果蔬籽油提取技術研究進展

吳翰，宋元達

（山東理工大學農業工程與食品科學學院，山東淄博 255000）

果蔬在人們日常生活中必不可少，果蔬籽目前多以廢棄物的形式被扔掉，但大部分果蔬籽富含油脂，而且不同果蔬籽含油量差異較大，如葡萄籽含油量10%～14%[1]，而南瓜籽含油量可達到49%[2]。研究發現，有些果蔬籽油含有一些功能性成分，如紫蘇籽油富含-亞麻酸[3]，黑加侖籽油富含-亞麻酸[4]，葡萄籽油[5]與石榴籽油[6]富含多酚、甾醇、黃酮等具有生物活性的物質。亞麻酸是人體必需脂肪酸，參與合成人體多種重要成分如前列腺素[7-8]，而多酚與黃酮等多種生物活性物質，具有抗氧化、抗癌癥和調節血脂等功能[9]。因此，研究果蔬籽油提取技術具有重要的應用價值。本文就果蔬籽油提取技術及研究進展進行了綜述，以期能指導果蔬籽油的資源化應用。

1 傳統果蔬籽油的提取方法及其優缺點

傳統果蔬籽油的提取方法一般有壓榨法和浸出法兩種。

1.1 壓榨法

壓榨法是借助機械外力的作用，將油脂從油料中擠壓出來的一種提取方法，是目前國內植物油脂提取的主要方法[10]。壓榨法分為熱榨法和冷榨法。熱榨法首先去除種子中的和塵土類雜質，然后進行破碎、蒸炒、擠壓等，以促進油脂分離。目前，為保證成品的天然健康，多數植物油生產工藝采用冷榨法提取，即不用蒸炒等高溫處理，在較低溫度下制取純綠色無污染的食用油[11]。壓榨法適應性強，工藝操作簡單，生產設備維修方便，生產規模大小靈活，適合各種植物油的提取，同時生產比較安全。按照提油設備來分，壓榨法提油有液壓機榨油和螺旋機榨油兩種。液壓榨油機又可以分為立式和臥式兩類，目前廣泛使用的是立式液壓榨油機。壓榨法存在出油率低、勞動強度大、生產效率低的缺點，并且由于榨油過程中有生坯蒸炒的工序，蛋白質變性嚴重，油料資源綜合利用率低[10]。魏貞偉等[12]利用壓榨法提取葡萄籽油，結果發現，經過工藝優化提取葡萄籽的最大油量占葡萄籽的9%。

1.2 浸出法

浸出法是一種較先進的提油方法，它是應用固液萃取的原理，選用某種能夠溶解油脂的有機溶劑，經過對油料的接觸（浸泡或噴淋等），使油料中油脂被萃取出來的一種方法，多采用先預榨餅后再浸提的方式。常見的浸出劑有石油醚、乙醚、丙酮等，其中最典型的是6 號溶劑油，其主要成分為六個碳的烷烴和環烷烴，沸點一般在60～90。由于6 號溶劑油是從石油中提煉的產品，而石油能源短缺、市場價高，且殘余的高沸點溶劑會對餅粕與食用油的衛生安全產生影響，所以需要考慮開發替代溶劑。浸出法具有出油率高、勞動強度低、生產效率高、出油質量好、容易實現大規模和自動化生產等優點：其缺點是浸提出來的毛油含非油物質較多，色澤較深，質量較差，且浸出所用溶劑易燃易爆，具有一定的毒性，生產的安全性差以及會造成油脂中有機溶劑的殘留[10]。

朱繼華等[13]利用有機溶劑提取紫蘇籽油，結果表明乙酸乙酯為溶劑，溫度為77，時間為8 h 和料液比為1:30（w/v）的條件下提取效果最好，其提取的紫蘇籽最大油量占總油脂含量的69.89豫；馬紹英等[14]利用有機溶劑法提取葡萄籽油、白藜蘆醇與原花青素，提取葡萄籽最大油量占葡萄籽的23.15%；朱慶書等[15]利用響應面優化有機溶劑法提取石榴籽油，在提取工藝條件液固比33:1（mL/g），提取溫度98，壓力0.25 MPa 下提取30 min，提取的石榴籽最大油量占石榴籽的25.8%。

