鮮食核桃油的超聲輔助萃取及其成分分析

褚朝森 ，周梅生*，顧明華，王曉麗，李慶鋒，胡玉濤

1. 江蘇聯合職業技術學院連云港中醫藥分院（連云港 222007）；2. 連云港康誠生物科技有限公司（連云港 222007）；3. 海州區田園盛宴家庭農場（連云港 222241）

核桃（Juglans regiaL.）是胡桃科核桃屬多年生落葉喬木[1]，學名胡桃。核桃中含有60%以上的油脂成分[2]，而且其中含有大量的不飽和脂肪酸，尤其是油酸、亞油酸及亞麻酸，是易消化和防治高血脂、冠心病等老年病的優良食用油[3]。此外，核桃油中含有人體必需的礦物質K、Na、Zn等，且富含維生素E、維生素K和維生素A，是一種高級營養保健油[4]。

核桃油的傳統提取方法為壓榨法[5]，該方法設備投資低、操作簡單，但存在出油率低、雜質多、色澤過深的缺點。近年來，高新技術在核桃油提取中的應用備受關注。季澤峰等[6]采用水酶法在室溫下完成了山核桃油的提取，所得油脂酸價低，過氧化值高，富含維生素E。劉雪芳等[7]采用索氏提取法提取了香玲核桃中的油脂，該法在較低溫度（60 ℃以下）下進行，有效實現了油脂中高溫不穩定物質的保護。仲山民等[8]采用超臨界流體技術提取了山核桃油，所得核桃油具有較高的品質。王翔宇等[9]采用超聲波輔助溶劑浸出法提取了巴塘核桃油，提油率為58.9%，該法省時、高效、提油率高。總體看來，新技術較傳統方法有著提取率高、油品質好的優點。但目前核桃油的提取多以核桃干品為研究對象，對鮮食核桃直接提取核桃油的研究鮮見報道。

核桃干燥過程必然帶來營養成分的流失和變質[10]，鮮食核桃能更好地保存營養物質，近年來，鮮食核桃因其較高的營養價值以及獨特的風味逐漸成為消費時尚[11]。然而鮮食核桃相關研究的滯后和產業支撐缺乏，難以實現其商品的價值屬性，其中鮮食核桃的加工及相關產品的開發是亟需解決的問題之一。試驗采用簡便、高效的超聲輔助萃取法對鮮食核桃油的制取工藝進行了研究，測定了核桃油的理化性質，并采用GC/MS對核桃油的脂肪酸組分進行了分析。

1 材料與方法

1.1 試驗材料、設備及儀器

鮮食核桃：2018年9月，取自江蘇省連云港海州田園盛宴家庭農場，取樣后放冷庫保存。

超聲波清洗器（上海科導超聲儀器有限公司，SK8210LHC）；高速中藥粉碎機（浙江省永康市溪岸五金藥具廠，HX-200A）；旋轉蒸發器（鞏義市予華儀器有限責任公司，YRE-501）；電熱恒溫鼓風干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司，DUG-9240A）；電子天平（上海越平科學儀器有限公司，FA1004）；氣相色譜-質譜聯用儀（美國安捷倫公司，GC-MS-7890B-5977）；試驗所用試劑均為分析純，購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 鮮食核桃油超聲提取試驗

1.2.1 超聲提油的基本流程

新鮮核桃去果殼，果仁用粉碎機粉碎至一定粒度，稱取10 g加入到250 mL錐形瓶中，加入一定量的石油醚，混勻。將錐形瓶放入超聲波清洗器中超聲，設置超聲功率、頻率、時間、溫度。超聲結束后，過濾收集濾液，濾餅用少量石油醚洗滌，將濾液于旋轉蒸發儀中減壓蒸除溶劑，殘留物即為核桃油，參照文獻[12]方法計算萃取率。

1.2.2 不同因素對核桃油萃取的影響試驗

依次考察不同果仁粒度（10，20，40，60和80目）、液料比（3∶1，5∶1，7∶1，9∶1和11∶1 mL/g）、超聲功率（200，250，300，350和400 W）、超聲頻率（30，35，40，45和50 kHz）、超聲溫度（20，30，40，50和60 ℃）、超聲時間（20，30，40，50和60 h）對鮮食核桃油萃取率的影響。

1.3 測定方法

核桃油理化性質測定：水分含量采用GB/T 14489.2—2008測定；相對密度采用GB/T 5009.2—2003測定；酸值采用GB/T 5530—2005測定；碘值采用GB/T 5532—2008測定；皂化值采用GB/T 5534—2008測定；折光指數采用GB/T 5527—2010測定。

