超聲波輔助法提取野生玫瑰果種子油工藝的研究

李娜，何雨，董畫，薛桂新

（延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林延吉133002）

野生玫瑰（Rose rugoseThunb）屬于薔薇科薔薇屬灌木植物[1]，原產(chǎn)于中國北方沿海、朝鮮、日本及俄羅斯遠東地區(qū)[2]，目前，吉林省圖們江下游地區(qū)是國內(nèi)野生玫瑰種類數(shù)量保存完好的天然群落，己被列入國家二級、吉林省一級保護植物[3]。山東煙臺、遼東半島等地業(yè)殘存一些野生玫瑰，但數(shù)量很少。野生玫瑰不僅是栽培玫瑰及薔薇屬花卉育種的重要種質(zhì)資源[4]，也是珍貴的中藥材，還是食品工業(yè)和香料工業(yè)的重要原料。野生玫瑰果肉中含有豐富的還原型VC、多酚、番茄紅素、β-胡蘿卜素、果膠、黃酮類、礦物質(zhì)、氨基酸和糖酸類，尤其是還原型Vc、多酚、果膠和Ca含量較高，分別達到了768～898 mg·100g-1、0.96%～1.03%、1.84%～3.25%和0.6%～1.1%[5]。野生玫瑰果中含有11.61%～12.20%種子[6]，種子胚中含有豐富的油脂，且不飽和脂肪酸含量很高，具有降血脂、降膽固醇等功能，是營養(yǎng)和保健食品的重要原料[7]。劉小飛[8]等研究表明玫瑰（R.rugosa Rubra）種子油中不飽和脂肪酸含量為93.69%，其中亞油酸占50.42%、亞麻酸29.38%。但目前對野生玫瑰果種子油的研究在國內(nèi)外鮮見報道。

提取植物油的方法主要為索氏提取法、冷榨法、微波提取法，超臨界CO2萃取法及超聲波提取法[9]。前兩種方法能較好的保持油的品質(zhì)，但提取時間太長，效率低，目前已較少應(yīng)用。超臨界萃取及微波提取方法提取率雖高，但對提取設(shè)備要求較高，且費用高，在醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用得較多。超聲波輔助提取方法是利用超聲波對媒介所產(chǎn)生的機械振動及空化作用，增加細胞滲透性，破裂細胞壁，使細胞內(nèi)含物浸出，既能提高油脂的提取率[10]，還具有簡單、快捷、高效、提取溫度低、不破壞提取物結(jié)構(gòu)等優(yōu)點[11]，被廣泛用于油脂、黃酮類、酚類、色素、多糖、有機農(nóng)藥等的提取。

本試驗采用超聲波輔助法提取野生玫瑰種子油，研究了提取參數(shù)對油脂提取率的影響，通過正交試驗設(shè)計優(yōu)化提取工藝參數(shù)，為提高種子出油率提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

野生玫瑰果采自吉林省東部圖門江下游的江畔和山地，采果后將種子與果肉分離并將種子放在50℃干燥箱中干燥，備用；正己烷（分析純），氮氣（超純）。

1.2 儀器設(shè)備

BSA124S-CW電子分析天平（Sartorius）公司；KQ-500DE數(shù)控超聲波清洗器昆山市超聲儀器有限公司；TDZ5-WS離心機（湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司）；SY-2000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；UGC-12MF流量可調(diào)氮吹儀（北京優(yōu)晟聯(lián)合科技有限公司）；101-3AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 野生玫瑰果種子油提取工藝[12]將干燥后的玫瑰果種子粉碎，過100目篩，放入密封袋中備用。稱取5g種子粉放入250 mL三角瓶中，按料液比為1∶17加入正己烷，浸泡12h。將三角瓶放入超聲清洗器中，在超聲功率為250 W、超聲溫度為30℃、超聲時間為50 min條件下提取玫瑰果種子油。然后在3500 r/min離心15 min，離心后將油脂和正己烷混合物用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行濃縮，并過濾到接收瓶中，用氮氣吹干溶劑，最后稱重，按下列公式計算提取率。

式中：m為野生玫瑰果種子質(zhì)量，g；m1為接收瓶與玫瑰種子油的質(zhì)量，g；m2為接收瓶的質(zhì)量，g。

1.3.2 野生玫瑰果種子油單因素試驗用上述提取工藝，分別對料液比（1∶8、1∶11、1∶14、1∶17、1∶20、1∶23）、超聲功率（50 W、100 W、150 W、200 W、250 W、300 W、350 W）、超聲溫度（10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃）和超聲時間（10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min、80 min、90 min）進行實驗，計算油脂提取率。

圖1 玫瑰果種籽油料液化比對提取率的影響

圖2 玫瑰果種籽油超聲功率對提取率的影響

圖3 玫瑰果種籽油超聲溫度對提取率的影響

圖3 玫瑰果種籽油超聲波時間對提取率的影響

1.3.3 正交實驗設(shè)計根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取液料比（A）、提取溫度（B）和提取時間（C）為考察因子，提取率為考察指標(biāo)，采用3因素3水平正交試驗方法，因素水平表如表1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

