葡萄籽油的提取方法綜述

劉霞

（河西學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 張掖 734000）

葡萄是世界上產(chǎn)量最大，栽培面積最廣的水果之一，有制干、鮮食和釀酒三大基本用途，其中釀酒是其最主要的加工方式.釀酒時產(chǎn)生的副產(chǎn)物稱為釀酒葡萄皮渣（Winery Grape Pomace，簡稱WGP），占葡萄加工量的25%左右，主要由果梗、果皮、葡萄籽組成［1］.葡萄籽作為WGP的主要組份，大約占皮渣總量的50%左右，2018年的產(chǎn)量約為1.5萬噸.葡萄籽中含有6%～22%的高營養(yǎng)價值的亞油酸-油酸型油脂［2］，所以提取葡萄籽油是WGP綜合利用的良好選擇之一.

近年來對于葡萄籽油提取方法的相關(guān)研究較多，主要包括熱榨法、冷榨法、溶劑法、微波或超聲波輔助浸提法、生物酶法、超臨界CO2萃取法以及酸熱法等方法，每一種方法都有其優(yōu)劣勢.本文對近年來葡萄籽油提取方法進(jìn)行歸納總結(jié)，并對它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，以期能為葡萄籽油提取方法的改進(jìn)提供資料支持，從而促進(jìn)WGP的有效綜合利用、創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益.

1 葡萄籽油的常見提取方法

1.1 壓榨法

壓榨法是在工業(yè)化生產(chǎn)中使用較多的傳統(tǒng)提取方法，包括熱榨法和冷榨法.熱榨法需要對葡萄籽進(jìn)行破碎、軟化、軋坯、蒸炒的前處理工序［3］，能耗較大、且加工過程的高溫對油脂和餅粕營養(yǎng)物質(zhì)（如維生素、酚類及蛋白質(zhì)等）損壞較多，導(dǎo)致油脂的營養(yǎng)價值和餅粕的再利用價值均降低.但值得一提的是，熱榨葡萄籽油具有相對較高的甾醇和角鯊烯含量，分別可達(dá)343.29mg/100g和197.44mg/kg［4］.

冷榨法不需要進(jìn)行油料的前處理，入榨和壓榨溫度均較低，有效避免了傳統(tǒng)壓榨中高溫對油料成分的破壞作用，而且所得油脂具有葡萄特殊香氣，但出油率較低，而且設(shè)備要求較高，所以生產(chǎn)上冷榨法依然沒有熱榨法的使用廣泛.柴佳等［5］進(jìn)行了葡萄籽油冷榨法提取工藝優(yōu)化，在溫度60℃和壓力60Mpa條件下提取2h，提取率達(dá)到12.3%，而且證實了用此方法所得原油理化品質(zhì)較佳，他們還發(fā)現(xiàn)壓榨時采用液壓式或螺旋式壓榨設(shè)備對葡萄籽油的品質(zhì)（酸價和過氧化值）會產(chǎn)生不同的影響.

1.2 溶劑萃取法

溶劑萃取法是最常見的提取植物油脂的方式之一，提取率高是該方法最為顯著的優(yōu)勢，采用過熱正己烷提取葡萄籽油時提取率可高達(dá)84%［6］，顯著優(yōu)于壓榨法，但是不同有機(jī)溶劑的提取率存在差異.邊梅娜等［7］以石油醚、正己烷和乙醚為溶劑提取赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄籽油，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙醚的提取率最高，可達(dá)到15.59%，而且乙醚提取的亞油酸相對含量為80.83%，比石油醚提取高3.75%.杜宇等［8］近期探究了葡萄籽油的乙醇提取法工藝，在乙醇體積分?jǐn)?shù)45%、料液比1∶3、提取溫度60℃、pH 9、提取時間1h的條件下進(jìn)行油脂提取，收集提取的清油后在溫度60℃、pH 9 條件下水相重復(fù)提取渣相1h，如此操作葡萄籽油提取率可高達(dá)86.57%.

溶劑萃取法雖然具有操作簡便、節(jié)約能耗、生產(chǎn)成本低和油脂提取率高的顯著優(yōu)勢，但一定程度的溶劑殘留會降低食品安全品質(zhì)、威脅人身體健康.

1.3 超臨界CO2萃取法

該方法利用超臨界狀態(tài)的CO2流體兼具氣體和液體的優(yōu)良特性萃取油脂，目前相關(guān)的研究和報道較多，宗建軍和廖傳華［9］對超臨界CO2萃取葡萄籽油的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，當(dāng)萃取壓力28MPa、萃取溫度321K、CO2流量15.5L/h，停留時間155min，葡萄籽油的萃取率達(dá)14.12%.鄧少穎等［10］研究表明，超臨界CO2萃取葡萄籽油時，當(dāng)萃取壓力、萃取時間、萃取溫度、粉碎粒度分別為30Mpa、2h、40℃、40 目時，葡萄籽油萃取率為16.94%.

