沙棘果油的提取工藝及其營養因子應用研究進展

高娟娟，李 棟，蘇 丹，吳天琪，趙俊梅，張雯萱，宋 穎，高 山

（河北科技大學食品科學與工程學院，河北石家莊 050000）

沙棘（Hippophae rhamnoidesLinn.），也叫酸柳、酸刺、黑刺、醋刺柳、沙棗，內蒙古叫酸溜溜等，是一種用途廣泛的野生植物，屬胡頹子科（Elaeagnaceae）沙棘屬的灌木或小喬木，目前廣泛分布于亞洲、歐洲和北美[1～2]。中國是世界上天然沙棘種質資源最豐富的國家，也是人工種植沙棘面積最大的國家，同時也是沙棘資源利用最早的國家[3～5]。作為一種藥食同源性的植物，沙棘不僅具有防風固沙、固土保肥和凈化空氣等生態效益，同時由于其具備豐富的營養物質而用于保健功能產品的開發利用。沙棘油是一種提取自沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果的特種油脂，根據提取部位不同，從沙棘中分離得到的油可分為三種，分別為沙棘果油、沙棘籽油和全果油。成熟的沙棘種子中含5.62%～19.51%的沙棘籽油，果肉約含沙棘果油2.02%～34.26%[6]。這些油均富含多不飽和脂肪酸、維生素E、植物甾醇、類胡蘿卜素和生育酚等生物活性成分。

沙棘果油作為一種功能性油脂，伴隨著果汁的加工提取出來的，具有獨特的脂肪酸組成，不僅富含油酸和亞油酸，其棕桐油酸含量明顯高于一般植物油。此外，沙棘果油中還含有人體必需的多種營養活性成分，包括生育酚、植物筒醇、類胡蘿卜素、黃酮等脂質伴隨物，起到優異的抗氧化效果，具有開發為營養功能豐富的脂肪乳飲料的潛在價值[7～9]。沙棘果油生物活性物質優于沙棘籽油，其非皂化質成分是沙棘籽油的2 倍多[10]。在功效上具有保護心臟、抗氧化、抗癌、抗高脂血癥及治療心血管疾病等多種藥用及保健價值[11]。有相關臨床試驗表明，沙棘果油可顯著縮短復發性阿弗他潰瘍（RAU）愈合時間和疼痛時間，對重型復發口腔潰瘍有明顯療效[12]。沙棘果油作為特種功能性油脂，在食品、醫藥保健品、化妝品等領域已經有了廣泛的應用。

目前有關沙棘果油的提取方法有機溶劑提取法、壓榨離心法、酶法、超臨界萃取法以及超聲波輔助酶法提取，提取方法不同對應沙棘果油油脂得率以及果油中多種生物活性成分含量也存在較大差異。因此，本論文主要綜述了沙棘果油現有的提取工藝研究進展，比較了不同提取工藝的優缺點以及對沙棘果油得油率的影響，同時對沙棘果油的功效成分、保健作用及其在各個領域的開發利用情況進行概述，以期為沙棘果油產業化進程提供理論基礎與依據。

1 沙棘果油的提取方法

沙棘果油的提取工藝包括有機溶劑提取法、壓榨離心法、酶法提取法、超臨界CO2萃取法、超聲波輔助法等，工業生產中使用最多的是有機溶劑提取法。

1.1 有機溶劑提取法

有機溶劑提取法是從固體物中萃取化合物的一種方法，是經典的油脂提取方法。趙統超等[13]利用響應面分析法考察料液比、提取時間、離心轉速對索氏提取對沙棘果油得油率的影響，研究結果表明最佳的提取工藝為用石油醚（60～90 ℃）按照料液比1:8，提取時間3.5 h，離心轉速9350 r/min，最佳得油率為21.9%。該方法實驗操作步驟簡單，儀器設備要求低，得油率高，適宜用于工業化生產。但由于在實驗過程中用到大量的有機溶劑，所以對環境有較大的污染。近年來，由于有機溶劑提取法與超聲波輔助提取法相結合的提取技術具有提油效率高、提取時間短，可提高油脂品質等優點被廣泛應用于天然產物的提取[14]。

