邵婷，覃小麗*，鐘金鋒，向鳳蘭

1(西南大學 食品科學學院，重慶，400715)2(食品科學與工程國家級實驗教學示范中心(西南大學)，重慶，400715)

辣木是一種生長于熱帶或亞熱帶地區(qū)，具有優(yōu)良保健和預防作用的多年速生作物，被稱為“奇跡之樹”。辣木籽是辣木中的主要食用部分，它不僅含有豐富的蛋白質(約36%)，還含有大量的油脂(約40%)。辣木籽油的脂肪酸組成與橄欖油相似，屬于高油酸型油脂，油酸含量約78%，并且含有少量亞麻酸(約0.20%)、亞油酸(約0.77%)等必需脂肪酸[1]，這些不飽和脂肪酸有助于降低因膽固醇含量過高而引起的心血管疾病。此外，辣木籽油中還含有植物甾醇(4～5 g/kg)、生育酚(287～327 mg/kg)等活性成分[2]。脂肪酸和多種活性成分共同賦予了辣木籽油良好的抗氧化性和熱穩(wěn)定性，因此辣木籽油在食品領域上常常用于延長食品保質期[3]和作為深度油炸用油的原料(常與葵花籽油、大豆油等常用食用油混合使用)[4]。

截止至2016年，辣木在全國的種植面積約6萬畝，其中云南約占70%[5]。隨著辣木大規(guī)模種植，以辣木葉為輔料制作的花色面條、辣木酥、辣木松糕等辣木食品開始在當?shù)厥袌錾狭魍?。然而，由于推廣力度薄弱、生產(chǎn)技術不夠成熟等原因，以辣木籽為原料進行深加工的商業(yè)化產(chǎn)品及相關研究尚未得到推廣，還是以直接食用為主。目前，國內外主要集中在辣木籽的油脂、蛋白質提取方法及其理化性質的初步研究[6]，以及辣木籽油在食品、化工領域的應用[7-8]。關于辣木籽的油脂的提取方法與應用等方面的綜述報道較少，目前僅有對辣木籽油的特點及食用、藥用價值方面的研究概述[9]，有關辣木籽油提取方法及其對理化性質的影響，以及辣木籽油在食品、化妝品、生物柴油等領域上應用的研究綜述尚未見探討。因此，本文從辣木籽油的脂肪酸組成及其理化性質、提取方法(壓榨法、溶劑浸提法、水酶法、超臨界CO2流體萃取法)和應用上進行了概括與探討，旨在更好地為辣木籽油的深入研究及相關產(chǎn)品的開發(fā)應用提供理論支持與借鑒。

1 辣木籽油的脂肪酸組成及理化特性

1.1 辣木籽油的脂肪酸組成

辣木籽油的脂肪酸組成與橄欖油近似，屬于高油酸型油脂。不同提取方法得到的辣木籽油中均含有豐富的油酸(66.69%～79.50%)；其次是棕櫚酸(5.66%～6.80%)和硬脂酸(3.83%～6.50%)，還含有少量的肉豆蔻酸(0.10%～0.30%)和人體自身不能合成的亞油酸(0.48%～0.90%)和亞麻酸(0.00～0.28%)。高油酸(約78%)和低多不飽和脂肪酸(約10%)賦予了辣木籽油可與橄欖油(油酸含量74.1～79.5%、多不飽和脂肪酸含量11.2%[10])相媲美的氧化穩(wěn)定性，研究顯示辣木籽油可以在20 ℃下避光保存304 d[11]。表1總結了以不同提取方法得到的辣木籽油的脂肪酸含量和得率，經(jīng)不同提取方法得到的辣木籽油的脂肪酸含量基本相近，變異系數(shù)在0.02～0.29。經(jīng)溶劑浸提法和超臨界CO2流體萃取法提取的辣木籽油的得率最高，分別為38.63%和37.09%，與它們相比，壓榨法和水酶法提取辣木籽油的得率較低，分別為25.45%和25.20%。這可能因為有機溶劑與油的極性相似，超臨界CO2流體具有與液體相似的溶解性和與氣體相似的擴散性，因此在有機溶劑和超臨界CO2流體中傳質效率更高，得率更高。即使提取方法相同，所得的辣木籽油的提取率和脂肪酸組成仍存在差異，這可能是由所用辣木籽的生長地理環(huán)境、氣候等方面的差異造成的。LALAS等[1]研究結果顯示2種提取方法(機械壓榨法和溶劑浸提法)對所得的辣木籽油的脂肪酸組成的影響不顯著。目前尚未見到關于提取方法對辣木籽油中脂肪酸組成有顯著影響的情況，這可能與所報道的提取方法的條件溫和性以及辣木籽油自身的良好化學穩(wěn)定性有關。

