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，毛強強

(山西大學生命科學學院，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，毛強強

(山西大學生命科學學院，山西 太原 030006)

采用超聲波輔助提取南瓜籽油，并用單因素試驗和正交試驗篩選最佳提取條件。結果表明：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)、超聲時間20min、超聲功率90W、超聲溫度30℃，在此條件下油脂提取率高達94.22%，各因素對提取率的影響依次為料液比、超聲時間、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38.86%。因其不飽和脂肪酸含量高，長期食用對降低血脂、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、節(jié)能、節(jié)料、高效、提油率高等優(yōu)點。王曉等[11]通過GC-MS分析報道，南瓜籽油主要脂肪酸為亞油酸、油酸和棕櫚酸。本實驗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，并對南瓜籽油的脂肪酸成分進行氣相分析[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 山西省晉黎來種業(yè)公司。

石油醚(沸程60～90℃)、苯(均為分析純) 天津市風船化學試劑科技有限公司；標品硬脂酸甲酯、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 杭州曠維實驗室設備有限公司；毛細管色譜柱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定

樣品前處理：挑選籽粒飽滿，色澤圓潤的南瓜籽，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《食品中粗脂肪的測定》，重復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

料液比對南瓜籽油提取率的影響：準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℃、超聲時間30min、超聲功率60W的條件下進行試驗，取出、冷卻、過濾，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)回收溶劑，得南瓜籽油，計算得油率及油脂提取率，選擇最佳料液比。

超聲時間對南瓜籽油提取率的影響：以選定的料液比，選取超聲時間10、20、30、40、50min，在超聲溫度30℃、超聲功率60W條件下進行試驗，測定提取率，確定最佳超聲時間。

超聲功率對南瓜籽油提取率的影響：以選定的料液比、超聲時間，選取超聲功率30、60、90、120、150W，在超聲溫度30℃的條件下進行試驗，測定提取率，確定最佳超聲功率。

超聲溫度對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行試驗，測定提取率，確定最佳超聲溫度。

1.3.4 南瓜籽油提取正交試驗

選取料液比、超聲時間、超聲功率、提取溫度4個因素，每個因素3個水平，按L9(34)設計進行正交試驗，因素與水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表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：氫火焰檢測器(FID)，載氣：高純氮氣(99.999%)，流量0.25mL/min；進樣口溫度：270℃；檢測器溫度：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；分流進樣1μL，分流比50:1。各組分的相對含量采用峰面積歸一法進行定量。

2 結果與分析

2.1 原料油脂測定

X-10南瓜籽中粗脂肪含量為48.57%。

2.2 料液比對南瓜籽油提取率的影響

圖1 料液比對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。然而當溶劑用量達到1:8(g/mL)時，提取率趨于穩(wěn)定。這是因為當原料量一定時，溶劑用量越大，體系滲透壓越大，油脂越容易被提取出來。當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；如果液料比過大，會消耗更多的能量和時間，同時也會增加超聲波破碎細胞的阻力，使細胞破碎程度下降，從而降低有效成分的提取率，因此，從經(jīng)濟角度考慮1:8(g/mL)為最佳料液比。

本研究采取賦分法對所得資料進行計分分析，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 超聲時間對南瓜籽油提取率的影響

由圖2可知：提取時間小于20min時，南瓜籽油的提取率隨著時間的延長明顯增大，當提取時間大于20min時，南瓜籽油提取率有所下降，這是因為剛開始時提取液中不含油脂，而原料中油脂的含量為最大值，隨著浸提過程的進行，南瓜籽油逐漸溶入提取液。因此，提取時間過短，南瓜籽油溶解不充分，提取率較低。但是提取時間過長，提取率也有所下降，這是因為超聲波具有較強的機械剪切作用，長時間的作用會使大分子的脂肪斷裂[13]，從而在后處理的過程中，損失增大而影響南瓜籽油的提取率。因此，提取時間為20min較適宜。

圖2 超聲時間對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 超聲功率對南瓜籽油提取率的影響

圖3 超聲功率對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：超聲功率設定在30～90W之間時，隨著功率的增大，超聲波對細胞壁的破碎作用增強，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，其主要原因為當超聲功率大于90W時，超聲作用進一步加速了提取液的流動，從而減少了物料在超聲場中的停留時間，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 超聲溫度對南瓜籽油提取率的影響

由圖4可知：不同超聲溫度對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，當溫度達到40℃時，提取率最高，而后開始下降。這可能是因為溫度過高，當接近或達到沸點時，溶劑揮發(fā)加快，浸出過程難以穩(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 正交試驗結果分析

由表2極差分析結果表明，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)、超聲時間20min、超聲功率90W、超聲溫度30℃。按上述最佳提取條件，進行3次平行實驗，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，說明正交試驗結果正確可靠。

表2 超聲波提取工藝正交試驗結果Table 2 Results and range analysis of orthogonal experiments

2.7 南瓜籽油脂肪酸分析

通過氣相色譜儀對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行了測定。圖5為脂肪酸甲酯標準物GC色圖譜，棕櫚酸甲酯的保留時間為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，共檢測到5種脂肪酸甲酯，與脂肪酸甲酯標準物GC色譜圖對照可知，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含量見表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，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，因此對人類健康而言，不失為一種理想的保健油[15]。

3 結 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83.51%，是一種典型的高營養(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

山西省科技攻關項目(20080311015)

范三紅(1963—)，男，副教授，碩士，研究方向為食品科學。E-mail：fsh729@sxu.edu.cn