香榧籽油的超臨界萃取及其脂肪酸組成的比較分析研究

闕 斐 張星海 趙 粼

(浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用工程系，杭州 310018)

香榧(Torreya grandis cv.Merrilli)是紅豆杉科(Taxaceae)榧屬(Torreya)植物，其種子香榧籽是我國特有的珍稀干果。浙江省紹興市會嵇山區(qū)是香榧的主栽區(qū)，其中以諸暨市種植面積最大、產(chǎn)量最高、品質(zhì)最優(yōu)［1］。香榧籽不僅香脆可口，營養(yǎng)豐富，且具有殺蟲消積、潤肺化痰、滑腸消痔、健脾補氣、去瘀生新等藥用價值［2］;現(xiàn)代研究表明，香榧籽提取物還具有抗氧化和抗急性炎癥的生理功能［3］，因此香榧在食用、藥用等方面都具有較大的開發(fā)潛力。然而近年來對香榧籽油的研究非常有限:陳振德等研究發(fā)現(xiàn)香榧籽油對動脈粥樣硬化形成有明顯的預(yù)防作用［4］，牛麗穎等利用GC－MS分析了香榧籽油中的脂肪酸組成，并且發(fā)現(xiàn)了功能活性較強的特殊脂肪酸金松酸(5，11，14－二十碳三烯酸)，與日本、法國學(xué)者在研究日本榧、榧樹籽油中的發(fā)現(xiàn)相似［5］;而香榧籽油與其他植物油脂肪酸的比較目前鮮見報道。隨著人們生活水平的提高，橄欖油、山茶油等具有一定保健功能的植物油，雖然價格昂貴，卻越來越受到市場的歡迎;而香榧油研究的滯后也導(dǎo)致了其產(chǎn)業(yè)化的相對落后。

本試驗首先采用無毒、無污染、無溶劑殘留的超臨界CO2流體萃取研究了香榧籽油的提取工藝，然后比較了香榧籽油與橄欖油、花生油、山茶油、芝麻油等四種市場常見的功能性植物油的脂肪酸成分。本研究不僅可以評價香榧油與其他植物油的區(qū)別，而且可為香榧籽油作為高檔功能性油脂的開發(fā)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

成熟的香榧種子:產(chǎn)自浙江諸暨，自然風(fēng)干，中藥粉碎機粉碎后過20目篩備用;橄欖油:品利(上海)食品有限公司;山茶油:天臺山康能保健食品有限公司;花生油:山東魯花集團;芝麻油:益海嘉里糧油(中國)有限公司;正己烷、氫氧化鉀、甲醇等均為分析純。

1.2 儀器設(shè)備

1L/50MPa－ⅡA型超臨界二氧化碳流體萃取設(shè)備:杭州華黎泵業(yè)有限公司;安捷倫7890A/5975C型氣象色譜－質(zhì)譜(GC－MS)聯(lián)用儀:安捷倫科技有限公司;HK－06A高速粉碎機:杭州賽旭食品機械有限公司。

1.3 萃取試驗方法

在超臨界CO2萃取中，對萃取率影響較大的因素有萃取壓力、萃取溫度以及萃取時間等［6］。本試驗將CO2流量控制在10 kg/h左右，選取工作條件范圍:萃取壓力20～30 MPa，萃取溫度40～50℃，萃取時間1～3 h。每次將200 g粉碎后的香榧種子粉末投入萃取釜中，并按以下公式計算香榧籽油的萃取率:

萃取率=油脂質(zhì)量/原料質(zhì)量×100%

1.4 油樣甲酯化預(yù)處理

精密稱取最佳優(yōu)化萃取條件下的香榧籽油及橄欖油、花生油、山茶油、芝麻油各0.25 g置于20 mL塞試管中，加入10 mL正己烷溶解油脂，再加入0.5 mL氫氧化鉀－甲醇溶液(氫氧化鉀11.2 g，甲醇溶解定容至100 mL)，搖勻，靜置30 min澄清后，上層溶液用于GC－MS測定。