表1 不同提取方法對辣木籽油的脂肪酸組成和得率(%)的影響Table 1 Effect of extraction methods on the fatty acid composition and yield (%)of Moringa oleifera seed oil

注：C14∶0-肉豆蔻酸；C16∶0-棕櫚酸；C18∶0-硬脂酸；C18∶1-油酸；C18∶2-亞油酸；C18∶3-亞麻酸；表格中平均值是根據(jù)參考文獻報道值進行求平均值得到；括號內數(shù)值是根據(jù)參考文獻報道的閾值得到；變異系數(shù)是根據(jù)4種提取方法的平均值進行求標準差與平均值之比得到。

1.2 辣木籽油的理化特性

表2總結了不同提取方法對辣木籽油理化性質的影響。4種方法提取的辣木籽油黏度為43.60～103.00 (mPa·s)，皂化價為125.75～199.32 mg KOH/g，碘價為64.29～59.45 g I/100 g，折射率為1.46～1.47，密度為0.87～0.94 mg/mL。提取過程中含水量的高低會影響辣木籽油黏度的大小，有較多水分參與時(如壓榨法),所提取的辣木籽油表現(xiàn)出更大的黏度，這可能是由于辣木籽中的磷脂會與提取過程中的水充分結合導致的。

表2 不同提取方法對辣木籽油理化性質的影響Table 2 Effect of extraction methods on the physical and chemical characteristics of Moringa oleifera seed oil

注：表格中平均值是根據(jù)參考文獻報道值進行求平均值得到；括號內數(shù)值是根據(jù)參考文獻報道的閾值得到；“—”代表相關文獻未報道。

目前，已有關于機械壓榨法和溶劑浸提法制得的辣木籽油的理化性質(碘價、密度、煙點、黏度、皂化價、折射率)的文獻報道，然而水酶法和超臨界CO2流體萃取法對辣木籽油的煙點、黏度等理化性質的影響尚不清楚，尤其是采用不同提取方法對同一品種的辣木籽油的理化性質的影響尚不明確，這限制了生產(chǎn)者選擇最匹配產(chǎn)品特性的油脂。油的理化性質對其品質高低具有重要意義，研究不同提取方法對辣木籽油理化性質的影響，對在食品、化妝品、生物柴油等領域有針對性選擇提取方法具有重要作用。因而，比較多種提取方法對辣木籽油理化性質的影響研究有待加強。

2 辣木籽油的加工提取方法

2.1 機械壓榨法

機械壓榨法有冷壓法和熱壓法2種類型。與熱壓法相比，冷壓法能更好地保留油的芳香、化學性質和營養(yǎng)特征[24]。機械壓榨法操作簡單、安全、成本較低，且其所獲得的油具有較好的品質，通常用于含油量高的種子提取。然而，采用機械壓榨法提取的辣木籽油黏度較大(相較于溶劑浸法)，這可能與壓榨過程中含水量較高有關，在含水量較高情況下原料中極性比油脂較強的磷脂易與水結合[1]。此外，因為部分油會殘留在壓榨餅中，所以采用此方法的得率通常較低，約為溶劑浸提法的65%[1]。為了提高機械壓榨法提取辣木籽油的得率，可以用溶劑浸提法對殘渣中的油進行進一步提取。例如，F(xiàn)OTOUO-M等[25]將經(jīng)壓榨法提取后的辣木籽壓榨餅，研磨后通過溶劑浸提法進行了二次提取，壓榨法與溶劑浸提法兩步法的得率比僅采用壓榨法提高了約13%。近幾年關于機械壓榨法提取辣木籽油的文獻報道較少，這可能是受實驗室場地和機械壓榨設備的限制。此外，雖然機械壓榨法提取辣木籽油的得率較低且集中于辣木籽油理化性質的表征，但與其他提取方法相比其對辣木籽油理化性質及其產(chǎn)品品質的影響程度尚不明確。

