制油工藝對(duì)紫蘇油品質(zhì)的影響研究

劉本同， 溫 賀， 秦玉川， 王麗玲， 方 茹， 賀 亮，楊 柳， 楊少宗， 江 偉， 王衍彬

(浙江省林業(yè)科學(xué)研究院1，杭州 310023)(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油菜研究所2，貴陽(yáng) 550008)(浙江輝煌集團(tuán)有限公司3，衢州 324023)

紫蘇Perillafrutescens(Linn.)Britton是唇形科紫蘇屬植物，在中國(guó)有著廣泛的分布[1]，具有悠久的食用與藥用歷史。紫蘇與紫蘇籽均是中國(guó)衛(wèi)生部認(rèn)定的“既是食品又是藥品的物品”[2]，紫蘇籽具有開(kāi)郁下氣、定喘消痰、消渴等功能[3]，亦是一種優(yōu)良的食用油原料。紫蘇油是紫蘇籽通過(guò)壓榨、浸提等工藝獲得的食用植物油，因其富含亞麻酸[4,5]而備受關(guān)注，是世界上亞麻酸含量最高的植物源食用油之一[6]，不僅如此，紫蘇油還富含迷迭香酸、齊墎果酸、β-谷甾醇、維生素等功能活性成分[7]，具有抗菌[8]、降血脂[9]、增強(qiáng)免疫、抑制腫瘤細(xì)胞增殖[10]等功能，是一種優(yōu)良的保健型植物油。

紫蘇油的制備，現(xiàn)階段基本上采用壓榨[11,12]、浸提[13]、超臨界CO2萃取[14,15]等工藝，而食用油不同的加工工藝對(duì)最終產(chǎn)品的品質(zhì)影響是不同的[15-17]，本研究通過(guò)對(duì)壓榨、浸提、超臨界二氧化碳萃取紫蘇籽油的營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)比分析，獲得不同工藝對(duì)紫蘇油加工與產(chǎn)品品質(zhì)的影響，為紫蘇油產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫蘇籽，品種為奇蘇2號(hào)。

石油醚60～90 ℃；氫氧化鉀、甲醇、硫酸氫鈉、無(wú)水硫酸鈉、無(wú)水乙醇，分析純；正己烷、異辛烷、甲醇、乙醇，色譜純。γ-谷甾醇，純度98%；α-VE，97%；β-VE，98%；γ-VE，98%；δ-VE，95%。

1.2 儀器與設(shè)備

6YL-180螺桿壓榨機(jī)，自制10 L索氏提取儀，HA230-60-30C超臨界CO2萃取儀，7890A-5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，U3000液相色譜儀，SY-1000E超聲萃取儀，AL204-IC電子天平，Hei-G3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，GZX-9140MBE烘箱。

1.3 方法

1.3.1 紫蘇籽原料處理

紫蘇籽采收后，于40 ℃烘箱中烘至含水量8%，冷卻至室溫，裝于PE袋中真空封口包裝，于4 ℃冰箱中冷藏備用。制油前將紫蘇籽脫殼，粉碎至80目。

1.3.2 紫蘇籽油的制備

壓榨法：將紫蘇籽粉于120 ℃烘箱中預(yù)熱15 min，加入預(yù)熱好的螺桿壓榨機(jī)中壓榨，收集榨出的紫蘇油，過(guò)濾除雜備用。

浸提法：稱取500.0 g紫蘇籽粉，加入索氏提取器中，倒入2 000 mL石油醚，90 ℃循環(huán)提取5 h，冷卻后將萃取液于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中回收溶劑，獲得浸提紫蘇油，過(guò)濾除雜備用。

超臨界CO2萃取法：稱取7 000.0 g紫蘇籽粉，加入萃取釜中，于32 MPa，35 ℃條件下，循環(huán)提取3 h，分離釜中收集紫蘇油，過(guò)濾備用。

