權(quán) 煜，劉學(xué)強(qiáng)，趙丹丹，饒 歡，吳彤嬌，郝建雄

（河北科技大學(xué)食品與生物學(xué)院，河北石家莊 050000）

油莎豆（Cyperus esculentusL.），又名鐵荸薺或虎堅(jiān)果，是莎草科植物的塊莖，在歐洲的西班牙和非洲東北部被廣泛種植，中科院植物所在1952 年時(shí)將油莎豆從蘇聯(lián)引進(jìn)中國(guó)[1]。由于油莎豆適應(yīng)性及抗逆性強(qiáng)，能夠在干旱、沙化或酸性土壤中生長(zhǎng)[2]，因此在中國(guó)北方種植較多[3]。油莎豆富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中油脂含量很高。油莎豆油以油酸（67.71%～74.60%）為主，因此不飽和脂肪酸含量高，與橄欖油的脂肪酸組成相似，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也與其相當(dāng)[4]。此外，油莎豆中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)還具有一定的抗菌、抗氧化功效[5]，Shantrell 等[6]的研究結(jié)果表明，油莎豆的水提取物和甲醇提取物中含有酚類和黃酮等抗氧化活性成分，具有出色的鐵還原能力，能夠有效清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基和2,2′-聯(lián)氮-雙（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺 酸）（2,2′-azino-bis（3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid），ABTS+）自由基，Jing 等[7]通過(guò)油莎豆油的體外和體內(nèi)抗氧化活性試驗(yàn)也表明了油莎豆油具有良好的抗氧化性能。

油脂的常見(jiàn)提取方法可分為機(jī)械法和浸提法兩種，機(jī)械法快速省時(shí)，但出油率低；近些年在普通浸提的基礎(chǔ)之上衍生出超臨界法（supercritical fluid extraction，SFE）、水酶法（aqueous enzymatic extraction，AEE）、微波（microwave assisted extraction，MAE）及超聲波輔助法（ultrasonic assisted extraction，UAE）等快速方便、得油率高的方法。段蕾[3]采用SFE 提取油莎豆油，得率達(dá)到24.90%，且不飽和脂肪酸含量很高，但是實(shí)驗(yàn)成本較高。劉蕾等[8]利用AEE 水解植物細(xì)胞壁來(lái)獲取油脂，但AEE 的瓶頸在于低采收率和長(zhǎng)加工時(shí)間，且滅酶過(guò)程會(huì)使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)大量損失。Hu 等[2]使用MAE 提取油莎豆油，以石油醚和丙酮（2:1，v/v）的混合物作為溶劑，提取率為24.12%，與索式提取法（soxhlet extraction，SE）相比，油中營(yíng)養(yǎng)成分含量更高，但是微波作用的缺點(diǎn)是加熱不均勻。而UAE 利用超聲波的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)以及熱效應(yīng)破壞細(xì)胞，可以有效補(bǔ)償微波加熱不均勻的缺點(diǎn)[9]，且其成本低廉，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損害較小。

前人的研究對(duì)油莎豆油的營(yíng)養(yǎng)成分（總酚含量和總黃酮含量）報(bào)道較少，并且這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)容易被提取方式、溫度等因素影響。所以本試驗(yàn)利用超聲輔助正己烷提取油莎豆油，并利用響應(yīng)面法優(yōu)化提取條件，從提取工藝和溫度兩個(gè)角度討論其對(duì)油莎豆油中的總酚含量和總黃酮含量的影響，并測(cè)定了油脂的DPPH 自由基清除能力和脂肪酸組成，以期為油莎豆油脂的開(kāi)發(fā)利用提供一定基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

油莎豆 河北省衡水市；正己烷、無(wú)水乙醇、亞硝酸鈉、碳酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉 分析純，天津歐博凱化工有限公司；沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品（HPLC≥98%）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）上海麥克林生化科技有限公司；福林酚試劑 生物試劑，上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（HPLC≥98%）生物試劑，北京索萊寶科技有限公司。