甲酯化：參照文獻[13]方法，取1.0 mL核桃油至25 mL容量瓶中，加入4 mL正己烷-乙醚（2∶1）和2 mL 0.5 mol/L NaOH甲醇溶液，加水至刻度，搖勻，超聲處理2 min，取出移至離心管中，以4 000 r/min離心2 min，吸取上層脂肪酸甲酯作GC/MS分析。

脂肪酸的測定采用氣相色譜-質譜聯用法：HP-5 MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進樣口溫度200 ℃，分流進樣比20∶1。程序升溫：80 ℃保持2 min，以10 ℃/min升到200 ℃后保持20 min；接口溫度280 ℃，電離方式EI，離子源溫度230 ℃，質量掃描方式SCAN，溶劑延遲2 min，質量掃描范圍33～350 amu。

2 結果與分析

2.1 不同因素對鮮食核桃油萃取率的影響

2.1.1 果仁粒度對鮮食核桃油萃取率的影響

在液料比7∶1（mL/g）、超聲功率250 W、超聲頻率40 kHz、超聲溫度20 ℃、超聲時間30 min的條件下，考察不同果仁粒度對核桃油萃取率的影響，所得結果見圖1。

由圖1可知，隨著果仁目數的增大，萃取率逐漸上升。果仁目數增大，粉碎度提高，顆粒表面積增大，與溶劑接觸更加充分，進而提高了核桃油的萃取率。當目數達60目時，萃取率為37%；目數升高至80目，萃取率無明顯變化。從節約能源的角度考慮，選擇60目作為最佳核桃果仁粉碎粒度。

圖1 果仁粒度對核桃油萃取率的影響

2.1.2 液料比對鮮食核桃油萃取率的影響

果仁粉碎粒度為60目，設置超聲功率250 W、超聲頻率40 kHz、超聲溫度20 ℃、超聲時間30 min，考察液料比對核桃油萃取率的影響，所得結果見圖2。

由圖2可知，隨著溶劑量的增加，核桃油的萃取率明顯上升，當液料比達到9∶1（mL/g）時，萃取率達42%，之后增大溶劑使用量，萃取率無明顯變化。過量的溶劑增大后續濃縮操作壓力，綜合考慮，選擇9∶1（mL/g）作為最佳液料比。

2.1.3 超聲功率對鮮食核桃油萃取率的影響

果仁粉碎粒度為60目，液料比為9∶1（mL/g），設置超聲頻率40 kHz、超聲溫度20 ℃、超聲時間30 min，考察不同超聲功率對核桃油萃取率的影響，所得結果見圖3。

由圖3可知，隨著超聲功率增大，核桃油萃取率呈上升趨勢，這是由于超聲功率增大，分子運動加劇，組織細胞破裂，提取物更容易被溶劑浸出，進而提高了核桃油的萃取率。當超聲功率為300 W時，核桃油萃取率最高，達49%，因此最佳超聲波功率為300 W。

圖2 液料比對核桃油萃取率的影響

圖3 超聲功率對核桃油萃取率的影響

2.1.4 超聲頻率對鮮食核桃油萃取率的影響

果仁粉碎粒度為60目，液料比為9∶1（mL/g），設置超聲功率300 W、超聲溫度20 ℃、超聲時間30 min，考察超聲頻率對核桃油萃取率的影響，所得結果見圖4。

由圖4可知，隨著超聲頻率增大，核桃油的萃取率逐漸上升。當頻率較低（30 kHz）時，萃取率僅有38%；當頻率上升至45 kHz時，萃取率達53%，證實較高的頻率有利于核桃油的提取，之后提高頻率，萃取率無變化。故優選45 kHz為最佳超聲頻率。

圖4 超聲頻率對核桃油萃取率的影響

2.1.5 超聲溫度對鮮食核桃油萃取率的影響

果仁粉碎粒度為60目，液料比為9∶1（mL/g），設置超聲功率300 W、超聲頻率45 kHz、超聲時間30 min，考察超聲溫度對核桃油提取率的影響，所得結果見圖5。

由圖5可知，隨著溫度的升高，核桃油的萃取率有所上升，但變化范圍較小。當溫度升至50 ℃時，核桃油的萃取率最高，達58%。繼續升高溫度，核桃油的萃取率有所下降。研究結果表明，溫度對核桃油的萃取率影響不大，綜合考慮，最佳超聲溫度為50 ℃。