1.3.3 紫蘇籽油的脂肪酸組成、揮發(fā)性成分與不皂化物分析

紫蘇籽油的脂肪酸組成、揮發(fā)性成分與不皂化物分析參考文獻(xiàn)[17]。不皂化物含量計(jì)算采用外標(biāo)法，以γ-谷甾醇和角鯊烯為定量外標(biāo)。γ-谷甾醇標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：y=2.05×109x+4.59×109，R2=0.994 1；角鯊烯的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：y=1.778×109x-1.12×109，R2=0.990 6)。不皂化物中角鯊烯和γ-谷甾醇含量由外標(biāo)法直接測(cè)定，其他物質(zhì)含量根據(jù)峰面積由γ-谷甾醇含量推算獲得。

1.3.4 維生素E檢測(cè)方法

萃取方法：于三角瓶中精確稱取5.000 g紫蘇油，加25 mL無(wú)水乙醇，超聲萃取10 min，吸取上層醇相后，向油相再加入25 mL無(wú)水乙醇超聲萃取，重復(fù)萃取3次，合并醇相，真空濃縮，用無(wú)水乙醇定容至25 mL，過(guò)0.45 μm濾膜，液相色譜分析。

液相色譜條件：Athena C30色譜柱，柱溫35 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)：294 nm，流動(dòng)相：甲醇∶水=97∶3，進(jìn)樣量10 μL。

1.3.5 未脫殼紫蘇籽油中蠟質(zhì)分析

慢速定量濾紙，于40 ℃烘箱中預(yù)干燥2 h；干燥后的未脫殼紫蘇籽，粉碎至80目，采用1.2.1中超臨界萃取方法制備紫蘇籽油，室溫下用慢速定量濾紙抽濾，濾紙于40 ℃烘箱中干燥2 h，稱重計(jì)算固體物含量。精確稱取固體物0.1 g，溶解于色譜純正己烷中，定容至25 mL容量瓶中，過(guò)0.45 μm濾膜，進(jìn)行GC/MS分析；分析方法參考不皂化物分析法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同工藝制得紫蘇籽油脂肪酸組成差異

表1為壓榨、浸提、超臨界CO2萃取3種制備方法所獲得紫蘇籽油的脂肪酸組成分析結(jié)果，從表1中可以看出，紫蘇籽油中共檢出22種脂肪酸，其中飽和脂肪酸13種，不飽和脂肪酸9種，由于制備方法的影響，微量脂肪酸中，壓榨法和浸提法獲得的紫蘇油癸酸和月桂酸未檢出，超臨界萃取法獲得的紫蘇油中月桂烯酸和木焦油酸未檢出。22種脂肪酸中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1%的微量脂肪酸17種，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于1%的脂肪酸5種，分別為軟脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸和硬脂酸，其中含量最高的是亞麻酸，3種方法所獲得紫蘇油中亞麻酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過(guò)了65%，最高的是超臨界萃取紫蘇油，亞麻酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)占總脂肪酸的67.20%。3種工藝紫蘇油中不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過(guò)了84%，其中最高的為超臨界萃取紫蘇油，不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到總脂肪酸的85.57%。