Blue pard 生化培養(yǎng)箱、HWS-24 電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SpectraMax M2 酶標(biāo)儀 美國(guó)Molecular Devices 公司；HC-3018 高速離心機(jī) 安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；JJ-666 磨粉機(jī) 綠建家居用品有限公司；RE-5205 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；CP114 電子天平 奧豪斯儀器（上海）有限公司；XM-P222H 無(wú)極調(diào)功超聲波清洗機(jī) 小美超聲儀器（昆山）有限公司；Agilent 7890B 氣相色譜儀 美國(guó)Agilent 公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 油莎豆油超聲輔助提取工藝 油莎豆脫皮→干燥→粉碎過(guò)篩→超聲輔助正己烷提取→9000 r/min，常溫下離心10 min→蒸發(fā)溶劑→干燥恒重→油莎豆毛油。

操作要點(diǎn)：對(duì)油莎豆使用5% NaOH 在70 ℃下堿燙6 min 脫皮，清水洗凈，自然風(fēng)干4 h；粉碎過(guò)篩：使用研磨機(jī)將油莎豆研磨成細(xì)粉，超聲輔助正己烷提取，并常溫離心，保留上清液；蒸發(fā)溶劑：使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀于40 ℃下蒸發(fā)正己烷；干燥恒重：油莎豆粕的前后兩次稱量所得質(zhì)量之差小于0.2 mg。制得的油莎豆油于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 油莎豆油得率計(jì)算 將超聲輔助提取得到的油莎豆毛油稱重，與試驗(yàn)所需豆粉質(zhì)量相比得到油莎豆油得率[8-10]。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn) 稱取1.00 g 油莎豆粉末，按照1.2.1 的流程進(jìn)行超聲輔助提取?？刂屏弦罕葹?:14 g/mL，超聲時(shí)間為20 min，超聲功率210 W，粉碎粒度40 目，考察不同超聲溫度（20、30、40、50、60 ℃）對(duì)油莎豆油得率的影響；控制料液比為1:14 g/mL，超聲溫度為40 ℃，超聲功率210 W，粉碎粒度40 目，考察不同超聲時(shí)間（10、15、20、25、30、35 min）對(duì)油莎豆油得率的影響；控制料液比為1:14 g/mL，超聲時(shí)間為20 min，超聲溫度40 ℃，粉碎粒度40 目，考察不同超聲功率（210、245、280、315、350、385 W）對(duì)油莎豆油得率的影響；控制超聲時(shí)間為20 min，超聲溫度40 ℃，超聲功率315 W，粉碎粒度40 目，考察不同料液比（1:8、1:10、1:12、1:14、1:16、1:18 g/mL）對(duì)油莎豆油得率的影響；控制料液比為1:14 g/mL，超聲時(shí)間為20 min，超聲功率315 W，超聲溫度40 ℃，考察不同粉碎粒度（20、40、60、80、100、120 目）對(duì)油莎豆油得率的影響。

1.2.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使用Design-Expert 13 的Box-Behnken 模型進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)（BBD），選擇超聲溫度、超聲時(shí)間、料液比和粉碎粒度4 個(gè)因素，進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面設(shè)計(jì)，以油莎豆油得率為響應(yīng)值，四個(gè)因素的水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)Table 1 Levels of independent variables in the response surface design

1.2.5 油莎豆油品質(zhì)分析

1.2.5.1 基本感官指標(biāo) 油脂透明度、氣味、滋味依據(jù)GB/T 5525-2008《植物油脂 透明度、氣味、滋味鑒定法》[11]中方法測(cè)定。

1.2.5.2 總酚含量測(cè)定 采用Folin-Ciocalteu 比色法。將0.2 mL 油莎豆油的80%乙醇提取物與1 mL 0.1mol/L 的福林酚試劑混合，靜置3 min 后添加3 mL 10% Na2CO3，定容至10 mL。避光反應(yīng)1 h，于765 nm 處測(cè)定吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：精密稱量沒(méi)食子酸對(duì)照品1 mg，用去離子水溶解并制成0.1 mg/mL 的沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品母液。精密量取標(biāo)準(zhǔn)品母液0、0.5、1、1.5、2、2.5 mL，按照樣品的測(cè)定流程測(cè)定并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果以每毫升溶液中沒(méi)食子酸質(zhì)量表示測(cè)定樣品中總酚含量[12-13]。標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：y=0.4060x+0.1845，R2=0.9961。

