前處理保護(hù)對超臨界萃取石榴籽油的影響研究

杜俊民,劉雪芳，張朔生

(1.山西中醫(yī)藥大學(xué) 制藥與食品工程學(xué)院，山西 榆次 030619；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801)

油脂加工

前處理保護(hù)對超臨界萃取石榴籽油的影響研究

杜俊民1,劉雪芳2，張朔生1

(1.山西中醫(yī)藥大學(xué) 制藥與食品工程學(xué)院，山西 榆次 030619；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801)

采取加入不同劑量的VE及無水乙醇對石榴籽粉進(jìn)行前處理保護(hù)，考察前處理對超臨界萃取石榴籽油相關(guān)指標(biāo)及抗氧化性影響。結(jié)果表明：石榴籽原料以選擇存儲時(shí)間短、新鮮的石榴籽最好；加VE后石榴籽油得率和石榴酸、VE的含量增加；酸值和過氧化值下降；加0.3%VE處理的石榴籽油抗氧化效率最高，為38.7%；萃取前加入0.3% VE于石榴籽粉再進(jìn)行超臨界CO2萃取是獲得抗氧化性強(qiáng)的石榴籽油的有效方法。

石榴籽油；前處理；超臨界萃取；抗氧化性

Abstract：The seed powder ofPunicagramatumwas pretreated by adding different amounts of anhydrous ethanol and vitamin E,and the effects of pretreatment methods on indexes and antioxidation ofPunicagramatumseed oil by supercritical CO2extraction were investigated.The results showed that freshPunicagramatumseed with short storage time should be selected as material.After vitamin E pretreatment,the yield ofPunicagramatumseed oil and contents of punicic acid and vitamin E in the oil increased,while acid value and peroxide value decreased.ThePunicagramatumseed oil added with 0.3% vitamin E had the highest antioxidant efficiency,reaching 38.7%.Adding 0.3% vitamin E toPunicagramatumseed powder before supercritical CO2extraction was effective method for obtainingPunicagramatumseed oil with strong antioxidation.

Keywords：Punicagramatumseed oil; pretreatment; supercritical extraction; antioxidation

石榴為石榴科石榴屬落葉灌木或小喬木。研究表明，石榴籽油含有大量石榴酸，石榴酸為多不飽和脂肪酸，具有共軛三烯結(jié)構(gòu)，具有極強(qiáng)的抗氧化能力，對鼠腫瘤細(xì)胞和人單核白血病細(xì)胞有強(qiáng)的細(xì)胞毒性，可以有效抵抗人體炎癥和氧自由基的破壞作用，具有延緩衰老、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等作用[1-3]。但石榴酸性質(zhì)非常活潑，極易發(fā)生氧化反應(yīng)。研究表明[4]，石榴籽油的抗氧化性與石榴酸含量有關(guān)，石榴酸含量越高，石榴籽油抗氧化性越好。

超臨界CO2萃取過程溫和，有助于保護(hù)多不飽和脂肪酸，已有使用超臨界CO2萃取石榴籽油的報(bào)道[5-7]。防止油脂氧化最常見的方法是萃取后加入抗氧化劑[8-9]。維生素E(VE)[10]和植物多酚物質(zhì)[11-12]對氧敏感，易被氧化，故可保護(hù)其他易被氧化的物質(zhì)，通過添加或提取這類物質(zhì)到石榴籽中，進(jìn)行萃取前處理操作，有利于石榴籽油石榴酸的保護(hù)，從而獲得抗氧化性強(qiáng)的石榴籽油。本研究采用不同的前處理方法對石榴籽進(jìn)行保護(hù)，考察不同前處理方法提取的石榴籽油的指標(biāo)變化及抗氧化活性，以期為石榴籽油的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

山東棗莊產(chǎn)石榴籽(存儲時(shí)間20 d)，安徽亳州產(chǎn)石榴籽(存儲時(shí)間2年)，陜西西安產(chǎn)石榴籽(存儲時(shí)間1年半)，大豆油(購于超市)，維生素E(VE)標(biāo)準(zhǔn)品(含量>97%，Sigma公司)，VE軟膠囊(天津市中央藥業(yè)有限公司)；其他試劑均為分析純。

HA-121-50-02超臨界CO2流體萃取裝置(江蘇南通華安超臨界萃取有限公司)，電熱鼓風(fēng)干燥箱，GC-6800A氣相色譜儀(山東魯分儀器公司)，液相色譜儀(美國Waters 公司)，碘量瓶(250 mL)，堿式滴定管，分析天平。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 石榴籽前處理

取200 g石榴籽，粉碎，過20目篩，收集石榴籽粉。分別加入0.1、0.3、0.6 g VE到石榴籽粉中，攪拌均勻在65.℃下烘干4 h，即為加入VE前處理。在石榴籽粉中不加入任何抗氧化劑按上述方法烘干4 h，即為空白對照。在空白石榴籽粉中分別加入0.3、0.6、1.2 mL無水乙醇，即為加入無水乙醇前處理。

