黑加侖籽油提取技術(shù)研究進(jìn)展

王秀文，包雍宏，吳 琛，宋元達(dá)

（山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博 255000）

黑加侖（Blackcurrant）俗稱黑豆果，學(xué)名黑穗醋栗（Ribes nigrumL.），屬虎耳草科（Saxifragaceae）茶藨子屬（Ribes），是我國東北地區(qū)、內(nèi)蒙古和新疆北部廣泛種植的一種漿果植物[1]，歐洲、俄羅斯、蒙古和朝鮮北部也有分布。黑加侖喜光、耐寒，適宜在我國北方寒冷地區(qū)種植，主要用于護(hù)林防沙。其果樹為灌木生植物，果實(shí)為紫黑色，成熟果實(shí)酸甜多汁、營養(yǎng)豐富，含有多種維生素、氨基酸、糖類、有機(jī)酸等，風(fēng)味獨(dú)特，廣泛用于果汁、果酒、果醬、糖果等食品的工業(yè)化生產(chǎn)[2]。黑加侖漿果榨汁后，皮渣中含有大量的黑加侖果籽，其果籽占漿果質(zhì)量的5%～8%，果籽的含油量為20%左右[3]。然而，目前黑加侖籽大多被丟棄或用作飼料，對(duì)黑加侖籽的進(jìn)一步開發(fā)利用鮮有研究。

近年來，隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)食用油的要求日益提高，促使一些功能性油脂應(yīng)運(yùn)而生。功能性油脂是指具有特殊生理功能的油脂，對(duì)人體有一定的保健功能或?qū)δ承┘膊∮蓄A(yù)防作用，如米糠油、芝麻油、核桃油、葵花籽油、葡萄籽油、橄欖油、松子油等[4-7]，已在市場上形成一定的生產(chǎn)規(guī)模。黑加侖籽油是一種高級(jí)保健油，含有ω-3 和ω-6 兩個(gè)系列的多不飽和脂肪酸，尤其富含人體所必需的脂肪酸γ-亞麻酸（GLA），具有降低血液膽固醇、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化、抗炎、抗心血管疾病、抗腫瘤和抗糖尿病等生理活性[8]。人體不能自己合成GLA，必須從食物中獲取，因此開發(fā)富含GLA 的新型油脂具有廣闊的商業(yè)前景。黑加侖籽油富含GLA，是一種高級(jí)營養(yǎng)保健油，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、保健食品和化妝品行業(yè)。目前，GLA 的天然來源不多，已經(jīng)得到大量推廣和應(yīng)用的主要是月見草油，但月見草需要人工種植，來源較少，而黑加侖籽原料豐富易得，因此從黑加侖皮渣中提取黑加侖籽油作為高級(jí)保健植物油，不僅有效利用了殘籽，保護(hù)了環(huán)境資源，降低了生產(chǎn)成本，而且開發(fā)了一種新的GLA 來源[9]。本文綜述了黑加侖籽油的主要成分、保健功效、提取方法以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，旨在為黑加侖籽油更高效的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 黑加侖籽油的主要成分

黑加侖籽是黑加侖漿果榨汁生產(chǎn)的主要副產(chǎn)品，黑加侖籽中油含量為14.43%，蛋白質(zhì)含量為26.34%，粗纖維含量為37.48%，總灰分含量為2.35%，總糖含量為19.32%[10]。