1.2.5.3 總黃酮含量測(cè)定 取0.2 mL 油莎豆油的80%乙醇提取物，與0.5 mL 5% NaNO2溶液混合，靜置7 min 后加入0.5 mL 10% Al（NO3）3溶液，反應(yīng)7 min后加入5 mL 1mol/L 的NaOH 溶液，60%乙醇定容至10 mL，在510 nm 處測(cè)定樣品吸光度值。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：精密稱量蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品10 mg，用60%乙醇溶解并定容至100 mL，制成0.1 mg/mL 的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品母液。精密量取標(biāo)準(zhǔn)品母液0、0.5、1、1.5、2、2.5 mL，按照樣品的測(cè)定流程測(cè)定并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果以每mL 溶液中蘆丁質(zhì)量表示[12-14]。標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：y=0.6811x-0.0021，R2=0.9973。

1.2.5.4 DPPH 自由基清除率測(cè)定 用無(wú)水乙醇準(zhǔn)確配制濃度為4、8、12、16、20 mg/mL 的油莎豆油樣品，分別取1 mL 樣品，加入1 mL 0.2 mmol/L 的DPPH-無(wú)水乙醇溶液，搖勻并避光靜置30 min，于517 nm 處測(cè)定吸光度A1；用無(wú)水乙醇代替DPPH 溶液作為空白對(duì)照，測(cè)定吸光度A2；按照下式計(jì)算DPPH 自由基清除率[15-16]。

式中：A0：無(wú)水乙醇+DPPH 溶液的吸光度；A1：樣品+DPPH 溶液的吸光度；A2：樣品+無(wú)水乙醇的吸光度。

1.2.5.5 脂肪酸組成測(cè)定 脂肪酸組成測(cè)定方法參照GB 5009.168-2016[17]。氣相色譜條件：色譜柱，HP-88（100 m×0.25 mm×0.25 μm）；檢測(cè)器，氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）；載氣，氮?dú)猓兌取?9.999%）；柱溫：100 ℃保持13 min，10 ℃/min 升溫至180 ℃，保持6 min，1 ℃/min 升溫至200 ℃，保持20 min，4 ℃/min 升溫至230 ℃，保持10.5 min；進(jìn)樣口溫度，270 ℃；檢測(cè)器溫度，280 ℃；分流比，30:1；進(jìn)樣量，1 μL。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。使用SPSS 26 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan 多重比較，響應(yīng)面數(shù)據(jù)使用Design-Expert 13 和Origin 2021軟件進(jìn)行分析與作圖。顯著性水平確定為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

超聲溫度對(duì)油莎豆油得率的影響由圖1A 所示，油莎豆油的得率隨提取溫度升高先增大后減小，在40 ℃時(shí)達(dá)到最高，為19.49%。溫度的升高使油脂在溶劑中溶解度增大，溶劑密度和粘度降低，油脂擴(kuò)散加快，得率增加[18-19]；但過(guò)高的溫度增加了溶劑的飽和蒸氣壓，導(dǎo)致氣泡閉合時(shí)緩沖作用增強(qiáng)，空化破壞作用減弱[20]，正己烷的沸點(diǎn)較低，約為69 ℃，所以溫度升高對(duì)其作為提取溶劑的提取效率有較大影響，高溫也會(huì)使溶劑蒸發(fā)，減少了豆粉與溶劑之間的有效接觸面積，導(dǎo)致得率的大幅下降。Tian 等[10]提取石榴籽油與劉蕾等[8]提取油莎豆油時(shí)都在40 ℃之后得率顯著（P＜0.05）下降。因此選擇30～50 ℃為后續(xù)試驗(yàn)溫度。

圖1 單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)油莎豆油得率的影響Fig.1 Effects of single factor experiment on the yield of oil from tiger nut oil

超聲時(shí)間對(duì)油莎豆油得率的影響由圖1B 所示，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，油莎豆油的得率先升高后下降，在15～20 min 之間得率增加較快，在20 min 時(shí)達(dá)到最大值19.55%。超過(guò)20 min 時(shí)開(kāi)始快速下降。這是因?yàn)樵谔崛∵^(guò)程開(kāi)始時(shí)，由于固液主體之間的濃度梯度和超聲空化效應(yīng)，擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力大，溶劑良好地滲透到細(xì)胞中[21]；隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，油莎豆中不溶性物質(zhì)等雜質(zhì)懸浮在提取物中，或重新吸附到破裂的組織顆粒上，降低了溶劑對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的滲透性[22]，Joven 等[23]在提取雨傘樹(shù)種子油脂時(shí)也有類似的趨勢(shì)。因此選擇15～25 min 為后續(xù)試驗(yàn)時(shí)間。