1.2.2 超臨界流體萃取石榴籽油

取一定量上述石榴籽粉，裝入萃取器中，進(jìn)行超臨界CO2萃取。萃取分離條件為：萃取壓力30 MPa，萃取溫度45.℃，CO2流量10 L/h，分離壓力8 MPa。每隔15 min從分離器接取1次萃取物，萃取到無油為止。稱重，計(jì)算石榴籽油得率。石榴籽油得率=石榴籽油質(zhì)量/石榴籽粉質(zhì)量×100%。

1.2.3 石榴籽油指標(biāo)分析

1.2.3.1 石榴酸含量測定

石榴籽油的甲酯化：參照GB/T 17376—2008進(jìn)行。

色譜條件：色譜柱20% DEGS(1.2 m×3 mm)，汽化溫度250.℃，柱溫190.℃，F(xiàn)ID檢測器溫度250.℃，氫氣流量35 mL/min，氮?dú)饬髁?5 mL/min，空氣流量400 mL/min。脂肪酸定性以峰保留時(shí)間確定，含量以峰面積歸一化法計(jì)算。

1.2.3.2 VE含量測定

樣品溶液制備：參照GB/T 5009.82—2003進(jìn)行。

色譜柱采用Hypersil ODS2色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動(dòng)相為甲醇-水(體積比98∶2)；流速1.0 mL/min；柱溫25.℃，紫外檢測波長300 nm；進(jìn)樣量20 μL。

1.2.3.3 酸值的測定

參照GB/T 5530—2005進(jìn)行。

1.2.3.4 過氧化值的測定

參照GB/T 5538—2005進(jìn)行。

1.2.4 石榴籽油體外抗氧化實(shí)驗(yàn)

采用Schaal烘箱法。稱取50 g大豆油4份，置于250 mL三角瓶中，分別加0.25 g大豆油、0.25 g無前處理石榴籽油、0.25 g經(jīng)VE前處理的石榴籽油、0.25 g經(jīng)無水乙醇前處理的石榴籽油，只加入大豆油的為空白對照。各樣品攪拌均勻，置于(60±1).℃恒溫條件下，每隔24 h取樣，測定過氧化值。連續(xù)測定10 d。

抗氧化效果以抗氧化效率表示：抗氧化效率=(對照組過氧化值增加量-添加抗氧化劑處理組過氧化值增加量)/對照組過氧化值增加量×100%。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同產(chǎn)地石榴籽對萃取石榴籽油的影響

為了獲得高石榴酸含量的石榴籽油，對山東棗莊、陜西西安和安徽亳州3個(gè)不同產(chǎn)地的石榴籽進(jìn)行了超臨界CO2萃取，結(jié)果見表1。

表1 不同產(chǎn)地石榴籽對萃取石榴籽油的影響

由表1可知，山東、陜西和安徽3個(gè)產(chǎn)地的石榴籽油在常溫放置10 d后都出現(xiàn)了凝固現(xiàn)象，表明未做前處理進(jìn)行超臨界萃取存在油脂容易氧化凝固問題。3個(gè)產(chǎn)地石榴籽油得率分別為22.4%、18.6%和16.6%，而相應(yīng)石榴酸含量分別為75.1%、65.4%和61.1%，山東棗莊的最高，而安徽亳州的最低。原因除產(chǎn)地不同外，可能還與石榴籽的新鮮程度有關(guān)，山東石榴籽存儲不到1個(gè)月時(shí)間最新鮮，而安徽石榴籽存儲時(shí)間最長，已經(jīng)2年時(shí)間。綜合考慮，宜選擇新鮮的山東石榴籽作為超臨界萃取原料為佳。

2.2 不同前處理對石榴籽油提取率及油中石榴酸含量的影響

選擇山東石榴籽為原料進(jìn)行不同前處理，再進(jìn)行超臨界CO2萃取石榴籽油，其石榴籽油得率和石榴酸含量結(jié)果見圖1。

注：1.對照組；2.加0.3 mL無水乙醇；3.加0.6 mL無水乙醇；4.加1.2 mL無水乙醇；5.加0.1 g VE；6.加0.3 g VE；7.加0.6 g VE。

圖1不同前處理石榴籽油得率及石榴酸含量

從圖1可以看出，前處理后石榴籽油的石榴酸含量變化明顯，其中添加0.6 g VE處理組(添加量0.3%)的石榴酸含量高達(dá)85.1%，比對照組的75.1%提高10個(gè)百分點(diǎn)。與對照組相比，加入無水乙醇和VE在較低添加量呈現(xiàn)一定的劑量增長關(guān)系，而在高添加量增長不明顯。石榴籽一旦破碎，與空氣中的氧氣接觸，則容易被氧化聚合，使得石榴酸含量下降。而加入無水乙醇和VE到石榴籽中，可以起到保護(hù)石榴酸的作用。VE是常見的抗氧化劑，對含高不飽和脂肪酸的油脂抗氧化性強(qiáng)，而無水乙醇可以提取石榴多酚，伴隨石榴籽油具有一定的抗氧化作用[11]。