黑加侖籽油的主要成分是不飽和脂肪酸，具有極高的應(yīng)用價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。不飽和脂肪酸不僅是黑加侖籽油的重要組成成分，而且是評(píng)價(jià)黑加侖籽油品質(zhì)的重要指標(biāo)。根據(jù)羥鏈的不飽和程度分為飽和脂肪酸（saturated fatty acids，SFAs）、單不飽和脂肪酸（monounsaturated fatty acids，MUFAs）和多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）。姚汝華等[10]報(bào)道了黑加侖籽油的主要成分，其中GLA 含量為11.71%。劉麗等[11]從黑加侖籽中提取黑加侖籽油，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用和氣相色譜法進(jìn)行定性及定量分析，得出黑加侖籽油中主要脂肪酸成分有7 種，棕櫚酸（C16：0）含量約占總脂肪酸的6.4%、硬脂酸（C18：0）約占總脂肪酸的1.6%、油酸（C18：1）約占總脂肪酸的13.1%、亞油酸（C18：2）約占總脂肪酸的43.3%、GLA（C18：3）約占總脂肪酸的15.1%、α-亞麻酸（C18：3）約占總脂肪酸的15.7%、十八碳四烯酸（C18：4）約占總脂肪酸的4.2%。由此可知，黑加侖籽油的不飽和脂肪酸含量高達(dá)90%以上，黑加侖籽油中GLA 含量為15.1%左右，比形成工業(yè)化生產(chǎn)的月見草油（9%，GLA/總脂肪酸）高，因此黑加侖籽油是一種有開發(fā)前景的營養(yǎng)保健油[10-14]。

2 黑加侖籽油的功效

黑加侖籽油中富含油酸、亞油酸、GLA、α-亞麻酸和十八碳四烯酸等多種對(duì)人體有益的不飽和脂肪酸，對(duì)人體有一定的保健功能。黑加侖籽油具有較強(qiáng)的抗氧化活性，徐鑫等[2]對(duì)黑加侖籽油的抗氧化活性研究表明，黑加侖籽油極性提取物的DPPH、ABTS 自由基清除率可達(dá)100%，且具有很強(qiáng)的Fe3+還原能力，抗氧化水平明顯高于橄欖油、芝麻油、花生油。黑加侖籽油還具有顯著的降血脂功能，徐鑫等[15]對(duì)黑加侖籽油在大鼠形成高血脂癥過程中對(duì)血脂影響的研究中發(fā)現(xiàn)，黑加侖籽油顯著降低了高血脂癥大鼠血清中TG（甘油三酯）、TC（總膽固醇）含量和AI（動(dòng)脈硬化指數(shù)）值，并抑制了HDL-C（高密度脂蛋白膽固醇）含量的降低。這與周效平等[16]在家兔實(shí)驗(yàn)中對(duì)黑加侖籽油的藥理研究結(jié)論一致，認(rèn)為這一藥理作用可能與其含有的GLA 有關(guān)。GLA 在人體內(nèi)由Δ6 脂肪酸脫飽和酶催化亞油酸而成，再經(jīng)延長酶催化生成二高-γ-亞麻酸（DGLA，C20：3），之后由Δ5 脂肪酸脫飽和酶催化生成花生四烯酸（ARA，C20：4）。花生四烯酸經(jīng)由環(huán)氧酶催化生成前列腺素E1（PGE1），而PGE1具有抑制血小板凝集、降低血脂血黏度等作用。

此外，黑加侖籽油的其他成分對(duì)人體也具有重要的生理功能，如油酸具有降低低密度脂蛋白膽固醇的功效[17]等。人體及哺乳動(dòng)物不能由脂肪酸中引進(jìn)超過Δ9 的雙鍵，因此不能合成亞油酸（18：2Δ9,12）和α-亞麻酸（18：3Δ9,12,15），但這兩種脂肪酸對(duì)人體的健康必不可少，因此它們被稱為人體的必需脂肪酸。亞油酸能夠降低血脂、軟化血管、降血壓、降低血液膽固醇，還可預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化、減少心腦血管疾病的發(fā)病率。α-亞麻酸則是腦磷脂的組成成份之一[7]；十八碳四烯酸是α-亞麻酸在Δ6 脂肪酸脫飽和酶催化下轉(zhuǎn)化而成，能參與類脂化合物的代謝過程[18]。

