西瓜籽油提取工藝優(yōu)化及穩(wěn)定性研究

張文文， 楊敬輝， 吳琴燕， 馬志虎， 莊義慶

(江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 句容 212400)

西瓜籽為西瓜種仁，可以食用或藥用，由殼和仁構(gòu)成，是深受人們喜歡的休閑食品。西瓜籽中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪酸、B族維生素、鈣、鎂、鉀、鐵和硒等營養(yǎng)元素［1-3］。研究表明西瓜籽的油脂含量達(dá)到28.04%［4］，經(jīng)GC-MS分析，其中含有油酸、亞油酸和亞麻酸3種不飽和脂肪酸［5］，營養(yǎng)價(jià)值高。醫(yī)學(xué)研究表明，不飽和脂肪酸可降低高密度脂蛋白血清膽固醇，預(yù)防心臟病、高血壓的發(fā)生［6］;亞油酸可以轉(zhuǎn)化成“腦黃金(DHA)”，有利于胎兒大腦的發(fā)育。

本研究擬運(yùn)用響應(yīng)面分析法優(yōu)化西瓜籽油的提取工藝條件，旨在探求西瓜籽油的最優(yōu)提取工藝條件，為西瓜籽油的深入研究及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供理論依據(jù)。同時采用氣-質(zhì)聯(lián)用方法分析西瓜籽油的主要成分及其含量，并探討光照、金屬離子、溫度和pH值對西瓜籽油脂穩(wěn)定性的影響，為西瓜籽油的加工貯藏提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

市售西瓜籽，洗凈經(jīng)50℃熱風(fēng)干燥后，超微粉碎裝袋密封置于冰箱。

1.2 儀器和試劑

752型紫外可見分光光度計(jì)(上海菁華科技儀器有限公司生產(chǎn));冷藏柜(格林電器);HX6001T電子天平(慈溪市天東衡器廠生產(chǎn));pHS-2C精密酸度計(jì)(上海雷磁儀器廠生產(chǎn));SHZ-III(D)循環(huán)水真空泵(上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn));RE5203旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn));FZ102植物粉碎機(jī)(天津市泰斯儀器有限公司生產(chǎn));GL21M1低溫離心機(jī)(湖南凱達(dá));XO-3200DT超聲波清洗機(jī)(南京先歐儀器有限公司生產(chǎn));GC-MS聯(lián)用儀(島津GCMSQP2010S)。

無水乙醚、正己烷、石油醚(沸程60～90℃)為分析純。

1.3 研究方法

1.3.1 西瓜籽油提取率計(jì)算方法 西瓜籽油提取率=西瓜籽油質(zhì)量/西瓜籽質(zhì)量×100%。

1.3.2 西瓜籽油的提取方法 稱取烘干粉碎的帶殼西瓜籽粉20.0 g，置于500 ml離心瓶內(nèi)，以一定比例加入不同提取溶劑，在選定的溫度、功率、時間條件下，進(jìn)行超聲輔助提取，超聲后靜止24 h，離心處理，離心轉(zhuǎn)速5 000 r/min，時間30 min，分離得到上清液，殘?jiān)鼦壢?。上清液抽濾后取濾液進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，濃縮得到純西瓜籽油。

1.3.3 不同工藝參數(shù)比較 采用單因素試驗(yàn)方法，分別比較了不同提取溶劑(正己烷、石油醚、乙醚)、不同料液比(1∶5、1∶10、1∶15、1∶20，質(zhì)量體積比)、不同提取時間(10 min、20 min、30 min、40 min、60 min、80 min)、不同超聲功率(100 W、125 W、175 W、200 W、250 W)對西瓜籽油提取率的影響，以確定最優(yōu)提取溶劑、料液比、提取時間和超聲功率。

1.3.4 響應(yīng)面法優(yōu)化西瓜籽油提取

1.3.4.1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素水平的選取 根據(jù)Box-Beknhen中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，選取提取溶劑、超聲提取時間、料液比3個影響因素，采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)3因素3水平試驗(yàn)，考察各因素對西瓜籽油提取率的影響。

1.3.4.2 響應(yīng)面分析結(jié)果及最佳工藝參數(shù)驗(yàn)證 在超聲功率250 W、溫度35℃條件下，超聲輔助提取后靜止24 h。對提取溶劑A、超聲提取時間B、料液比C作如下變換:X1=C，X2=(A －40)/10，X3=(B －15)/5。以 X1、X2、X3為自變量，以西瓜籽油提取率為響應(yīng)值(Y)。

1.3.5 GC-MS分析 FID檢測器溫度:250℃;進(jìn)樣口溫度:250℃;分流比:3∶1;進(jìn)樣量:1 μl;載氣:高純氦氣;流速:1 ml/min。

質(zhì)譜條件:EI離子源;電子能量:70 ev;離子源溫度:200℃;分流模式進(jìn)樣，掃描范圍40～600 amu，溶劑延遲時間5 min。

1.3.6 西瓜籽油波長測定 用制取的西瓜籽油作為標(biāo)準(zhǔn)，在200～1 000 nm范圍內(nèi)開始每10 nm檢測1次透光率，在檢測出的最小透光率附近每隔1 nm檢測1次，確定最小透光率，即為西瓜籽油的最大吸收波長。通過透光率檢測，西瓜籽油在570 nm時的透光率為0，即西瓜籽油的最大吸收波長為570 nm。