2.2 溶劑浸提法

溶劑浸提法是一種常見的提取油脂的方法，利用的為油脂與有機溶劑間相似相溶的原理，具有高效、易于回收等特點[26]。溶劑的極性會對油脂的提取率與品質造成影響。提取時使用非極性溶劑(石油醚、乙醚、氯仿等)能獲得比極性溶劑更高的提取率，但抗氧化性相對較弱，這可能是因為極性溶劑溶解辣木籽中抗氧化物、生育酚等物質的能力更強[27]。結合極性溶劑與非極性溶劑的提取效果與特點，可以采用兩者按一定比例混合的形式對辣木籽油進行提取，以期獲得較高提取率及富含生物酚、抗氧化物質等生物活性成分的脂質。LALAS等[1]發(fā)現(xiàn)當極性溶劑(甲醇)和非極性溶劑(氯仿)按照1∶1(體積比)混合使用后，辣木籽油的得率比單獨使用非極性溶劑時提高，抗氧化性更強；但其中所含的膠溶性雜質的含量也增多。這些膠溶性雜質的存在不僅影響油脂的穩(wěn)定性，而且影響油脂精煉的工藝效果，因此在采用極性較強的溶劑提取辣木籽油時，不僅應重視得率的高低，還應考慮和監(jiān)控油樣中的膠溶性雜質的水平。

在溶劑浸提法中，可以采用超聲、微波等輔助手段縮短辣木籽油的提取時間以提高提取效率。例如，ZHONG等[6]在溶劑浸提法提取辣木籽油的過程中分別引入了超聲波輔助和微波輔助提取，在獲得相似的得率(約36%)時，這2種輔助手段分別比對照組(未加入超聲、微波輔助的溶劑提取)縮短了25和41 min。這可能是因為超聲波的空化作用和微波的快速升溫作用使辣木籽細胞的結構變得松散，從而增大了傳質速率。此外，超聲、微波等輔助手段還可以提升辣木籽油的營養(yǎng)性。采用超聲輔助溶劑浸提法提取的辣木籽油中含有更豐富的維生素E(是空白對照組的3.48倍)[19]，這可能是因為在超聲波輔助下，傳質速率增大，維生素E能夠更好地溶于有機溶劑中。盡管溶劑浸提法提取油脂的得率較大，也有了較成熟的發(fā)展，但仍然面臨著因有機溶劑殘留而帶來的食用油安全性隱患、威脅生態(tài)環(huán)境等問題，這限制了溶劑浸提法在食品行業(yè)的廣泛應用。

2.3 水酶法

水酶法是一種可以同時從油料種子中提取蛋白質和油的方法，具有環(huán)境友好[28]、提取溫度較低[29]、制得的油質量較高[30]的特點。它通過果膠酶、纖維素酶等酶作用水解油料種子細胞壁中的結構多糖，以及通過蛋白酶破壞或水解組成細胞膜和油質體(Oleosome，含三?；视突|的細胞器)膜上的蛋白質，從而促使油脂從油料種子細胞中釋放[31]。通過酶破壞細胞的結構與水解非油組分來輔助水法提取辣木籽油，能使油得率從7.80%迅速升至22.50%[16]。

