永州枳椇子油的超聲波提取及其脂肪酸組成分析

何福林， 劉俊陽， 丁冬晴， 申懿玲， 邵金華

(湖南科技學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院1，永州 425199) (桂林醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院2 ，桂林 541100)

枳椇子(Hoveniadulcis)，別名拐棗，是鼠李科植物枳椇的干燥、成熟種子[1]。研究表明，枳椇子富含黃酮類化合物、三萜類化合物、多糖、葡萄糖、蘋果酸鈣、生物堿、多酚[2]等活性成分，有抗氧化性、解酒護(hù)肝、抗纖維化、降血糖[3]等功效。此外，其木材可用于建筑，樹體可凈化壞境，樹皮可活血，果肉可食，具有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)價(jià)值[4]。

隨著食用油安全問題日益受到重視，人們對(duì)食用油安全性與功能性的觀念發(fā)生了改變，傳統(tǒng)食用油亟待尋求新出路。近年來，食用油所引起的安全事件屢屢成為新聞熱點(diǎn)。尤其是地溝油及摻假食用油事件，不僅對(duì)生產(chǎn)食用油相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來嚴(yán)重打擊，更損害了人民群眾的身體健康。因而，新型食用油開發(fā)具有重大的社會(huì)價(jià)值和意義。枳椇子作為一種優(yōu)質(zhì)的藥食同源植物，兼具食用與藥用價(jià)值，具有優(yōu)質(zhì)的功能與開發(fā)價(jià)值。對(duì)枳椇子的研究大多數(shù)局限于其化學(xué)成分的提取及藥理學(xué)研究，如：黃酮類化合物、蛋白類成分、脂肪酸組成等的提取及功效研究[5]，但對(duì)于枳椇子油提取工藝的優(yōu)化及其脂肪酸組成分析方面的研究涉及較少，目前多數(shù)運(yùn)用超臨界CO2萃取法[6]、索氏提取器萃取法等，對(duì)于超聲波輔助提取法的工藝優(yōu)化鮮有報(bào)道。永州地區(qū)多山地，水文豐富[7]，太陽總輻射量大，土壤環(huán)境質(zhì)量良好、養(yǎng)分豐富[8]，其東部、南部山區(qū)枳椇子分布廣泛、品質(zhì)優(yōu)良。本研究在探究永州地區(qū)枳椇子油超聲波提取的最佳工藝基礎(chǔ)上，分析了其脂肪酸組成，并與食用植物油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及前人研究結(jié)果進(jìn)行比較，以期為永州地區(qū)枳椇子資源的綜合開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

枳椇子種子：采自永州市零陵區(qū)，研究所選取的種子大小均勻、顆粒飽滿、且無損傷發(fā)霉情況。

原料預(yù)處理：將枳椇子種子放在烘箱(60 ℃)干燥(12 h)，粉碎后過60目篩，封口保存。

1.2 主要試劑

石油醚、甲醇、正己烷、硫代硫酸鈉、冰醋酸、碘化鉀、可溶性淀粉等均為分析純。

1.3 設(shè)備與儀器

ML-T分析天平，HH-M4水浴鍋，GC-2010plus氣相色譜儀，GCMS-QP20質(zhì)譜儀，RE-2000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，WYA-ZW阿貝折光儀，F(xiàn)Y-SY-3600超聲波提取機(jī)，XL-04B扣壓蓋小型粉碎機(jī)。

1.4 方法

1.4.1 枳椇子油超聲波提取方法

取原料粉5.0 g于100 mL圓底燒瓶，按液料比加入石油醚(60～90 ℃)[9]，輕輕振蕩，攪拌均勻，將圓底燒瓶置于超聲波提取機(jī)萃取顱腔中，安裝好冷凝回流裝置，固定超聲時(shí)間、超聲溫度及一定料液比(固定在40 kHz、超聲功率為50 W下進(jìn)行提取)。萃取結(jié)束后進(jìn)行減壓抽濾，然后濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀配套圓底燒瓶中，濃縮濾液，濃縮后產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至稱量瓶中，室溫恒重后精密稱量。每組實(shí)驗(yàn)相同條件重復(fù)3次，取平均值。按公式計(jì)算出油率[10]。

出油率=(m2-m1)/m×100%

式中：m為原料質(zhì)量/g；m1為空瓶質(zhì)量/g；m2為空瓶和油脂的總質(zhì)量/g。

1.4.2 枳椇子油超聲波提取的單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.4.2.1 超聲時(shí)間對(duì)枳椇子油提取的影響

