超聲波輔助提取西瓜籽油的研究

黃劍劍　謝三都

摘 要：本文研究了超聲波輔助有機溶劑提取西瓜籽油工藝，并確定了最佳超聲波輔助提取工藝參數(shù)。結果表明，最佳提取工藝條件為料液比1∶8，功率200 W，時間5 min。

關鍵詞：西瓜籽;超聲波;西瓜籽油

Abstract：The effect of ultrasonic on the oil extraction from watermelon seed was studied in this paper. The optimum extraction technology has been determined. The results showed that the best extraction condition is： the ratio of garlic mass to ethanol volume is 1∶8， ultrasonic power is 150 W， ultrasonic time is 5 min.

Key words：Watermelon seed; Ultrasonic; Watermelon seed oil

中圖分類號：S651

西瓜屬葫蘆科，是一種雙子葉開花植物，全世界的西瓜品種約有4 000種，我國也有100多種。西瓜全身是寶，其種仁雖小功能卻強大，可供食用或藥用。據(jù)《中藥大辭典》中記載，西瓜籽含有豐富的蛋白質、脂肪酸、維生素B、鈣、鎂、鉀、鐵、硒等營養(yǎng)元素[1-3]，還含有尿素酶、膳食纖維、α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶和蔗糖酶等，具有清肺化痰、健胃通便、緩解膀胱炎等作用。西瓜籽中的皂苷樣成分具有驅蟲作用[4-5]，西瓜籽中脂肪含量最高，脂肪中主要脂肪酸為亞油酸，這種不飽和脂肪酸對人體有重要的保健作用，具有降低膽固醇，預防動脈硬化的作用[6-8]。

植物油一般采用壓榨、浸出等方法獲得。壓榨法適應性強、工藝操作簡單、生產設備維修方便、生產規(guī)模大小靈活、適合各種植物油的提取，同時生產比較安全。但壓榨法存在出油率低、勞動強度大、生產效率低等缺點，且由于榨油過程中有生坯蒸炒的工序，粕中蛋白質變性嚴重，油料資源綜合利用率低。浸出法具有出油率高、粕中殘油率低、勞動強度低、粕中蛋白質變性程度小、質量較好、易實現(xiàn)大規(guī)模生產和生產自動化等優(yōu)點，但其仍存在耗時較長、生產效率較低等缺點。超聲輔助提取由于具有較好地保留食品原料中的營養(yǎng)成分、不破壞產品風味又存在節(jié)約能源、操作方便等優(yōu)點，因此受到越來越多的關注。

目前我國已成功將超聲波輔助技術應用于許多領域，并取得顯著進展，但其應用于西瓜籽油提取中的研究報道較少。本文對超聲波輔助提取西瓜籽油進行研究，選取影響西瓜籽油提取率的料液比、超聲功率、超聲作用時間等因素進行單因素試驗和正交試驗，確定最佳工藝參數(shù)，以期為生產上的廣泛應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

西瓜籽，購于康美農貿市場;石油醚，無水乙醇，正己烷，乙酸乙酯，丙酮均為分析純。

1.2 儀器

循環(huán)水式多用真空泵（型號：SHB-III，鄭州長城可供貿易有限公司）;電熱恒溫水浴鍋（型號：HWS-28，上海齊欣科學儀器有限公司）;精密分析天平（型號：AL204，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司）;電子天平（型號：PL602-S，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司）;高速多功能粉碎機（型號：JSP-100型，浙江省永康市金穗機械制造廠）;電熱鼓風干燥箱（型號：101-1AB，天津市泰斯特儀器有限公司）;超聲波細胞粉碎機（型號：JY88-II，寧波新藝超聲設備有限公司）;玻璃儀器氣流烘干器（型號：B型，鄭州長城科工貿易有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料預處理

將西瓜中的籽取出、洗凈，置于45 ℃的烘干箱烘8 h后、去殼，粉碎過40目標準樣篩，備用。

1.3.2 超聲波輔助提取西瓜籽油的工藝流程

西瓜籽粉→按一定料液比加入有機溶劑→超聲波輔助浸提→過濾→濾液置于（105±2）℃烘箱中烘至恒重→西瓜籽油

1.3.3 西瓜籽油提取率計算公式

（1）

式（1）中，m1-西瓜籽油質量，單位g;m0-西瓜籽粉質量，單位g。

1.3.4 超聲波輔助提取西瓜籽油的單因素試驗

（1）不同有機溶劑對西瓜籽油提取率的影響。分別采用有機溶劑石油醚、無水乙醇、正己烷、乙酸乙酯、丙酮，在料液比為1∶8，超聲功率為150 W的條件下作用5 min，抽濾，烘干至恒重并稱量，計算提取率。

（2）不同料液比對西瓜籽油提取率的影響。采用石油醚，在料液比分別為1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9和1∶11，超聲功率為150 W的條件下作用5 min，抽濾，烘干至恒重并稱量，計算提取率。

（3）不同作用時間對西瓜籽油提取率的影響。采用石油醚，料液比為1∶8，超聲功率為150 W，分別作用1、3、5、7、9 min和11 min后，抽濾，烘干至恒重并稱量，計算提取率。