在相同提取條件下，酶的種類會對辣木籽油的得率產(chǎn)生較大影響。有研究表明，采用單一酶提取辣木籽油時，加入中性蛋白酶時的得率高于分別加入纖維素酶、果膠酶、α-淀粉酶時的得率[17]。LATIF等[16]也得到了相似的結論，即采用中性蛋白酶提取辣木籽油的得率最高(與纖維素酶、果膠酶等糖酶相比)。由于辣木籽油周圍存在較多蛋白質(圖1[32])，由此可推測，采用蛋白酶破壞細胞膜和油質體中的蛋白質要比采用其他種類酶作用于細胞壁中結構多糖的效果好。為了進一步提高得率，可以在水酶法提取辣木籽油的過程中加入復合酶(破壞植物細胞壁的纖維素酶和水解蛋白質的蛋白酶)。例如，ABDULKARIM等[18]發(fā)現(xiàn)4種酶(蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、α-淀粉酶)復配使用時比單獨使用某種酶能獲得更大的回收率(約74.0%，分別是蛋白酶、果膠酶的1.02和1.31倍)。然而，酶的價格昂貴，復合酶的使用管理難度較大，且水酶法提取過程所耗時間較長(通常超過24 h)[16]，這增加了生產(chǎn)成本，不利于產(chǎn)品的開發(fā)。因此，有不少研究者選擇在酶解過程中或預處理時引入超聲、微波、高壓等輔助手段以提高得率。例如，孫燕等[33]發(fā)現(xiàn)，分別采用超聲、微波和高壓對相同品種的辣木籽進行預處理后再進行1 h的酶解，其提取率比對照組(未加輔助手段)分別提高了9.90%、5.64%和4.93%。這是因為經(jīng)超聲、微波和高壓預處理辣木籽后，其表觀結構被破壞，傳質效率增高，油脂更易釋放(圖2)[6,31]。

圖1 辣木籽細胞的微觀結構Fig.1 The microstructure image of Moringa oleifera seed cell

圖2 預處理前后辣木籽粉的掃描電鏡圖(×1 500)Fig.2 The SEM images of Moringa oleifera seed before and after treated by different pretreatments

2.4 超臨界CO2流體萃取法

超臨界流體是指在超過臨界溫度和壓力的環(huán)境中，介于液態(tài)和氣態(tài)之間的物質。由于CO2獨特的特性(環(huán)保、低毒、廉價、非極性、非爆炸性、易于從提取物中除去)[34]、溫和的臨界溫度(31.1 ℃)和臨界壓力(7.38 MPa)[35]，因此其被廣泛地用于超臨界流體萃取技術中。超臨界CO2流體萃取法通常包括以下幾個步驟(圖3)。首先是將CO2液化、加熱至高密度的超臨界狀態(tài)；然后將超臨界CO2流體通過含有油料種子的萃取器中，利用其高溶解性溶解油脂；最后將含有油的超臨界CO2流體通過分離柱，減壓使油與CO2分離[15,21]。超臨界CO2流體萃取法在有效規(guī)避有機溶劑殘留和機械壓榨得率低等問題的同時保證了較高的提取率(與溶劑浸提相近)和較好的油脂品質(與機械壓榨相近)[22,36]。由此可見，超臨界CO2流體萃取法是一種能夠高效率利用油料種子并獲得高品質油的方法。

圖3 超臨界CO2流體萃取流程示意[21]Fig.3 The experimental unit of supercritical carbon dioxide

與機械壓榨法、水酶法相比，已有較多超臨界CO2流體萃取辣木籽油的報道。有研究表明，在萃取壓力20 MPa，萃取溫度35 ℃，CO2流量20 kg/h的條件下，辣木籽油的提取率達97%[23]。另外，超臨界CO2流體萃取可通過改變壓力、溫度、CO2流量等參數(shù)來改善油的品質。例如，RUTTARATTANAMONGKOL等[22]通過調整壓力、溫度等參數(shù)來研究其對提取率、辣木籽油理化性質、脂肪酸、生育酚和甾醇組成的影響，發(fā)現(xiàn)高壓環(huán)境雖然能提高辣木籽油的提取率，但是所得油脂中的油酸、生育酚和甾醇含量偏低。這意味著在實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)者可以根據(jù)產(chǎn)品定位和目標人群需要，通過適當調節(jié)超臨界CO2流體萃取時的萃取壓力或溫度，來控制辣木籽油的品質。然而，由于超臨界CO2流體萃取技術面臨著設備成本高昂等現(xiàn)實問題，因此其主要被應用在富含生物活性物質或具有獨特成分的油脂提取中[37]。

