李鵬程,王艷霞,周蕾,石潔,張瑤
(山東理工大學農業工程與食品科學學院,山東淄博 255000)
龍眼原產于我國南部地區,生長在南亞熱帶地區,喜溫暖濕潤氣候,能忍受短期霜凍,在0~4的低溫條件下,短期內不會凍死。龍眼核即龍眼的種子,又名桂圓核仁,質量占龍眼果實質量的17%。據《滇南本草圖說》記載,龍眼核在中醫上有很多功效,可以治療刀傷出血,內服外用均有一定的止痛功效。龍眼核中有大量的黃酮,具有很強的抗氧化作用,能夠清除體內的自由基,并具有抗心腦血管疾病、抗炎鎮痛、調節免疫力、降血糖、治療骨質疏松、抑菌抗病毒、抗衰老、抗輻射等作用[1-5]。現在市場上龍眼核的處理方法主要是燃燒或丟棄,有極少量的龍眼核作為種子銷售用于種植,對龍眼核的進一步加工利用更是鮮有研究。這些處理方法不僅造成了大量的資源浪費,而且導致了環境污染。隨著經濟的發展,油料資源日益短缺,因此,積極地尋找開發新的油料資源是未來研究的發展方向。植物籽油富含多種生物活性物質,價格低廉,具有較好的開發前景。龍眼籽中脂肪含量約為2.47%[6],含有較為豐富的脂肪油,且油中含大量不同碳鏈的環丙烷類脂肪酸和二氫蘋婆酸,相比其他植物核油,龍眼籽中環丙烷類脂肪酸的含量相當高,因此,大力開展龍眼籽油的相關研究具有重要意義。但目前市場上龍眼籽油產品較少,僅有很少龍眼籽精油以及龍眼籽山茶復合油產品,對其開發利用尚不充分。本文詳述了近年來對龍眼籽油的研究現狀,以期為龍眼籽油的進一步開發利用提供參考。
龍眼核中含有豐富的淀粉(60.9%)、還原糖(14.13%)、蛋白質(5.59%)和氨基酸等營養成分,以及鉀(0.41%)、鈣(0.13%)、鎂(0.16%)、磷(0.16%)等多種礦物元素。其中維生素A 的含量<0.56 滋g/100 g,維生素E 含量為0.55 mg/kg。龍眼核是開發保健食品的良好營養源[7-9]。據報道,龍眼核中至少含有17 種以上氨基酸,以谷氨酸、天氨酸、精氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸和組氨酸為主,含有人體必需氨基酸。以100 g 干基計,龍眼核中總氨基酸含量合計為4.88 g,其中人體必需氨基酸為1.72 g,占35.25%[10-15]。龍眼籽油是從龍眼核中提取的油脂。有研究表明,通過對龍眼籽油的氣質聯用分析,共檢測出包括油酸(42.07%)、棕櫚酸(20.45%)、水楊酸苯乙酯、順式十八碳烯酸(12.03%)等在內的22 種成分[16]。此外,紀漫等[17]通過對龍眼核活性脂質的分析及其細胞增殖活性的研究發現,龍眼核中含有CEP-2 等多種生物活性脂質。后續的研究還發現,龍眼核中總甾醇含量為518.26 mg/g,此外還有神經酰胺類、鞣質及酚類等物質。有研究表明[18],龍眼核精油提取物中有多種具有生物活性的物質,如多糖類、黃酮類、多酚類、色素類、生物堿類等。
果蔬籽油的提取方法多種多樣,常見的方法有機械壓榨法、超臨界流體萃取法、有機溶劑浸提法、索氏提取法、超聲波提取技術和復合酶法等。就目前的研究狀況來說,超臨界CO2萃取法是最為適宜的提取方法,相比于傳統的提取方式,這種方法有著獨特的優越性(速度快、產率高、油脂色澤淺,脫酸、脫色、脫蠟、脫臭等在萃取器內一次完成),未來的提取研究應立于此基礎之上研究更適合的提取條件,以增加提取率,保持良好的風味。
