石榴籽油的提取工藝優(yōu)化及脂肪酸組成分析

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(1.西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川 成都 610039；2.四川好醫(yī)生藥業(yè)集團(tuán)，四川 成都 610031)

·生物工程·

石榴籽油的提取工藝優(yōu)化及脂肪酸組成分析

王 雁1，王 璽1，蔣珍菊1，劉 斌2，陳祥貴1*

(1.西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川 成都 610039；2.四川好醫(yī)生藥業(yè)集團(tuán)，四川 成都 610031)

為優(yōu)化超聲輔助提取石榴籽油工藝條件在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化石榴籽油提取工藝條件；為比較從不同種類(lèi)石榴中提取的石榴籽油中脂肪酸的組成，采用GC-MS法對(duì)多種石榴油中的脂肪酸組成進(jìn)行分析比較。結(jié)果表明：石榴籽油提取的最佳工藝參數(shù)為以200目粉碎的石榴籽粉為原料，以正己烷為萃取劑，提取溫度50 ℃，提取時(shí)間60 min，超聲功率80 W，料液比1∶12；在該工藝條件下石榴籽油出油率達(dá)17.97%；青皮石榴中檢測(cè)出12種脂肪酸，山東大紅石榴中檢測(cè)出11種，云南酸石榴中檢測(cè)出10種；3種石榴籽油中不飽和脂肪酸含量較高且石榴酸的含量均高于61.00%。

石榴籽油；超聲輔助提取法；脂肪酸組成；GC-MS

石榴(Punicagranatum)屬于石榴科石榴屬植物，在我國(guó)南北各地廣泛種植[1]。我國(guó)栽植面積大，尤其在四川云南交界的攀西地區(qū)形成了較大種植規(guī)模。目前國(guó)內(nèi)石榴主要以鮮銷(xiāo)為主，加工產(chǎn)品主要是濃縮石榴汁。加工副產(chǎn)物石榴皮作為中藥材銷(xiāo)售，而占石榴果實(shí)質(zhì)量約12%的石榴籽則主要用作飼料甚至作為廢棄物。國(guó)內(nèi)外的研究表明，石榴籽具有顯著的藥理活性和保健價(jià)值，已成為營(yíng)養(yǎng)保健領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)[2-6]。石榴籽油是唯一植物源的多不飽和共軛脂肪酸，其主要成分為石榴酸，石榴酸被稱(chēng)為“超級(jí)共軛亞油酸”。石榴籽油還富含抗氧化因子，具有很強(qiáng)的清除人體自由基和延緩衰老的能力[7]。

本文優(yōu)化了超聲輔助溶劑提取法提取石榴籽油的工藝條件，并對(duì)不同品種的石榴籽油進(jìn)行脂肪酸組成分析，為石榴籽油的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料與設(shè)備

青皮石榴、山東大紅石榴和云南酸石榴由會(huì)理果業(yè)有限公司提供；石油醚、乙醚、正己烷、甲醇、氫氧化鉀均為分析純，由成都市科龍化工試劑廠提供。

RE-52B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠)；ZN-200A高速中藥粉碎機(jī)(長(zhǎng)沙市岳麓區(qū)中南制藥機(jī)械廠)；GC-MS-QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津公司)；KQ-100DE型數(shù)控超聲波清洗器(蘇州江東精密儀器有限公司)。

1.2工藝流程

石榴籽→預(yù)處理→粉碎→稱(chēng)質(zhì)量→超聲輔助有機(jī)溶劑萃取→過(guò)濾分離→減壓旋蒸→恒溫干燥→石榴籽油。

實(shí)驗(yàn)步驟：鮮石榴榨汁取籽，常溫下干燥，經(jīng)粉碎機(jī)超微粉碎，以有機(jī)溶劑超聲波輔助浸提。產(chǎn)物過(guò)濾分離并洗滌殘?jiān)?～ 3次，合并濾液，轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上進(jìn)行減壓蒸餾。得到的石榴籽油在105 ℃下干燥至恒質(zhì)量后，稱(chēng)質(zhì)量計(jì)算石榴籽油得率。

1.3最佳提取工藝條件的確定

分別通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)了解不同粉碎目數(shù)(60、100、200、300目)和萃取溶劑(石油醚、乙酸乙酯、正己烷)對(duì)石榴籽油得率的影響，并在提取溫度(30、40、50、60、70 ℃)，提取時(shí)間(0、40、50、60、70 min)，料液比(1∶8、1∶10、1∶12、1∶14、1∶16 g/mL)，超聲功率(40、60、70、80、100 W)4個(gè)因素單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以石榴籽油得率為試驗(yàn)指標(biāo)，每個(gè)因素選取3個(gè)水平按表1進(jìn)行正交試驗(yàn)，以確定石榴籽油的最佳提取工藝。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