3 辣木籽油的潛在應用

3.1 食品用油方面

辣木籽油是一種理想的食品用油，原因有以下幾點。第一，辣木籽油本身具有較好的感官品質。辣木籽油中過氧化物的水平較低，在室溫下呈金黃色，并能散發(fā)出類似于花生的宜人堅果味[38]。因此，提取后的辣木籽油可以省略或簡化多數(shù)商業(yè)植物油生產(chǎn)中不可缺少的脫色、脫臭等步驟，這有利于提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。第二，辣木籽油具有較好的營養(yǎng)保健功能。辣木籽油不僅含有豐富的鉀和鎂(分別為36.67和5.86 mg/L)，還含有豐富的油酸(含量高達78%)，這有利于降低因血清中膽固醇水平過高引起的心血管疾病的風險[39]。第三，辣木籽油具有良好熱穩(wěn)定性。豐富的油酸和生育酚賦予了辣木籽油高度的熱穩(wěn)定性，是理想的煎炸用油。熱重分析結果顯示(圖4)，辣木籽油在304 ℃開始分解，高于菜籽油(298 ℃)，表現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性[7]。ABDULKARIM等[40]將辣木籽油與市售大豆油、菜籽油進行了連續(xù)煎炸試驗(持續(xù)5 d)，其中辣木籽油的碘值、過氧化值變化幅度最小，總極性化合物水平最低，熱穩(wěn)定性也優(yōu)于這2種常見的商業(yè)用油。由此可見，辣木籽油具有部分或全部替代傳統(tǒng)煎炸植物油的應用前景。此外，提取方法也是影響辣木籽油熱穩(wěn)定性的一個原因，相同的油炸條件下，冷壓榨法提取得到的辣木籽油比溶劑浸提法(正己烷)表現(xiàn)出更好的抗劣化性[41]。

圖4 辣木籽油與菜籽油的熱重分析Fig.4 The TG/DTG curves of Moringa oleifera seed and canola oils

3.2 防腐抑菌方面

基于避免由微生物引起的食品腐敗變質和延長食品貨架期的需要，食品防腐劑(苯甲酸、山梨酸、硝酸鹽等)已經(jīng)廣泛用于食品行業(yè)中。但是，合成防腐劑的輕度蓄積性和生殖毒性使人們開始對其安全性產(chǎn)生了質疑。隨著人們生活水平的提高和大眾對健康問題重視程度的加深，天然防腐物質逐漸進入人們的視線。辣木籽油是一種優(yōu)異的天然防腐物質，這歸于其自身的安全性(急性毒性試驗表明辣木籽油實際無毒，遺傳毒性試驗證明辣木籽油沒有致畸和致突變風險[42])和良好的抗菌特性[43]。另一項研究顯示，通過對辣木籽油處理前后的單增李斯特菌和金黃色葡萄球菌的形態(tài)結構和完整性進行觀察后發(fā)現(xiàn)，處理后的細菌表面粗糙且不完整，細胞膜脫離細胞質，內容物流出(圖5)[44]。

圖5 辣木籽油處理前后的單增李斯特菌和金黃色葡萄球菌的SEM圖Fig.5 The SEM images of L.monocytogenes and S.aureus before and after treated by Moringa oleifera seed oils

這說明辣木籽油的抗菌特性是通過不可逆破壞細菌的細胞結構來實現(xiàn)的。辣木籽油的良好防腐特性，在延長發(fā)酵乳制品的保質期上有良好的研究應用。SALEM等[45]將加入不同比例辣木籽油的酸奶油在瓊脂板上恒溫培養(yǎng)2 d后發(fā)現(xiàn)，和未加辣木籽油的酸奶油相比，所有比例的細菌總數(shù)均有所下降。放置15 d后，未加辣木籽油的酸奶油中酵母菌和霉菌數(shù)量已接近酸奶油中允許檢出數(shù)量的上限，而含辣木籽油的酸奶油在保存了28 d后，仍未檢出酵母菌和霉菌。此外，該研究顯示添加辣木籽油不僅不會對酸奶油的外觀、酸度等產(chǎn)生不良影響，還能夠起到改善酸奶油風味的作用。

