

牡丹籽油含有豐富的亞油酸、α-亞麻酸等多不飽和脂肪酸。戚軍超等研究發(fā)現(xiàn)，牡丹種籽經(jīng)石油醚-乙酸乙酯(7∶1)索氏提取，三氟化硼甲醇甲酯化后，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)牡丹籽油組分進(jìn)行分析，共鑒定37種成分，主要為亞麻酸、油酸、亞油酸、棕櫚酸和硬脂酸，其中不飽和脂肪酸占總量的83.42%，飽和脂肪酸占14.662%[2]。周海梅等用索氏提取法獲得牡丹籽油，經(jīng)皂化、甲酯化后用毛細(xì)管GC-MS法對(duì)其脂肪酸成分進(jìn)行分析，用面積歸一化法計(jì)算相對(duì)含量，同時(shí)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)牡丹籽油的理化指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)表明，牡丹籽油中共有17種脂肪酸成分，主要為亞麻酸、油酸、亞油酸等，不飽和脂肪酸占83.05%，飽和脂肪酸占14.33%[3]。

2牡丹籽油制備工藝的研究

2.1牡丹籽油提取技術(shù)的研究關(guān)于牡丹籽油的提取方法主要有機(jī)械壓榨法、溶劑浸出法、超聲波輔助浸提法、超臨界CO2流體萃取技術(shù)(SCF-CO2)、微波輔助提取法、水代法和水酶法提取等。由于機(jī)械壓榨法提油率低，副產(chǎn)物利用率低，溶劑浸出法工藝較復(fù)雜且存在有毒溶劑殘留等安全問(wèn)題，所以以上2種方法均不適用于食用油生產(chǎn)。因此，完善提取工藝，探索精深加工技術(shù)勢(shì)在必行[4]。

2.1.1超聲波輔助提取技術(shù)。超聲波對(duì)油脂萃取分離的強(qiáng)化作用主要源于其空化效應(yīng)，而超聲空化效應(yīng)又引起了湍動(dòng)效應(yīng)、聚能效應(yīng)、微擾效應(yīng)和界面效應(yīng)，使溶劑分子滲透到組織細(xì)胞中，與溶質(zhì)分子更好地接觸，使細(xì)胞中可溶性成分更好地釋放出來(lái)[5]。因而超聲波可提高萃取分離過(guò)程的傳質(zhì)速率，增加油脂在溶劑中的溶解度，使植物中的油脂加速滲透，提高出油率。易軍鵬等采用超聲波輔助提取技術(shù)對(duì)牡丹籽油進(jìn)行提取，選擇石油醚為浸提溶劑，通過(guò)單因素試驗(yàn)和Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)并利用Design Expert軟件得到回歸方程的預(yù)測(cè)模型并進(jìn)行響應(yīng)面分析，對(duì)超聲波提取工藝進(jìn)行優(yōu)化得出，在原料粒徑60目，CO2流量20 kg/h，溫度45 ℃，壓力35 MPa，時(shí)間120 min條件下，牡丹籽出油率為24.22%[6]。

2.1.2超臨界CO2流體萃取技術(shù)(SCF-CO2)。超臨界CO2流體萃取技術(shù)(SCF-CO2)是一種新型提取分離技術(shù)。該技術(shù)適用于脂溶性、高沸點(diǎn)、熱敏性物質(zhì)的提取，其基本原理是在超臨界狀態(tài)下，超臨界流體與待萃取的物質(zhì)接觸，使其有選擇地將所需有效成分萃取，然后借助減壓和升溫的方法降低待分離物質(zhì)的溶解度而析出，從而達(dá)到萃取分離的目的。王昌濤等通過(guò)超臨界CO2萃取牡丹籽油的最佳提取條件為：原料粒徑40目，溫度45 ℃，壓力30 MPa，提取時(shí)間60 min，此條件下得到的牡丹籽油為淡黃色，香氣濃郁，出油率為25.00%左右。通過(guò)GC-MS分析，牡丹籽油的不飽和脂肪酸達(dá)到90%[7]。鄧瑞雪等通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)法獲得在原料粒徑60目，CO2流量25 kg/h，溫度40 ℃，壓力30 MPa，時(shí)間150 min條件下的油脂萃取率最高為30.70%[8]。史國(guó)安等先采用單因素試驗(yàn)，然后以溫度、壓力和時(shí)間3個(gè)主要影響因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，研究了壓榨法和超臨界CO2萃取法2種工藝提取的牡丹籽油清除DPPH自由基和抗脂質(zhì)過(guò)氧化能力的差異[9]。結(jié)果表明，萃取時(shí)間對(duì)萃取率影響最大，其次為萃取溫度，萃取壓力對(duì)萃取率影響最?。怀R界CO2萃取法提取牡丹籽油的優(yōu)化工藝條件下牡丹籽油的萃取率為28.86%，萃取效率可達(dá)98.20%以上。