將油脂從植物種子中提取出來的最常見的方法是機械壓榨法。該方法的優點是使用較少的設備和資金、操作簡單,榨出的油能保持植物原本的天然特色,且生產靈活,對油料的適應能力強。機械壓榨法提取龍眼籽油的主要工藝流程為烘龍眼核干→破碎→軟化→軋坯→烘干龍眼核→浸出→蒸發→毛油。壓榨過程中,壓力、黏度和油餅成型是壓榨法制油的三要素。壓力和黏度是決定榨料排油的主要動力和可能條件,油餅成型是決定榨料排油的必要條件。但是機械壓榨法制油有一定的缺點,如壓榨后的油餅殘油量高、出油效率較低、動力消耗大、零件易損耗,所得產品易混入其他雜質,易變質等。此方法適用于絕大多數蔬菜水果籽油的提取。
有機溶劑萃取法是利用一種溶質組分在兩個互不混溶的液相中競爭性溶解和分配性質上的差異進行分離操作的方法。在提取植物原料中的油脂或脂溶性物質方面,溶劑萃取法是一個成熟的方法。目前在生產葡萄籽油的提取工藝上普遍采用溶劑萃取法[19]。溶劑的種類和性質、萃取的時間和條件等都會影響萃取的效果。有機溶劑萃取法的流程為烘干龍眼核→分離剝殼→破碎龍眼核→軋坯→烘干龍眼籽→加入溶劑浸提→毛油→精煉→精油。但溶劑萃取法具有一定的缺陷,因為提取需要的溶劑較多、萃取時間長,故導致成本增高;就安全性而言,有機溶劑會出現一定的殘留問題,安全性得不到很好的保障。目前利用有機溶劑萃取龍眼籽油的研究尚且不足,但此方法已在多種水果籽油的提取中得到應用,證明了其可行性。例如在葡萄籽中已成功應用有機溶劑萃取法提取葡萄籽油,并探究出了各個步驟對提取效果的影響,得出最優提取條件。其中預處理是最關鍵的影響步驟之一。
超臨界萃取法是近十幾年來才發展起來的一種新型技術,它利用超臨界流體作為萃取劑,從液體和固體中提取某種高沸點的成分,以達到分離或提純的目的。超臨界流體是處于臨界溫度和壓力以上的液體,在這種條件下,流體即使處于臨界溫度下,也不會濃縮為液體,但流體的密度隨壓力增大而增加,此時超臨界流體既不同于一般液相,也有別于一般氣相。其密度接近于液體,黏度卻接近于普通氣體,擴散能力比液體大100 倍。與一般液體溶劑相比,在超臨界流體中可更快地進行傳質,在短時間內達到平衡,從而高效地進行分離。超臨界二氧化碳流體萃取則是利用二氧化碳的某些性質,如溶解性等,通過超臨界流體技術改變二氧化碳的溶解性,從而使其更好地溶解某些特殊物質,達到提取的效果。在超臨界狀態下的二氧化碳可以有選擇性的依次萃取各種成分。通過控制壓力可以控制要萃取的某種成分或者某些成分的比例,在萃取結束后,通過減壓等方法使超臨界二氧化碳變成普通氣體,從而得到純凈的提取物。與其他提取方法相比,超臨界二氧化碳流體萃取法的優勢為提取效率比較高,提取的純度高。且由于CO2是一種無毒無害的氣體,所以這種方法安全性好,也更環保,這種方法也是目前龍眼籽油常用的方法。此方法的缺點是只能萃取親脂性、分子量較小的物質。童漢清等[16]對龍眼核油的超臨界CO2萃取條件進行了單因素試驗研究,確定了適宜的萃取條件:萃取壓力20 MPa、龍眼核粒度60~80 目、萃取溫度40、解析溫度35,并發現影響萃取率的主次因素為龍眼核粒度>萃取溫度>解析溫度>萃取壓力。超臨界二氧化碳萃取法是目前看來較為理想的提取方法。
