范三紅，原 超，劉艷榮，馮雨薇，毛強(qiáng)強(qiáng)

(山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西 太原 030006)

超聲波輔助提取南瓜籽油及其脂肪酸組成研究

范三紅，原 超，劉艷榮，馮雨薇，毛強(qiáng)強(qiáng)

(山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西 太原 030006)

采用超聲波輔助提取南瓜籽油，并用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)篩選最佳提取條件。結(jié)果表明：超聲波輔助提取南瓜籽油的最佳工藝條件為料液比1:8(g/mL)、超聲時(shí)間20min、超聲功率90W、超聲溫度30℃，在此條件下油脂提取率高達(dá)94.22%，各因素對(duì)提取率的影響依次為料液比、超聲時(shí)間、超聲功率和超聲溫度。氣相色譜分析南瓜籽油表明，南瓜籽油中主要含有5種脂肪酸，分別是棕櫚酸、油酸、硬脂酸、亞油酸和亞麻酸。

南瓜籽油；超聲波；脂肪酸；氣相色譜

南瓜籽是成熟南瓜的種子，南瓜籽中含有豐富的脂肪酸[1]、氨基酸[2]、類脂[3]、維生素[4]、礦物質(zhì)[5]等。南瓜籽中油脂含量豐富(35%～50%)，其中含有約43.32%的不飽和脂肪酸，必需脂肪酸亞油酸的含量高達(dá)38.86%。因其不飽和脂肪酸含量高，長(zhǎng)期食用對(duì)降低血脂、防治心血管病和肌體代謝紊亂等病癥有一定功效[6]。南瓜籽油的提取可采用壓榨法[7]、浸出法、超臨界CO2萃取法[8-9]等方法，和傳統(tǒng)提取方法相比，超聲波[10]提取具有節(jié)時(shí)、節(jié)能、節(jié)料、高效、提油率高等優(yōu)點(diǎn)。王曉等[11]通過(guò)GC-MS分析報(bào)道，南瓜籽油主要脂肪酸為亞油酸、油酸和棕櫚酸。本實(shí)驗(yàn)采取超聲波提取南瓜籽油，探索南瓜籽油超聲波提取工藝，以求獲得更高效的南瓜籽油提取方法，并對(duì)南瓜籽油的脂肪酸成分進(jìn)行氣相分析[12]，了解南瓜籽油的主要脂肪酸種類和含量，為開(kāi)發(fā)南瓜籽資源提供參考。

1.1 材料與試劑

籽用南瓜品種X-10 山西省晉黎來(lái)種業(yè)公司。

石油醚(沸程60～90℃)、苯(均為分析純) 天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；標(biāo)品硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亞油酸甲酯、棕櫚酸甲酯、亞麻酸甲酯 Sigmaaldrich公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SB-5200 DTD超聲波儀器 寧波新芝生物科技股份有限公司；X01索氏提取器 杭州曠維實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司；毛細(xì)管色譜柱TR-35MS(30m×0.25mm，0.5μm) Thermo電子公司；GC2010氣相色譜儀 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 X-10南瓜籽油脂含量的測(cè)定

樣品前處理：挑選籽粒飽滿，色澤圓潤(rùn)的南瓜籽，于50℃烘干2h，備用。

1 材料與方法

取去殼南瓜籽粉碎，稱取南瓜籽粉3.00g于濾紙筒內(nèi)，采用索氏提取法，參照GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測(cè)定》，重復(fù)3次。

1.3.2 南瓜籽油提取工藝流程

南瓜籽→去殼→粉碎→烘干→加入溶劑→超聲提取→料液分離→減壓蒸餾→回收溶劑→南瓜籽油

1.3.3 超聲波提取工藝的優(yōu)化

料液比對(duì)南瓜籽油提取率的影響：準(zhǔn)確稱取烘干粉碎后的南瓜籽粉3g，置于錐形瓶中，分別加入料液比為1:5、1:6、1:7、1:8、1:9(g/mL)的石油醚，蓋上具孔膠塞，塞孔用脫脂棉塞好后，放入超聲波清洗器中，在超聲溫度30℃、超聲時(shí)間30min、超聲功率60W的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，取出、冷卻、過(guò)濾，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)回收溶劑，得南瓜籽油，計(jì)算得油率及油脂提取率，選擇最佳料液比。

超聲時(shí)間對(duì)南瓜籽油提取率的影響：以選定的料液比，選取超聲時(shí)間10、20、30、40、50min，在超聲溫度30℃、超聲功率60W條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定提取率，確定最佳超聲時(shí)間。

超聲功率對(duì)南瓜籽油提取率的影響：以選定的料液比、超聲時(shí)間，選取超聲功率30、60、90、120、150W，在超聲溫度30℃的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定提取率，確定最佳超聲功率。

超聲溫度對(duì)南瓜籽油提取率的影響：選取超聲溫度10、20、30、40、50℃，在已確定的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定提取率，確定最佳超聲溫度。

1.3.4 南瓜籽油提取正交試驗(yàn)

