葡萄籽油提取工藝條件優化

馮艷蕓，李海萍　(.寶雞出入境檢驗檢疫局，陜西寶雞7006；.咸陽市城市綠化管理處，陜西咸陽 7000)

?

葡萄籽油提取工藝條件優化

馮艷蕓1，李海萍2(1.寶雞出入境檢驗檢疫局，陜西寶雞721006；2.咸陽市城市綠化管理處，陜西咸陽 712000)

摘要[目的]研究葡萄籽油提取的最優工藝條件，為葡萄酒加工生產中的副產物充分利用提供科學依據。[方法]在單因素試驗考察超聲波提取時間、處理溫度和超聲波功率對葡萄籽油提取量影響的基礎上，采用響應曲面法研究工藝條件，建立了二次多項回歸模型方程，并結合SAS 9.0數學分析軟件對其工藝條件參數進行了預測和評價。[結果]葡萄籽油提取的最優工藝條件為：料液比1∶13 g/mL、提取時間48 min、處理溫度37 ℃和超聲波功率490 W，在此條件下得到的葡萄籽油提取量為194.1 mg/g。[結論]該研究采用響應曲面法優化獲得的葡萄籽油提取工藝條件可靠，建立的二次回歸模型方程合適有效，具有一定的實用價值。

關鍵詞葡萄籽油；提取；工藝條件；優化

Optimization of Technical Condition for Extraction of Grape Seed Oil

FENG Yan-yun1, LI Hai-ping2

(1.Baoji Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Baoji, Shaanxi 721006; 2.Xianyang Green Management Office, Xianyang, Shaanxi 712000)

Abstract[Objective] The aim was to study optimal conditions for extracting grape seed oil, and provide scientific basis for utilizing by-products in wine processing production.[Method] Effects of extraction time, temperature and ultrasonic power on yield of grape seed oil were investigated by single factor test.The technical conditions were studied with response surface method, quadratic regression model equation was established, the technical parameters were predicted and evaluated combing with SAS 9.0 mathematical analysis software.[Result] The optimal conditions for extracting grape seed oil were: solid-liquid ratio 1∶13 g/mL, extraction time 48 min, processing temperature 37 ℃ and ultrasonic power 490 W, under the above conditions, extraction amount of grape seed oil was 194.1 mg/g.[Conclusion] The response surface method is reliable, quadratic regression model equation is appropriate, and it has a certain practical value.

Key wordsGrape seed oil; Extraction; Process condition; Optimization

我國葡萄資源豐富，其中80%的葡萄用于釀酒，葡萄籽是葡萄釀酒加工中的主要副產物，葡萄籽占鮮果重量的4%～7%，而葡萄籽的含油量為14%～17%。我國對葡萄籽的利用率并不高，每年大量的葡萄籽作為廢棄物丟掉，對資源造成了很大的浪費的同時對環境也造成污染[1-2]。

葡萄籽油是葡萄籽經由物理或化學方式提煉而成的液體，含有大量的不飽和脂肪酸，其脂肪酸的主要成分是亞油酸，亞油酸是人體必需的營養物質，對于兒童的大腦和神經發育以及維持成年人血脂平衡、防止血栓形成、清除膽固醇都有著重要的作用。同時，亞油酸還具有抗衰老、增強免疫力等多種生物學作用和功能[3-5]，因此，積極研究和利用葡萄籽油有著十分重要的意義[6]。筆者通過響應曲面法分析，優化建立葡萄籽油提取工藝條件，獲得品質優良的葡萄籽油，以期為葡萄酒加工生產中的副產物充分利用提供科學依據。

1材料與方法

1.1材料原料及試劑：龍眼葡萄，購于農貿市場，分離籽并粉碎，冷凍備用；石油醚、無水乙醇、磷酸氫二鈉、酒石酸鉀鈉、硫酸亞鐵、磷酸二氫鉀、氫氧化鈉等，均為分析純。主要儀器設備：SHIMADZU型電子天平，Uni-Bio公司；KQ-700GVDV型三頻恒溫數控超聲波清洗器，江蘇省昆山市超聲波儀器有限公司；FW177型粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；SHB-Ⅲ型循環水式多用真空泵，鄭州長城科工貿有限公司；優普UPT系列純水儀，西安優普儀器設備有限公司；HH-60型數顯恒溫攪拌循環水箱，北京國華醫療器械廠；101A-3型電熱鼓風干燥箱，杭州蕭山永發電器有限公司。

