不同方法提取仙人掌果籽油的比較研究

溫春燕，胡 妍，周 發(fā)，張 皓，張俊豪，曹 君

(1.海南大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，海口570228； 2.生物活性物質(zhì)與功能食品開發(fā)重點實驗室，?？?570228)

仙人掌，別名仙巴掌、觀音掌，為仙人掌科植物，原產(chǎn)于墨西哥東海岸，現(xiàn)主要分布在美國南部及東南部沿海地區(qū)、西印度群島以及我國的廣東、廣西、云南、海南等地[1]。

目前國內(nèi)有關(guān)仙人掌的研究報道較多，主要集中于仙人掌果多糖[2]、紅色素[3]、黃酮類物質(zhì)[4]相關(guān)方面的研究，對仙人掌果籽的研究開發(fā)利用較少。研究表明，仙人掌果籽油含有豐富的生育酚和必需脂肪酸，對重組皮膚組織、修復(fù)膠原蛋白、抗衰老有著突出的功效[5]。因此，若能對仙人掌果籽充分利用，不僅對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟能起促進作用，而且能充分發(fā)揮仙人掌果的保健功能。

植物油脂的提取方法有壓榨法、浸提法、超臨界CO2萃取法、超聲波輔助提取法等。壓榨法出油率低，勞動強度大，生產(chǎn)效率低。浸提法出油率高，但毛油雜質(zhì)較多，油的品質(zhì)較差。超臨界CO2萃取法提油率高，得到的油脂無溶劑殘留，可對不飽和脂肪酸等成分實現(xiàn)選擇性分離，但由于其設(shè)備昂貴，生產(chǎn)成本高，而不能廣泛使用。超聲波輔助提取法是一種新型的提取技術(shù)，利用超聲波的空化作用耦合熱能及機械效應(yīng)加速細胞內(nèi)活性物質(zhì)的釋放。

本文以海南三亞產(chǎn)野生仙人掌果的果籽為研究對象，研究了仙人掌果籽的基礎(chǔ)營養(yǎng)成分，并分別運用索氏提取法、氯仿-甲醇提取法、超聲輔助正己烷提取法提取仙人掌果籽油，同時，比較了這3種提油方法對仙人掌果籽油脂肪酸組成等方面的影響，以期為仙人掌果籽油的進一步開發(fā)利用提供一定的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料與試劑

新鮮成熟野生仙人掌果，市售；正己烷和甲醇，色譜純，美國Fisher公司；氯仿、石油醚(沸程30～60℃)、甲醇、氫氧化鈉、濃硫酸、乙酸甲酯、甲醇鈉、草酸、無水硫酸鈉，均為分析純，廣州化學(xué)試劑公司；脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品GLC-463，美國NuChek-Prep公司；生育酚標(biāo)準(zhǔn)品，Stanford Chemicals。

1.1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 7890A氣相色譜儀 (帶全自動進樣器與FID檢測器)；Agilent 1260高效液相色譜儀(帶FLD檢測器)；SH220石墨消解儀，濟南海能儀器有限公司；KDN凱氏定氮儀，浙江托普儀器有限公司；ME104型精密天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；XO-5200DTD超聲清洗器，南京先歐儀器制造有限公司；TDL-5-A低速臺式大容量離心機，上海安亭科學(xué)儀器廠；XW-80A旋渦混合儀，海門市其林貝爾儀器制造有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州澳華儀器有限公司；DSY-VI型水浴氮吹儀，北京東方精華苑科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預(yù)處理

將新鮮的仙人掌果洗凈晾干，稱重，分離果籽，室溫自然干燥6 h后，于40℃烘箱中烘干24 h，取出，冷卻，粉碎，過60目篩，密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 仙人掌果籽基礎(chǔ)營養(yǎng)成分的測定

水分含量，參考GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》；粗纖維含量，參考GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》；粗脂肪含量，參考GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》；粗蛋白質(zhì)含量，參考GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》；灰分含量，參考GB 5009.4—2016《食品中灰分的測定》。碳水化合物含量：100%減去其他營養(yǎng)成分含量之和。

1.2.3 仙人掌果籽油的提取

1.2.3.1 索氏提取法

稱取適量仙人掌果籽粉于索氏提取器中，以石油醚為提取劑，40℃回流提取6 h，收集提取液，旋蒸后即得仙人掌果籽油。

1.2.3.2 氯仿-甲醇提取法

準(zhǔn)確稱取適量仙人掌果籽粉，加入2 mL蒸餾水，渦流混合，使樣品充分浸潤，再加入10 mL氯仿-甲醇混合液(體積比1∶ 1)，振蕩30 min后，加入2 mL蒸餾水，混勻后再振蕩30 min，然后離心分離，取下層氯仿層，用氮氣將氯仿吹去，即得仙人掌果籽油。

1.2.3.3 超聲輔助正己烷提取法

準(zhǔn)確稱取適量仙人掌果籽粉，萃取溶劑為正己烷，在料液比3∶ 10、超聲功率192 W、超聲溫度40℃下，超聲提取1 h，離心分離，取上清液，旋蒸后即得仙人掌果籽油。