1.3.7 不同處理對西瓜籽油穩(wěn)定性的影響 采用單因素試驗(yàn)的方法，分別比較光照時間(日光照射0 h、5 h、10 h、20 h、30 h)、金屬離子(分別加入0.1%、0.2%、0.4%、0.8%的氯化鉀溶液)、加熱破壞(置于100℃恒溫槽中0 h、5 h、10 h、20 h、30 h)、酸堿處理(分別置于 pH 為2、4、6、8、10 的緩沖液中處理40 min)對西瓜籽油穩(wěn)定性的影響，每組處理后，統(tǒng)一檢測西瓜籽油在570 nm處的透光率。

2 結(jié)果與分析

2.1 西瓜籽油提取工藝

在正己烷、石油醚、乙醚不同提取溶劑條件下，西瓜籽油提取率分別為 20.59%、22.53%、18.06%;在1∶5、1∶10、1∶15、1∶20不同料液比條件下，提取率分別為20.69%、23.07%、23.67%、23.76%;在 20 min、30 min、40 min、60 min、80 min不同提取時間條件下，提取率分別為21.23%、22.68%、24.98%、25.16%、25.34%;在 100 W、125 W、175 W、200 W、250 W不同超聲功率條件下，提取率分別為19.96% 、21.02% 、23.56% 、24.65% 、24.95% 。

從單因素試驗(yàn)結(jié)果可知，石油醚提取率最高，正己烷次之，乙醚最低。當(dāng)超聲提取時間為40 min時，西瓜籽油提取率接近最高，隨后變化不明顯。當(dāng)料液比為1∶15(g/ml)時，西瓜籽油提取率接近最高，隨之變化緩慢，原因是隨著固液濃度差的增大，分子擴(kuò)散速度提高，溶劑達(dá)到一定量時，提取一定時間后，西瓜籽油在物料與提取液中的濃度達(dá)到一個動態(tài)平衡狀態(tài)，增勢趨于平緩。為減少溶劑和時間，選擇提取時間為40 min，料液比1∶15(g/ml)。超聲功率大時，可加快物料內(nèi)部溫度的升高與壓力的增大，引起細(xì)胞破裂，提高油脂提取率，在條件允許的情況下，盡量選擇最大超聲功率。

經(jīng) SAS軟件分析得 X1，X2，X12和X22項(xiàng)與Y極顯著性相關(guān)，其中復(fù)相關(guān)系數(shù)=0.973 8，表明97.93%的提取率變化來源于所選變量，變異系數(shù)CV為3.47%，回歸方程為:Y1=27.47+1.61X1+1.64X2+0.71X3－4.70X12－0.18X1X2－0.02X1X3－2.71X22－0.56X2X3－1.03X32。試驗(yàn)穩(wěn)定性好，該回歸方程可信度較高。西瓜籽油提取率的理論預(yù)測值為28.23%，此時 X2與 X3對應(yīng)的編碼值分別為 0.279 5、0.278 8。進(jìn)而分析得出提取西瓜籽油的最佳工藝?yán)碚撝禐?石油醚、42.5 min、1∶16.4。結(jié)合實(shí)際操作的合理性，將最佳工藝?yán)碚擃A(yù)測值調(diào)整為:石油醚提取時間43 min、料液比1∶16.5(質(zhì)量體積比)，驗(yàn)證在此條件下西瓜籽油的提取率，結(jié)果為28.54%?？梢?，經(jīng)響應(yīng)曲面法優(yōu)化所得的西瓜籽油提取工藝參數(shù)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.2 西瓜籽油成分

由GC-MS分析結(jié)果可知，西瓜籽油的主要成分有2，4-癸二烯醛、誘烯醇、油酸、軟脂酸、硬脂酸等。不飽和醛類具有食品的香氣特征［7］，由于西瓜籽油中含有豐富的不飽和脂肪酸和醛類物質(zhì)，目前已有報(bào)道將西瓜籽油應(yīng)用于護(hù)膚品和保健品行業(yè)。

2.3 不同處理對西瓜籽油穩(wěn)定性的影響

由試驗(yàn)結(jié)果可知，光照和高溫處理對西瓜籽油穩(wěn)定性均有顯著影響，光照10 h時，西瓜籽油的透光率開始明顯加大;加熱5 h時，透光率明顯加大。隨著光照和高溫處理時間的延長，西瓜籽油的透光率逐漸增大，其中高溫處理對西瓜籽油穩(wěn)定性影響最大。鉀離子對西瓜籽油穩(wěn)定性的影響不大，原因可能是鉀離子不與西瓜籽油發(fā)生反應(yīng)或絡(luò)合［8-9］。pH值對西瓜籽油穩(wěn)定性具有一定的影響，西瓜籽油在酸性環(huán)境下較穩(wěn)定，在堿性環(huán)境下穩(wěn)定性差。因此西瓜籽油應(yīng)在避光、低溫、偏酸性的條件下進(jìn)行保存。

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