總體來說，超臨界CO2萃取法具有以下優(yōu)勢［11-15］：（1）無溶劑殘留，油脂安全性能高；（2）條件溫和，活性成分不被破壞；（3）提取劑為CO2，無毒無味且廉價易得；（4）提取率高且油脂整體品質(zhì)優(yōu)良.但是該方法所需要的設(shè)備成本及運(yùn)行成本較高，成本回收周期長，應(yīng)用也只是實驗室層面較為常見［16］.

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，在超臨界CO2萃取時加入適量極性夾帶劑，如乙醇、甲醇和丙酮等，可有效提高極性成分（如多酚）的溶解度，是擴(kuò)展超臨界流體萃取技術(shù)應(yīng)用范圍的有效途徑.楊晉等［17］采用超臨界CO2流體結(jié)合乙醇夾帶劑萃取葡萄籽油，其原花青素含量可達(dá)2.14mg/g.Rombaut 等［18］采用超臨界CO2流體萃取葡萄籽油時注入適量水，總酚含量可達(dá)350mg/kg.夏鈺等［4］探究了超臨界CO2流體結(jié)合乙醇夾帶劑提取葡萄籽油的最優(yōu)工藝條件為：萃取時間1.5h、壓力35MPa、溫度40℃，CO2流速40g/min、無水乙醇用量20%，在此條件下，葡萄籽油的提取率為93.96%，總酚含量可達(dá)1269.60mg/kg.

2 其他提取方法

2.1 水酶法

油料中的油脂主要存在于油料細(xì)胞中，并且通常與其他大分子（如蛋白質(zhì)，碳水化合物）相結(jié)合，形成脂多糖、脂蛋白等復(fù)合體［19］.水酶法是一種新興的油脂提取方法：用機(jī)械法將油料破碎后，采用相關(guān)的酶（纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、蛋白酶、α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、半乳糖醛酸酶等）在水相中水解油料細(xì)胞壁并降解細(xì)胞中的脂蛋白和脂多糖等復(fù)合體，油脂被釋放，出油率增加；此外，酶系還可以破壞油料在磨漿過程中所產(chǎn)生的包裹在油滴表面的脂蛋白膜，降低乳狀液穩(wěn)定性從而進(jìn)一步提高出油率［20-21］.該方法最早被用于椰子，隨后又逐漸用于油菜籽、茶籽、花生、大豆、棉籽、葵花籽、薔薇籽、玉米胚芽、西葫蘆籽和棕櫚油等［22-23］.李丹丹等［24］探究了生物酶法提取葡萄籽油的最優(yōu)條件：即用纖維素酶、果膠酶、木聚糖酶、胰蛋白酶的質(zhì)量比2∶1∶2∶1、pH6.5、料液比1∶9、酶解時間9h，在此條件下葡萄籽油提取量為99.47mg/g，而且發(fā)現(xiàn)用此方法得到的葡萄籽油和傳統(tǒng)方法相比品質(zhì)更好.

影響水酶法提取效果的因素主要有三個：（1）酶的種類和配比.一般來說，復(fù)合酶的作用效果比單一酶的效果要好；（2）原料的破碎度.油料的破碎程度直接影響酶解效果，在一定的范圍內(nèi)，油料破碎顆粒越小酶解效果越好，但是顆粒過小則乳化現(xiàn)象越嚴(yán)重，乳化液的穩(wěn)定性逐漸提高會導(dǎo)致總得油率降低［21，25］.（3）酶解條件，如溫度、pH、時間.

相比其他方法而言，水酶法具有以下四個明顯優(yōu)勢［26-28］：（1）提取條件較溫和，原油成分變性程度小、色澤亮麗；（2）幾乎不使用有機(jī)溶劑；（3）原油不需要脫膠處理，減化了化學(xué)精煉的工序；（4）同時提出油籽中的蛋白質(zhì)，增加了原料附加值.但是存在的主要問題有：（1）葡萄籽細(xì)胞壁組成復(fù)雜，通常需要多種酶進(jìn)行復(fù)合作用才能將其徹底水解，提取時間長、耗水量大、提取效率低；（2）提取結(jié)束后通常是將酶鈍化使其失活，造成了酶資源的浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)成本.這兩個問題限制了該法在工業(yè)生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用.

2.2 超聲波和微波輔助提取法

超聲波或微波輔助其他方法提取油脂的復(fù)合工藝，可以通過提高油脂提取效率或者油脂品質(zhì)來不同程度的改善其他方法的缺點(diǎn)和不足［29］，但輔助設(shè)備所需成本較高，難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn).

目前研究較多的超聲波或微波輔助提取法有兩種：一種是將溶劑法與微波或者超聲波處理相結(jié)合；另一種是將生物酶法與微波或者超聲波處理相結(jié)合.張立新等［30］采用超聲波輔助石油醚提取法進(jìn)行了葡萄籽油的提取工藝優(yōu)化，在料液比1∶10（g/mL）、提取時間30min、溫度50℃和功率100W 的條件下，提取率為43.67%，得到黃綠色透明并且有著葡萄清香的葡萄籽精油，該方法明顯優(yōu)于索氏提取法.Carla等［31］對溶劑萃取法和超聲波輔助果膠酶提取法提取葡萄籽油進(jìn)行了對比，結(jié)果表明：與溶劑萃取法相比，在超聲功率150W、處理時間30min、液固比8∶1的條件下，超聲輔助水酶法可以將油的提取率提高2.5%.