1.4石榴籽油得率的計(jì)算方法

石榴籽油得率

式中：m1為接收瓶和石榴籽油的質(zhì)量，g；m2為接收瓶的質(zhì)量，g；m為干燥石榴籽粉的質(zhì)量，g。

酸價(jià)測(cè)定方法參照GB 5009 37—2003。

1.5石榴籽油中脂肪酸組成分析

準(zhǔn)確移取0.5 mL提取所得石榴籽油，將其放入25 mL的容量瓶中，依次加入乙醚-正己烷(2∶1，V/V)2.5 mL、甲醇2.5 mL和0.8 mol/L氫氧化鉀-甲醇溶液2.5 mL，搖勻，靜置10 min，加入蒸餾水定容至刻度，靜置分層，吸取上層脂肪酸甲酯，離心10 min，取上層澄清液作GC-MS分析[8]。

GC-MS條件：Rtx-5MS(30.00 m×0.25 mm×0.25 μm)，程序升溫：起始溫度130 ℃，以5 ℃/min升至200 ℃，以10 ℃/min升至270 ℃，保持3 min；載氣為He；柱流量1.00 mL/min；進(jìn)樣口溫度260.0 ℃；進(jìn)樣量5 μL。EI離子源，離子源溫度為230 ℃，接口溫度260 ℃。

2 結(jié)果與分析

2.1萃取溶劑對(duì)石榴籽油得率的影響

分別采用石油醚、乙酸乙酯、正己烷為萃取溶劑，取60目粉碎的石榴籽粉在提取溫度50 ℃，液料比1∶14 g/mL，提取40 min，超聲功率80 W的條件下，不同溶劑對(duì)石榴籽油得率的影響見(jiàn)圖1。3種萃取溶劑中正己烷得率最高且與其他溶劑具有顯著差異(P<0.05)，因此選擇正己烷作為萃取溶劑。

圖1 不同萃取溶劑對(duì)石榴籽油提取率的影響

2.2粉碎目數(shù)對(duì)石榴籽油得率的影響

取不同目數(shù)的石榴籽粉，以正己烷為萃取溶劑，在提取溫度50 ℃，液料比1∶14 g/mL，提取40 min，超聲功率80 W的條件下石榴籽油得率見(jiàn)表2。由表2可知，目數(shù)越高，石榴籽油得率也越高，但是酸價(jià)也在增加。根據(jù)GB 2716—2005要求植物原油酸價(jià)應(yīng)≤4(mg/g)，且300目粉碎時(shí)所需時(shí)間也較長(zhǎng)，因此選擇200目粉碎的石榴籽粉末為萃取原料。

表2 粉碎目數(shù)對(duì)石榴籽油得率的影響

2.3超聲波輔助提取石榴籽油的最佳工藝條件

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，取200目粉碎的石榴籽為原料以正己烷為萃取溶劑，按照表1進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。由R值可知影響石榴籽油得率的因素主次順序?yàn)樘崛囟?提取時(shí)間>超聲功率>液料比，最佳工藝條件組合為A2B3C1D2，即提取溫度50 ℃，提取時(shí)間60 min，超聲功率80 W，液料比1∶12 g/mL，在該條件下超聲波輔助提取石榴籽油得率為17.97%。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.4 GC-MS法分析石榴籽油中脂肪酸組成

分別對(duì)從3種石榴中提取的石榴籽油進(jìn)行脂肪酸組成分析，樣品經(jīng)甲酯化后采用GC-MS檢測(cè)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動(dòng)檢索，并結(jié)合文獻(xiàn)[9-10]調(diào)研及人工圖譜解析，用面積歸一法計(jì)算出它們總脂肪酸甲酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其結(jié)果如表4所示。

由表4知，青皮石榴籽油中共測(cè)出12種脂肪酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的為石榴酸C18H30O2(63.29%)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的為十四烷酸C14H28O2(0.23%)。在這12種脂肪酸中，不飽和脂肪酸有5種，分別為亞油酸、油酸、亞麻酸、石榴酸和二十碳烯酸，占總量的81.49%。不飽和脂肪酸中的共軛三烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占65.27%。在青皮石榴中測(cè)得脂肪酸種類(lèi)是這3種供試品中最全的，但沒(méi)有測(cè)出十五烷酸。

山東大紅石榴籽油中測(cè)出11種脂肪酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為石榴酸C18H30O2(61.09%)，最低的為十五烷酸C15H30O2(0.04%)。在這12種脂肪酸中，不飽和脂肪酸有4種，分別為油酸、亞麻酸、石榴酸和二十碳烯酸，占質(zhì)量分?jǐn)?shù)78.22%。不飽和脂肪酸中的共軛三烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.07%。沒(méi)有測(cè)出亞油酸和二十二碳酸。