從石榴籽油得率上來看，加入VE后石榴籽油得率大于對照組的，而無水乙醇處理組的則小于對照組的。這可能是因?yàn)閂E的石榴酸保護(hù)性及其脂溶性共同作用促進(jìn)了石榴籽油的萃取，而無水乙醇的極性作用使得其不利于超臨界CO2萃取，所以石榴籽油得率降低。實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)加入無水乙醇前處理所提石榴籽油渾濁，說明添加無水乙醇后有不溶于油的物質(zhì)被萃取出來。

2.3 不同前處理對石榴籽油相關(guān)指標(biāo)的影響

對不同前處理后萃取的石榴籽油的VE含量、酸值、過氧化值等進(jìn)行了測定，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，前處理后石榴籽油的VE含量比對照組的高，無水乙醇處理組的提高幅度較少，最大值為128 mg/100 g，比對照組120 mg/100 g提高6.7%，這可能是多酚物質(zhì)保護(hù)天然VE作用的結(jié)果。而VE處理組的增幅較大，最大值為355 mg/100 g，比對照組120 mg/100 g提高195.8%，這可能是外部VE添加的結(jié)果。與對照組相比，前處理后石榴籽油酸值和過氧化值下降，且VE前處理組的比無水乙醇前處理的低。常溫放置10 d后，對照組石榴籽油全部凝固，而高效量VE前處理后萃取的石榴籽油效果最好，僅輕微凝固。這可能是因?yàn)榻?jīng)過前處理石榴籽油中的石榴酸得到了較好的保護(hù)，同時(shí)VE和石榴酸存在一定的協(xié)同作用使石榴籽油的抗氧化性提高。

表2 不同前處理后萃取的石榴籽油的相關(guān)指標(biāo)

2.4 不同前處理后萃取的石榴籽油的體外抗氧化性(見圖2)

圖2 不同前處理后萃取的石榴籽油的體外抗氧化性

從圖2可以看出，(60±1).℃儲藏10 d，空白對照的過氧化值最大，接下來依次是無前處理萃取石榴籽油、加1.2 mL無水乙醇前處理后萃取的石榴籽油、加0.6 g VE前處理后萃取的石榴籽油。這表明石榴籽油具有一定的抗氧化性[13-15]。儲藏10 d后，前處理后萃取的石榴籽油比無前處理萃取的石榴籽油具有較低的過氧化值，表明前處理可以提高石榴籽油體外抗氧化性。計(jì)算各組石榴籽油抗氧化效率，得出無前處理萃取石榴籽油的為11.6%，1.2 mL 無水乙醇前處理后萃取石榴籽油的為13.2%，0.6 g VE前處理后萃取的石榴籽油的抗氧化效率最高，為38.7%。這是因?yàn)橐环矫媸褡延椭惺袼岷枯^高，另一方面VE含量也較高，二者協(xié)同作用起到了較好的抗氧化作用。綜合考慮，在進(jìn)行超臨界CO2萃取石榴籽油中，可選擇添加VE到石榴籽原料中作為前處理方法。

3 結(jié) 論

采用加入不同劑量VE及無水乙醇對石榴籽進(jìn)行前處理保護(hù)，研究前處理保護(hù)對所提石榴籽油石榴酸含量及抗氧化性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前處理添加0.3%VE后石榴籽油得率和石榴酸含量均得到提高，前處理添加無水乙醇只能提高石榴酸含量，不能提高石榴籽油得率。從石榴籽油抗氧化性的結(jié)果來看，石榴籽油中石榴酸含量越高，石榴籽油抗氧化性越強(qiáng)，VE前處理后萃取的石榴籽油的抗氧化性最強(qiáng)。石榴籽原料前處理后油脂酸值和過氧化值降低，石榴籽油凝固現(xiàn)象減輕。原料前處理方法不同可以獲得不同抗氧化性的石榴籽油，加入0.3% VE于石榴籽粉前處理后再進(jìn)行超臨界CO2萃取可獲得抗氧化性強(qiáng)的石榴籽油。

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EffectofpretreatmentmethodsonextractionofPunicagramatumseedoilbysupercriticalCO2

DU Junmin1,LIU Xuefang2,ZHANG Shuosheng1

(1.Department of Pharmaceutical and Food Engineering,Shanxi University of Traditional Chinese Medicine,Yuci 030619,Shanxi,China; 2.Food Science and Engineering College,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,Shanxi,China)

TS224.4;TS225

A

1003-7969(2017)09-0024-04

2017-02-17;

2017-06-15

山西省衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會資助項(xiàng)目(201201105)

杜俊民(1968)，男，副研究員，博士，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物萃取與分離(E-mail)dujmtcm@163.com。

張朔生，教授(E-mail)zhangshuosheng@aliyun.com。