2 新興果蔬籽油的提取方法及特點

2.1 水酶法

水酶法是一種新興的籽油脂與蛋白質分離的方法。它將酶制劑應用于油脂分離，首先利用機械破壞油料細胞壁，然后利用生物酶（纖維素酶、果膠酶、蛋白酶等）來降解果蔬籽細胞壁及其內部的脂蛋白和脂多糖等，從而釋放出油脂，再利用非油成分（蛋白質和碳水化合物）對油和水親和力的差異及油水比重的不同將油與非油成分分離。水酶法的優勢是不使用有機溶劑和高溫高壓，與傳統提油工藝相比，水酶法具有處理條件溫和，體系中的降解產物一般不與提取物發生反應，可以有效地保護油脂、蛋白質等可利用成分的特點。在得油的同時還能有效回收植物原料中的蛋白質（或其水解產物）及碳水化合物。工藝簡單、能耗低、并且廢水中BOD 與COD 值低，易處理，污染少，符合“安全、高效、綠色”的要求[16]。袁德成等[17]使用堿性蛋白酶水解紫蘇籽提取油脂，經過優化后提取紫蘇籽最大油量占紫蘇籽的37.65%，并且-亞麻酸含量占總脂肪酸含量的67.9%；朱振寶等[18]使用Alcalase 2.4 L 蛋白酶提取大扁杏仁油，經過優化提取的杏仁油量占總油脂含量的72.1%，并且提取的油脂質量高于溶劑法。呂珊珊等[19]使用纖維素酶與蛋白酶提取葡萄籽油，經過優化葡萄籽最大提油量占葡萄籽的13.26%。羅述博等[20]使用堿性蛋白酶水解籽瓜種子提油，經過優化提取的籽瓜籽油量占總油脂含量的76.5%。

2.2 超臨界CO2萃取法

超臨界流體是指溫度與壓力在超臨界點以上的流體。超臨界流體的物理化學性質介于液體與氣體之間。其密度接近液體，因此具有良好的溶解性；而其黏度接近氣體，因此具有良好的流動性。這樣的特性使得超臨界流體滲透和萃取能力都比較強，傳質速度快從而很容易進入組織內部[21]。而CO2具有臨界溫度（31.1）低，臨界壓力（7.38 MPa）較低，具有萃取效果好等特性，使得CO2成為較廣泛使用的超臨界萃取物質。超臨界CO2提取果蔬籽油具有許多優點，如工藝簡單、節約能源、萃取溫度低，能保護生物活性物質（多酚、黃酮等）等。CO2作為萃取溶劑，資源豐富、價格低、無毒、不燃不爆、不污染環境，且常溫常壓下為氣體，提取的果蔬籽油無溶劑殘留。超臨界CO2萃取法的缺點也很明顯，如設備昂貴、生產成本高、普及率低等，因此在應用方面受到一定的限制。

劉小莉等[22]使用超臨界CO2提取黑莓籽油時發現，該方法提取的最大油量占總油脂含量的68.99%；孫秀青[23]使用超臨界CO2提取雪梨籽油，最佳條件下提取的最大油量占雪梨籽的23.9%。

2.3 超聲輔助萃取法

超聲波是頻率大于20 kHz 的聲波，具有定向、反射和透射等特性。超聲波的波動形式因方向性強可用于物質分析檢測；其能量形式可以改變介質形態，從而加速化學反應或觸發新的反應通道。超聲波作用原理主要表現為空化效應，并伴隨熱效應和機械效應。空化使界面擴散層上分子擴散加劇，在油脂提取過程中會加快油脂滲出速度，提高出油率。超聲波提取技術具有適用范圍廣、成本低、操作簡便等優點。然而，超聲波提取過程會產生高溫高壓，導致超氧自由基和不良風味的產生[24]。

Shadi Samaram 等[25]利用超聲波輔助提取番木瓜籽油，經過響應面優化在提取溫度為62.5，超聲功率700 W，液固比7:1 的條件下，提取的最大油量占番木瓜籽的23.3%，抗氧化活性保持在88.1%。Betsab佴Hern佗ndez-Santos 等[26]利用超聲波輔助提取南瓜籽油，經過響應面優化提取的最大油量占總油脂含量的89.02%，并且油脂品質較好。

2.4 微波輔助萃取法

微波是指波長在0.1mm～1m、頻率在300MHz～3 000GHz的電磁波,它介于紅外線和無線電波之間。微波輔助萃取法是一種通過微波產熱，使細胞內的溫度迅速上升，從而破壞細胞壁促進脂肪溶出的萃取方法。該方法具有穿透力強、加熱快、能耗低、溶劑用量小等特點。

