美藤果油提取工藝優(yōu)化及理化特性分析

陳佳，謝藍華*，楊勇福，林茂森，李鎮(zhèn)灝，杜冰

1.普洱聯(lián)眾生物資源開發(fā)有限公司歐米伽膳食養(yǎng)生產(chǎn)業(yè)研究中心（普洱 665008）；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院（廣州 510642）

美藤果（Plukenetia volubilisLinneo.），學(xué)名南美油藤，又名印加果、星油藤、印奇果等，為大戟科多年生的木質(zhì)藤本植物，原生長在南美洲安第斯山脈的熱帶雨林地區(qū)，已在當?shù)赜猩锨甑氖秤脷v史記錄[1]。2008年普洱聯(lián)眾生物資源開發(fā)有限公司引進種源，在云南普洱試種成功，2013年美藤果油獲原衛(wèi)生部新資源食品批文，為美藤果油在國內(nèi)的研究開發(fā)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[2]。

目前，關(guān)于美藤果油的提取工藝研究主要有浸提法、低溫冷榨法、超聲波輔助法、水酶法和超臨界CO2萃取法等[3-7]。不同提取方法所得美藤果油的提取率或得率不同，品質(zhì)也存在顯著差異。國內(nèi)外研究報道表明，由于原料差異，同一種方法提取出來的美藤果油得率及營養(yǎng)成分也存在不同。低溫冷榨因其成本較低，工藝設(shè)備簡單，可實現(xiàn)性強，已在工業(yè)化方面得到廣泛應(yīng)用，但存在油脂得率較低的缺點；浸提法和超聲波輔助法存在有機溶劑殘留風險；水酶法和超臨界CO2萃取法存在成本高、工序復(fù)雜、工業(yè)化難以大規(guī)模實現(xiàn)等問題。研究從實際應(yīng)用角度出發(fā)，采用水乳化萃取與冷凍破乳化釋放組合技術(shù)提取美藤果油，最大程度保留了美藤果油的活性成分，有效提高低溫萃取工藝下油脂的得率，為美藤果油的提取技術(shù)研究和工業(yè)化應(yīng)用提供新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

美藤果仁（普洱聯(lián)眾生物資源開發(fā)有限公司）；氫氧化鈉、氫氧化鉀、無水乙醇、酚酞指示劑、硫代硫酸鈉、乙酸、異辛烷、碘化鉀、甲醇、苯、乙腈（色譜純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；黃曲霉毒素標準品（純度≥99%，北京畢特博生物技術(shù)有限責任公司）。

YM-808多功能超微破壁機（佛山市順德區(qū)三的電器制造有限公司）；BT600電子秤（銘衡電器有限公司）；TG16-WS臺式離心機（湖南湘儀試驗室儀器開發(fā)有限公司）；HWS-12恒溫水浴鍋（浙江賽德儀器設(shè)備有限公司）；BCD-215美菱冷凍冰箱（濱州市華諾商貿(mào)有限公司）；NAR-3T阿貝折光儀（廣州市愛宕科學(xué)儀器有限公司）；MZ-G150高精度液體密度計[秒準科學(xué)儀器（深圳）有限公司]；DGG-90電熱干燥箱（上海森信試驗儀器有限公司）；KAH-100原子吸收光譜儀[關(guān)河儀器設(shè)備（上海）有限公司]；Agilent1200高效液相色譜儀和Agilent7890A氣相色譜儀（美國安捷倫公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 美藤果油提取工藝流程

美藤果仁→加水→粉碎→水乳化萃取→固液分離→冷凍→解凍→離心→美藤果油→稱質(zhì)量→計算美藤果油的得率

首先將美藤果仁與水按照一定比例混合，加入破碎機進行一定時間的超微粉碎乳化萃取，得到水-美藤果油-蛋白質(zhì)乳濁液，然后將得到的水-美藤果油-蛋白質(zhì)乳濁液在離心機中進行分離，離心機的轉(zhuǎn)速控制在4 000 r/min，離心10 min，得混合相（美藤果油-蛋白質(zhì)-水乳液相）、水相（含可溶性糖和蛋白質(zhì)）和重固相，隨后將混合相進入冷凍破乳化工序，混合相在-18 ℃條件下冷凍一定時間，取出在30 ℃條件下升溫5 h解凍，解凍后得到上層為美藤果油相，下層為濕蛋白質(zhì)固相，最后將破乳化后的料液進入轉(zhuǎn)速為4 000 r/min的離心機中分離10 min，上層即為所制備的美藤果油[8]。美藤果油得率按式（1）計算。