（4）不同超聲功率對西瓜籽油提取率的影響。采用石油醚，料液比為1∶8，分別在超聲功率為50、100、150、200 W和250 W下作用5 min，抽濾，烘干至恒重并稱量，計算提取率。

1.3.5 超聲輔助提取西瓜籽油的正交試驗

根據(jù)單因素實驗結果確定正交試驗因素，選取

L9（34）正交表探討超聲波輔助提取西瓜籽油的最佳工藝條件。

2 結果與分析

2.1 不同溶劑對西瓜籽油提取率的影響

分別采用有機溶劑石油醚、無水乙醇、正己烷、乙酸乙酯、丙酮，在料液比為1∶8，超聲功率為150 W

的條件下作用5 min，抽濾，烘干至恒重并稱量，計算提取率，所得結果如圖1所示。

由圖1可知，提取量的關系為：石油醚>正己烷>乙酸乙酯>丙酮>無水乙醇，用石油醚作為溶劑提取時，西瓜籽油的提取率為51.04%。從而確定西瓜籽油的最佳提取溶劑為石油醚。

2.2 不同料液比對西瓜籽油提取率的影響

采用石油醚，在料液比分別為1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9和1∶11，超聲功率為150 W的條件下作用5 min，抽濾，烘干至恒重并稱量計算提取率，所得結果如圖2所示。

由圖2可知，隨著料液比的增大，西瓜籽油的提取率先升高后趨于平衡。當料液比增大至1∶8時，西瓜籽油提取率達到最大值為51.33%;進一步增大料液比，西瓜籽油提取率趨于平衡。當料液比小于1∶8時，由于溶劑量太少，原料中的油脂不能被完全提取出來，西瓜籽油的提取率較低;當料液比為1∶8時，提取率達到最高為51.33%;當料液比大于1∶8時，提取率趨于平緩，因為油脂已基本提取完整，再增加溶劑用量，提取率基本保持不變。從經濟角度考慮，料液比選1∶8最佳。

2.3 不同作用時間對西瓜籽油提取率的影響

采用石油醚，料液比為1∶8，超聲功率為150 W，分別作用1、3、5、7、9 min和11 min后，抽濾，烘干至恒重并稱量，計算提取率，所得結果如圖3所示。

由圖3可知，隨著超聲時間的增加西瓜籽油提取率先升高后降低。當超聲時間為5 min時，增長趨勢明顯，西瓜籽油的提取率達到最大值為51.33%。當超聲時間小于5 min時，提取率較低，這是由于超聲波作用時間太短，物料細胞破碎不充分，導致出油率低。當超聲時間為5 min時，提取率達到最高為51.33%，這是由于超聲波處理時間越長，超聲波對物料的作用就越充分，細胞被破碎越多[15]，出油率也相應增加。當超聲時間大于5 min時，提取率開始下降，這是由于隨著時間進一步的增加，細胞內溫度不斷升高，降低了出油率。綜合考慮經濟因素，超聲時間選5 min最佳。

2.4 不同超聲功率對西瓜籽油提取率的影響

采用石油醚，料液比為1∶8，分別在超聲功率為50、100、150、200 W和250 W下作用5 min，抽濾，烘干至恒重并稱量，計算提取率，所得結果如圖4所示。

由圖4可知，隨著超聲功率的增大，西瓜籽油的提取率呈現(xiàn)出先逐漸增高后降低并趨于平緩的趨勢。當超聲功率為150 W時，西瓜籽油的提取率達到最大為51.33%。當超聲功率小于150 W時，西瓜籽油的提取率隨著超聲功率的增加而增大，這是由于超聲波處理功率越大，空化作用和機械作用越劇烈，媒質粒子的速度和加速度越大，界面擴散層上的分子擴散就越快，油脂滲透出來的速度就越快，當超聲功率為150 W

時，提取率達到最大為51.33%;當超聲功率大于150 W

時，提取率有所下降，這是由于超聲波處理功率過大，聲空化增強也使聲散射衰減增大，非線性引起的附加衰減也隨之增大，這不利于聲能量的傳播[16]。

2.5 超聲輔助提取法最佳工藝參數(shù)的確定

在單因素試驗的基礎上，選定3因素3水平作正交試驗，試驗因素和水平表見表1，試驗結果與分析表見表2。

由表2可知，時間的極差值最大，即超聲波的處理時間對西瓜籽油的提取率影響最大;其次是超聲波處理功率，再次是料液比。由k值得最優(yōu)組合A2B2C2，此時西瓜籽油的提取率為51.33%，小于由正交試驗表得出最優(yōu)組合A2B3C2的西瓜提取率（51.44%），所以最優(yōu)組合為A2B3C2，即料液比1∶8、功率200 W、時間5 min時，該條件為最佳提取工藝條件。

3 結論

綜上所述，超聲波提高了西瓜籽的出油速率;超聲輔助提取西瓜籽油的最佳工藝參數(shù)為：料液比為1∶8、功率為200 W、時間為5 min。

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作者簡介：黃劍劍（1990—），女，碩士，助理工程師;研究方向為食品加工與安全。

通信作者：謝三都（1984—），男，碩士，副教授;研究方向為食品加工工藝。