選取料液比、超聲時(shí)間、超聲功率、提取溫度4個(gè)因素，每個(gè)因素3個(gè)水平，按L9(34)設(shè)計(jì)進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素與水平見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments

1.3.5 南瓜籽油中脂肪酸成分分析

脂肪酸甲酯制備：提取50mg南瓜籽油放入50mL容量瓶中，加入2mL苯-石油醚(體積比1:1)溶解，加入2mol/L KOH-CH3OH甲酯化，室溫條件下靜置15min，然后加入蒸餾水并旋轉(zhuǎn)容量瓶使甲酯液上升至瓶口，取上層清液做氣相分析。

氣相色譜(GC)的條件：氫火焰檢測(cè)器(FID)，載氣：高純氮?dú)?99.999%)，流量0.25mL/min；進(jìn)樣口溫度：270℃；檢測(cè)器溫度：290℃；柱箱起始溫度150℃，保持2min，以10℃/min升至230℃，保持10min，以2℃/min升至250℃，保持20min；分流進(jìn)樣1μL，分流比50:1。各組分的相對(duì)含量采用峰面積歸一法進(jìn)行定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料油脂測(cè)定

X-10南瓜籽中粗脂肪含量為48.57%。

2.2 料液比對(duì)南瓜籽油提取率的影響

圖1 料液比對(duì)南瓜籽油提取率的影響Fig.1 Effect of material-liquid ratio on extraction rate of pumpkin seed oil

由圖1可知：不同的料液比對(duì)南瓜籽油提取率有顯著影響，南瓜籽油提取率隨著溶劑用量的增大而提高。然而當(dāng)溶劑用量達(dá)到1:8(g/mL)時(shí)，提取率趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)楫?dāng)原料量一定時(shí)，溶劑用量越大，體系滲透壓越大，油脂越容易被提取出來(lái)。當(dāng)溶劑用量增大到一定程度后，南瓜籽中油脂含量逐漸減少，滲透壓的改變對(duì)油脂提取不再有明顯作用，再增加溶劑用量，提取率基本保持不變。如果料液比較小，就沒(méi)有足夠的溶劑帶出南瓜籽油，從而使提取率降低；如果液料比過(guò)大，會(huì)消耗更多的能量和時(shí)間，同時(shí)也會(huì)增加超聲波破碎細(xì)胞的阻力，使細(xì)胞破碎程度下降，從而降低有效成分的提取率，因此，從經(jīng)濟(jì)角度考慮1:8(g/mL)為最佳料液比。

本研究采取賦分法對(duì)所得資料進(jìn)行計(jì)分分析，如接受器官移植這種治療方法得2分，不接受得1分，依此類推?？偡?2分，最高12分，最低6分。

2.3 超聲時(shí)間對(duì)南瓜籽油提取率的影響

由圖2可知：提取時(shí)間小于20min時(shí)，南瓜籽油的提取率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)明顯增大，當(dāng)提取時(shí)間大于20min時(shí)，南瓜籽油提取率有所下降，這是因?yàn)閯傞_(kāi)始時(shí)提取液中不含油脂，而原料中油脂的含量為最大值，隨著浸提過(guò)程的進(jìn)行，南瓜籽油逐漸溶入提取液。因此，提取時(shí)間過(guò)短，南瓜籽油溶解不充分，提取率較低。但是提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，提取率也有所下降，這是因?yàn)槌暡ň哂休^強(qiáng)的機(jī)械剪切作用，長(zhǎng)時(shí)間的作用會(huì)使大分子的脂肪斷裂[13]，從而在后處理的過(guò)程中，損失增大而影響南瓜籽油的提取率。因此，提取時(shí)間為20min較適宜。

圖2 超聲時(shí)間對(duì)南瓜籽油提取率的影響Fig.2 Effect of ultrasonic treatment time on extraction rate of pumpkin seed oil

2.4 超聲功率對(duì)南瓜籽油提取率的影響

圖3 超聲功率對(duì)南瓜籽油提取率的影響Fig.3 Effect of ultrasonic treatment power on extraction rate of pumpkin seed oil

由圖3可知：超聲功率設(shè)定在30～90W之間時(shí)，隨著功率的增大，超聲波對(duì)細(xì)胞壁的破碎作用增強(qiáng)，胞內(nèi)油脂溶出速率增大，溶液中南瓜籽油的含量也逐漸增加；在90～150W之間，隨著超聲功率的增大，南瓜籽油含量逐漸下降，其主要原因?yàn)楫?dāng)超聲功率大于90W時(shí)，超聲作用進(jìn)一步加速了提取液的流動(dòng)，從而減少了物料在超聲場(chǎng)中的停留時(shí)間，破壁作用也就隨之減弱，因此較適宜的超聲波提取功率為90W。