3 黑加侖籽油的提取方法

黑加侖籽油常用的提取方法有機(jī)械壓榨法[3]、浸出法[19-21]、超臨界CO2萃取法[22-25]、水酶法[26]和超聲輔助提取法[27-30]等。一般來說，利用上述方法從黑加侖籽中提取出的是毛油，需進(jìn)一步精煉才能滿足食用油脂的要求[1]。

3.1 毛油提取方法

3.1.1 機(jī)械壓榨法

機(jī)械壓榨法是借助機(jī)械外力的作用，將油脂從油料作物的細(xì)胞中擠壓出來的一種方法，起源于傳統(tǒng)作坊的制油方法。作為工業(yè)化生產(chǎn)植物油的主要工藝，壓榨法是目前我國主要提取植物油的方法。該法與其他提油方法相比，操作簡單、對(duì)油料品種的適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)靈活且油品質(zhì)量好。機(jī)械壓榨法提取黑加侖籽油的主要工藝流程為黑加侖籽→軟化→軋坯→烘干→蒸炒→壓榨→毛油[3]。但機(jī)械壓榨法制油有一定的缺點(diǎn)，如生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)規(guī)模小、出油率低、成本高等。黑加侖籽含油率低（20%左右），采用機(jī)械壓榨法提油難以達(dá)到理想的效果。喬吉濱等[3]使用液壓榨油機(jī)壓榨提取黑加侖籽油，使出油率提高到15%～18%，但剩余殘?jiān)^多。為了更好地適應(yīng)市場需求，冷榨法被開發(fā)出來。不同于以往傳統(tǒng)的熱榨油，冷榨油的加工過程通常是在低溫下進(jìn)行，錢瑩[18]對(duì)黑加侖冷榨油的功能性成分進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)其含有較高的生育酚和植物甾醇等。

3.1.2 浸出法

浸出法是依據(jù)萃取原理，利用油脂與有機(jī)溶劑互溶的性質(zhì)，選擇能夠溶解油脂的有機(jī)溶劑（如正己烷、丙酮等），通過對(duì)油料的接觸，使油料中的油脂被萃取出來的一種制油方法。浸出法提取黑加侖籽油的主要工藝流程為黑加侖籽→破碎→溶劑萃取→分離→萃取液→減壓脫溶→毛油。萃取的時(shí)間和條件、以及溶劑的種類和性質(zhì)等都會(huì)影響萃取的效果。周青峰等[1]選用工業(yè)正己烷（六號(hào)溶劑油）作為浸提劑，在確定的最佳浸出比（2.5～3.0）∶1（正己烷∶黑加侖籽）下，分3 次浸出，每次浸出8～12 h，最終可使黑加侖籽粕的殘油率在1%以下。閆開明等[19]選取4#溶劑為浸提劑，在室溫下，壓力為0.4～1.0 MPa，料液比為1∶（1.3～1.5）時(shí)，浸提30 min，所得黑加侖籽粕的殘油在1%以下。劉國艷等[20]采用不同溶劑對(duì)黑加侖籽進(jìn)行提取，確定最佳提取劑為丙酮，提取溫度為55 ℃，提取時(shí)間為40 min，料溶比為1∶2.5 此條件下，黑加侖籽油提取率可達(dá)13.648%。

3.1.3 超臨界CO2萃取法

超臨界流體萃取法（supercritical fluid extraction，SFE）是指某種氣體（液體）或氣體（液體）混合物在壓力和溫度高于臨界點(diǎn)時(shí)，密度接近于液體，擴(kuò)散系數(shù)和黏度接近于氣體，性質(zhì)介于氣體和液體之間的流體，從固體或液體中萃取并分離出某些有效成份的一種方法[23]。通常使用CO2作為超臨界萃取劑，作為一種新型萃取方法，超臨界CO2萃取法已被廣泛應(yīng)用于黑加侖籽油的提取。