索氏提取法是實驗室中常用的提取脂肪的方法,是從固體物質中萃取化合物的一種方法,常用于粗脂肪含量的測定。具體方法是將干燥的樣品充分研磨,用脫脂濾紙包好,放入索式提取器的溶提管中,加入無水乙醚,乙醚經虹吸管流入燒瓶,放入水浴鍋加熱提取。此方法可以保證每一次都用純溶劑提取,使固體中被萃取出的可溶性成分富集到燒瓶中。索氏提取法除了可以提取脂肪外,還可一同提取出樣品中的磷脂、揮發油、蠟質及色素等類脂物質,因而索氏提取法只能用于粗脂肪提取和測定。此方法能耗低、選擇性好、設備簡單、操作簡便;缺點是耗時長,只適用于實驗室使用。目前由于對龍眼籽油的研究不夠充分,加之此方法只能測定粗脂肪,因此尚未有人用此方法進行研究,但索氏提取法已經應用到其它果籽油的提取研究中,例如柚類籽油、番荔枝籽油等。例如梁敏等[20]利用索氏提取法提取番荔枝籽油,油脂提取率達到29.2%。因此,今后實驗室可以采用索氏提取法初步提取龍眼籽油進行研究分析。
超聲波輔助提取技術主要是在超聲波的作用下,利用超聲波增大物質分子運動頻率和速度,增加溶劑的穿透力,提高某種成分的溶出速度和溶出次數,以縮短提取時間,提高提取效率,最后將混合提取液分離提純,得到目標成分[21]。超聲波獨具的物理特性能促使植物細胞組織破壁或變形,使有效成分提取更充分,提取率比傳統的壓榨法和有機溶劑萃取法顯著提高50%~500%,是近些年發展起來的一項新技術;超聲波輔助提取的時間短、提取溫度低、適應性廣(超聲提取不受成分極性、分子量大小的限制,適用于絕大多數種類果蔬籽油和各類成分的提取)、提取藥液雜質少,有效成分易于分離純化、提取工藝運行成本低、操作簡單易行,設備維護、保養方便,但是此方法也有一定的缺點,如超聲波會不斷衰減,它的作用區域為環形區域,倘若容器過大,會在容器里形成空白區,使器件損壞。周如金等[22]成功采用此法提取出了核桃仁油,并研究出了最佳提取工藝。其研究結果表明,超聲強化提取可以提高核桃仁油總不飽和脂肪酸的含量,節約成本,提高提取效率。
植物油料的細胞壁能夠阻止油脂的釋放,在細胞內部,油脂通常以油脂體的形式存在,并與蛋白質和碳水化合物結合在一起,構成脂蛋白、脂多糖等復合體。只有將油料組織的細胞結構以及油脂復合體破壞,才能將油和蛋白質提取出來。水酶法工藝是在油料經過機械破碎之后,在試驗的基礎上,添加分解酶和水,在pH 值、溫度和時間等因素影響下提取油和蛋白質[23-27]。酶法提取油脂的基本原理是將微生物所產生的酶作為工具,利用它的催化或轉換等作用,選擇性脫出油脂中的抗營養因子。國內外已研究的酶法提油工藝主要有酶解冷浸出法、水酶法、酶解萃取法、酶解冷榨法等四種。這些提取方法優點是可避免高溫處理油料,其蛋白質性能得到良好的保持,提取出的油脂質量優于傳統方法;缺點是對操作條件要求高,酶用量和酶解時間不容易控制,目前還不能進行大規模的工業化生產。王曉峰等[15]對水酶法提取油茶籽的工藝研究表明,利用水酶法較好地提取了油茶籽油,通過對比得出了水酶提取法的最佳條件,為龍眼籽油的提取提供了參考。
龍眼籽油中富含油酸、棕櫚酸等不飽和脂肪酸,對人體有一定的保健作用,如對軟化血管有一定的效用,在人和動物的新陳代謝過程中也起著重要作用。