表1 3種不同加工方法獲得紫蘇籽油脂肪酸組成表

2.2 3種加工方法制得紫蘇籽油中不皂化物的差異

表2為紫蘇油中不皂化物的種類與含量表，共檢出24種成分，其中烷、醇、烯等烴類化合物13種，甾醇及衍生物7種，其他化合物4種。不皂化物中，γ-谷甾醇和鯊烯的含量由外標(biāo)法精確定量獲得，其他不皂化物含量，根據(jù)其與γ-谷甾醇相對(duì)峰面積推算獲得。在所有不皂化物中，植物甾醇含量最高，壓榨、浸提、超臨界CO2萃取紫蘇油中的總甾醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 151.14、2 192.27、1 582.15 mg/kg，分別占所有不皂化物的47.12%、46.77%、49.83%，其中浸提紫蘇油中植物甾醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為壓榨油中的1.9倍。甾醇中含量最高的為γ-谷甾醇，壓榨、浸提、超臨界萃取紫蘇油中質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(678.34±21.47)、(1126.28±46.53)、(803.97±17.90) mg/kg，t檢驗(yàn)結(jié)果表明，在0.01水平，3種油中γ-谷甾醇含量存在極顯著性差異。不皂化物中角鯊烯的含量也較高，是質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(598.56±29.62)、(667.73±19.72)、(657.18±23.81) mg/kg。角鯊烯是植物油中常見(jiàn)的具有保健功能的微量活性成分之一，從萃取率來(lái)比較，溶劑浸提油中的角鯊烯含量最高，但t檢驗(yàn)結(jié)果表明，浸提油與超臨界萃取油中角鯊烯的含量并無(wú)顯著性差異，而浸提與超臨界CO2萃取2種油中的角鯊烯含量與壓榨法間存在極顯著性差異。

表2 3種工藝獲得紫蘇油中不皂化物種類與含量

2.3 不同加工工藝制得紫蘇籽油中揮發(fā)性成分的差異

表3為3種不同工藝制備獲得紫蘇籽油的揮發(fā)性成分種類組成表，3種工藝獲得紫蘇籽油揮發(fā)物中共檢出53種揮發(fā)性成分，主要為烷、烯、醛、醇、酸、酮、酯和呋喃類揮發(fā)物，其中壓榨油檢出42種，浸提油檢出39種，超臨界CO2油檢出41種。在所有的揮發(fā)物中，醛類物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，共檢出16種成分，分別占3種油揮發(fā)性成分的66.35%、54.31%、61.96%。在醛類揮發(fā)物中，以丙醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，分別占總揮發(fā)性成分的39.44%、27.27%、34.57%。這與亞麻籽油、油茶籽油、核桃油中揮發(fā)性成分以醛類、醇、酮類物質(zhì)為主相吻合[17-20]。紫蘇油中醛、醇、烯烴等不飽和揮發(fā)性物質(zhì)，是組成紫蘇油風(fēng)味的主要成分和賦予其抑菌性的主要成分，也是影響紫蘇

表3 紫蘇籽油中揮發(fā)性成分表

油煙點(diǎn)的主要因素之一，是否需要去除，則需要根據(jù)紫蘇油的不同用途而加以考慮。在所有揮發(fā)性成分中，烯烴、醛、醇、酯是形成紫蘇籽油獨(dú)特氣味的主要成分，而烷烴類對(duì)紫蘇油氣味的影響較小，3種工藝中，壓榨油和超臨界CO2油中烯烴、醛、醇、酯、呋喃分別占所有揮發(fā)物的95.00%和92.67%，而浸提油中這幾種成分占總揮發(fā)物的81.43%，這也是壓榨油與超臨界油的紫蘇味更濃郁的原因之一。

2.4 不同加工工藝制得紫蘇籽油中維生素E的含量分析

維生素E是一種強(qiáng)抗氧化劑和免疫調(diào)節(jié)因子，又被稱作生育酚，與母嬰健康和嬰幼兒免疫系統(tǒng)發(fā)育密切相關(guān)[21]。維生素E是食用油中重要的功能活性物質(zhì)與抗氧化組成成分，亦是食用油不皂化組成之一，但由于皂化過(guò)程的高溫與堿極易導(dǎo)致維生素E的氧化，而致使皂化物分析中不能獲得其準(zhǔn)確的含量數(shù)據(jù)。表4為4種維生素E標(biāo)準(zhǔn)樣品擬合方程與標(biāo)準(zhǔn)偏差，4種維生素E檢測(cè)方法線性擬合的相關(guān)系數(shù)均大于0.999 9，RSD均小于1.5%，含量與色譜峰面積間表現(xiàn)出了極佳的線性關(guān)系，并具有非常良好的重復(fù)穩(wěn)定性。本研究采用乙醇直接萃取法測(cè)定紫蘇油中維生素E，避免了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法中皂化造成的含量損失[22]。表5為3種方法獲得紫蘇油中維生素E的檢測(cè)結(jié)果，γ-VE的含量最高，占總維生素E的88%以上，γ-VE是4種維生素E中抗氧化能力第二的異構(gòu)體[23]，高含量γ-VE紫蘇油可以起到很好的抗氧化保護(hù)作用。3種加工方法中，超臨界CO2萃取紫蘇油中維生素E質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，約是浸提紫蘇油的1.68倍，壓榨紫蘇油的1.57倍，說(shuō)明3種方法中超臨界狀態(tài)的CO2對(duì)維生素E的萃取效果更好，另外可能與壓榨和浸提時(shí)的高溫所造成的維生素E氧化損失有關(guān)。t檢驗(yàn)結(jié)果表明，3種加工方法所獲得的紫蘇籽油中，α、β、γ、δ 4種維生素E含量均存在極顯著性差異。

