原生態(tài)椰子油不同提取方法下理化特性比較研究

李光輝，F(xiàn)EILIANA Tandiono，陳佳子，葉耀坤，劉 華，王 瑛，汪 勇

(1.暨南大學(xué) 食品科學(xué)與工程系，廣東高校油脂生物煉制工程技術(shù)研究中心，廣州 510632；2.暨南大學(xué)-薩斯喀切溫大學(xué)“油料生物煉制與營(yíng)養(yǎng)”聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，廣州 510632；3.廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院， 廣州 510010)

油脂加工

原生態(tài)椰子油不同提取方法下理化特性比較研究

李光輝1，2，F(xiàn)EILIANA Tandiono1，2，陳佳子1，2，葉耀坤1，2，劉 華3，王 瑛1，2，汪 勇1，2

(1.暨南大學(xué) 食品科學(xué)與工程系，廣東高校油脂生物煉制工程技術(shù)研究中心，廣州 510632；2.暨南大學(xué)-薩斯喀切溫大學(xué)“油料生物煉制與營(yíng)養(yǎng)”聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，廣州 510632；3.廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院， 廣州 510010)

采用濕磨加工、干法加工、熱處理和酶解法從椰子中提取原生態(tài)椰子油(VCO)，利用氣相色譜儀、油脂氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀、差示掃描量熱儀對(duì)VCO進(jìn)行了理化特性的研究，并與商業(yè)椰子油進(jìn)行對(duì)比。同時(shí)利用酶解法提取的VCO與商業(yè)棕櫚油的抗氧化性進(jìn)行比較。結(jié)果表明：VCO的脂肪酸組成以飽和脂肪酸為主，約為90%左右，酶解法提取的VCO的飽和脂肪酸含量高達(dá)95.1%，干法加工提取的VCO具有較高的不飽和脂肪酸，其中油酸含量較高；酶解法提取的VCO的氧化誘導(dǎo)時(shí)間差異顯著，在140℃下的氧化誘導(dǎo)時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá) 7.5 h，且顯著長(zhǎng)于棕櫚油的，酶解法提取的VCO氧化穩(wěn)定性最好；VCO熔點(diǎn)范圍和結(jié)晶溫度范圍分別為25～26℃和-10～10℃。

原生態(tài)椰子油；抗氧化活性；氧化誘導(dǎo)時(shí)間

原生態(tài)椰子油(Virgin coconut oil，VCO)是利用天然加工法或機(jī)械法，加熱或不加熱，不使用精煉、漂白或除臭等化學(xué)方法從新鮮椰肉中提取的椰子油[1-2]。這些溫和的提取方法使得VCO中維生素E、植物甾醇和多酚類化合物等營(yíng)養(yǎng)成分的損失極大降低，提供了令人愉快的椰奶香味，因其含有更多的活性成分，使得價(jià)格越來(lái)越昂貴[3]。VCO可通過(guò)多種方法提取，主要分為濕法加工、干法加工和酶解法。近年來(lái)研究了利用亞臨界和超臨界CO2萃取VCO的工藝[4]。Nevin等[5-6]采用濕法加工，將成熟的鮮椰肉破碎成漿，用紗布包裹進(jìn)行壓榨，冷藏48 h后再于恒溫烘箱中加熱，得到的椰子油用粗棉布過(guò)濾后制得VCO。菲律賓椰子署(PCA)的研究人員發(fā)明了一項(xiàng)新的濕法提取椰子油技術(shù)(PCA技術(shù))，即從制備的椰肉殘?jiān)休腿∫佑?。由于椰肉殘?jiān)院?6%～48%的油脂，因此可再次加工成椰子粉和提取VCO，可回收約40%的椰子粉和提取38%的VCO[7]。傳統(tǒng)干法加工以椰粉為原料，進(jìn)行壓榨、磨碎和萃取等工藝制得VCO，近年來(lái)干法加工已發(fā)展成為冷榨與溶劑提取相結(jié)合的方法，所得椰子油質(zhì)量不高，但出油率較高[2]。澳大利亞的 Dan Etherington 博士采用新的DME (Direct micro expelling)技術(shù)進(jìn)行干法加工，與一般的干法加工不同的是，將磨碎的椰肉干燥至合適的水分含量[8]。酶解法則是通過(guò)酶解對(duì)椰奶中的油脂化合物進(jìn)行分解，從而使得椰子油與蛋白質(zhì)等化合物分離，同時(shí)加快乳化狀態(tài)中椰子油的分離，進(jìn)而獲得VCO[2]。夏秋瑜等[9]利用纖維素酶酶解椰奶制備VCO，提取率達(dá)到92.9%。