龍眼籽油富含植物甾醇、神經酰胺、三萜類等多種生物活性物質,植物甾醇在人體內可以起到抗炎的作用,具有營養價值高、生理活性強等特點。植物甾醇在人體內通過與膽固醇的競爭作用來降低膽固醇,從而預防和治療一系列的心血管疾病。此外,植物甾醇是甾體藥物和維生素D3的生產原料,還可以促進皮膚的新陳代謝,對皮膚具有一定的保護作用。神經酰胺對人體有屏障作用,可在一定程度上保濕皮膚和抗衰老。而三萜類化合物有廣泛的藥理作用,如抗癌、解熱、抗炎、鎮痛、抗菌抗病毒等[28]。
童漢清等[16]對龍眼籽油的抗氧化性研究表明,龍眼籽油對豬油和花生油均有一定的抗氧化作用,對豬油的抗氧化性優于對花生油的抗氧化性。龍眼籽油的抗氧化能力明顯弱于抗氧化劑TBHQ,對豬油的抗氧化能力弱于抗壞血酸和檸檬酸,對花生油的抗氧化能力略強于檸檬酸,與抗壞血酸接近。
龍眼精油是以廢棄的龍眼核為原料提取小分子、易吸收的芳香物質。植物精油具有顯著的抑菌作用,包括細菌和部分真菌。目前的研究顯示,植物精油大多應用于果蔬的保鮮。如韓林等[29]以草莓為試驗材料,研究了不同濃度龍眼核精油浸泡處理對草莓采后低溫保鮮的效果。結果表明,龍眼核精油對草莓采后具有顯著的保鮮作用,可有效防止草莓的腐爛,減緩草莓中營養成分的流失,提高果實對DPPH 和ABTS 自由基的清除能力,維持其抗氧化活性,其中以精油濃度160 滋g/mL 處理組效果最好。
隨著人們生活水平的提高,對食用油的要求也越來越高。大部分果籽油不僅可以食用,而且營養價值豐富、全面。迄今為止,荔枝、龍眼果皮和種子的提取物已被開發成功能性食品添加劑、化妝品和中草藥,用于緩解神經疼痛和腫脹。龍眼籽油中含有大量的活性化合物,利用龍眼核提取龍眼籽油,能增加它在化妝品、食品和制藥等行業中的使用和開發價值。目前對功能性植物油的開發報道較多,而且有很多已經投入生產,這些資源的開發利用將對龍眼籽油的開發起到較好的借鑒作用。龍眼籽油不論是作為食用油還是保健食品,亦或是功能性添加劑等都有非常廣闊的市場。
另外,龍眼副產物是生物活性物質的優良來源,因此,從龍眼中提取有價值的物質,作為食品添加劑、化妝品和藥物制劑,是未來科學家們的一項重要工作。研究者通過體內外實驗和臨床試驗對荔枝、龍眼副產物提取物的藥理作用進行了大量研究,并對新產品的安全性進行了評價[30],未來還可以作為藥用制劑投入市場。
近年來,對植物精油的研究也越來越多,植物精油具有很好的抑菌活性,對細菌、酵母菌及真菌均有明顯的抑菌作用[31],可以將龍眼精油應用于水果蔬菜保鮮。有研究報道,包括龍眼在內的植物精油會在8~10 min 滲透到皮膚中,再到達血液和淋巴液,將精油輸送到體內的各個器官,使細胞獲得充足養分,因而能加速身體的新陳代謝。研究還顯示,植物精油可促進皮膚新細胞的生成、刺激體內細胞的生長,保養改善漸漸老化的肌膚,保濕潤膚。此外,植物精油還能消毒受傷的肌膚、排解皮膚因受傷導致的感染,消腫消炎,增進肌膚的生化活力。促進疤痕的修復及傷口的愈合,加強皮膚對外來侵略的抵抗力,因此還可作為保健品進行開發。
在此之前,應先考慮開發有效的提取技術,重點是環境友好的回收技術。目前龍眼籽油提取的相關研究比葡萄籽油、蘋果籽油要少,如何高效的大量提取是首先要解決的問題。就目前的研究狀況來說,超臨界CO2萃取法是最為適宜的提取方法,相比于傳統的提取方式,這種方法有獨特的優越性(速度快、產率高、油脂色澤淺,脫酸、脫色、脫蠟、脫臭等在萃取器內一次完成),未來的提取應立足于此基礎之上分析更適合的提取條件,以增加提取率,保持良好的風味。