微波輔助提取‘戶太八號’葡萄籽油及脂肪酸分析

孫喜榮 冉軍艦 樊明濤

摘 要： 以‘戶太八號葡萄籽為原料，利用微波輔助提取葡萄籽油，在單因素基礎上，采用二次正交旋轉組合試驗建立數學回歸模型，并用氣相色譜測定了葡萄籽油的脂肪酸組成和含量。結果表明，以正己烷為提取溶劑，優化的工藝條件為：提取溫度50 ℃，料液比1∶11，提取時間23 min，微波功率700 W，在此條件下，數學回歸模型預測提取率為92.85%，驗證試驗葡萄籽油提取率92.45%，說明數學模型可靠。葡萄籽油中含有大量的亞油酸，占葡萄籽油的71.45%。

關鍵詞：戶太八號；葡萄籽油；微波輔助提取；脂肪酸

中圖分類號：TS255.2 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.09.024

Microwave-assisted Extraction of ‘Hutai NO.8 Grape Seed Oil and Fatty Acid Analysis

SUN Xi-rong1，2， RAN Jun-jian1， FAN Ming-tao1

（1. College of Food Science and Engineering ， Northwest Agricultural and Forestry University， Yangling， Shaanxi 712100， China， 2. Shaanxi Institute of Metrology， Xi'an， Shaanxi 710065， China）

Abstract： Microwave-assisted method was used to extract oil from ‘Hutai NO.8 grape seed. The extraction conditions were optimized by quadratic rotation-orthogonal combination design，and the quadratic regression equation was established.Gas chromatograph was applied to detect fatty acids. The results showed that the optimal parameters of extraction temperature，ratio of grape seed to solvent（hexane），extraction time and microwave power were 50 ℃，1∶11，23 min and 700 W，respectively.Under the optimal conditions，the extraction rate of grape seed oil was up to 92.85% and 93.22% in the verified experiment， which suggested the predication modal was good. The grape seed oil contained a large amount of linoleic acid， accounting for 71.45%.

Key words： Hutai NO.8； grape seed oil； microwave-assisted extraction； fatty acid

‘戶太8號系西安葡萄研究所（原戶縣太河園藝場）在1996年培育出來的優良品種，該品種是從歐美雜交品種奧林匹亞芽變中選育出來的，可鮮食也可加工[1-3]。‘戶太8號根系發達，生長旺盛，具有多次結果的能力，一年可5次開花，3次結果，產量達30 000 kg·hm-2，該品種著粒極緊，果皮較厚，貯藏性能極好，耐高溫、耐寒，抗病能力強。陜西秦嶺北麓是‘戶太8號的優生區，該地區晝夜溫差大，進入12月后低溫反復出現，戶太8號可繼續生長，隨著晝夜溫差的加大，葡萄果實出現了皺縮、結冰，但落粒較少，可用于生產高質量的冰葡萄酒[4]。

已有很多研究表明，葡萄籽是一種優良的油料種子，葡萄籽中油脂含量約為8%～20%[5]，另外還含有10%～20%的多酚類物質[6-7]，其中90%的油脂為不飽和脂肪酸。葡萄籽油中含有大量的亞油酸和油酸[8]，另外還含有一定量的亞麻酸、生育酚、植物甾醇等生物活性物質[9]，具有很大的開發利用價值。

微波輔助萃取法的原理是在微波場中，吸收微波能力的差異使得機體物質的某些區域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質從基體或體系中分離，進入到介電常數較小、微波吸收能力相對較差的萃取劑中[10-12]。因此，采用微波輔助法進行植物活性物質提取可以有效的節省時間，降低試劑消耗，減少環境污染等，同時該法設備簡單，便于自動化管理，生產效率高，因此，可以在社會中廣泛使用。筆者對微波輔助提取葡萄籽油進行了研究，為豐富油脂微波提取理論和葡萄籽油的綜合利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

‘戶太8號葡萄籽，從實驗室釀酒后的葡萄渣中分選，自然風干后粉碎過0.42 mm篩，置于干燥陰涼處備用，水分含量為10.5%。

1.2 試劑與設備

正己烷，石油醚，乙酸乙酯，丙酮均為分析純，購于天津科密歐公司。FW-135中藥粉碎機，XH-100A微波催化合成萃取儀，R-200旋轉蒸發儀，101-1型電熱鼓風干燥箱，島津GC-2014C氣相色譜儀。

1.3 試驗方法

1.3.1 葡萄籽中粗脂肪含量及理化指標測定 粗脂肪測定參照GB/T 5512—2008；相對密度測定參照GB/T 5526—1985；酸值測定參照GB/T5530—2005；碘值測定參照GB/T 5532—2008；水分及揮發物測定參照GB/T 5528—2008；皂化值測定參照GB/T 5534—2008；過氧化值測定參照GB/T 5538—2005。