超聲功率對(duì)油莎豆油得率的影響由圖1C 所示，超聲功率從210 W 增加到315 W 時(shí)，油的得率有所增加，在315 W 時(shí)達(dá)到最大值22.97%，之后隨著超聲功率的增大得率大幅下降，這與胡煒東等[24]和高芳芳等[25]提取油莎豆油的研究結(jié)果趨勢(shì)一致。這是由于超聲功率的增大使空化和機(jī)械作用強(qiáng)烈，油脂滲出量隨之增大[26]；當(dāng)超聲功率過(guò)大時(shí)，油脂可能分解或揮發(fā)，使提取率略有減少[22,27]，故選取超聲功率為315 W 較適宜。

料液比對(duì)油莎豆油得率的影響由圖1D 所示。隨著溶劑用量的增加，油莎豆油的得率逐漸增大。當(dāng)液料比達(dá)到1:14（g/mL）時(shí)，油的得率達(dá)到最高值24.48%。進(jìn)一步提高液料比例并未對(duì)得率產(chǎn)生顯著增益，繼續(xù)增大液料比則會(huì)導(dǎo)致油得率略微下降，這與Tian 等[10]和Senrayan 等[9]提取木棉籽油的研究結(jié)果趨勢(shì)一致。由于有機(jī)溶劑的介電常數(shù)大約等于甘油三酯的介電常數(shù)，因此使用正己烷等有機(jī)溶劑容易浸入細(xì)胞內(nèi)部，從而有效溶解脂質(zhì)[28]。在1:8～1:14（g/mL）間逐漸上升主要是由于固液主體之間的濃度梯度給予了傳質(zhì)過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)力[10,29]，但當(dāng)溶劑過(guò)大時(shí)，對(duì)于在底部沉積的豆粉顆粒，超聲產(chǎn)生的空化和機(jī)械等效應(yīng)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致溶劑的浪費(fèi)并增加后續(xù)工作的困難[30]，故選擇液料比為1:14（g/mL）左右較適宜。

粉碎粒度對(duì)油莎豆油得率的影響由圖1E 所示。在粉碎粒度為20～60 目時(shí)，隨著粉碎粒度的增加，油的得率明顯提高，在60 目時(shí)達(dá)到最大值23.96%，而當(dāng)粉碎粒度大于60 目時(shí)，得率顯著（P＜0.05）下降。唐琳琳[31]研究超聲輔助提取紅樹(shù)莓籽油時(shí)發(fā)現(xiàn)，籽粒的粉碎粒度是影響油脂得率的關(guān)鍵因素，這是因?yàn)橛蜕狗圪|(zhì)變細(xì)，使溶劑與豆粕接觸面積增大，傳質(zhì)阻力減少，油脂更易溶出也更容易提取完全；但油莎豆粉碎過(guò)細(xì)時(shí)豆粕易沉底被壓實(shí)，不易被溶劑接觸完全，增加了傳質(zhì)阻力，不利于豆油的提取，因此導(dǎo)致得率下降[32]。劉花花等[32]提取石榴籽油時(shí)也發(fā)現(xiàn)粉碎粒度超過(guò)60 目后得率也顯著下降。因此粉碎粒度選擇40～80 目為后續(xù)試驗(yàn)粉碎粒度。

2.2 單因素方差分析

由表2 可知，五個(gè)因素均對(duì)油的得率有極顯著影響（P＜0.01），超聲功率相對(duì)于料液比、超聲時(shí)間、超聲溫度和粉碎粒度對(duì)油莎豆油的得率影響較小?？紤]實(shí)驗(yàn)條件和效率，在響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)中選擇料液比、超聲時(shí)間、超聲溫度和粉碎粒度四個(gè)因素進(jìn)行考察。

表2 單因素實(shí)驗(yàn)方差分析結(jié)果Table 2 Analysis of variance results of single factor experiments