3.3 其他方面

基于辣木在種植過程中不需要占用耕地和單位種植面積所得到的辣木籽油產(chǎn)量較高(產(chǎn)油量達900 kg/hm2)的特點[46]，辣木籽油在除食品之外的其他領域有著更廣泛的潛在應用。生物柴油是由植物油或動物脂肪在化學法或酶法等催化條件下與醇(主要是甲醇)發(fā)生酯交換反應產(chǎn)生的。它具有良好的環(huán)境效益(CO2和硫的排放量較低，幾乎不產(chǎn)生顆粒污染物)，是一種很有前途的礦物柴油替代品[47]。大量研究表明，辣木籽油是一種用于制作生物柴油的優(yōu)異原料[48]，由辣木籽油轉化而成的生物柴油的運動黏度(4.83 mm2/s)、氧化穩(wěn)定性(3.61 h)、潤滑性(135 μm)均滿足ASTM D6751標準，此外，它的十六烷值含量高達67.07%，在目前所報道的生物柴油中位于前列[49]。

除了用于制作生物柴油，辣木籽油還非常適合用于化妝品中。早在古埃及便有使用辣木籽油去除皺紋的記載；目前，仍可以在國際化妝品的配方中發(fā)現(xiàn)辣木籽油(如資生堂、科顏氏)。豐富的油酸賦予了辣木籽油較好的穩(wěn)定性，這使其非常適用于需要加入FeO等還原性物質來賦予顏色(如口紅)的化妝品中；此外，辣木籽油還表現(xiàn)出較好的順滑性和較小的擴散性，這恰好是顏色較深、上色面積較小的化妝品(如眼影)所需要的[47]。段瓊芬等[50]還發(fā)現(xiàn)辣木籽油具有防曬功能，防曬效果與SPF值為21的防曬霜相似；在小鼠背部分別涂抹食用油、防曬霜、辣木籽油，然后在紫外燈下照射6 h后與未經(jīng)輻射的對照組小鼠相比，涂抹食用油的小鼠皮膚出現(xiàn)嚴重灼傷，而涂抹辣木籽油和防曬霜的小鼠背部沒有發(fā)現(xiàn)損傷；皮膚組織的病理切片結果表明，辣木籽油對皮膚的保護作用可以達到真皮層。

4 展望

自2014年國家主席習近平訪問古巴以來，辣木在我國廣西、云南等地區(qū)已有大規(guī)模種植。辣木籽油優(yōu)良的脂肪酸組成和豐富的生物活性成分使其在食品和非食品領域均具有廣闊的發(fā)展前景。就現(xiàn)階段有關辣木籽油的理論研究現(xiàn)狀與進展來看，仍需要從以下幾個方面進行深入研究。第一，對不同提取方法制得的辣木籽油進行安全性評價。目前關于不同提取方法制得的辣木籽油的安全性研究較少，僅有對壓榨法提取的辣木籽油的安全性評價，大眾普遍質疑溶劑浸提法安全性，但還沒有相關研究。第二，系統(tǒng)研究不同提取方法對辣木籽油理化性質的影響。理化性質對鑒定油脂品質具有重要的意義，對在食品、化妝品、生物柴油等領域上的選擇有針對性提取方法具有重要作用。國內外關于水酶法和超臨界CO2流體萃取法提取的辣木籽油的理化性質的相關研究甚少。第三，對辣木籽油精煉方法進行研究。對提取的辣木籽油進行精煉，有助于其在食品、醫(yī)療領域更好的應用。第四，對辣木籽油中功效成分的作用機理進行研究辣木籽油在預防心血管疾病、降低癌癥發(fā)病率上均有較好的效果，但是其預防機制、活性物質的化學結構仍尚不明確。