木太里普·吐遜等[27]使用微波輔助提取葫蘆籽油，結果發現提取時間為3 min，功率為800 W，料液比為1:8時，提取的葫蘆籽最大油量占葫蘆籽的43.5%；劉樹恒等[28]使用微波輔助提取紫荊籽油，優化工藝后提取時間為20 min、微波功率為300 W、液料比為12:1，提取的紫荊籽最大油量占總油脂含量的94.9%，提取的油脂呈現出透明的淡黃色，酸值1.8 mgNaOH/g、皂化值177.9 mgKOH/g、碘值134.6 g/100 g、過氧化值18.8 mmol/kg，這表明該法提取的油脂具有較高的品質和利用價值。

2.5 其他技術

除了上述幾種常見的技術外，也有些研究人員嘗試了其他提取技術。如J儼lia Ribeiro Sarkis 等[29]利用脈沖電場和高壓放電法提取芝麻油，兩種方法都提高了油脂的提取率，但是脈沖電場的提取率較低而高壓放電法的油損失較大。

有不少學者采取多種技術相結合的方法提高油脂提取率。如張妍等[30]使用超聲波輔助水酶法提取菜籽油，經過響應面優化得到最優超聲條件為超聲溫度40、超聲功率350 W、超聲時間60 min，此時提取的菜籽最大油量占總油脂含量的67.55%。在此超聲條件下優化酶的種類，最后提取菜籽的最大油量占總油脂含量的72.87%。馬文君等[31]使用超聲波輔助水酶法提取月見草籽油，得出最佳預處理條件為超聲功率300 W、超聲時間30 min、超聲溫度60；采用Alcalase 2.4 L 堿性蛋白酶進行酶解，利用響應面優化試驗，確定最優的月見草籽油脂提取工藝為料液比5.4（w/w）、酶添加量1.38（V/w）、酶解溫度62.5、酶解時間2.8 h，提取月見草籽最大油量占總油脂含量的84.32%。Jiao Jiao 等[32]使用微波輔助水酶法提取南瓜籽油，通過試驗得出最優酶組合為纖維素酶、果膠酶與蛋白酶，最優處理條件為酶濃度1.4%，溫度44，時間66 min，微波功率419 W，此時提取的南瓜籽最大油量占總油脂含量的64.17%。

3 果蔬籽油提取技術的發展趨勢

作為果蔬的廢棄物，果蔬籽中富含的果蔬籽油尚未得到有效的開發利用，尤其是一些果蔬籽油含有傳統食用油脂不具有的功能性成分。而傳統果蔬籽油提取方法已經不能滿足現代工業的發展和國際競爭的要求，需要對其工藝進行改進，以提高出油率。生產效率高及保證生產安全、實用、三低（低能耗、低成本、低溫）、無溶劑殘留是最理想的提取方法。果蔬籽油的提取經歷了有機溶劑萃取、使用少量有機溶劑以及不使用有機溶劑萃取等發展歷程[11]。

傳統果蔬籽油提取方法如壓榨法，雖然未使用有毒有害的有機溶劑，但其提取溫度高、勞動強度大、生產效率低。浸出法雖然生產效率比壓榨法高，但使用大量有毒有害的有機試劑，提取的油脂容易出現有毒溶劑殘留等問題，所以傳統工藝不利于企業的長遠發展，其工業應用受限。現代果蔬籽油提取方法中超聲波、微波輔助提取等技術較傳統工藝生產效率高，使用少量的有機溶劑便可獲得大量油脂，較環保，具有廣泛的工業應用與發展前景。而水酶法、超臨界CO2萃取法完全不使用有機溶劑，比超聲波、微波輔助提取技術更加綠色環保，具有更廣泛的工業應用和發展前景。到目前為止，水酶法、超臨界CO2萃取法均已被成功運用到多種果蔬籽油提取中，如使用水酶法成功提取紫蘇籽[17]、石榴籽[33]、葡萄籽[19]、南瓜籽[34]等果蔬籽油，使用超臨界CO2提取法提取黑加侖籽[35]、打瓜籽[36]、葡萄籽[37]、南瓜籽[38]等果蔬籽油。

目前，多數企業生產仍然采用傳統工藝，不僅生產效率低而且對環境污染嚴重，阻礙了企業的發展壯大。油脂加工業要實現持續發展，需要革新技術、采用環保的方式解決瓶頸問題，即采用綠色工藝進行油脂生產，如采用水酶法或超臨界CO2萃取法。但是這些技術也存在需要改進的地方，如水酶法容易出現微生物污染等問題，而超臨界CO2萃取法具有生產設備成本高、難以規模化等問題，使其應用受限。隨著科學技術的發展，經濟條件的改善，環保意識的提高，這些問題都可以得到有效解決。新興環保的果蔬籽油提取技術將有可能替代傳統技術在油脂生產中大量應用，助力油脂加工工業的發展。