圖5 超聲溫度對核桃油萃取率的影響

2.1.6 超聲時間對鮮食核桃油萃取率的影響

果仁粉碎粒度為60目，液料比為9∶1（mL/g），設置超聲功率300 W、超聲頻率45 kHz、超聲溫度50℃，考察超聲時間對核桃油萃取率的影響，所得結果見圖6。

由圖6可知，隨著超聲時間增加，核桃油的萃取率呈上升趨勢。當超聲時間由20 min增加至30 min時，萃取率顯著提高，由30%上升至58%；隨后延長超聲時間，核桃油的萃取率上升緩慢；當超聲時間為50 min時，核桃油萃取率最高，達63%。從節約時間、提高經濟效益的角度考慮，最佳超聲時間為50 min。

圖6 超聲時間對核桃油萃取率的影響

通過研究各因素對核桃油萃取率的影響，結果表明，果仁的粉碎粒度、液料比、超聲功率、超聲頻率、超聲溫度和超聲時間均對核桃油的萃取率有一定程度的影響，其中果仁的粉碎粒度、液料比、超聲功率、超聲時間對核桃油萃取率的影響顯著。綜合評價，核桃油的最佳萃取工藝條件為果仁粉碎粒度60目、液料比9∶1（mL/g）、超聲功率300 W、超聲頻率45 kHz、超聲溫度50 ℃、超聲時間50 min，此時核桃油萃取率最高，達63%。

2.2 鮮食核桃油理化性質測定

依據國標方法測定鮮食核桃油的水分含量、相對密度、酸值、碘值、皂化值和折光指數，結果見表1。由表1可知，鮮食核桃油的水分含量平均值為0.07%，符合國家標準[14]；對比文獻[15]數據，鮮食核桃油的相對密度平均值為0.875，與文獻報道一致；酸值平均值為0.350 mg/g，與文獻報道的陜西核桃油數值接近，處于較低水平，說明鮮食核桃油精制程度高，質量好；碘值平均值為130.4 g/100 g，與文獻報道的山西核桃油數值相當，處于較高水平，說明鮮食核桃油中不飽和脂肪酸含量較高；皂化值平均值為155.31 mg/g，與文獻報道的新疆核桃油數值相當；折光指數平均值為1.475，略高于文獻報道數值。總體看來，該工藝制備的鮮食核桃油具備市售核桃油的一般性質，具有較高的品質。

表1 鮮食核桃油的理化性質

2.3 脂肪酸組分檢測

通過氣相色譜-質譜聯用技術對所提取的鮮食核桃油脂肪酸組分進行檢測，結果見圖7。鮮食核桃油中檢測出含量較高的組分有四種，通過與標準品對比，鑒定為棕櫚酸、亞油酸、油酸、硬脂酸，根據峰面積大小計算出四種脂肪酸的相對含量，結果見圖8。

由圖8可知，鮮食核桃油中亞油酸含量最高，為55.18%；其次為油酸，含量27.87%，兩者均為不飽和脂肪酸；棕櫚酸（含量10.51%）和硬脂酸（含量4.69%）含量較低，兩者為飽和脂肪酸。研究結果表明，鮮食核桃油中以不飽和脂肪酸為主，由于不飽和脂肪酸具有抗氧化、抗衰老、降低膽固醇等功能[16]，該核桃油具有較高的營養價值。

圖7 鮮食核桃油脂肪酸檢測結果

圖8 核桃油脂肪酸含量圖

3 討論和結論

通過考察果仁粒度、液料比、超聲功率、超聲頻率、超聲溫度和超聲時間對鮮食核桃油萃取率的影響，得出核桃油的最佳萃取工藝條件：果仁粉碎粒度60目、液料比9∶1（mL/g）、超聲功率300 W、超聲頻率45 kHz、超聲溫度50 ℃、超聲時間50 min。此條件下核桃油萃取率為63%。采用國標方法對鮮食核桃油的理化性質進行測定，并與文獻報道數據進行對比分析，證實鮮食核桃油具有市售核桃油的一般性質，且精制度高，具有較高的品質。采用GC/MS分析了鮮食核桃油的組成成分，結果表明，鮮食核桃油中主要以棕櫚酸、亞油酸、油酸和硬脂酸為主，其中棕櫚酸含量為10.51%，亞油酸含量為55.18%，油酸含量為27.87%，硬脂酸含量為4.69%。此次試驗為鮮食核桃的加工和產品開發提供了新的思路。