葡萄籽油的熱榨法制備工藝研究與脂肪酸GC-MS分析

任繼波，李彥奎，張晶瑩，張玉磊，胡文效，魏彥鋒*

（山東省葡萄研究院，濟(jì)南 250100）

葡萄籽油的熱榨法制備工藝研究與脂肪酸GC-MS分析

任繼波，李彥奎，張晶瑩，張玉磊，胡文效，魏彥鋒*

（山東省葡萄研究院，濟(jì)南 250100）

以公釀一號(hào)葡萄籽為原料，采用液壓熱榨法對(duì)葡萄籽油進(jìn)行制備，確定液壓熱榨法的最佳工藝條件為：蒸料時(shí)間40 min、物料粉碎度60目、榨膛溫度50 ℃，該條件下葡萄籽油出油率達(dá)到12.2%。利用氣相質(zhì)譜分析儀（GC-MS）對(duì)制備的葡萄籽油進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)熱榨葡萄籽油中主要含有四種脂肪酸，即亞油酸、油酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸。不飽和脂肪酸相對(duì)含量占81.68%，飽和脂肪酸相對(duì)含量占14.98%。

葡萄籽油；熱榨工藝；脂肪酸；氣質(zhì)分析

葡萄籽是葡萄酒、葡萄果汁飲料生產(chǎn)中產(chǎn)生的資源性副產(chǎn)物。隨著我國(guó)葡萄酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，每年僅葡萄酒生產(chǎn)產(chǎn)生的葡萄籽就達(dá)數(shù)萬(wàn)噸。葡萄籽中含有脂肪、原花青素、蛋白質(zhì)、維生素以及礦物質(zhì)等成分[1]。葡萄籽功能成分的研究和開(kāi)發(fā)利用，對(duì)延長(zhǎng)葡萄酒產(chǎn)業(yè)鏈條，提高資源利用效率，具有重要實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。葡萄籽含油量為9%～17%[2]，屬于含不飽和脂肪酸的半干性油脂，其中不飽和脂肪酸以亞油酸（順-9,12-十八碳二烯酸）和油酸（順-9-十八碳烯酸）為主[3]，具有益智、軟化血管、降低低密度脂蛋白、增強(qiáng)視力等多種保健作用，對(duì)人類(lèi)健康大有裨益[4]。目前，常用的葡萄籽油制備方法有機(jī)械壓榨法、溶劑浸出法、超臨界CO2萃取法等。本實(shí)驗(yàn)采用熱榨法對(duì)葡萄籽油進(jìn)行制備，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化；對(duì)熱榨法制備的葡萄籽油進(jìn)行了脂肪酸組成分析，對(duì)幾種主要脂肪酸的相對(duì)含量進(jìn)行了測(cè)定，為葡萄籽油的開(kāi)發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：公釀一號(hào)葡萄籽，日照太陽(yáng)城葡萄酒莊園（2015年，粗脂肪含量15.7%）。

試劑：氫氧化鉀、一氯化碘、氫氧化鈉、硫代硫酸鈉、乙醚、冰乙酸、無(wú)水乙醇、三氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯、碘化鉀等分析試劑為國(guó)產(chǎn)分析純。氫氧化鈉、磷酸、活性白土、硅藻土為國(guó)產(chǎn)食品級(jí)。

儀器設(shè)備：ML 204/2型電子天平，上海梅特勒-托利 多；WK-500B高速粉碎機(jī)，青州精誠(chéng)；電加熱恒溫水浴鍋，北京永光明；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮；DGG-9140B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海森信；GCMSQP2010型氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀，島津；QYZ-500型液壓壓榨機(jī)，泰安良君益友；FQ-360型錘片式破碎機(jī)，青島微納。

1.2 分析測(cè)定方法

1.2.1 葡萄籽油理化指標(biāo)測(cè)定[5]