表4 3種石榴籽油中脂肪酸組成分析結(jié)果

云南酸石榴籽油中測(cè)出10種脂肪酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的為石榴酸C18H30O2(66.52%)的，最低的為亞麻酸C18H30O2(0.05%)。在這10脂肪酸中，不飽和脂肪酸有5種，分別為亞油酸、油酸、亞麻酸、石榴酸和二十碳烯酸，占總量的91.30%。不飽和脂肪酸中的共軛三烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.57%。沒(méi)有測(cè)出十四烷酸、十五烷酸和花生酸。

就不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)而言，云南酸石榴籽油中所含不飽合脂肪酸最高(91.30%)，山東大紅石榴籽油所含最低(78.22%)。以共軛三烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為比較標(biāo)準(zhǔn)，云南酸石榴籽油中所含共軛三烯酸最高(66.57%)，山東大紅石榴籽油所含共軛三烯酸最低(63.07%)。每種石榴中檢測(cè)出的脂肪酸種類(lèi)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不一樣，但質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的脂肪酸均為石榴酸，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在60%左右。

3 結(jié)論

超聲波輔助石榴籽油得率的影響因素主次順序?yàn)椋禾崛囟?提取時(shí)間>超聲功率>液料比；最佳工藝參數(shù)為：提取溫度50 ℃，提取時(shí)間60 min，超聲功率80 W，液料比1∶12 g/mL。在該條件下，超聲波強(qiáng)化有機(jī)溶劑提取的石榴籽油得率為17.97%，超聲波強(qiáng)化有機(jī)溶劑提取石榴籽油的工藝條件可行，有較好的應(yīng)用價(jià)值。

脂肪酸尤其是不飽和脂肪酸對(duì)維持人體正常生理功能具有重要意義，其中亞油酸、亞麻酸及花生酸是人體必需脂肪酸，它們具有促進(jìn)人體發(fā)育，維護(hù)皮膚和毛細(xì)血管的彈性，增加乳汁的分泌，防輻射，降低血液膽固醇，減少血小板黏附性，降低冠心病發(fā)病率等功能[10-12]。從研究結(jié)果可以看出3種不同種類(lèi)的石榴籽油中均含有必需脂肪酸，其中青皮石榴中相對(duì)含量最高，云南酸石榴次之，山東大紅石榴中含量最低。就目前國(guó)內(nèi)外研究來(lái)看，對(duì)石榴籽油有效成分的分離及鑒定還未見(jiàn)詳盡報(bào)道，通過(guò)以上分析，可對(duì)石榴籽油的保健功效和地方性特色食品開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究提供數(shù)據(jù)支持。

[1]任平, 阮祥穩(wěn), 秦濤, 等. 石榴資源的開(kāi)發(fā)利用[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā), 2005, 26(3): 118-120.

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(編校：葉超)

StudyontheUltrasonicAssistedExtractionofPomegranateSeedOilandtheConstituentofItsFattyAcid

WANG Yan1, WANG Xi1, JIANG Zhen-ju1, LIU Bin2, CHEN Xiang-gui1*

(1.CollegeofBioengineering,XihuaUniversity,Chengdu610039China;2.SichuanGoodDoctorPharmaceuticalGroup,Chengdu610031China)

In order to optimize the ultrasonic extraction process of pomegranate seed oil and analyze the composition of fatty acid in the seeds, the optimal extracting conditions were studied with the orthogonal experiments on the basis of single-factor experiments. And composition of the PSO was analyze with GC-MS method. Experiment results show that the optimum conditions are as follows：particle size of material 200 screen mesh, extractant n-hexane, reaction temperature 50℃, time 60min, ultrasonic power 80W， solid/liquid ratio l:12(g/mL). Under the conditions, the oil yield ratio could reach17.97%, and 12 kinds of fatty acid were checked out from Huili’s pomegranate, 11 from Shandong’s, 10 from Yunnan’s. The content of unsaturated fatty acid in these three kinds of pomegranate is relatively higher, and the percent of Punicic acid are all above 61%.

pomegranate seed oil; Ultrasonic Extraction; composition of ffatty acid; GC-MS

2014-03-20

國(guó)家星火計(jì)劃項(xiàng)目(2010GA810002)； 西華大學(xué)研究生創(chuàng)新項(xiàng)目YCJJ201242

：陳祥貴，男(1967—)，教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物與營(yíng)養(yǎng)保健。Email: ChenXianggui@tom.com

TS255.36

：A

：1673-159X(2015)02-0094-4

10.3969/j.issn.1673-159X.2015.02.019

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