目前文獻(xiàn)所用到的提取方法和獲得的VCO性能指標(biāo)較為單一，本試驗(yàn)通過(guò)不同的方法提取VCO，采用氣相色譜儀、Rancimat 743油脂氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀、差示掃描量熱儀(DSC)分別測(cè)定不同提取方法下VCO的脂肪酸組成、抗氧化性能及熱力學(xué)特性，初步確定不同提取方法對(duì)VCO指標(biāo)和性能差異的影響。由于椰子和棕櫚同屬于棕櫚科植物且脂肪酸類型主要為飽和脂肪酸[10]，因此本研究對(duì)酶解法制備的VCO與商業(yè)棕櫚油抗氧化活性進(jìn)行分析，為后續(xù)VCO在食品中的應(yīng)用研究提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

市售新鮮椰子，市售椰子粉，商業(yè)椰子油(康納油脂有限公司)，市售商業(yè)棕櫚油。α-淀粉酶(諾維信(中國(guó))生物技術(shù)有限公司)，三氟化硼(BF3)甲醇溶液(上海安普科學(xué)儀器有限公司)，0.1 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，其他常規(guī)試劑均為分析純。

Rancimat 743油脂氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀，瑞士萬(wàn)通Metrohm公司；2010 Plus氣相色譜儀，日本島津科技有限公司；DSC1差示掃描量熱儀、HR-120電子天平，梅特勒托利多公司； HH-4恒溫水浴鍋；HC- 2158離心機(jī)；榨汁機(jī)；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 VCO的提取

1.2.1.1 濕磨加工法

濕磨加工法是直接從新鮮的原生態(tài)椰肉中提取椰子油的方法。首先對(duì)新鮮椰子進(jìn)行榨汁粉碎以獲得椰肉，稱取150.0 g椰肉并壓榨出椰奶，轉(zhuǎn)移至廣口瓶中，密封靜置24 h后，椰奶和椰子油將會(huì)分離，在廣口瓶頂部會(huì)出現(xiàn)油乳層，將油乳層在12 000 r/min下離心15 min得到VCO。

1.2.1.2 干法加工法

稱取150.0 g市售椰子粉放入榨汁機(jī)中并添加200 mL水與之混合，對(duì)椰子粉進(jìn)行反復(fù)榨汁，直到椰汁從纖維中分離，然后轉(zhuǎn)移至燒杯中并加入50.0 mL水，靜置24 h或在12 000 r/min下離心15 min，椰子油將會(huì)在燒杯頂部與椰奶分離。

1.2.1.3 熱處理法

將150.0 g磨碎的新鮮椰子與150.0 mL熱水(75～80℃)混合，在粗棉布中進(jìn)行擠壓獲得椰奶，在恒溫磁力攪拌器80～90℃下以400 r/min恒定攪拌，蒸發(fā)水分直到變成棕色；將該椰奶混合物冷卻后在12 000 r/min下離心15 min得到VCO。

1.2.1.4 酶解法

將150.0 g磨碎的新鮮椰子與150.0 mL熱水混合，在粗棉布中進(jìn)行擠壓獲得椰奶，并將其置于燒杯中加熱到90℃保持30 min，放置冷卻。殘留物與600.0 mL水混合1 min(用玻璃棒不斷攪拌)，用0.1 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液調(diào)節(jié)pH為中性，并放置在50℃水浴中添加0.1%α-淀粉酶進(jìn)行反應(yīng)，30 min后把混合物移至粗棉布中進(jìn)行擠壓獲得椰奶，并與之前的椰奶進(jìn)行混合，靜置1 h后，取上部的油乳層在12 000 r/min下離心15 min得到VCO。

1.2.2 脂肪酸組成測(cè)定

甲酯化參照GB/T 17376—2008，樣品經(jīng)BF3甲醇快速甲酯化處理后進(jìn)行氣相色譜分析，并參照Z(yǔ)hang等[11]氣相色譜條件分析脂肪酸組成。