超臨界CO2萃取黑加侖籽油的工藝流程為黑加侖籽→干燥→粉碎→過篩→稱重→轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜→CO2超臨界萃取→分離→毛油[23]。超臨界CO2萃取法的優(yōu)點(diǎn)是萃取能力強(qiáng)，萃取效率高，無有機(jī)溶劑殘留，產(chǎn)品質(zhì)量好，安全無毒，無環(huán)境污染[24]。然而，超臨界流體萃取法設(shè)備屬于高壓設(shè)備，投資大、成本高。用該法萃取黑加侖籽油時(shí)，萃取溫度、操作壓力和萃取時(shí)間等都會(huì)影響油的品質(zhì)。焦淑清等[24]采用超臨界CO2法萃取黑加侖籽油，得出在40 ℃下，萃取壓力為25 MPa 時(shí)，萃取120 min，黑加侖籽油的萃取率達(dá)到60.26%。鮑志杰等[25]采用響應(yīng)面法優(yōu)化超臨界CO2萃取黑加侖籽油的提取工藝，確定了最佳工藝條件為萃取溫度38 ℃、萃取壓力33 MPa、萃取時(shí)間180 min，在此條件下黑加侖籽油提取率達(dá)到14%。

3.1.4 酶水解法

酶水解法是通過酶解作用破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)來發(fā)揮作用的。細(xì)胞壁是由纖維素、半纖維素和果膠等構(gòu)成的致密結(jié)構(gòu)。選用合適的酶（如纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶等）對(duì)材料進(jìn)行預(yù)處理，能夠分解細(xì)胞壁，使細(xì)胞壁產(chǎn)生局部塌陷、疏松，減少油脂提取時(shí)來自細(xì)胞壁的阻力，加快油脂溶出細(xì)胞的速率。酶水解法萃取黑加侖籽油的工藝流程為黑加侖籽70 ℃烘干→粉碎→加水→攪拌混勻→調(diào)節(jié)溫度→加酶酶解→加入適量正己烷→離心→取油相→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除正己烷→毛油[27]。酶的種類、添加量、溫度、pH 和酶解時(shí)間等都會(huì)影響油的提取效果[28]。徐鑫等[27]分別采用一定量的復(fù)合纖維素酶、果膠酶和中性蛋白酶在一定的溫度、pH 和酶解時(shí)間下提取黑加侖籽油，發(fā)現(xiàn)三種酶復(fù)合使用后提油率達(dá)到13.89%，提油效果優(yōu)于單一酶法。付冬梅[29]采用纖維素外切酶處理黑加侖籽，確定最佳工藝條件為溫度50 ℃，時(shí)間60 min，pH為5 時(shí)，提取率可達(dá)18%。酶水解法提油轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)條件溫和，減少了傳統(tǒng)油脂提取工藝高溫炒制產(chǎn)生的有害成分，能最大程度地保留油脂中抗氧化活性成分，但酶制劑成本較高，是該方法工業(yè)化生產(chǎn)的限制條件。

3.1.5 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法是在有機(jī)溶劑萃取法基礎(chǔ)上升級(jí)的一種萃取方法，其原理是在超聲波的強(qiáng)空化作用下，細(xì)胞被迅速破壞，溶劑滲透進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，從而使細(xì)胞中的成分充分溶于溶劑之中。在超聲波振動(dòng)作用下，促進(jìn)了細(xì)胞內(nèi)油脂向有機(jī)溶劑中溶解，提高了油的提取率。采用超聲波萃取技術(shù)時(shí)須控制好萃取時(shí)間和頻率[30]。劉懷鳳等[31]用超聲波輔助提取黑加侖籽油，確定最佳工藝條件為物料與溶劑比1∶7，正己烷作溶劑，超聲波強(qiáng)度220 kW/m2，提取時(shí)間30 min，在此條件下黑加侖籽油提取率能達(dá)到15.93%。超聲波萃取黑加侖籽油具有萃取時(shí)間短、效率高、萃取溫度低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，但該法也有一定缺點(diǎn)，如受超聲波衰減因素的制約，不能實(shí)現(xiàn)均勻受力，且難以保證超聲波器件不停機(jī)維修，以及超聲功率和罐的容積不易匹配，建造成本高，不能實(shí)現(xiàn)在工業(yè)上的普及使用等。