近年來的研究發(fā)現(xiàn)：超聲波預(yù)處理和微波破乳相結(jié)合輔助水酶法提取葡萄籽油，可將提取率最大化. 胡濱等［32］對葡萄籽進(jìn)行超聲波預(yù)處理（225W、15min 和50℃），然后依次用2%纖維素酶（pH5.0、50℃、液料比6.6∶1、2h）和1%中性蛋白酶（pH7.0、50℃、1.5h）進(jìn)行酶解提油，最后用微波（500W、7min）對乳狀液進(jìn)行破乳處理，提取率高達(dá)為93.83%，明顯高于無輔助酶解提油率（77.48%）和超聲波輔助酶解提油率（87.65%）.

2.3 酸熱法

酸熱法利用鹽酸破壞細(xì)胞壁，使細(xì)胞壁緊密的結(jié)構(gòu)變得疏松，再經(jīng)沸水浴及速凍處理使細(xì)胞壁進(jìn)一步被破壞，最后用有機(jī)溶劑萃取出細(xì)胞中油脂，該方法主要用于微生物油脂的提取［33］，具有操作簡便、提取率較高的優(yōu)勢.呂慧威等［34］近期對酸熱法提取山葡萄籽油工藝進(jìn)行了優(yōu)化：在料液比為1∶6、鹽酸濃度4.09mol/L、酸熱時間59.37min、酸熱溫度75.85℃和浸提時間1.99h的條件下，提油率為26.005%.

2.4 亞臨界流體萃取法

亞臨界流體萃取技術(shù)具有分離效果好、無溶劑殘留、運(yùn)行成本低的顯著優(yōu)勢，且對所提取的生物活性成分無損壞作用.常見的亞臨界萃取溶劑有丙烷、丁烷、高純度異丁烷、1，1，1，2-四氯乙烷、二甲醚、液化石油氣和六氯化硫［35］.

目前該方法主要用來提取特種油脂（茶籽油、小麥胚芽油）、香精、色素、蜂膠等特殊成分［36］，在葡萄籽油提取中的使用較為少見.夏鈺等［37］對比了亞臨界甲醚流體萃取技術(shù)和超臨界CO2萃取法、溶劑浸提法、冷榨法和熱榨法提取葡萄籽油對酚類物質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)亞臨界流體萃取技術(shù)所得葡萄籽油的多酚含量最高，總酚含量可達(dá)418.56mg/kg、類黃酮和黃烷-3-醇含量分別為155.60mg/kg和75.50mg/kg.

2.5 膨化浸出提取法

膨化浸出提取法，即是通過膨化破壞葡萄籽內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而提取油脂的方法，該法所得葡萄籽油的營養(yǎng)價值較壓榨法高.近十幾年來，國內(nèi)外對膨化浸出法的研究報道很少，原因可能是［38］：（1）操作條件控制的難度系數(shù)大；（2）設(shè)備維護(hù)需求高.蘇鳳［39］采用膨化法提取得到的葡萄籽油，呈黃綠色且無異味，具有熱穩(wěn)定性好、煙點(diǎn)高等優(yōu)點(diǎn)，但需要特別要注意膨化溫度、蒸汽壓力和出料溫度的控制.

3 結(jié)束語

隨著我國葡萄酒市場的蘇醒和發(fā)展，葡萄與葡萄酒產(chǎn)業(yè)鏈將會產(chǎn)生大量的釀酒葡萄皮渣（WGP）副產(chǎn)物，包括葡萄籽、皮和果梗，葡萄籽是主要組份.葡萄籽中富含不飽和脂肪酸、維生素E、多酚、植物甾醇及礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，具有可觀的再利用價值.國外對WGP的綜合利用程度較高，而國內(nèi)利用程度較低，長期以來都被用作飼料、肥料甚至廢棄物，這些處理方式并未將WGP 中的經(jīng)濟(jì)效益最大化，而且一定程度上增加了環(huán)境壓力.

葡萄籽油屬于高端植物油，是綜合利用WGP 的主要方向之一.隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們對高端食用油的需求大幅增長，葡萄籽的利用可一定程度上緩解我國油料資源緊缺問題.但是目前我國消費(fèi)者對葡萄籽油的認(rèn)知淺薄，選用的高端植物油主要是進(jìn)口橄欖油，這也是導(dǎo)致我國葡萄籽油開發(fā)利用滯后的主要原因之一.為了提高葡萄籽油的開發(fā)利用率，建議從以下方面著手：第一，加強(qiáng)葡萄籽油相關(guān)信息的宣傳普及，提升消費(fèi)者認(rèn)知水平；第二，探索最佳提油方式，做到保障出油率的同時保護(hù)功能成分活性；第三，探索最佳的精煉方式，降低后處理對油脂品質(zhì)的影響；第四，建立葡萄籽油特殊成分指紋圖譜，保障葡萄籽油市場流通品質(zhì).