色譜條件：DB-wax毛細(xì)管柱(10 m×0.1 mm×0.1 μm)；進(jìn)樣量1.0 μL；進(jìn)樣口溫度和檢測(cè)器溫度均為240℃，分流比50∶1，壓力450 kPa；載氣為高純氮?dú)?，流速?.17 mL/min；柱箱升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0℃，以3℃/min升至65℃，再以30℃/min升至100℃后保持1 min，最后以40℃/min升至240℃后保持1 min。

1.2.3 抗氧化性能的測(cè)定

利用Rancimat 743油脂氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀對(duì)不同提取方法得到的VCO進(jìn)行測(cè)定。準(zhǔn)確稱量3.0 g樣品于反應(yīng)池試管中，接收槽加入50.0 mL超純水，組裝好反應(yīng)容器，設(shè)定加熱溫度為120～140℃，進(jìn)氣流量10 L/h。同時(shí)為了加快試驗(yàn)的測(cè)定，在較高的溫度下向油脂中通入氧氣或空氣，以加速油脂的氧化進(jìn)程。

1.2.4 熱力學(xué)特性的測(cè)定

利用差示掃描量熱儀(DSC)分析樣品的熔化與結(jié)晶特性。稱取樣品9.0～ 11.0 mg于鋁坩堝內(nèi)加蓋密封，并以空坩堝作為參比?？販爻绦?yàn)椋撼跏紲囟?5℃，以40℃/min升溫至80℃并保持10 min；以5℃/min的速率降溫至-50℃并保持10 min，再以5℃/min的速率升溫至80℃，高純氮?dú)饬魉贋?5 mL/min。通過(guò)動(dòng)態(tài)的升溫過(guò)程，得到樣品的熔融結(jié)晶曲線。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

每次試驗(yàn)至少進(jìn)行3次重復(fù)。數(shù)據(jù)選用Matlab7.0軟件對(duì)氧化穩(wěn)定性進(jìn)行方程擬合和SPSS16.0軟件分析，數(shù)據(jù)間的差異性在顯著性0.05水平進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 脂肪酸組成(見(jiàn)表1)

由表1可知，VCO中所含脂肪酸包括辛酸(C8∶0)、癸酸(C10∶0)、月桂酸(C12∶0)、豆蔻酸(C14∶0)、棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶2)等，主要以飽和脂肪酸為主，富含月桂酸，其次是豆蔻酸、棕櫚酸；其中中碳鏈脂肪酸(C8～C12)含量最高達(dá)60.5%，月桂酸含量最高達(dá)47.9%，幾乎占脂肪酸總量的50.0%，這與國(guó)外報(bào)道的VCO脂肪酸組成一致[5]。不同提取方法的VCO與商業(yè)椰子油比較，飽和脂肪酸含量均達(dá)到90.0%左右且差異性不顯著，最高為酶解法提取的VCO，其飽和脂肪酸含量可達(dá)95.1%；干法加工提取的VCO與其他方法提取的VCO進(jìn)行對(duì)比，不飽和脂肪酸含量較高，達(dá)到11.6%，與商業(yè)椰子油和其他方法提取的VCO差異性顯著；同時(shí)，干法加工提取的VCO中油酸含量達(dá)9.3%，顯著高于商業(yè)椰子油及其他3種方法提取的VCO；對(duì)于濕磨加工和干法加工所提取的VCO中，棕櫚酸含量都有顯著提高，分別為14.2%和12.3%；同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，熱處理法和酶解法提取的VCO與商業(yè)椰子油各脂肪酸的含量(C18∶1除外)相比無(wú)顯著差異。