1.2.3.4 提油率的計算

式中：m1為仙人掌果籽油的質(zhì)量，g；m2為仙人掌果籽粉的質(zhì)量，g。

1.2.4 仙人掌果籽油的脂肪酸組成及含量測定

參照文獻[6]進行仙人掌果籽油的脂肪酸組成及含量測定。

1.2.5 仙人掌果籽油的生育酚組成及含量測定

配制適宜濃度的仙人掌果籽油正己烷溶液，以及不同濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)品溶液(α-、β-、γ-、δ-生育酚)，通過對比仙人掌果籽油與生育酚標(biāo)準(zhǔn)品的液相色譜圖，對仙人掌果籽油中的生育酚組成進行定性分析，并通過外標(biāo)法計算其含量。液相色譜條件參照Grebenstein等[7]的方法作部分調(diào)整。PhenomenexKinetex TM PFP色譜柱 ( 2.6 μm，150 mm×4.6 mm)，流動相為甲醇-超純水(體積比89∶ 11)，流速0.8 mL/min，進樣量10 μL，熒光檢測器(FLD)激發(fā)波長295 nm，發(fā)射波長325 nm，洗脫時間20 min。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析與處理

實驗進行至少3個平行，數(shù)據(jù)以“均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”的形式表示。One-way ANOVA用來比較數(shù)據(jù)間的顯著性差異，并用 Duncan’s 進行多重比較，P< 0.05表示數(shù)據(jù)間有統(tǒng)計學(xué)差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 仙人掌果的組成(見表1)

表1 新鮮仙人掌果的組成

注：果籽為自然晾干6 h的果籽，果肉中汁水較多。

由表1可知，在整個仙人掌果中，果皮所占比例最高，為49.88%。Lira-Ortiz等[8]從仙人掌果的果皮中提取分離出一種可以形成柔軟而有彈性的凝膠——低甲基果膠。果肉所占比例為40.87%，果肉呈鮮紅色，含有豐富的色素、礦物質(zhì)元素、維生素、黃酮類、蛋白質(zhì)、氨基酸、果膠和多糖類等[9]。果籽所占的比例最低，僅為9.25%。

2.2 仙人掌果籽的基礎(chǔ)營養(yǎng)成分(見表2)

表2 仙人掌果籽的基礎(chǔ)營養(yǎng)成分

注：果籽為40℃烘箱中烘干24 h，取出、冷卻、粉碎、過篩的粉末樣品。

盡管仙人掌果籽在整個果實中的所占比例較小(9.25%)，但其卻含有較為豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。由表2可看出，仙人掌果籽中碳水化合物的含量最高，為30.95 g/100 g。而可溶性糖是碳水化合物的重要組成部分。Morales等[10]的研究表明，仙人掌果籽中的可溶性糖主要是果糖、葡萄糖和蔗糖。仙人掌果籽粗蛋白質(zhì)含量為28.89 g/100 g。研究表明，從仙人掌果籽中提取的蛋白質(zhì)具有良好的吸水性和吸油性[11]。仙人掌果籽粗纖維含量為16.90 g/100 g。粗纖維可以改善胃腸道功能，降低血漿中的膽固醇含量，預(yù)防高血脂和心血管疾病。仙人掌果籽粗脂肪含量為11.06 g/100 g，高于突尼斯仙人掌果籽的平均含油量(5.55 g/100 g)[12]及南非11個品種的仙人掌果籽含油率(2.24～5.69 g/100 g)[13]，但低于棉籽(15～24 g/100 g)[14]、大豆(17～21 g/100 g)[14]、葡萄籽(6～20 g/100 g)[14]、橄欖(20～25 g/100 g)[14]。有研究表明，仙人掌果籽油具有較強的抗氧化、抗炎活性及抗衰老、滋養(yǎng)細胞等功效[15]。

2.3 不同方法提取仙人掌果籽油提油率的比較(見表3)

表3 3種提取方法的提油率

注：同列肩標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

由表3可知，超聲輔助正己烷提取法和氯仿-甲醇提取法的提油率差異不顯著，而索氏提取法的提油率遠高于前兩者。3種方法提取仙人掌果籽油的提油率從大到小依次為索氏提取法(11.06%)>超聲輔助正己烷提取法(6.96%)>氯仿-甲醇提取法(6.30%)。

2.4 3種方法提取的仙人掌果籽油脂肪酸組成及含量的比較(見表4)

由表4可知，3種方法提取的仙人掌果籽油在脂肪酸組成上無顯著差異。仙人掌果籽油主要由亞油酸、棕櫚酸、油酸、異油酸和硬脂酸組成。其中，不飽和脂肪酸含量在80%左右，亞油酸含量最高(63.31%～65.89%)，其次是油酸(9.31%～9.78%)和異油酸(4.79%～4.91%)。飽和脂肪酸含量在18%左右，以棕櫚酸(12.54%～13.57%)、硬脂酸(4.24%～5.48%)為主。研究表明，多不飽和脂肪酸具有提高人體免疫力，增強記憶力，緩解冠心病、中風(fēng)和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等特殊的生理功能[16]。除此之外，亞油酸對皮膚十分有益，在化妝品行業(yè)具有潛在的發(fā)展空間[12]。