采用1.4.1中的方法提取枳椇子油，以出油率為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在超聲溫度35 ℃，液料比10的條件下進(jìn)行超聲波輔助提取枳椇子油，超聲時(shí)間設(shè)置為 60、90、120、150、180、210 s。

1.4.2.2 超聲溫度對(duì)枳椇子油提取的影響

采用1.4.1中的方法提取枳椇子油，以出油率為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在超聲時(shí)間150 s，液料比10的條件下進(jìn)行超聲波輔助提取枳椇子油，超聲溫度設(shè)置為30、35、40、45、50、55 ℃。

1.4.2.3 液料比對(duì)枳椇子油提取的影響

采用1.4.1中的方法提取枳椇子油，以出油率為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，超聲時(shí)間150 s，超聲溫度35 ℃下進(jìn)行枳椇子油提取，液料比設(shè)置為6、8、10、12、14、16。

1.4.3 枳椇子油超聲波提取的正交實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行L9(34)的正交實(shí)驗(yàn)，正交設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)表

1.4.4 超聲波提取枳椇子油最優(yōu)工藝條件驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

以枳椇子出油率為檢測(cè)指標(biāo)，在最優(yōu)工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，重復(fù)3次，以驗(yàn)證最優(yōu)超聲波提取工藝條件是否可靠。

1.4.5 枳椇子油理化性質(zhì)測(cè)定

枳椇子油過氧化值(GB 5009. 227—2016)、碘值(GB/T 5532—2008)、酸值(GB/T 5009. 229—2016)、折光率(GB/T 5527—2010)、密度測(cè)定(GB/T 5526—1985)分別采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行。

1.4.6 枳椇子油的GC-MS成分分析1.4.6.1 枳椇子油甲酯化

取干燥后的枳椇子油200 mg，將其與1 mol/L KOH-CH3OH溶液30 mL混合，100 ℃水浴回流2 h進(jìn)行甲酯化，加入10 mL正己烷進(jìn)行萃取，取上清液正己烷層得到甲酯化物1～2滴于2 mL色譜瓶中，并注滿正己烷，進(jìn)行GC分析[1]。

1.4.6.2 GC分析條件

石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)、進(jìn)樣量(1 μ L)、流速(2 mL/min)、檢測(cè)器(ID型)、分流比(10∶1)、檢測(cè)器溫度(260 ℃)、載氣(He)、進(jìn)樣口溫度(250 ℃)、溫控程序(150 ℃保持3.5 min，再以5 ℃/min的速率升溫至280 ℃并保持20 min)。

1.4.6.3 MS條件

離子源：EI源、離子源溫度：200 ℃、電子能量：70 eV、界面溫度：250 ℃、掃描周期：0.5 s、溶劑切除時(shí)間為3 min[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 枳椇子油超聲波提取優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

2.1.1 超聲時(shí)間、超聲溫度、料液比對(duì)超聲提取枳椇子油的影響

由圖1可知，設(shè)置超聲時(shí)間為60～210 s區(qū)間時(shí)，枳椇子油的出油率隨時(shí)間延長(zhǎng)升高，150s時(shí)達(dá)到最大值，而后呈下降趨勢(shì)。這表明從枳椇子粉末中提取枳椇子油的超聲時(shí)間不宜過長(zhǎng)也不宜過短，超聲提取枳椇子粉末中枳椇子油的最佳超聲時(shí)間為150 s，此時(shí)的出油率達(dá)到最大值。當(dāng)超聲溫度在25～35 ℃之間時(shí)，出油率隨溫度升高而升高，35 ℃時(shí)達(dá)到峰值，之后呈下降趨勢(shì)。主要原因是當(dāng)超聲波溫度較低時(shí)，枳椇子油未被全部浸提，而溫度過高可能導(dǎo)致枳椇子油揮發(fā)。因此超聲波提取枳椇子油的最佳溫度為35 ℃。當(dāng)料液比在6～10區(qū)間時(shí)，出油率隨料液比的增大不斷升高，當(dāng)液料比為10時(shí)，出油率最高，此時(shí)油脂提取已趨于穩(wěn)定，再增大液料比，反而因?yàn)榭栈?yīng)和機(jī)械效應(yīng)等作用的強(qiáng)度減弱造成出油率不再升高[12]。因此超聲提取枳椇子油的最佳液料比為10。