表1 椰子油脂肪酸組成及含量 %

注：同一列的不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2 氧化穩(wěn)定性

氧化誘導(dǎo)曲線由儀器自動(dòng)積分分析(見(jiàn)圖1)，以誘導(dǎo)時(shí)間突變點(diǎn)(拐點(diǎn))為反應(yīng)終點(diǎn)，得到氧化誘導(dǎo)時(shí)間(IP)。測(cè)定過(guò)程中，油脂氧化形成揮發(fā)性有機(jī)酸，當(dāng)將有機(jī)酸導(dǎo)入有Zn～Cu電極的純凈水中，測(cè)量池中溶液的電導(dǎo)率發(fā)生改變，以此自動(dòng)評(píng)估IP。油脂的IP與抗氧化能力(氧化穩(wěn)定性)密切相關(guān)，因此可以通過(guò)測(cè)量油脂的IP來(lái)評(píng)價(jià)其氧化穩(wěn)定性[12]。溫度越低，油脂越不容易發(fā)生氧化反應(yīng)，IP會(huì)越長(zhǎng)，樣品越穩(wěn)定[13]。

圖1 不同溫度商業(yè)椰子油氧化誘導(dǎo)時(shí)間

本試驗(yàn)測(cè)定商業(yè)椰子油及不同方法提取的VCO的IP。按照反應(yīng)速率常數(shù)k的定義式，以IP為界，按照最小二乘法原則，對(duì)兩段函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型擬合，得到IP與電導(dǎo)率之間的擬合方程如下：

(1)

式中：a、b分別為擬合常數(shù)，x為氧化誘導(dǎo)時(shí)間(IP)，f1(x)為電導(dǎo)率。

因?yàn)閒1(x)為指數(shù)型分段函數(shù)，所以對(duì)f1(x)再進(jìn)行分段線性擬合，得到擬合函數(shù)f2(x)，即求得速率常數(shù)k(式2)，其中c為常數(shù)。

(2)

由圖1可見(jiàn)，氧化溫度升高時(shí)(120℃升高至140℃)，IP縮短(29.9 h縮短至6 h)，速率常數(shù)k增大(1.08E-05增大至1.11E-04)。由于Rancimat 743油脂氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀的最佳測(cè)定時(shí)間在3～8 h，所以選取140℃進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 椰子油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間(140℃)

由表2可知，酶解法提取的VCO的IP差異顯著，總體來(lái)看椰子油都有較高的抗氧化活性，這與Zhao等[14-15]的研究有著相同的結(jié)論。VCO氧化穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱依次為：酶解法>濕磨加工>熱處理法>干法加工。同時(shí)，酶解法提取的VCO的IP為7.5 h，顯著長(zhǎng)于商業(yè)椰子油的IP，可能是由于酶解法提取的VCO中存在較多的抗氧化成分(維生素A、茶多酚、類胡蘿卜素和黃酮等)發(fā)揮了作用[16-17]；而其他方法提取的VCO與商業(yè)椰子油的IP差異性不顯著。

在Rancimat法測(cè)定中，亞麻籽油在110℃的IP為1.0 h，120℃大豆油的IP為3.8 h，140℃菜籽油的IP為3.1 h，均低于椰子油的IP。

2.3 酶解法提取的VCO與商業(yè)棕櫚油氧化穩(wěn)定性對(duì)比

對(duì)酶解法提取的VCO和商業(yè)棕櫚油的氧化穩(wěn)定性進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 酶解法提取的VCO與商業(yè)棕櫚油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間(140℃)

由表3可知，酶解法提取的VCO與商業(yè)棕櫚油的IP有顯著性差異，VCO的IP是商業(yè)棕櫚油的3倍多，這是因?yàn)橐佑椭泻写罅康娘柡椭舅?，而棕櫚油中不含短鏈脂肪?C6以下)且飽和脂肪酸含量較少，因而對(duì)后續(xù)研究棕櫚屬VCO有參考價(jià)值與理論支撐。研究表明[18]：椰子油中大量的飽和脂肪酸是其穩(wěn)定性較好的主要原因，與其他一些食用油相比，椰子油具有更好的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性。

2.4 熱力學(xué)特性

對(duì)商業(yè)椰子油和不同方法提取的VCO進(jìn)行DSC測(cè)定，其熱力學(xué)特性曲線如圖2所示。

圖2椰子油的熔融曲線(a)和結(jié)晶曲線(b)