2.1.3水酶法。水酶法提取牡丹籽油具有無(wú)需干燥，整個(gè)提油過(guò)程溫度不超過(guò)70 ℃的優(yōu)點(diǎn)，可大大減少提取過(guò)程中油脂的氧化。彭瑤瑤等采用水酶法從牡丹籽中提取牡丹籽油，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，選擇了三步酶解結(jié)合二次破乳的工藝流程，在優(yōu)化條件下利用牡丹籽粉提取牡丹籽油，其游離油得率達(dá)到17.60%，總油得率達(dá)到25.40%，所得牡丹籽油品質(zhì)良好，牡丹籽油中不飽和脂肪酸含量達(dá)到92.77%，其中亞麻酸含量37.33%，亞油酸含量31.13%，油酸含量24.31%[10]。

2.1.4亞臨界萃取。亞臨界萃取[11]是根據(jù)相似相溶的原理，以特定萃取劑為溶媒，來(lái)提取目標(biāo)組分的一項(xiàng)新型分離技術(shù)。該法回收率高，生產(chǎn)周期短。鄭亞軍等采用亞臨界流體技術(shù)萃取牡丹籽油，并通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)制油工藝進(jìn)行優(yōu)化，表明平均出油率為24.16%[12]。牡丹籽油中主要含有亞麻酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸4種脂肪酸，不飽和脂肪酸達(dá)84.535 4%，以亞油酸和亞麻酸為主，未檢測(cè)出油酸，這與易軍鵬等的試驗(yàn)結(jié)論一致，但與白喜婷等的測(cè)定結(jié)果有所差異[13]，這可能與牡丹籽的品種和生長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)。

2.2牡丹籽油提取工藝復(fù)合優(yōu)化

2.2.1超聲波輔助水代法。水代法是從油料中以水代油而得脂肪的方法，不用壓力榨出，不用溶劑提出，依靠在一定條件下，水與蛋白質(zhì)的親和力比油與蛋白質(zhì)的親和力大，因而水分浸入油料代出油脂，是我國(guó)特有的傳統(tǒng)方法。水代法具有設(shè)備和生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、投資少、生產(chǎn)規(guī)模靈活機(jī)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，經(jīng)水代法制取的油脂品質(zhì)好，對(duì)環(huán)境污染少，符合安全、營(yíng)養(yǎng)、綠色的要求。

2.2.2微波預(yù)處理-超臨界CO2萃取。陸少蘭等為實(shí)現(xiàn)超臨界CO2萃取技術(shù)高效萃取牡丹籽油，先利用微波技術(shù)對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理，再利用超臨界CO2萃取技術(shù)萃取牡丹籽油，在最佳條件下，牡丹籽油萃取率高達(dá)98.55%[14]。與未經(jīng)微波預(yù)處理直接進(jìn)行超臨界CO2萃取所得牡丹籽油相比，油品的水分及揮發(fā)物含量降低，酸值和過(guò)氧化值升高。