1.3.2 微波輔助提取葡萄籽油 稱取一定量葡萄籽粉末于干燥的錐形瓶中，加入一定比例的浸提溶劑，封口放入微波提取設備中，設定提取溫度、功率和時間進行提取。提取結束后，混合物進行抽濾，旋轉蒸發得到葡萄籽毛油，將其置于50 ℃恒溫干燥箱中烘干至恒質量，得到葡萄籽油并稱質量，計算葡萄籽油提取率。每組試驗重復3次，取平均值。

葡萄籽粗脂肪的提取采用索氏法進行。

提取率=×100%

1.3.3 葡萄籽油脂肪酸組成與含量分析

（1）樣品甲酯化。取0.5 mL葡萄籽油樣品于50 mL圓底燒瓶中，在樣品中加入3 mL 0.5 mol·L-1 KOH-甲醇溶液皂化，在70 ℃水浴加熱回流5 min，取出冷卻至室溫；加入5 mL BF3溶液，在70 ℃水浴加熱回流5 min，取出冷卻至室溫；加入3 mL己烷在70 ℃水浴加熱回流5 min，取出冷卻至室溫；加入飽和氯化鈉溶液至瓶頸處，靜置3～5 min，取上層油樣1 mL于試樣瓶中進行氣相色譜分析。

（2）氣相色譜分析條件。載氣氦氣，柱前壓為109.8 kPa，分流比為50∶1，進樣溫度為250 ℃，進樣量為1 μL，接口溫度270 ℃；程序升溫：從150 ℃以10 ℃·min-1的速率增至220 ℃，在220 ℃保持5 min。

2 結果與分析

2.1 葡萄籽中粗脂肪含量

參照GB/T 5512—2008索氏抽提法對葡萄籽粗脂肪進行提取，得到葡萄籽中粗脂肪含量為18.86%，依此數據作為葡萄籽的粗脂肪，計算微波提取法的提取效率。

2.2 提取溶劑的選擇

準確稱取4份10 g的葡萄籽粉末，在料液比為1∶10、提取溫度50 ℃、微波功率700 W下提取15 min。不同提取溶劑（丙酮、乙酸乙酯、沸程60～90 ℃石油醚、正己烷）對葡萄籽油提取率的結果如圖1所示。

由圖1可看出，丙酮和乙酸乙酯對葡萄籽油提取率較低，且乙酸乙酯所得油脂外觀渾濁，丙酮所得油脂顏色偏深且有沉淀物，故認為該兩種溶劑不宜作為提取溶劑。沸程60～90 ℃石油醚和正己烷提取率較高，所得油脂澄清且色澤較淺，可以作為提取溶劑，但是工業上常用的是正己烷，且價格低，綜合考慮選用正己烷作為提取溶劑，以下試驗都用正己烷進行。

2.3 微波輔助提取葡萄籽油單因素試驗

2.3.1 提取溫度對提取率的影響 在料液比1∶10、提取時間15 min、微波功率700 W的條件下，不同提取溫度對葡萄籽油提取率的影響見圖2。

由圖2可看出，在溫度低于50 ℃時，微波輔助提取的提取率隨溫度的升高而增大，于50 ℃時達到最大值90.2%，這是由于溫度升高促進了油脂分子和溶劑分子的擴散，使提取率增大；當溫度進一步升高至60 ℃時，提取率出現下降趨勢，可能是由于溫度升高促進了溶劑的揮發，料液比增大，降低了油脂分子與溶劑分子接觸的幾率，提取率降低；當溫度繼續升高至70 ℃時，提取率進一步下降，因此，試驗選定提取溫度為50 ℃。

2.3.2 料液比對提取率的影響 在提取溫度50 ℃、提取時間15 min、微波功率700 W的條件下，不同料液比對葡萄籽油提取率的影響見圖3。

由圖3可看出，當料液比低于1∶10時，隨著提取溶劑的增加，提取率明顯提高，當料液比增大到1∶10時，提取率基本達到最大值，繼續增大料液比，提取率趨于穩定，這是因為對于一定量的葡萄籽，增加溶劑用量有利于降低混合油的濃度，增大油脂與溶劑的濃度差，從而提高油脂和溶劑的擴散速度，提高提取率；但當溶劑用量繼續增加時，由于絕大部分油脂已被溶出，提取率趨于恒定，且溶劑用量的增加不僅會提高生產成本，還不利于后續回收溶劑的操作。綜合考慮，選擇料液比1∶10較為合適。

2.3.3 提取時間對提取率的影響 在料液比1∶10、提取溫度50 ℃、微波功率700W的條件下，不同提取時間對葡萄籽油提取率的影響見圖4。

由圖4可看出，隨著時間的延長，提取率顯著的升高，到15 min時，提取率基本達到最大值90.4%，繼續延長提取時間，提取率反而有所下降，可能是由于提取時間太長，造成葡萄籽油中某些揮發性成分損失，從而引起提取率下降。因此，選擇微波輔助提取時間為15 min。