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 試驗(yàn)結(jié)果與方差分析 根據(jù)從單因素實(shí)驗(yàn)得出的最佳條件，對(duì)其進(jìn)行了包括五組中心點(diǎn)實(shí)驗(yàn)在內(nèi)的共29 組實(shí)驗(yàn)，以進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面分析，具體結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface methodology experimental

將上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)Design-Expert 軟件進(jìn)行多元回歸擬合，得到擬合二次多項(xiàng)回歸方程。以超聲溫度A、超聲時(shí)間B、料液比C 和粉碎粒度D 為自變量，以油莎豆油得率為響應(yīng)值，回歸方程為：Y=24.24+0.9417A+0.1258B+1.70C+1.86D+0.5750AB+0.8950AC+0.2800AD+0.0675BC-0.3250BD+0.9025CD-1.28A2-1.87B2-2.29C2-2.33D2。

回歸模型進(jìn)一步應(yīng)用方差分析及顯著性檢驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果見(jiàn)表4。F值和P值用于顯著性評(píng)估。從表可知，模型F=147.44，P＜0.0001，表明回歸模型極顯著，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；失擬項(xiàng)F=0.2908，P＞0.05，說(shuō)明了模型失擬相對(duì)于純誤差造成的油莎豆油得率變異之間差異不顯著，擬合度好。四個(gè)因素對(duì)油莎豆油得率的影響程度大小為：粉碎粒度＞料液比＞超聲溫度＞超聲時(shí)間。R2=0.9931，說(shuō)明因變量與自變量間有一定的線性關(guān)系[33]；校正決定系數(shù)R2Adj=0.9865，預(yù)測(cè)決定系數(shù)R2Pred=0.9776，說(shuō)明該回歸模型選擇合適，具有良好的擬合優(yōu)度和預(yù)測(cè)能力[34]；變異系數(shù)C.V.%=1.34，說(shuō)明結(jié)果準(zhǔn)確性和可靠性較高。Adeq Precision 值大于4 表明模型抗干擾能力良好[34-35]，該模型Adeq Precision=35.9394，說(shuō)明其在自變量范圍內(nèi)是準(zhǔn)確可靠的。

表4 方差分析結(jié)果Table 4 Analysis of variance

2.3.2 響應(yīng)面交互作用分析 根據(jù)回歸方程繪制對(duì)應(yīng)的響應(yīng)面圖，兩因素間的交互作用強(qiáng)弱可以從圖像的等高線中體現(xiàn)，橢圓形代表交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響強(qiáng)；響應(yīng)曲面的陡峭程度反映了各項(xiàng)因素得影響程度，陡峭代表因素對(duì)響應(yīng)值的影響大。如圖2 所示，所有3D 圖像均表現(xiàn)出一定的“鐘罩型”，說(shuō)明中心條件選擇恰當(dāng)，得率在四因素的三個(gè)水平間都存在先升高再降低的趨勢(shì)[32]。結(jié)合表4，AB、AC、BD、CD 的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響顯著（P＜0.05），CD 的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響最強(qiáng)，AC 次之；AD、BC 的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響不顯著。此外，單因素對(duì)得率的影響是否顯著會(huì)影響響應(yīng)面的形狀，由于B 對(duì)得率的影響不顯著，所以圖2a、圖2d、圖2e 圖形的超聲時(shí)間面相對(duì)平緩，整體呈現(xiàn)較標(biāo)準(zhǔn)的傘狀。粉碎粒度的顯著性最大，在圖2c、圖2e、圖2f 中有所體現(xiàn)，得率顯著提高，圖形陡峭走高，圖形呈現(xiàn)非對(duì)稱性。

圖2 兩因素交互作用對(duì)響應(yīng)面的影響Fig.2 Effects of the interaction between two factors on the response surface