酸值的測(cè)定：按GB/T 5530-2005執(zhí)行。

過(guò)氧化值測(cè)定：按GB/T 5538-2005執(zhí)行。

水分及揮發(fā)物測(cè)定：按GB/T 5528-2008執(zhí)行。

透明度、氣味、滋味測(cè)定：按GB/T 5525-2008執(zhí)行。

1.2.2 脂肪酸組成測(cè)定

前處理（甲酯化）：采用GB/T 17376-2008/ISO 5509：2000《動(dòng)植物油脂 脂肪酸甲酯制備》，三氟化硼法，試樣采用0.45 μm濾膜處理。

色譜條件[6]：色譜柱Rtx-Wax（30 m×0.25 mm×0.25 μm），線(xiàn)速度27.0 cm/s，總流量14.1 mL/min，柱流量0.55 mL/min，分流比19.0，進(jìn)樣口230 ℃。程序升溫方式為：起始柱溫50 ℃，以20 ℃/min升溫至180 ℃，以5 ℃/min升溫至190 ℃，以20 ℃/min升溫至230 ℃，保持12 min。

質(zhì)譜條件[6]：溶劑延遲時(shí)間3.0 min，開(kāi)始時(shí)間3.0 min。接口溫度230 ℃，離子源230 ℃，m/z為35-550。

1.2.3 葡萄籽油出油率的計(jì)算

1.3 單因素試驗(yàn)方法

本研究采用熱榨法（工藝流程見(jiàn)圖1），在最大程度發(fā)揮壓榨機(jī)性能基礎(chǔ)上，保持單批裝料量、壓榨壓力、壓榨時(shí)間等因素不變，分別研究蒸料時(shí)間、物料粉碎度、榨膛溫度3個(gè)因素對(duì)葡萄籽油出油率的影響。

1.3.1 蒸料時(shí)間對(duì)葡萄籽油得率的影響

單批投料量40 kg，壓榨壓力40 MPa，壓榨時(shí)間60 min，物料粉碎度60目，榨膛溫度50 ℃，分別設(shè)定蒸料時(shí)間為0 min、30 min、60 min、90 min、120 min進(jìn)行分批壓榨試驗(yàn)，計(jì)算不同蒸料時(shí)間下的葡萄籽油出油率。

1.3.2 物料粉碎度對(duì)葡萄籽油得率的影響

單批投料量40 kg，壓榨壓力40 MPa，壓榨時(shí)間60 min，蒸料時(shí)間60 min，榨膛溫度50 ℃，分別取物料粉碎度為20目、40目、60目、80目、100目進(jìn)行分批壓榨試驗(yàn)，計(jì)算不同物料粉碎度下的葡萄籽油出油率。

1.3.3 榨膛溫度對(duì)葡萄籽油得率的影響

單批投料量40 kg，壓榨壓力40 MPa，壓榨時(shí)間60 min，物料粉碎度60目，蒸料時(shí)間60 min，分別設(shè)定榨膛溫度為30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃進(jìn)行分批壓榨試驗(yàn)，計(jì)算不同榨膛溫度下的葡萄籽油出油率。

1.4 正交優(yōu)化試驗(yàn)方法

在單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，考察蒸料時(shí)間、物料粉碎度、榨膛溫度3個(gè)因素（表1）對(duì)葡萄籽油出油率的影響。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀分析和方差分析，得出熱榨法制備葡萄籽油的最佳工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 蒸料時(shí)間對(duì)葡萄籽油出油率的影響

圖1 熱榨法制備葡萄籽油工藝流程

表1 熱榨法正交試驗(yàn)因素水平表L9（34）

從圖2可以看出，當(dāng)蒸料時(shí)間為60 min時(shí)，出油率可達(dá)12%；60～90 min出油率呈下降趨勢(shì)，之后隨時(shí)間延長(zhǎng)出油率變化較小?？紤]到提高生產(chǎn)效率、降低能耗等因素，選定蒸料時(shí)間為60 min。