表4 3種方法提取仙人掌果籽油的脂肪酸組成及含量 %

注：同行肩標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05)，nd表示未檢出。

3種方法提取的仙人掌果籽油在脂肪酸含量上存在一定的差異。在飽和脂肪酸含量上，氯仿-甲醇提取法和超聲輔助正己烷提取法顯著高于索氏提取法；在不飽和脂肪酸含量上，索氏提取法顯著高于超聲輔助正己烷提取法和氯仿-甲醇提取法；在單不飽和脂肪酸含量上，超聲輔助正己烷提取法>索氏提取法>氯仿-甲醇提取法，且3者之間存在顯著性差異；在多不飽和脂肪酸含量上，索氏提取法>氯仿-甲醇提取法>超聲輔助正己烷提取法，且3者之間存在顯著性差異。在棕櫚酸含量上，氯仿-甲醇提取法的最高(13.57%)，索氏提取法和超聲輔助正己烷提取法的近似相同(12.59%，12.54%)；在亞油酸含量上，索氏提取法的最高(65.89%)，氯仿-甲醇提取法和超聲輔助正己烷提取法基本一致(64.02%，63.31%)。Tlili等[12]用索氏提取法提取的突尼斯仙人掌果籽油中亞油酸含量為56.63%，低于本文所測值(63.31%～65.89%)，而油酸含量(20.19%)高于本文所測值(9.31%～9.78%)，異油酸(4.83%)、棕櫚酸含量(12.24%)與本文所測值(4.79%～4.91%，12.54%～13.57%)較為接近，硬脂酸含量(3.69%)低于本實驗所測值(4.24%～5.48%)。這可能是由于品種、果實的成熟度及環(huán)境條件所致。

葵花籽油的亞油酸含量為54.98%～59.65%[17]，大豆油的為51.68%[18]，亞麻籽油的為10.14%～16.39%[19]，菜籽油的為61%[5]，棉籽油的為49%～58%[13]，玉米胚芽油的為51.2%[20]，牡丹籽油的為25.3%[20]，木瓜籽油的為42.71%[20]，核桃油的為55.29%[20]，均低于本研究仙人掌果籽油的亞油酸含量(63.31%～65.89%)。由此可見，仙人掌果籽油具有一定的研究價值。

2.5 3種方法提取的仙人掌果籽油生育酚組成及含量的比較(見表5)

表5 3種方法提取仙人掌果籽油的生育酚組成與含量 mg/100 g

注：nd表示未檢出。

由表5可知，3種提取方法得到的仙人掌果籽油中僅含有γ-生育酚，且氯仿-甲醇提取法和索氏提取法的γ-生育酚含量差異不顯著，而超聲輔助正己烷提取法顯著高于前兩種提取方法。這可能是由于利用超聲輔助提取仙人掌果籽油時，在一定的振幅下，空化作用增強，進而促進溶劑的滲透，從而使生育酚更易釋放。也有可能與生育酚在不同的溶液體系中有不同的溶解性有關(guān)。

Ghazi等[21]報道，摩洛哥仙人掌果籽油(己烷萃取法)中的生育酚由γ-生育酚組成，與本研究結(jié)果一致，但其測得的兩個品種的仙人掌果籽油的生育酚含量(Opuntiaficusindica, 1 230 mg/100 g;Opuntiadillenii, 290 mg/100 g)遠高于本文所測值。Ramadan等[22]報道，德國柏林仙人掌果籽油(氯仿-甲醇提取法)中的生育酚由α-、β-、γ-、δ-生育酚組成，以γ-生育酚為主，含量為33 mg/100 g，低于本實驗所測值?？赡芘c產(chǎn)地、品種和貯藏時間有關(guān)。

3 結(jié) 論

通過對索氏提取法、氯仿-甲醇提取法、超聲輔助正己烷提取法提取仙人掌果籽油的比較分析，發(fā)現(xiàn)：3種方法得到的仙人掌果籽油在脂肪酸和生育酚組成上無顯著差別，仙人掌果籽油主要由亞油酸(63.31%～65.89%)、棕櫚酸(12.54%～13.57%)和油酸(9.31%～9.78%)組成，其生育酚主要為γ-生育酚。索氏提取法的提油率最高，得到的仙人掌果籽油的亞油酸含量最高，但其耗時較長，且產(chǎn)品存在嚴重的溶劑殘留；氯仿-甲醇提取法和超聲輔助正己烷提取法在提油率和亞油酸含量上無明顯差別，但超聲輔助正己烷提取法得到的仙人掌果籽油中γ-生育酚含量最高。綜上所述，超聲輔助正己烷提取法更適宜仙人掌果籽油的提取。