2.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果及驗(yàn)證 通過(guò)軟件分析，得到油莎豆油理論提取工藝為：料液比1:15.22（g/mL）、超聲時(shí)間20.50 min、超聲溫度46.64 ℃、粉碎粒度71.02 目，油莎豆油的最大得率為25.59%；但考慮到實(shí)際操作的可行性，將工藝調(diào)整為：料液比1:15（g/mL）、超聲時(shí)間20 min、超聲溫度47 ℃、粉碎粒度70 目，在該條件下重復(fù)提取3 次油莎豆油，實(shí)際得率為24.98%、25.03%、25.02%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD=2.00%，與回歸模型預(yù)測(cè)的得率最大值相比無(wú)顯著差異，說(shuō)明應(yīng)用響應(yīng)面模型優(yōu)化油莎豆油超聲輔助提取工藝條件的結(jié)果可靠。

2.4 不同工藝與溫度對(duì)油品質(zhì)的影響

2.4.1 不同溫度及超聲作用對(duì)油中活性成分和抗氧化性的影響 選擇25 ℃（常溫）、47 ℃（超聲輔助提取最佳溫度）、60 ℃（高溫）三個(gè)溫度，分別在超聲與不超聲的條件下進(jìn)行油莎豆油的提取，并對(duì)這6 組油莎豆油進(jìn)行基本感官和總酚、總黃酮、DPPH 清除率的測(cè)定，結(jié)果如圖3～圖4 所示。由圖3 可知，6 組油樣因未進(jìn)行精煉，在20 ℃放置24 h 后均呈現(xiàn)微濁狀態(tài)，液體為黃橙色，無(wú)明顯異味，具有豆類特有的香氣。

圖3 6 組油莎豆油毛油成品圖Fig.3 Product diagram of 6 groups of tiger nut (Cyperus esculentus L.) crude oil

圖4 不同溫度及超聲作用下油莎豆油的總酚、總黃酮含量及DPPH 自由基清除率Fig.4 Total phenolic and flavonoid contents and DPPH clearance rate of tiger nut oil under different temperatures and ultrasound effects

圖4a 表示出不同溫度及超聲作用下的6 份油品中總酚含量的變化。在超聲與未超聲組中，25 ℃時(shí)的總酚含量在三個(gè)溫度中最大，分別為0.54、0.48 mg/mL。從圖4a 中可以看出，超聲組總酚含量均顯著（P＜0.05）高于未超聲組。說(shuō)明在超聲作用下，油莎豆油中的酚酸類物質(zhì)能更好的溶出，且在25～60 ℃間超聲作用對(duì)酚酸類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)破壞效應(yīng)小。但隨著溫度的上升，油中總酚含量有些許下降，這種現(xiàn)象尤其體現(xiàn)在未超聲組，說(shuō)明體系溫度對(duì)酚酸類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)破壞效應(yīng)相對(duì)較大，超聲組的下降趨勢(shì)不明顯可能是因?yàn)槌曌饔孟氯艹龅目偡颖缺桓邷仄茐慕Y(jié)構(gòu)的總酚含量高，所以呈現(xiàn)出了這種結(jié)果。

圖4b 表示了不同溫度及超聲作用下的6 份油品中總黃酮含量的變化，在提取油莎豆油的過(guò)程中，隨著溫度的增加，總黃酮的含量也有所增加，在60 ℃時(shí)油中總黃酮含量與47 ℃時(shí)的總黃酮含量無(wú)顯著差異，但在之前的單因素實(shí)驗(yàn)中，油莎豆油的得率在60 ℃時(shí)相對(duì)于40 ℃顯著（P＜0.05）下降，這說(shuō)明油莎豆油的得率與油中的總黃酮含量可能無(wú)相互影響作用。另外，根據(jù)文獻(xiàn)[36-37]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，黃酮類物質(zhì)的提取最佳溫度大致在50～60 ℃之間，本實(shí)驗(yàn)的趨勢(shì)與其相符。在超聲與未超聲組的對(duì)比中，在25 ℃時(shí)超聲作用對(duì)總黃酮的含量有顯著（P＜0.05）的降低作用，這說(shuō)明油莎豆油中的黃酮類物質(zhì)容易被超聲作用破壞，這種作用隨著溫度的升高而逐漸不明顯，這可能是因?yàn)轶w系溫度升高，加強(qiáng)了超聲的空化作用，使油莎豆中的黃酮類物質(zhì)更好地溶出，從而拉近了與未超聲組的差距。