2.2.3外加磁場(chǎng)-溶劑浸提法萃取。磁場(chǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在化學(xué)領(lǐng)域，包括化學(xué)合成和天然產(chǎn)物的提取。磁場(chǎng)能夠改變水溶液和有機(jī)物溶液的理化性質(zhì)，可以促進(jìn)萃取過(guò)程、強(qiáng)化吸附和分離、強(qiáng)化離子交換等，不僅可以提高化學(xué)反應(yīng)的速率，而且可提高天然產(chǎn)物的提取率。張偉亮等以牡丹籽為原料，在磁場(chǎng)條件下用石油醚作為溶劑提取牡丹籽油[15]。試驗(yàn)結(jié)果表明，牡丹籽油提取的最佳條件下牡丹籽油的產(chǎn)油率為27.50%。

2.3牡丹籽油精煉工藝

2.3.1活性白土脫色。白喜婷等探討了牡丹籽油的精煉過(guò)程及精煉過(guò)程中理化特性的變化[13]。試驗(yàn)結(jié)果表明，牡丹籽油經(jīng)水化脫膠和堿煉脫酸后，膠體含量和酸價(jià)明顯降低，經(jīng)測(cè)定脫膠油中的磷脂含量為0.17 g/kg，脫酸油的酸價(jià)為0.33 mgKOH/g。牡丹籽油采用活性白土二次脫色效果較好，脫色率高，所得產(chǎn)品油透明澄清，顏色為淡黃色，并且脫色過(guò)程使過(guò)氧化物含量降低，同時(shí)也使磷脂含量降到很低水平。油脂精煉過(guò)程中碘價(jià)、皂化價(jià)和折光指數(shù)基本不變，對(duì)脂肪酸組成成分及含量影響不大。

2.3.2溶劑萃取脫酸工藝。有研究人員研究了牡丹籽毛油的溶劑萃取脫酸工藝，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到牡丹籽毛油的最佳條件下，游離脂肪酸脫除率為93.12%，脫酸得油率為83.23%；牡丹籽油的酸值由10.18 mg KOH/g降到0.70 mg KOH/g，仍然保持牡丹籽油特有的清香味，達(dá)到后續(xù)深加工和開(kāi)發(fā)利用的品質(zhì)要求。

3其他制備牡丹籽油的技術(shù)

3.1反膠束萃取反膠束萃取是一種新型的生物分子分離技術(shù)。應(yīng)用反膠束法從植物中同時(shí)提取蛋白質(zhì)和油脂，不僅能改進(jìn)傳統(tǒng)工藝制油得粕再脫溶的復(fù)雜冗長(zhǎng)流程，而且可避免傳統(tǒng)分離方法中蛋白質(zhì)容易變性的弊端。楊璐芳初步研究了用AOT/異辛烷反膠束體系萃取分離杏仁蛋白質(zhì)和油脂的前萃及反萃工藝，同時(shí)對(duì)杏仁蛋白質(zhì)和油脂的組成及部分功能特性進(jìn)行了測(cè)定[16]。陳銀鶴通過(guò)對(duì)比2種表面活性劑(SDS和CTAB)及助溶劑(正辛醇和正丁醇)形成反膠束體系及萃取蛋白的能力，得出CTAB/異辛烷/正辛醇反膠束體系更適合萃取分離菜籽蛋白和油脂；并初步研究了此反膠束體系萃取菜籽蛋白和油脂的前萃及反萃工藝；同時(shí)分別對(duì)萃取分離得到的菜籽油和蛋白進(jìn)行分析和測(cè)定，與傳統(tǒng)方法得到的產(chǎn)品比較，可為反膠束萃取技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用于牡丹籽油的提取制備提供理論基礎(chǔ)[17]。

3.2鹽效應(yīng)輔助水相萃取為克服油脂水相萃取時(shí)乳化嚴(yán)重而清油得率低的問(wèn)題，可采取鹽效應(yīng)輔助水相萃取油茶籽油的新工藝。以碳酸鈉溶液為萃取劑，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)主要影響因素進(jìn)行優(yōu)化，得到利用碳酸鈉的鹽效應(yīng)水相萃取油茶籽油的最優(yōu)條件下，油茶籽油清油得率可達(dá)96.33%。由此表明，鹽效應(yīng)可明顯防止油茶籽油水相萃取時(shí)乳液的形成，顯著提高其清油得率，同時(shí)也為提高其他油脂水相萃取時(shí)的清油得率提供了一種新思路，可考慮將其應(yīng)用于牡丹籽油的提取制備。