1.5 脂肪酸分析鑒定

色譜條件:色譜柱DB－WAX(30 m×0.25 mm，0.5 μm);載氣為氦氣(純度 99.999%);柱流速 1 mL/min;進樣口250℃;進樣量 1 μL;分流比 30∶1;程序升溫:30℃，保持0.5 min，以25℃/min從40℃升到195℃，以3℃/min從195℃升到205℃，以8℃/min從205℃升到230℃，230℃保持10 min;

質(zhì)譜條件:GC/MS接口溫度230℃;電子轟擊(EI)源，離子源溫度200℃;四級桿溫度150℃;電子能量70 eV;掃描質(zhì)量范圍 50.00 ～800.00 amu;倍增電壓980 V;溶劑延遲時間3 min。

結(jié)果采取與NIST'08質(zhì)譜圖譜檢索庫檢索比較鑒定，采用峰面積歸一法進行定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 萃取最佳工藝條件分析

以香榧籽油的萃取率為試驗指標(biāo)，以影響萃取率的3個因素(溫度、壓力、萃取時間)設(shè)計三因素三水平正交試驗，因素水平如表1所示。

表1 因素水平表

根據(jù)表1所列的水平按照L9(34)正交表進行試驗，并對試驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析。萃取壓力、溫度、時間三因素對香榧籽油萃取率的影響可從表2分析得出，影響超臨界CO2流體萃取香榧籽油的主要因素依次為:萃取壓力＞萃取溫度＞萃取時間。在試驗設(shè)定范圍內(nèi)，最佳萃取壓力為30 MPa，溫度為50℃，萃取時間為2 h，此時萃取率達16.2%。

表2 萃取正交試驗結(jié)果及分析表

2.2 香榧籽油脂肪酸組成

由圖1可知，香榧籽油主要含有10種脂肪酸，經(jīng)鑒定結(jié)果列于表3，分別為棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸、二十碳一烯酸、二十碳二烯酸、金松酸，其中亞油酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(38.23%)，其次為油酸(35.52%)，然后為棕櫚酸(7.45%)，不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達86.45%;牛麗影等［5］在香榧籽油中亦得到了7.41%的金松酸，即5，11，14－二十碳三烯酸。金松酸屬于Δ5多亞甲基間斷多不飽和脂肪酸(polymethylene－interrupted polyunsaturated fatty acid)，即第一個不飽和雙鍵位于第5位碳，兩個雙鍵之間有一個以上的亞甲基分隔，是松、羅漢松和銀杏等裸子植物的特征脂肪酸［7］，在富含金松酸的松子油與普通植物油(如玉米油)為對照的系列試驗中，金松酸表現(xiàn)出了明顯的抗炎［8－9］、減少白色念珠菌感染期間前列腺素E2產(chǎn)生［10］、抑制肝臟和血漿中脂肪酸合成酶［11－12］、降低血漿和肝臟中甘油三酯水平［13］等生理活性。荷蘭洛德斯克羅科蘭有限公司2006年申請的專利中，將金松酸作為一種控制體重、控制食欲的食品添加劑［14］。因此金松酸的存在可能對香榧籽油的功能活性有較大的影響。香榧籽油中，亞油酸、二十碳二稀酸(cis－11，14－Eicosadienoic acid)、金松酸均為ω－6多不飽和脂肪酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達46.16%，亞麻酸為ω－3多不飽和脂肪酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.33%，還有一種二十碳二稀酸(6，11－Eicosadienoic acid)為ω－9多不飽和脂肪酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%。