1.2.2 單因素試驗

在前期預(yù)試驗的基礎(chǔ)上，采用美藤果油得率為考察指標，分別研究料液比（1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5和1∶6 g/g）、水乳化萃取時間（2，4，6，8和10 min）和冷凍時間（2，4，6，8和10 h）對美藤果油得率的影響。

1.2.3 正交試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗的結(jié)果，以美藤果油得率為考察指標，通過正交試驗對美藤果油提取的工藝參數(shù)進行優(yōu)化。

1.2.4 美藤果油的理化指標檢測

折光指數(shù)依據(jù)GB/T 5527—2010[9]測定，相對密度依據(jù)GB/T 5526—1985[10]測定，碘值依據(jù)GB/T 5532—2008[11]測定，皂化值依據(jù)GB/T 5534—2008[12]測定，水分及揮發(fā)物依據(jù)GB/T 5009.236—2016[13]測定，酸值依據(jù)GB/T 5009.229—2016[14]測定，過氧化值依據(jù)GB/T 5009.227—2016[15]測定，總砷依據(jù)GB/T 5009.11—2014[16]測定，鉛依據(jù)GB 5009.12—2017[17]測定，黃曲霉毒素B1依據(jù)GB/T 5009.22—2016[18]測定，苯并芘依據(jù)GB/T 5009.27—2016[19]測定以及脂肪酸依據(jù)GB/T 5009.168—2016[20]測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 水乳化萃取與冷凍破乳化釋放組合工藝提取美藤果油單因素試驗

2.1.1 料液比對美藤果油得率的影響

將美藤果仁與水按照1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5和1∶6 g/g混合，加入破碎機進行8 min的超微粉碎乳化萃取，得到水-美藤果油-蛋白質(zhì)乳濁液，其次將得到的水-美藤果油-蛋白質(zhì)乳濁液在離心機進行分離，離心機的轉(zhuǎn)速控制在4 000 r/min，分離10 min，得混合相（美藤果油-蛋白質(zhì)-水乳液相）、水相（含可溶性糖和蛋白質(zhì)）和重固相，隨后將混合相進入冷凍破乳化工序，混合相在-18 ℃條件冷凍6 h，取出在30 ℃條件下升溫5 h解凍，解凍后得到上層為美藤果油相，下層為濕蛋白質(zhì)固相，最后將破乳化后的料液進入轉(zhuǎn)速為4 000 r/min的離心機中分離10 min，測定美藤果油的得率，試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 料液比對美藤果油得率的影響

由圖1可以看出，美藤果油得率隨著提取液比例的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在料液比為1∶4 g/g時，美藤果油的得率最高。因此，選擇料液比1∶4 g/g進行后續(xù)試驗。

2.1.2 乳化萃取時間對美藤果油得率的影響

將美藤果仁與水按照1∶4 g/g混合，加入破碎機進行2，4，6，8和10 min的超微粉碎乳化萃取，得到水-美藤果油-蛋白質(zhì)乳濁液，其次將得到的水-美藤果油-蛋白質(zhì)乳濁液在離心機進行分離，離心機的轉(zhuǎn)速控制在4 000 r/min，分離10 min，得混合相（美藤果油-蛋白質(zhì)-水乳液相）、水相（含可溶性糖和蛋白質(zhì)）和重固相，隨后將混合相進入冷凍破乳化工序，混合相在-18 ℃冷凍6 h，取出在30 ℃條件下升溫5 h解凍，解凍后得到上層為美藤果油相，下層為濕蛋白質(zhì)固相，最后將破乳化后的料液進入轉(zhuǎn)速為4 000 r/min的離心機中分離10 min，測定美藤果油的得率，試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 乳化萃取時間對美藤果油得率的影響