表4 4種維生素E液相色譜檢測(cè)方法的穩(wěn)定性

表5 不同制油方法紫蘇油中維生素E含量/mg/kg

2.5 脫殼對(duì)紫蘇籽油中蠟含量的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，將476.0 g帶殼紫蘇籽超臨界CO2萃取油室溫下(15 ℃)經(jīng)慢速濾紙過(guò)濾，得到3.05 g蠟狀固體物質(zhì)，蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)0.43%，而脫殼紫蘇籽油過(guò)濾未得到明顯蠟狀物。表6為未脫殼紫蘇籽油過(guò)濾所得固體蠟狀物質(zhì)的GC/MS分析結(jié)果。從表6中可以看出，利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)帶殼紫蘇籽油中蠟狀物進(jìn)行鑒定，共獲得20種有效成分，主要為烷烴、烯烴、酯類等，以及少量混合在其中的角鯊烯。其中烷烴與環(huán)氧烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，共鑒定出13種，約占總固形物的88.85%，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的為十七烷基環(huán)氧乙烷、三十二烷和二十四烷，分別占總固形物的31.75%、23.38%、15.86%。食用油中的蠟質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致油濁度上升，品質(zhì)下降，帶殼制備紫蘇籽油中，較無(wú)殼紫蘇籽油蠟含量明顯提高，嚴(yán)重影響了油脂品質(zhì)，加重了精煉脫蠟工序的負(fù)擔(dān)。因此，為了提高紫蘇油的質(zhì)量，建議采用脫殼紫蘇籽制油。

表6 帶殼紫蘇籽油中蠟的組成

3 討論

紫蘇油因其亞麻酸含量高，并含有豐富的甾醇、維生素E、黃酮等活性成分，逐漸成為重要的功能性植物油脂，國(guó)內(nèi)紫蘇的人工栽培面積和紫蘇油市場(chǎng)也在逐年擴(kuò)大。食用油脂的加工方式不同對(duì)油脂品質(zhì)的影響較大，本研究針對(duì)現(xiàn)在油脂產(chǎn)業(yè)使用較多的壓榨、浸提與超臨界CO2萃取3種加工方式制取的紫蘇籽油，進(jìn)行了脂肪酸組成、不皂化物組成、揮發(fā)性成分、維生素E含量分析，以及紫蘇殼對(duì)油品質(zhì)的影響分析。研究結(jié)果表明：紫蘇油中共檢出22種脂肪酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于1%的脂肪酸5種，分別為軟脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸和硬脂酸，其中含量最高的是亞麻酸，3種方法所獲得紫蘇油中亞麻酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過(guò)了65%，最高的是超臨界萃取紫蘇油，亞麻酸質(zhì)量和不飽和脂肪酸質(zhì)量分別占總脂肪酸的67.20%和85.57%。