圖1 超聲時(shí)間、超聲溫度、液料比對(duì)超聲提取枳椇子油的影響

2.1.2 正交實(shí)驗(yàn)

表2為正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，影響枳椇子油的出油率大小依次為：B>A>C；即超聲溫度>超聲時(shí)間>液料比，枳椇子粉末中超聲提取枳椇子油最優(yōu)工藝組合為A2B2C3，即超聲時(shí)間150 s，超聲溫度35 ℃，液料比12。根據(jù)方差分析表3可知，超聲溫度的顯著性最高，超聲時(shí)間的顯著性其次，液料比對(duì)萃取得率無明顯影響，和正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)分析表的結(jié)果相符合。

表2 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)分析表

表3 方差分析表

2.1.3 超聲波提取枳椇子油最優(yōu)工藝條件驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取枳椇子粉末5.0 g 3份，分別放入已編號(hào)的圓底燒瓶中，按照預(yù)測(cè)的最優(yōu)提取工藝，即超聲時(shí)間150 s，超聲溫度35 ℃，液料比12，進(jìn)行3批驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。測(cè)得枳椇子粉末中超聲波提取枳椇子油平均出油率為8.42%。

2.2 枳椇子油的理化性質(zhì)

枳椇子油的理化性質(zhì)見表4，參照GB/T 2716—2018《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》要求，枳椇子油各項(xiàng)理化性質(zhì)的數(shù)據(jù)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量指標(biāo)。其中碘值為174 gI/100 g，與亞麻籽油碘值[13]相當(dāng)，說明其不飽和脂肪酸含量較高，為干性油。

表4 枳椇子油的理化性質(zhì)

2.3 枳椇子油的脂肪酸組成

經(jīng) GC～MS 分析得枳椇子油總離子流圖2。由面積歸一化法計(jì)算得到如表所示永州地區(qū)枳椇子油脂肪酸組成及其相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表5，枳椇子油中含有棕櫚酸(13.99%)、亞油酸、油酸、亞麻酸(78.84%)和硬脂酸(7.17%)等5種脂肪酸。因此，該枳椇子油含有較多的不飽和脂肪酸(78.84%)，具有較高的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值，也印證了其碘值相對(duì)偏高。

圖2 枳椇子油總離子流圖

表5 永州地區(qū)枳椇子油脂肪酸組成及相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3 討論

永州地區(qū)枳椇子出油率為8.42%左右，與時(shí)濤等[6]和于修燭等[8]報(bào)道的枳椇子出油率基本一致，而與賈春曉等[13]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大的差異。永州地區(qū)枳椇子油主要脂肪酸組成為：棕櫚酸13.99%、亞油酸、亞麻酸和油酸混合等占比78.84%、硬脂酸7.17%。于修燭等[8]測(cè)定的枳椇子油脂肪酸組成為亞油酸13.30%、亞麻酸45.56%、棕櫚酸7.06%、油酸22.99%、硬脂酸3.73%，與之相比，永州地區(qū)枳椇子油的棕櫚酸與硬脂酸含量相對(duì)較高，其他脂肪酸含量相近；賈春曉等[13]測(cè)定的枳椇子油脂肪酸組成為硬脂酸2.15%、亞油酸16.82%、亞麻酸37.18%、棕櫚酸6.56%、油酸27.58%，與之相比，永州地區(qū)枳椇子油的不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近；時(shí)濤等[14]測(cè)定的枳椇子油脂肪酸組成為油酸7.16%、亞麻酸36.28%、亞油酸1.23%、棕櫚酸12.62%，與之相比，永州地區(qū)枳椇子油的棕櫚酸含量相近，但其他脂肪酸含量相差較大。因此，各地區(qū)由于氣候條件、地理環(huán)境和品種等因素的不同，導(dǎo)致各地區(qū)枳椇子油脂肪酸組成相差較大。

4 結(jié)論

永州地區(qū)枳椇子油超聲波提取的最佳工藝為超聲溫度35 ℃，液料比12，超聲時(shí)間150 s，此條件下的出油率為8.42%。枳椇子油中含有大量不飽和脂肪酸，亞油酸、油酸和亞麻酸等質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78.84%，含有少量飽和脂肪酸，有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健價(jià)值。枳椇子油為淡黃色，透明度好，無異味，屬于干性油，是一種符合食用植物油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的健康植物油。