1.2葡萄籽油提取方法

1.2.1工藝流程。準確稱取葡萄籽粉5.0 g→添加一定量石油醚→超聲波提取→抽濾→水浴鍋加熱并放置于通風廚中(揮發石油醚)→得到葡萄籽油粗品。

1.2.2葡萄籽油提取與計算。準確稱取一定量葡萄籽粉，加入石油醚進行超聲波提取，減壓抽濾除去剩余的葡萄籽粉并收集獲得濾液，采用恒溫水浴法在通風廚內蒸發除去濾液中的石油醚，收集獲得的葡萄籽油粗品，冷卻、稱重，計算葡萄籽油提取量：

式中,t 為葡萄籽油提取量(mg/g)；M0為葡萄籽粉質量(g)；M1為容器質量(g)；M2為葡萄籽油和容器總質量(g)。

1.3葡萄籽油提取單因素研究以5.0g葡萄籽粉為基準，分別設定料液比1∶7、1∶10、1∶13和1∶16g/mL，超聲波處理溫度為30、40、50和60 ℃，提取時間為15、30、45和60min，超聲波功率為350、420、490、560和630W，處理結束后，計算葡萄籽油提取量，以確定各個因素的最佳適用范圍。

1.4響應曲面法優化試驗設計為了確定最佳的葡萄籽油提取工藝，在單因素試驗基礎上，以超聲波提取時間、處理溫度和超聲波功率為自變量，葡萄籽油提取量為因變量，采用響應曲面法優化獲得最佳的葡萄籽油提取工藝條件。具體因素水平及編碼如表1所示。

2結果與分析

2.1響應曲面法優化提取葡萄籽油在單因素試驗基礎上，固定料液比為1∶13g/mL，以處理時間、提取溫度和超聲波功率為自變量，葡萄籽油提取量為因變量，采用響應面法優化獲得最佳的葡萄籽油提取工藝條件。結果如表2所示。

表1響應面法優化設計的因素編碼及水平

Table1Designoffactorsandlevelsoptimizedbyresponsesurfacemethod

編碼水平Codinglevel因素Factors處理溫度(x1)Processingtemperature∥℃提取時間(x2)Extractiontime∥min超聲波功率(x3)Ultrasonicpower∥W-130354200404549015055560

注：編碼值x1、x2、x3依次為：x1=(真實值1-40)/10；x2=(真實值2-45)/10；x3=(真實值3-490)/70。

Note: Coding valuex1,x2,x3arex1=(true value1-40)/10;x2=(true value2-45)/10;x3=(true value 3-490)/70.

同時，對獲得的數據進行多元回歸方程擬合，得到葡萄籽油提取量(y)對處理溫度(x1)、提取時間(x2)和超聲波功率(x3)的二次多項回歸模型方程：Y=191.01-13.20x1+1.57x2-2.37x3-23.14x12+3.37x1x2+3.32x1x3- 2.66x22-4.19x2x3-15.78x32。

對該模型進行方差分析，結果得出，F模型=99.77,P模型<0.000 1;Fx1=241.07,Px1<0.000 1;Fx2=3.42,Px2=0.106 8;Fx3=7.74,Px3=0.027 2;Fx1x2=7.88,Px1,x2=0.026 2;Fx1x3=7.63,Px1x3=0.028 0;Fx2x3=12.15,Px2x3=0.010 2;Fx12=390.07,Px12<0.000 1;Fx22=5.16,Px22=0.057 4;Fx32=181.29,Px32<0.000 1;F失擬=0.26，P失擬=0.852 5;R2=0.992 3。

由方差分析結果可見，通過響應曲面法建立的二次回歸模型方程中P<0.000 1，說明方程及其不同處理間的差異極為顯著。處理溫度和提取時間、處理溫度和超聲波功率以及提取時間和超聲波功率之間的交互作用都是顯著的(0.010.05，表明失擬項不顯著，優化的模型方程R2= 0.992 3，說明預測值與試驗值之間有較好的相關性，采用響應曲面法優化建立的葡萄籽油提取工藝回歸方程(模型)是有效的。