圖4c 表示了不同溫度及超聲作用下的6 份油品的DPPH 自由基清除率，油莎豆油濃度在0～20 mg/mL 時(shí)對(duì)DPPH 自由基的清除率隨著質(zhì)量濃度的升高而增大，呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系，說(shuō)明油莎豆油中含有抗氧化性成分，超聲與否對(duì)DPPH 自由基的清除率影響不顯著，從整體趨勢(shì)上看，溫度升高會(huì)降低油脂的抗氧化活性。

2.4.2 油莎豆油脂肪酸組成分析 將油莎豆油經(jīng)甲酯化后通過(guò)氣相色譜儀進(jìn)行分析，得到6 組脂肪酸氣相色譜圖如圖5 所示，油莎豆油的脂肪酸有較好地分離且經(jīng)過(guò)樣品前處理后沒(méi)有雜質(zhì)干擾。

圖5 油莎豆油脂肪酸色譜圖Fig.5 Chromatogram of fatty acids of tiger nut oil

對(duì)6 組油樣進(jìn)行脂肪酸組成含量檢測(cè)分析，共檢測(cè)出11 種脂肪酸，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 油莎豆油脂肪酸組成（%）Table 5 Fatty acid compositions of tiger nut oil (%)

由表5 可以看出，6 組油莎豆樣品可檢出的脂肪酸組成相同，因提取工藝和溫度有微小的不同。油莎豆油脂中含量最高的脂肪酸是油酸（C18:1），含量在73.81%～74.00%左右，其次是棕櫚酸（C16:0），含量大約為12.80%，與前人的研究結(jié)果類似[38-40]，再次證實(shí)了油莎豆油是一種富含油酸的植物油。并且本試驗(yàn)采用超聲輔助正己烷所提取的油莎豆油中棕櫚酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）、油酸（C18:1n9c）和亞油酸（C18:2n6c）的含量均符合LS/T 3259-2018《油莎豆油》標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)6 組油樣的每種脂肪酸及飽和脂肪酸（SFA）、單不飽和脂肪酸（MUFA）、多不飽和脂肪酸（PUFA）、不飽和脂肪酸（UFA）的含量進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果顯示除硬脂酸（C18:0）和亞麻酸（C18:3n3）的含量在6 組油樣中有顯著性（P＜0.05）差異，其他脂肪酸含量的變化均不顯著，這證明了在25～60 ℃超聲作用和溫度的變化對(duì)脂肪酸的種類和含量的影響不大。其中60 ℃未超聲組的硬脂酸含量顯著（P＜0.05）低于其他組，這可能是由于高溫所導(dǎo)致的，也可能是試驗(yàn)誤差導(dǎo)致；超聲作用對(duì)亞麻酸的含量有一定影響，超聲組的含量比未超聲組的含量相對(duì)較高，溫度對(duì)其含量的影響還需進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論

經(jīng)超聲溫度、超聲時(shí)間、料液比及粉碎粒度四個(gè)因素的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，確定油莎豆油的最優(yōu)提取條件為：料液比1:15（g/mL）、超聲時(shí)間20 min、超聲溫度47 ℃、粉碎粒度70 目，在此條件下，油莎豆油的得率為25.01%±0.03%，RSD=2.00%，油樣為黃橙色微濁狀態(tài)，具有豆類特有的香氣。油莎豆油濃度在0～20 mg/mL 時(shí)對(duì)DPPH 自由基有一定的清除作用；在總酚含量測(cè)定中，超聲在三組不同溫度下均有顯著性（P＜0.05）作用，未超聲組的總酚含量隨溫度的上升而顯著下降；在總黃酮含量測(cè)定中，超聲與未超聲組的總黃酮含量都隨溫度的上升而上升。研究證明超聲作用使油莎豆中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能更好的溶出，但對(duì)油莎豆中黃酮類物質(zhì)的破壞效應(yīng)相對(duì)較大，而酚酸類物質(zhì)在高溫時(shí)含量顯著（P＜0.05）下降。在25～60 ℃超聲作用和溫度的變化對(duì)脂肪酸的種類和含量的影響不大，油酸（C18:1）含量最高，約為73.81%～74.00%。

油莎豆作為一種新型油料作物，本研究為油莎豆油的開(kāi)發(fā)利用及新標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了客觀依據(jù)，油莎豆油作為新型能源具有重要研究意義和應(yīng)用價(jià)值。

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