3.2 精煉工藝

不管采取何種工藝提取油，得到的都只是毛油，毛油含有很多雜質(zhì)，不能直接食用，容易氧化變質(zhì)，不宜長期貯存，只能作為成品油原料。毛油需經(jīng)過脫膠、堿煉、脫色、脫臭和脫蠟等一系列精煉工序，才能轉(zhuǎn)化為食用油脂。黑加侖籽油的精煉工藝流程為毛油→脫膠→脫酸→水洗干燥→脫色→過濾→脫臭→脫蠟→過濾→精制成品油[20]。根據(jù)精煉程度不同，精煉油可分為一、二、三、四級(jí)，精煉程度越高，其級(jí)別越高，一級(jí)為最高級(jí)食用油。一級(jí)油和二級(jí)油的精煉程度較高，經(jīng)過了復(fù)雜的精煉工序，有害成分含量很低，且色淺、無味、油煙少、低溫下不易凝固，但所流失的營養(yǎng)成分較多。三級(jí)油和四級(jí)油只經(jīng)過了簡單的精煉程序，雖然保存的營養(yǎng)成分較多，但油品色澤深，雜質(zhì)含量高。油的精煉程度是影響食用油質(zhì)量好壞的決定性因素，無論用什么工藝制得的油，必須經(jīng)過精煉工序，符合我國食用油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)才可上市銷售[32]。

4 黑加侖籽油的質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)

黑加侖籽油在銷售過程中需對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行判斷。黑加侖籽油理化指標(biāo)[33]的判斷標(biāo)準(zhǔn)見表1。感官上應(yīng)具有黑加侖籽油固有的氣味和滋味，顏色淡黃，無異味等。

從黑加侖籽中提取毛油后，精煉過程中品質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，表1 衡量的是精油品質(zhì)的一些指標(biāo)，其中酸價(jià)是衡量油脂中飽和脂肪酸含量的指標(biāo)，碘值是衡量油脂中不飽和脂肪酸含量的指標(biāo)，過氧化值是衡量油脂氧化酸敗程度的指標(biāo)，這三項(xiàng)是衡量油品質(zhì)的重要指標(biāo)[33]。

表1 黑加侖籽油理化指標(biāo)Table 1 Physical and chemical indicators of blackcurrant seed oil

5 展望

黑加侖中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，如糖類、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等，尤其是維生素C 含量比其他水果高，可以用來生產(chǎn)多種食品。黑加侖漿果榨汁后的廢棄物中，含有大量的黑加侖籽。為了充分利用這一應(yīng)用價(jià)值極高的副產(chǎn)品，本文探索了多種提油的工藝，傳統(tǒng)的機(jī)械壓榨法因出油率低不適合制取黑加侖籽油，浸出法因?yàn)橛袡C(jī)溶劑的殘留問題也不適合制取黑加侖籽油，超臨界CO2萃取法因安全無毒、提油效率高等優(yōu)點(diǎn)是目前比較理想的制取黑加侖籽油的方法，除此之外，研究者們也積極探索了許多提油方法，如酶水解法和超聲波輔助提取法等。利用這些技術(shù)可以降低黑加侖籽提油過程中的損耗，更大程度地提高出油率，但新技術(shù)還有待于進(jìn)一步開發(fā)與利用。在得到質(zhì)量較好的黑加侖籽油之前，還需要經(jīng)過精煉，因此精煉工藝優(yōu)化與質(zhì)控也是今后黑加侖籽油的重點(diǎn)研究方向。