紫蘇籽油中不皂化物共檢出24種成分，其中烷、醇、烯等烴類化合物13種，甾醇及衍生物7種，其他化合物4種。在植物油不皂化物中，三萜類活性化合物角鯊烯，因其具有增強(qiáng)免疫、抑制腫瘤等功能而備受關(guān)注，壓榨、浸提、超臨界3種工藝紫蘇油中角鯊烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(598.56±29.62)、(667.73±19.72)、(657.18±23.81) mg/kg，壓榨油中含量最低，浸提油中含量最高，但超臨界油與浸提油中角鯊烯含量并無(wú)顯著性差異。維生素E是植物油中重要的抗氧化活性成分，4種維生素E異構(gòu)體在紫蘇油中均有檢出，其中γ-VE的含量最高，占總維生素E的88%以上，高含量γ-VE可以對(duì)紫蘇油起到很好的抗氧化保護(hù)作用，對(duì)產(chǎn)品活性與穩(wěn)定性起到重要作用。3種加工方法中，超臨界CO2萃取紫蘇油中維生素E含量為617.68 mg/kg ,約是浸提紫蘇油的1.68倍，壓榨紫蘇油的1.57倍。對(duì)于紫蘇油中的主要功能性次生代謝產(chǎn)物甾醇、角鯊烯、維生素E含量，3種方法間均存在極顯著性差異，說(shuō)明加工方法對(duì)油品質(zhì)的影響較大。

紫蘇油揮發(fā)物中共檢出53種揮發(fā)性成分，主要為烷、烯、醛、醇、酸、酮、酯和呋喃類揮發(fā)物，在所有的揮發(fā)物中，醛類物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，共檢出16種成分，分別占揮發(fā)性成分的66.35%、54.31%、61.96%。在醛類揮發(fā)物中，以丙醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，分別占總揮發(fā)性成分的39.44%、27.27%、34.57%，是紫蘇油的揮發(fā)性氣味的主要組成。烯烴、醛、醇、酯等成分是影響紫蘇油獨(dú)特氣味的主要成分，浸提油中這幾種成分占總揮發(fā)物的81.43%，遠(yuǎn)低于壓榨油的95.00%和超臨界萃取油的92.67%。

帶殼紫蘇籽油中蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)0.43%，而脫殼紫蘇籽油未得到明顯蠟狀物。對(duì)紫蘇油過(guò)濾所得固體蠟狀物質(zhì)的GC/MS分析結(jié)果表明，其由20種化合物組成，主要為烷、烯、酯等，以及少量混合在其中的角鯊烯。其中烷烴與環(huán)氧烷烴含量最高，共鑒定出13種，約占總固形物的88.85%。

4 結(jié)論

功能性食用植物油是具有保健或藥用價(jià)值的食用植物油脂，近年來(lái)一直備受關(guān)注，需求亦在日益增長(zhǎng)。紫蘇是世界上最具有抗菌性的天然植物之一[24]，生長(zhǎng)適應(yīng)性好，在我國(guó)各地均有野生分布。紫蘇脂肪酸中含量最高的亞麻酸屬于ω-3不飽和脂肪酸，是人體健康所需的必需脂肪酸之一，具有降血脂、降血壓、抗癌、抗過(guò)敏、抑制血栓等功能[25]，近年來(lái)，中國(guó)居民面臨著脂肪攝入量過(guò)高[26]，與攝入脂肪中亞油酸同亞麻酸比值過(guò)高的問(wèn)題[27]，增加膳食中亞麻酸的含量，更有益于中國(guó)人體的健康需求。

本研究表明，紫蘇籽油中含有大量的活性成分，具有較高的保健作用，開(kāi)發(fā)紫蘇籽油作為一種新型保健食用油，具有十分重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。充分利用和開(kāi)發(fā)紫蘇資源符合當(dāng)前社會(huì)推崇的大健康潮流。在3種紫蘇油加工工藝中，脫殼紫蘇籽超臨界二氧化碳萃取工藝，所獲得紫蘇籽油蠟質(zhì)含量少，亞麻酸和維生素E含量最高，角鯊烯含量高于壓榨油，紫蘇油獨(dú)特氣味組成含量高于浸提油，且無(wú)溶劑殘留問(wèn)題，是一種理想的紫蘇油加工工藝。