2.3.4 微波功率對提取率的影響 在料液比1∶10、提取溫度50 ℃、提取時間15 min的條件下，微波功率對葡萄籽油提取率的影響見圖5。

由圖5可看出，在微波功率較小時，隨著微波功率的增加，葡萄籽油提取率隨微波功率的增大而上升，在700 W時，提取率達到最大值89.6%，繼續增加微波功率，當微波功率大于700 W時，葡萄籽油提取率隨微波功率的增大反而下降。可能是因為對于某種物質，微波作用效果由微波功率和提取物的結構與性質共同決定，不同的提取物需要不同的微波功率，在提取物所適宜的微波功率范圍內，微波功率越大，反應體系中油脂分子和溶劑分子擴散速度就越快，葡萄籽油提取率呈現上升趨勢，但微波功率進一步提高會破壞提取物的分子結構，導致提取率下降。因此，本試驗選定最佳微波功率為700 W。

2.4 微波輔助提取葡萄籽油工藝條件的優化

在單因素試驗基礎上，以正己烷為提取溶劑，提取溫度、料液比、提取時間、微波功率為試驗因素，以葡萄籽油提取率為試驗指標，利用統計分析軟件DPS（v7.55版）設計四因素二次正交旋轉組合試驗。每個試驗組合重復3次，取平均值。試驗因素及水平編碼見表1，試驗設計及結果見表2，試驗結果方差分析見表3。

利用DPS軟件對試驗結果進行統計分析可得，葡萄籽油提取率Y與提取溫度X1、料液比X2、提取時間X3、微波功率X4的數學回歸方程為：

Y=91.015 00+0.555 00X1+1.128 33X2+0.577 50X3+1.121 67X4-1.328 96X12-0.447 71X22-0.191 46X32-1.325 21X42-0.052 50X1X2+0.057 50X1X3+0.252 50X1X4-0.116 25X2X3-0.353 75X2X4+0.131 25X3X4。

由表3可看出，回歸方程失擬項P=0.061 3>0.05，說明失擬項不顯著；回歸項P<0.01，顯著，說明二次回歸方程與實際情況擬合的較好，可以用來優化、預測提取率。由各因素F值可得到對葡萄籽油提取率影響程度的主次順序為：料液比>微波功率>提取時間>提取溫度。在α=0.10顯著水平下剔除不顯著項得到簡化后的回歸方程為：Y=91.015+0.555X1+1.128X2+0.578X3+1.122X4-1.329X12-0.448X22-1.325X42。

經軟件對其最大值進行預測，可得試驗最佳工藝參數為：提取溫度50 ℃，料液比1∶11，提取時間23 min，微波功率700 W。數學回歸模型所預測的葡萄籽油提取率可達92.85%。對最優因素組合進行驗證試驗，重復3次取平均值，測得葡萄籽油實際提取率為92.45%，相對誤差為0.24%，進一步驗證了數學回歸模型的合理性。

2.5 理化指標

以正己烷為浸提劑，在室溫下采用微波輔助法提取葡萄籽油，所得葡萄籽油理化指標見表4。

由表4可知，和其他油脂相比，葡萄籽油的酸價和皂化值較低，說明葡萄籽油游離脂肪酸的含量少，油質量較高，而葡萄籽油的碘值較高，說明葡萄籽油含有大量不飽和雙鍵。因此，葡萄籽油在加工、儲存、運輸、加熱過程中，應注意防止發生氧化、酸敗，造成營養物質損失，失去其保健功效。

2.6 脂肪酸組成

將葡萄籽油甲酯化后，通過氣相色譜分析檢測葡萄籽油中脂肪酸組成及相對含量，結果見表5。

由表5可看出，葡萄籽油中主要4種脂肪酸所占比例高達97.97%，其他脂肪酸的比例很小，而且脂肪酸中含有大量的亞油酸和油酸，分別占葡萄籽油的71.45%和14.23%，與文獻中所述葡萄籽油的成分中亞油酸含量約為69%～78%，油酸15%～20%，棕櫚酸5%～11%，硬脂酸3%～6%結果相近[13]。亞油酸是人體必須脂肪酸，具有降低血清膽固醇和軟化血管、降血壓等功能，具有很高的營養開發利用價值。

3 結論與討論

通過試驗確定正己烷為該試驗的最佳提取溶劑；通過二次旋轉正交試驗發現所選取的因素對葡萄籽油提取率的影響程度的主次順序依次為：料液比>微波功率>提取時間>提取溫度；微波輔助法提取葡萄籽油的最佳工藝條件為： 提取溫度50 ℃，料液比1∶11，提取時間23 min，微波功率700 W。在此條件下，數學回歸模型預測提取率為92.85%，實際提取率為92.45%；葡萄籽油中含有大量的亞油酸，占葡萄籽油的71.45%。

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