4結(jié)論

該研究對(duì)牡丹籽油提取制備各工藝進(jìn)行總結(jié)可知，超聲波輔助提取技術(shù)的料液比為1∶8 g/mL，溫度 40 ℃，時(shí)間 30 min，提取次數(shù) 3次，使用石油醚為溶劑，超聲波功率 350 W，此條件下的牡丹籽油出油率為24.89%；微波輔助提取技術(shù)的料液比為1∶9 g/mL，時(shí)間 8 min，提取次數(shù) 1次，微波功率 800 W，此條件下的牡丹籽油出油率為27.70%，不飽和脂肪酸含量 94.20%；超臨界CO2流體萃取溫度 40 ℃，時(shí)間150 min，壓力 30 MPa，提取次數(shù) 1次，CO2流量25 kg/h，此條件下的牡丹籽油出油率為30.70%，不飽和脂肪酸含量 70.81%；水酶法提取的料液比為1∶5 g/mL，溫度 -20～50 ℃，時(shí)間120～315 min，此條件下的牡丹籽油的不飽和脂肪酸含量 92.77%；亞臨界萃取技術(shù)的溫度 50 ℃，時(shí)間30 min，壓力 0.50 MPa，提取次數(shù)3次，此條件下的牡丹籽油出油率為24.16%，不飽和脂肪酸含量 84.54%；超聲波輔助水代法提取技術(shù)的料液比為1∶8.5 g/mL，溫度45 ℃，時(shí)間 54 min，提取次數(shù)1次，超聲波功率 960 W，此條件下的牡丹籽油出油率為28.85%，不飽和脂肪酸含量大于85%；微波預(yù)處理-超臨界CO2萃取技術(shù)的時(shí)間40～100 s，壓力 33 MPa，提取次數(shù) 1次，CO2流量25 kg/h，微波功率800 W；外加磁場(chǎng)-溶劑浸提法的料液比為1∶7 g/mL，溫度 55 ℃，時(shí)間 60 min，提取次數(shù) 1次，使用石油醚為溶劑，外加磁場(chǎng)720 T，此條件下的牡丹籽油出油率為27.50%。

今后應(yīng)針對(duì)各品種油用牡丹出油率差異等問(wèn)題開(kāi)展應(yīng)用研究，加大牡丹籽油的精煉與提純技術(shù)創(chuàng)新力度，進(jìn)一步探索優(yōu)化工藝條件，在此基礎(chǔ)上，制定牡丹籽油生產(chǎn)質(zhì)量控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)多樣化油用牡丹產(chǎn)品，拉長(zhǎng)油用牡丹產(chǎn)業(yè)鏈條，建立相應(yīng)的加工技術(shù)體系和技術(shù)推廣體系，為其規(guī)模化生產(chǎn)做參考。

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基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金項(xiàng)目(J1103516)。

作者簡(jiǎn)介閆曉雨(1996- )，女，河北唐山人，本科生，專業(yè)：食品科學(xué)與工程。*通訊作者，副教授，從事食品科學(xué)研究。

收稿日期2016-03-30

中圖分類號(hào)S 609+.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)15-062-03

Research Review on Peony Seed Oil Preparation Process

YAN Xiao-yu, ZHANG Shuang-feng, TIAN Yuan-yuan, REN Jian-wu*et al

(College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University,Beijing 100083)

AbstractOil peony has many excellent characteristics, particularly with strong resistance, wide adaptability, high production and high oil quality, which has higher development and application value. Peony seed oil is the most suitable vegetable edible oil for human nutrition and health so far. Development of peony seed oil can promote China's oil production, ensure the safety of grain and oil, improve the ecological environment, increase farmers’income, help them get rid of poverty and become rich and so on. The extraction process of peony seed oil was elaborated from chemical components and extraction technique, which will provide a reference for further development and utilization of peony seed oil.

Key wordsPeony seed oil; Extraction process; Technology