由圖2可以看出，美藤果油得率隨水乳化萃取時間的延長而提高，水乳化萃取時間的延長有助于美藤果油的乳化萃取。當水乳化萃取時間達到8 min時，美藤果油的得率達到最大值，繼續(xù)增加水乳化萃取時間對美藤果油的得率影響不是很顯著，增加了時間成本。因此，選擇水乳化萃取時間8 min為宜。

2.1.3 冷凍時間對美藤果油得率的影響

將美藤果仁與水按照1∶4 g/g混合，加入破碎機進行8 min的超微粉碎乳化萃取，得到水-美藤果油-蛋白質(zhì)乳濁液，其次將得到的水-美藤果油-蛋白質(zhì)乳濁液在離心機進行分離，離心機的轉(zhuǎn)速控制在4 000 r/min，分離10 min，得混合相（美藤果油-蛋白質(zhì)-水乳液相）、水相（含可溶性糖和蛋白質(zhì)）和重固相，隨后將混合相進入冷凍破乳化工序，混合相在-18 ℃分別冷凍2，4，6，8和10 h，取出在30 ℃條件下升溫5 h解凍，解凍后得到上層為美藤果油相，下層為濕蛋白質(zhì)固相，最后將破乳化后的料液進入轉(zhuǎn)速為4 000 r/min的離心機中分離10 min，測定美藤果油的得率，試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 冷凍時間對美藤果油得率的影響

由圖3可以看出，美藤果油得率隨冷凍時間增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在冷凍6 h時達最大值，冷凍時間進一步增加美藤果油得率并無明顯增加，稍有下降趨勢，并趨于平緩。因此，從得率和成本綜合考慮，選取冷凍時間6 h為宜。

2.2 水乳化萃取與冷凍破乳化釋放組合萃取美藤果油工藝條件優(yōu)化

在單因素試驗基礎(chǔ)上，取料液比、水乳化萃取時間和冷凍時間進行L9(34)正交試驗。以美藤果油得率作為評價指標，確定水乳化萃取與冷凍破乳化釋放組合提取美藤果油適宜的工藝條件，試驗因素水平見表1，正交試驗結(jié)果見表2。

表1 試驗因素水平

表2 正交試驗結(jié)果

由表2可知，各因素對美藤果油的得率影響主次順序依次為料液比＞水乳化萃取時間＞冷凍時間。由極差分析可得水乳化萃取美藤果油的最佳工藝條件A2B2C3，即料液比1∶4 g/g，水乳化萃取時間8 min，冷凍時間8 h。對優(yōu)化的工藝條件進行驗證試驗，美藤果油得率為36.02%，高于單因素試驗結(jié)果，表明優(yōu)化工藝參數(shù)具有一定可行性。

2.3 美藤果油的理化指標檢測分析

通過優(yōu)化工藝得到的美藤果油，對其理化及特征性指標進行檢測分析，結(jié)果見表3。

表3 美藤果油的理化指標檢測與比較分析

參照美藤果油行業(yè)標準LS/T 3264—2019《美藤果油》，對比水乳化萃取與冷凍破乳化釋放組合技術(shù)提取美藤果油的理化指標發(fā)現(xiàn)，表3中美藤果油的基本組成和主要物理參數(shù)指標符合標準要求，美藤果油部分質(zhì)量指標（黃曲霉毒素B1和苯并芘）要優(yōu)于標準中的規(guī)定限值，表明該提取技術(shù)具有較好的可行性。

3 結(jié)論

通過單因素試驗和正交試驗得到水乳化萃取與冷凍破乳化釋放組合技術(shù)提取美藤果油的最佳工藝參數(shù)：料液比1∶4 g/g、乳化萃取時間8 min、冷凍溫度-18℃、冷凍時間8 h，此時美藤果油得率為36.02%，所得美藤果油金黃透亮，具有美藤果香氣，理化特性指標符合美藤果油行業(yè)標準LS/T 3264—2019《美藤果油》的技術(shù)參數(shù)要求。美藤果油的不飽和脂肪酸含量達92.71%，人體必需脂肪酸含量為84.9%，是目前發(fā)現(xiàn)的一種較為優(yōu)質(zhì)的特種新型植物油脂，具有較好的發(fā)展前景。