野生玫瑰種子油的提取條件的優(yōu)化采用Excel軟件和SPSS Statistics 17.0進行計算及方差分析。

表1 正交試驗因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 野生玫瑰果種子油單因素試驗

2.1.1 料液比對提取率的影響如圖1所示，料液比對玫瑰果種子油提取率有較大影響，當(dāng)料液比為1∶17時，油提取率達到最大為14.75%，該值與料液比為1∶8、1∶11、1∶14、1∶20、1∶23、1∶26的油脂提取率均具有顯著性差異(P＜0.05)。料液比從1∶8～1∶17隨著料液比的增加，玫瑰果種子油提取率增大，尤其是1∶14～1∶17提取率上升速率極快，對提取率的影響作用最大，這是由于料液比增加，溶劑用量加大，油料間的粘度減小，滲透壓增加，分子間擴散速度加大，油提取率增高[14]。當(dāng)料液比為1∶17～1∶23時，提取率開始下降且下降速度很快，說明隨著料液比增大油的提取率反而降低，這是由于當(dāng)料液比繼續(xù)增大時，溶劑用量也隨之增多，體系內(nèi)油脂含量相對降低，油脂提取率也相對降低，而且過大溶劑用量會造成浪費[15]。因此，最佳料液比為1∶17。

2.1.2 超聲功率對提取率的影響如圖2所示，超聲功率對玫瑰果種子油提取率的影響較小，當(dāng)超聲功率為200W時其油脂提取率達到最大為12.96%，該值與超聲功率為50W和350W時油脂提取率有顯著性差異（P＜0.05），與超聲功率100W、150 W、250 W和300均無顯著性的差異。這是因為當(dāng)超聲功率由50W增大到200W時，超聲功率增大破壞種籽粉的細胞，油的浸出量增多，提取率增加。當(dāng)超聲功率由200W增大到350W時，油的提取率反而下降，這是由于超聲波具有無選擇破壞作用，在較高的超聲功率作用下，產(chǎn)生了空化效應(yīng)和湍動效應(yīng)，不僅破壞了細胞壁，也破壞了待提取物的分子結(jié)構(gòu)[16]，使溶劑與待提取物間的極性發(fā)生改變，提取率反而降低。

2.1.3 超聲溫度對提取率的影響由圖3可知，超聲溫度對油脂提取率具有較大的影響，當(dāng)超聲溫度為40℃時提取率達到最高為16.03%，該值與10℃、20℃、30℃、60℃時油脂提取率有顯著性差異（P＜0.05）。這是由于溫度升高促進油料分子劇烈運動，分子撞擊顆粒時對顆粒的撞擊力越大，分子的破壞率越高，油脂分子更容易溢出，從而使提取率增加[17]。當(dāng)超聲溫度為40℃～60℃時，油脂提取率極速下降，這是因為過高的溫度會使溶劑揮發(fā)，減少了物料與溶劑的接觸面積；另外，高溫會導(dǎo)致油料組分分解，大分子物質(zhì)變性，導(dǎo)致提取率降低[18]。因此，最佳超聲溫度為40℃。

2.1.4 超聲時間對提取率的影響如圖4所示，超聲時間對油脂提取率具有明顯的影響，當(dāng)超聲時間為50min時，油脂提取率達到最高為13.44%，該值與10min、20min、30min、40min、60 min、70min、80min、90min油脂提取率均有顯著性差異（P＜0.05）。這是因為超聲波處理時間越長，油料顆粒的有效撞擊機率越大，油量浸出的機會越多，油脂的提取率越高[19]。當(dāng)超聲時間為50～60min時，油脂提取率極速下降，超聲時間為60～90min時，油脂提取率下降較緩慢，這是因為超聲時間過長，油脂發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生一定量雜質(zhì)，并且長時間超聲會導(dǎo)致體系升溫，過高的溫度減弱超聲波的空化效應(yīng)[20]，使油脂提取率降低。因此，最佳超聲時間為50min。

2.2 野生玫瑰果種子油正交試驗

從表2可知，野生玫瑰果種子油在料液比為1∶17，超聲溫度為40℃，超聲時間為60min的條件下，獲得最高提取率為15.55%，即提取條件為A2B2C3時，提取率最大。通過極差分析可知，RA＞RB＞RC，說明3個因素對野生玫瑰果種子提取率的影響大小為料液比＞超聲溫度＞超聲時間，在組合為A2B2C3時，油脂的提取率最高，這與試驗結(jié)果一致。

如表3所示，經(jīng)方差分析可知，F(xiàn)A＞F0.01(2,2)，說明料液比對油脂提取率具有極顯著的影響；F0.05(2,2)＜FB＜F0.01(2,2)，說明超聲溫度對油脂提取率有顯著性影響；FC＜F0.05(2,2)，說明超聲時間對油脂提取率無顯著性影響。

表2 玫瑰果種子油試驗L9(33)

表3 正交試驗方差分析表

3 結(jié)論

超聲波輔助法提取野生玫瑰果種籽油時，3個因素影響野生玫瑰果種籽油脂提取率的大小順序為料液比＞超聲溫度＞超聲時間，且超聲時間對油脂提取率無顯著性影響，超聲溫度對油脂提取率有顯著性影響（P＜0.05），而料液比對油脂提取率具有極顯著的影響（P＜0.01），超聲波輔助提取野生玫瑰果種子油的最佳提取條件為料液比為1∶17，超聲溫度為40℃，超聲時間為50min，此提取條件下野生玫瑰果種子油提取率為15.55%。

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