2.5 超聲溫度對(duì)南瓜籽油提取率的影響

由圖4可知：不同超聲溫度對(duì)南瓜籽油提取率具有一定影響，隨著溫度升高，提取速率增大，提取率提高，當(dāng)溫度達(dá)到40℃時(shí)，提取率最高，而后開(kāi)始下降。這可能是因?yàn)闇囟冗^(guò)高，當(dāng)接近或達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，溶劑揮發(fā)加快，浸出過(guò)程難以穩(wěn)定，從而造成提取率降低。因此40℃為最佳提取溫度。

圖4 超聲溫度對(duì)南瓜籽油提取率的影響Fig.4 Effect of ultrasonic treatment temperature on extraction rate of pumpkin seed oil

2.6 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

由表2極差分析結(jié)果表明，影響南瓜籽油提取率的因素主次順序是料液比＞超聲時(shí)間＞超聲功率＞超聲溫度。最佳提取工藝條件為A2B2C2D1，即料液比1:8(g/ mL)、超聲時(shí)間20min、超聲功率90W、超聲溫度30℃。按上述最佳提取條件，進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，南瓜籽油提取率分別為94.27%、94.25%、94.13%，平均值為94.22%，穩(wěn)定性較好，說(shuō)明正交試驗(yàn)結(jié)果正確可靠。

表2 超聲波提取工藝正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results and range analysis of orthogonal experiments

2.7 南瓜籽油脂肪酸分析

通過(guò)氣相色譜儀對(duì)超聲波法最佳提取工藝所提取的南瓜籽油的脂肪酸組成與含量進(jìn)行了測(cè)定。圖5為脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)物GC色圖譜，棕櫚酸甲酯的保留時(shí)間為19.806min、油酸甲酯26.972min、硬脂酸甲酯27.195min、亞油酸甲酯27.395min、亞麻酸甲酯28.273min。

圖6 為南瓜籽油的脂肪酸甲酯GC色譜圖，共檢測(cè)到5種脂肪酸甲酯，與脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)物GC色譜圖對(duì)照可知，5種脂肪酸甲酯分別依次為棕櫚酸甲酯、油酸甲酯、硬脂酸甲酯、亞油酸甲酯和亞麻酸甲酯。

圖6 南瓜籽油的脂肪酸甲酯GC色譜圖Fig.6 GC chromatograph of fatty acid methyl esters in pumpkin seed oil

表3 南瓜籽油脂肪酸甲酯組成及含量Table 3 Compositions and contents of fatty acid methyl esters in pumpkin seed oil

南瓜籽油的脂肪酸組成與相對(duì)含量見(jiàn)表3。南瓜籽油主要含有5種脂肪酸，其中人體必需脂肪酸亞油酸甲酯含量為48.43%，油酸甲酯含量為34.65%，亞麻酸甲酯含量為0.43%，不飽和度達(dá)83.51%。Matgaret等[14]研究表明，人體在攝入富含油酸等單飽和脂肪酸的植物油時(shí)，可降低血液總膽固醇和有害膽固醇的含量，卻不降低有益膽固醇的含量。南瓜籽油不飽和度高，主要不飽和脂肪酸為亞油酸和油酸，因此對(duì)人類健康而言，不失為一種理想的保健油[15]。

3 結(jié) 論

3.1 超聲波輔助提取南瓜籽油工藝的最佳條件：料液比1:8(g/mL)、超聲時(shí)間20min、超聲功率90W、超聲溫度30℃，影響南瓜籽油提取率的因素主次順序是料液比＞超聲時(shí)間＞超聲功率＞超聲溫度，提取率為94.22%。

3.2 X-10南瓜籽油的5種主要脂肪酸為棕櫚酸10.43%、油酸34.65%、硬脂酸6.05%、亞油酸48.43%和亞麻酸0.43%，不飽和度達(dá)83.51%，是一種典型的高營(yíng)養(yǎng)的植物油。

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Ultrasound-assisted Extraction and Fatty Acid Compositions of Pumpkin Seed Oil

FAN San-hong，YUAN Chao，LIU Yan-rong，F(xiàn)ENG Yu-wei，MAO Qiang-qiang
(College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)

Pumpkin seed oil was extracted by ultrasound method. The optimal ultrasound-assisted extraction processing conditions were explored by single-factor and orthogonal experiments. Results indicated that the optimal extraction processing parameters were material-liquid ratio of 1:8 (g/mL), extraction time of 20 min, ultrasonic power of 90 W and extraction temperature of 30 ℃. Under these optimal extraction conditions, the extraction rate of pumpkin seed oil was up to 94.22%. The factor order for influencing extraction rate of pumpkin seed oil from strong to weak was material-liquid ratio, ultrasonic time, ultrasonic power and extraction temperature. The analysis of gas chromatography revealed that pumpkin oil mainly contained palmitic, oleic, stearic, linoleic and linolenic acids.

pumpkin seeds oil；ultrasound-assisted extraction；fatty acid；gas chromatography(GC)

TS225.1

A

1002-6630(2010)24-0107-04

2010-09-14

山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20080311015)

范三紅(1963—)，男，副教授，碩士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail：fsh729@sxu.edu.cn