2.1.2 物料粉碎度對(duì)葡萄籽油出油率的影響

從圖3可以看出，當(dāng)物料粉碎度＜60目時(shí)，出油率隨粉碎目數(shù)的增加而增加；當(dāng)物料粉碎度＞80目時(shí)，出油率呈下降趨勢(shì)。在壓榨過(guò)程中，由于過(guò)細(xì)的物料在高壓下更易壓實(shí)而阻礙葡萄籽油從物料內(nèi)部流出的油路，因此物料粉碎度不宜過(guò)高，選擇60目合適。

2.1.3 榨膛溫度對(duì)葡萄籽油出油率的影響

從圖4可以看出，當(dāng)榨膛溫度＞50 ℃時(shí)，出油率隨榨膛溫度變化不大。由于過(guò)高的榨膛溫度會(huì)影響葡萄籽油的品質(zhì)，使油更易氧化。綜合考慮，榨膛溫度選擇50 ℃。

2.2 熱榨法正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)所確定的每個(gè)因素的最優(yōu)點(diǎn)，采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)壓榨工藝進(jìn)行優(yōu)化。正交試驗(yàn)組合與試驗(yàn)結(jié)果表見(jiàn)表2。

以空白列作為試驗(yàn)誤差列進(jìn)行方差分析（表3）。

圖2 蒸料時(shí)間對(duì)出油率的影響

圖3 物料粉碎度對(duì)出油率的影響

圖4 榨膛溫度對(duì)出油率的影響

從表2直觀分析可知，對(duì)葡萄籽油出油率影響最大的因素是物料粉碎度，其次是榨膛溫度，再次是蒸料時(shí)間，即影響因素主次順序?yàn)锽＞C＞A。從表3方差分析可知，因素B的p值＜0.01，即因素B對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響極顯著；因素C的p值＜0.05，即因素C對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響顯著；因素A的p值＜0.10，即因素A對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定影響。因此，因素B為主要因素，因素C和因素A為次要因素。按方差分析的觀點(diǎn)，只需對(duì)有顯著影響的因素選擇最佳水平，而其他對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較小的因素，則可按實(shí)際需要選擇適當(dāng)?shù)乃?。因此可確定本試驗(yàn)各因素的最佳搭配為A1B1C2，即熱榨法最佳工藝條件為：蒸料時(shí)間40 min、物料粉碎度60目、榨膛溫度50 ℃。在最佳工藝條件下，葡萄籽油出油率為12.2%。

表2 熱榨法優(yōu)化試驗(yàn)組合與結(jié)果

表3 正交試驗(yàn)方差分析表

表4 熱榨油主要指標(biāo)

2.3 常規(guī)分析

熱榨法制備的葡萄籽油主要指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

2.4 葡萄籽油脂肪酸成分分析

采用氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)熱榨法制備的葡萄籽油進(jìn)行分析，并對(duì)幾種主要脂肪酸的相對(duì)含量進(jìn)行測(cè)定。熱榨法制備的葡萄籽油脂肪酸成分分析總離子流圖（TIC圖）見(jiàn)圖5。結(jié)合圖5和表5分析可知，熱榨法制備的葡萄籽油中主要存在亞油酸（A）、油酸（B）、棕櫚酸（C）、肉豆蔻酸（D）四種脂肪酸。其中亞油酸、油酸屬于不飽和脂肪酸，相對(duì)含量占81.68%；棕櫚酸、肉豆蔻酸屬于飽和脂肪酸，相對(duì)含量占14.98%。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