由圖2(a)可知，椰子油熔融曲線含有一個(gè)明顯的吸熱峰，在10℃左右出現(xiàn)，表明該溫度下椰子油開(kāi)始熔化，熔點(diǎn)范圍為25～26℃；不同提取方法所得的VCO熔點(diǎn)差異不顯著，且都存在多個(gè)吸熱峰及其對(duì)應(yīng)的放熱峰。其中干法加工提取的VCO在低熔點(diǎn)部分有一個(gè)熔化峰Ⅰ(約0℃)，可能是干法提取的VCO中的甘油三酯(TAG)和脂肪酸的分布和飽和程度不同，導(dǎo)致在10～26℃出現(xiàn)熔程較長(zhǎng)的熔化峰，較小的肩峰內(nèi)嵌于主要的吸熱峰。不同方法提取的VCO中飽和、不飽和TAG和脂肪酸含量的不同，導(dǎo)致各曲線峰形略有差異。干法提取的VCO的峰形結(jié)果與Mansor等[19]的研究結(jié)果相吻合；其他方法提取的VCO的峰形與Marina等[20]所測(cè)得的VCO峰形類似，都不存在這個(gè)小峰，差別可能是由于兩種VCO的原料不同或提取方法不同而造成的[21]。較小的肩峰對(duì)應(yīng)于VCO的較低熔點(diǎn)組分(不飽和的TAG和脂肪酸)，更大的主峰對(duì)應(yīng)于較高熔點(diǎn)組分(飽和的TAG和脂肪酸)[19]。不同方法提取的VCO中脂肪酸組成與飽和程度的不同也導(dǎo)致了不同的結(jié)晶速率。由圖2(b)可知，所有曲線在-10～10℃均有有兩個(gè)不同但重疊的主要放熱峰，干法加工的VCO在-20～10℃還有一個(gè)結(jié)晶峰。

3 結(jié) 論

采用濕磨加工、干法加工、熱處理法和酶解法分別從椰子中提取原生態(tài)椰子油(VCO)，并與商業(yè)椰子油進(jìn)行對(duì)比分析。測(cè)得VCO中飽和脂肪酸含量均達(dá)到90%左右，富含月桂酸。干法加工的VCO不飽和脂肪酸和其中的油酸含量顯著高于商業(yè)椰子油和其他方法提取的VCO的。VCO具有較高的抗氧化活性，不同提取方法對(duì)VCO的氧化誘導(dǎo)時(shí)間有較顯著影響，酶解法提取的VCO具有較高的氧化穩(wěn)定性。

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Physicochemicalpropertiesofvirgincoconutoilextractedbydifferentmethods

LI Guanghui1，2, FEILIANA Tandiono1，2, CHEN Jiazi1，2, YE Yaokun1，2, LIU Hua3, WANG Ying1，2,WANG Yong1，2

(1.Guangdong University Engineering Technology Research Center for Oils and Fats Biorefinery,Department of Food Science and Engineering, Jinan University, Guangzhou 510632, China; 2.Guangdong Saskatchewan Oilseed Joint Laboratory & University of Saskatchewan, Guangzhou 510632, China; 3.Guangzhou General Hospital of Guangzhou Military Area, Guangzhou 510010, China)

The virgin coconut oil (VCO) was extracted by wet method, dry extraction, boiling water extraction and enzymatic method. Its physicochemical properties were analyzed by gas chromatography,Rancimat method and differential scanning calorimetry, and compared with those of commercial coconut oil. Meanwhile, the antioxidant activity of VCO extracted by enzymatic method was compared with commerical palm oil. The results showed that the fatty acids of VCO were mainly saturated fatty acids. Saturated fatty acids content in VCO was about 90%, with the highest value of 95.1% in VCO extracted by enzymatic method. VCO extracted by dry method contained more unsaturated fatty acids and oleic acid had higher content. Oxidation induction period(IP) of VCO extracted by enzymatic method had significant difference, reaching 7.5 h at 140℃, which was significantly higher than that of palm oil. VCO extracted by enzymatic method had the best oxidative stability. Melting temperature and crystallization temperature of VCO were in the range of 25-26℃ and -10-10℃, respectively.

virgin coconut oil; antioxidant activity; oxidation induction period

2016-11-11;

：2017-03-17

教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”支持計(jì)劃(NCET-12-0675)

李光輝(1992)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)橛椭餆捴?E-mail)bruce@stu2015.jnu.edu.cn。

汪 勇，研究員，博士(E-mail)twyong@jnu.edu.cn。

TS224;TQ645

：A

1003-7969(2017)08-0001-05