圖1 香榧籽脂肪酸甲酯的GC－MS總粒子流圖

表3 香榧籽油脂肪酸的組成

2.3 香榧籽油與橄欖油等植物油脂肪酸的比較

橄欖油、花生油、山茶油、芝麻油主要的脂肪酸通過GC－MS鑒定后與香榧籽油的比較結(jié)果如表4所示。在這5種植物油中，含量都較高是油酸，橄欖油、山茶油中油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達到了76.58%、75.93%，這與姜顯光等［15］的報道接近。香榧籽油亞油酸含量較為突出(38.23%)，其主要脂肪酸種類在所檢測的5種植物油中最為豐富。除花生油外，其余的植物油中的脂肪酸均以不飽和脂肪酸為主，其中香榧籽油與芝麻油較為相似，其單不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(MUFA)分別為36.39%、39.51%，多不飽和脂肪酸(PUFA)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 49.80%、42.75%;而山茶油與橄欖油較為類似，單不飽和脂肪酸(MUFA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達到 77.31%、75.93%，是其多不飽和脂肪酸(PUFA)含量的7～15倍。多年來，以油酸為代表的單不飽和脂肪酸(MUFA)一直被認(rèn)為對血漿膽固醇水平呈中性作用。然而，近期的許多研究證實，順式單不飽和脂肪酸在降低膽固醇方面能力與多不飽和脂肪酸相同，還具有降血糖、調(diào)節(jié)血脂、防止記憶力下降等功能［16］。而以亞油酸為代表的ω－6多不飽和脂肪酸(PUFA)和以亞麻酸為代表的ω－3多不飽和脂肪酸(PUFA)在體內(nèi)可以起到穩(wěn)定細胞膜功能、調(diào)控基因表達、維持細胞因子和脂蛋白平衡、抗心血管病、促進生長發(fā)育等作用［15］。

從膳食中脂肪酸的平衡角度來說，中國營養(yǎng)學(xué)會建議，食用油脂中飽和脂肪酸(SFA)、單不飽和脂肪酸(MUFA)、多不飽和脂肪酸(PUFA)的比例以1∶1∶1為宜，日本的推薦標(biāo)準(zhǔn)是 3∶4∶3［16］。5 種植物油中，最接近該比例的是花生油，其次是香榧籽油、芝麻油。5種植物油中的多不飽和脂肪酸均以ω－6 PUFA為主，香榧籽油、橄欖油、芝麻油都檢測出了少量的亞麻酸(ω－3 PUFA)，自然狀態(tài)下都難以滿足中國營養(yǎng)學(xué)會在2000年提出的人體內(nèi)最佳的ω－6 PUFA∶ω－3 PUFA 比例(4∶1～6∶1)。而從調(diào)節(jié)生理功能的角度來說，香榧籽油單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸含量較為均衡(36.39%、49.80%)，其中還含有7.41%的金松酸，可能會比其他的油具有更強的生理活性，這需要進一步的研究。

表4 香榧子油和其他植物油脂肪酸組成比較(相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)%)

3 結(jié)論

3.1 通過正交試驗，香榧籽油的超臨界CO2流體萃取的最佳工藝條件為萃取壓力30 MPa，溫度50℃，萃取時間2 h，此時萃取率達16.2%。

3.2 香榧籽油主要含有10種脂肪酸，主要為亞油酸(38.23%)、油酸(35.52%)，棕櫚酸(7.45%)金松酸(7.41%)等，不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達86.45%;金松酸為其特征脂肪酸，具有明顯的抗炎、調(diào)節(jié)血脂等生理活性;ω－6多不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.16%，ω－3多不飽和脂肪酸的僅為0.33%。

3.3 香榧籽油主要脂肪酸種類在所檢測的5種油中最為豐富，其脂肪酸的組成與芝麻油較為相似，單不飽和脂肪酸(MUFA)與多不飽和脂肪酸(PUFA)含量較為均衡(36.39%、49.80%);5種植物油中，最接近 SFA∶MUFA∶PUFA=1∶1∶1 的是花生油，其次是香榧籽油、芝麻油;自然狀態(tài)下，5種植物油都難以滿足中國營養(yǎng)學(xué)會在2000年提出的人體內(nèi)最佳的ω－6 PUFA:ω－3 PUFA比例。

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