常用的葡萄籽油提取方法有有機(jī)溶劑萃取法、超臨界CO2萃取法、液壓壓榨法等。任花[7]采用有機(jī)溶劑萃取法對(duì)葡萄籽油提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，葡萄籽油提取率可達(dá)13.9%，但工藝流程繁雜，產(chǎn)品有溶劑殘留，難以保證油脂天然特色，對(duì)后續(xù)加工工藝要求也高[8]。李彥奎等[2]利用超臨界CO2對(duì)葡萄籽油進(jìn)行提取，結(jié)果表明最佳工藝條件下葡萄籽油提取率可達(dá)16%，但此工藝對(duì)設(shè)備條件要求較高，且受限于成本等因素。趙瑞等[9]研究了液壓冷榨法制備葡萄籽油的工藝，葡萄籽油出油率達(dá)10.9%。米彩霞等[10]對(duì)有機(jī)溶劑萃取法制備的葡萄籽油進(jìn)行了脂肪酸組成分析，葡萄籽油亞油酸含量＜50%。采用液壓熱榨法制備葡萄籽油的工藝報(bào)道較少，本研究對(duì)液壓熱榨工藝進(jìn)行了優(yōu)化，葡萄籽出油率為12.2%，高于液壓冷榨工藝的葡萄籽出油率，經(jīng)脂肪酸GC-MS分析，發(fā)現(xiàn)葡萄籽油亞油酸含量為62.41%。

圖5 熱榨法制備葡萄籽油的脂肪酸成分TIC圖

表5 熱榨油主要脂肪酸成分及相對(duì)含量 （%）

3.2 結(jié)論

本研究以公釀一號(hào)葡萄籽為原料，采用液壓熱榨工藝提取葡萄籽油。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上采用正交優(yōu)化試驗(yàn)對(duì)影響壓榨工藝的3個(gè)因素（即蒸料時(shí)間、物料粉碎度、榨膛溫度）進(jìn)行優(yōu)化，并結(jié)合直觀分析和方差分析確定最佳的熱榨工藝為：?jiǎn)闻读狭?0 kg、壓榨壓力40 MPa、壓榨時(shí)間60 min、蒸料時(shí)間40 min、物料粉碎度60目、榨膛溫度50 ℃，在此最佳工藝條件下葡萄籽油出油率為12.2%。經(jīng)分析測(cè)定，熱榨法制備的葡萄籽油酸值為6.7 mg/g、過(guò)氧化值為5.5 mmol/kg，主要含有亞油酸、油酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸四種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸相對(duì)含量為81.68%，飽和脂肪酸相對(duì)含量為14.98%。

[1] 許申鴻, 杭瑚, 郝曉麗. 葡萄籽化學(xué)成分分析及其抗氧化性質(zhì)的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2000, 21(2): 18-20.

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[9] 趙瑞, 鄭陽(yáng), 張武平, 等. 冷榨法制取葡萄籽油的最佳工藝條件研究[J]. 北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào), 2009, 24(3): 59-62.

[10] 米彩霞, 馬建龍, 劉利軍. 不同方法提取的葡萄籽油品質(zhì)研究[J]. 食品與機(jī)械, 2011, 27(5): 90-92.

Study on grape seed oil by hot-pressing technology and fatty acid GC-MS analysis

REN Jibo, LI Yankui, ZHANG Jingying, ZHANG Yulei, HU Wenxiao, WEI Yanfeng*
（Shandong Academy of Grape, Jinan 250100, China）

Grape seed oil was extracted from the seeds of Gongniang No.1 with hot-pressing technology. The optimized extractive condition was steaming time 40 min, material crushing degree 60 mesh, pressing temperature 50 ℃, Extractive rate could reach 12.2% under above. The grape seed oil was detected and analyzed by gas chromatography and mass spectrometry. The experimental results showed that four fatty acids, including linoleic acid, oleic acid, palmic acid and myristic acid were the main components in grape seed oil. Among them, the content of unsaturated fatty acid and saturated fatty acid were 81.68% and 14.98%, respectively.

grape seed oil; hot-pressing technology; fatty acid; GC-MS analysis

TQ644.46

A

10.13414/j.cnki.zwpp.2017.01.004

2016-12-16

山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目—葡萄籽生物活性成分分離純化及應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

任繼波，男，主要從事葡萄與葡萄酒生產(chǎn)、生物活性成分分離與應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究。E-mail: renjibocc@hotmail.com

*通訊作者：魏彥鋒，男，高級(jí)工程師，生物化工專(zhuān)業(yè)。E-mail: sdvwa@163.com