2.2響應面分析及參數優化試驗根據試驗設計專家軟件Design-Expert 8.0.5 b分析獲得二次回歸模型方程和各因素之間的響應面圖，以此評價處理溫度、提取時間和超聲波功率對葡萄籽油提取效果的影響。由圖1可見，在葡萄籽油提取過程中，提取時間、處理溫度和超聲波功率都對葡萄籽油的提取效果有較大的影響，在考察的各因素范圍內均存在葡萄籽油提取量的最大值。利用數學統計分析軟件SAS 9.0對葡萄籽油提取過程中的提取時間、處理溫度和超聲波功率3個關鍵因素進行預測：則提取時間47.6 min、處理溫度37.2 ℃和超聲波功率480.2 W條件最佳，在此條件下，葡萄籽油的提取量為192.6 mg/g。考慮實際操作中的可行性和儀器設備的操作性，對SAS 9.0軟件中優化獲得的參數進行修正，即提取時間48 min、處理溫度37 ℃和超聲波功率490 W，在此條件下進行驗證試驗，得到的葡萄籽油提取量為194.1 mg/g，驗證試驗結果與模型預測值之間沒有顯著差異，說明其吻合度比較好。

表2不同條件下葡萄籽油提取量

Table 2Extraction amount of grape seed oil under different conditions

試驗號TestNo.因素Factors處理溫度(x1)Processingtemperature提取時間Extractiontime(x2)超聲波功率Ultrasonicpower(x3)葡萄籽油提取量Extractionamountofgrapeseedoil∥mg/g1-1-10180.421-10148.33-110175.44110156.75-10-1171.6610-1137.67-101159.98101139.290-1-1168.21001-1181.2110-11172.312011168.513000189.014000192.515000184.216000194.617000191.6

3結論

該研究在單因素試驗基礎上，開展了基于響應曲面法分析的葡萄籽油提取工藝條件優化研究，建立了二次多項回歸模型方程，探討了關鍵因子及其相互作用，并結合SAS 9.0數學分析軟件對其工藝參數進行了預測和評價。研究結果表明，料液比1∶13 g/mL、提取時間48 min、處理溫度37 ℃和超聲波功率490 W為最佳的葡萄籽油提取工藝，在此條件下得到的葡萄籽油提取量為194.1 mg/g。驗證試驗結果與模型預測值之間沒有顯著差異，說明其吻合度比較好。該試驗中采用響應曲面法優化獲得的葡萄籽油提取工藝條件是比較可靠的，研究建立的二次回歸模型方程合適有效，具有一定的實用價值。

圖1　各因素對葡萄籽油提取的影響Fig.1　Effects of each factor on grape seed oil extraction

參考文獻

[1] 高璐，胡博然，祁妤琳，等.葡萄籽油提取工藝研究及對其理化性質的影響[J].食品科學, 2009,22(30):81-83.

[2] 何文兵, 李曉萌.葡萄籽油的提取及其性質研究[J].安徽農業科學, 2012,40(1): 106-107,110.

[3] 邊梅娜, 白紅進, 曾紅，等.赤霞珠葡萄籽油的提取及脂肪酸成分分析[J].食品科學, 2013,16(34): 297-300.

[4] 李超，王衛東，范冬梅，等.響應曲面法優化葡萄籽油的超聲波協同微波提取工藝研究[J].中國食品添加劑, 2010(4):129-134.

[5] 高璐, 沈媛, 楊振泉，等.不同工藝提取葡萄籽油對體內抗氧化特性的影響[J].現代食品科技, 2014,12(30): 188-193.

[6] 董海洲, 劉傳富, 侯漢學，等.葡萄籽油的浸提和精煉工藝[J].食品與發酵工業, 2004(7):120-124.

中圖分類號S 609.9

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)06-094-03

收稿日期2016-02-01

作者簡介馮艷蕓(1985- )，女，陜西扶風人，工程師，碩士，從事食品檢測研究。