1.2 壓榨離心法

采用壓榨離心法提取沙棘果油的工藝較為簡單、穩定。李煒等[15]為提高沙棘果油的提取率，通過正交實驗設計法，以果油收率和棕櫚酸的含量為指標，優選沙棘果漿壓榨離心提取沙棘果油的工藝參數。研究結果表明，最佳的壓榨離心提取工藝參數為：果漿加熱至60 ℃，以8000 r/min 離心10 min。壓榨離心法提取沙棘果油與前文提到的有機提取法相比具有安全、綠色、設備和工藝簡單和投資小等優點。同時，使用壓榨離心法提取沙棘果油對沙棘果油中的功效成分棕櫚油酸的破壞性較小，提取率高。但該方法最大的缺點是沙棘果油的提取率不足1%，不適用生產大批量的沙棘果油。因此，現關于沙棘果油的提取方法中很少用到壓榨離心法。

1.3 酶法提取法

應用酶法提取沙棘果油的種類較多，有復合酶法提取、水酶復合法提取以及單一的果膠酶法提取沙棘果油，而復合酶法提取時，酶的種類又分為很多種。當使用復合酶法提取使用的酶種類較多時，就會導致加工成本的提高。而當使用單一的酶進行提油時，由于沙棘果的細胞壁組成結構較為復雜，用單一的酶提油其出油率也會下降。在工業生產中為了降低成本同時提高沙棘果油的提取效率，有學者研究可通過水酶復合法提取沙棘果油。酶法提取沙棘果油安全溫和而無毒害，反應徹底，提取率高，提取后的果汁易于進行澄清處理，有利于后續澄清沙棘果汁的加工，有望解決沙棘果汁分層的難題。陳松等[16]以沙棘果漿為原材料通過水酶復合法來提取沙棘果油，通過正交實驗確定了水酶復合提取法的最佳工藝參數為：沙棘果漿pH 為3，果膠酶添加量0.3%，在55 ℃下酶了反應4 h，按料水比1:1.0 加入熱水，于70 ℃下作用2 h。在最佳條件下沙棘果漿出油效率高達91%左右。康健等[17]從成本和提油率兩方面出發考慮最終選擇用果膠酶和胃蛋白酶作為最終提油時使用的復合酶。研究結果表明，酶法提取沙棘果油的最佳工藝條件：果膠酶用量0.50%、胃蛋白酶用量0.15%、提取時間6 h、酶解溫度55 ℃，此條件下果油得率4.946%，最佳工藝條件下的果油提取率為82.16%～97.17%。酶法提取沙棘果油由于該方法在提取過程中容易出現乳化現象，因此只適用于實驗中而很少用于工業生產。

1.4 超臨界CO2 萃取法

超臨界CO2流體萃取（SFE）是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的變化而進行的。由于超臨界CO2萃取法提取效率高、安全性高、耗能較少，萃取物價格低廉，使得該技術在食品工業、醫藥工業以及化學工業等各個領域有著廣泛的應用。研究表明，用超臨界和亞臨界萃取技術獲得的果油中無溶劑殘留現象，且油品質量高，能保護其中的生物活性物質不被破壞[18?19]。

在沙棘果油的提取中，為獲得高出油率且原有營養因子的生物活性物質最大限度的保留的沙棘果油，鄭宏偉等[20]研究表明萃取沙棘油的最佳工藝參數：萃取壓力選擇為26 MPa、萃取溫度47 ℃、萃取時間4 h、CO2流速7 kg/h、分離壓力6.0 MPa，在此工藝條件下沙棘油萃取率5.82%。??astová等[21]用該方法對比研究沙棘果實和沙棘種子的提油率，發現使用該方法提取到的沙棘果油的含量更高，其主要原因可能是由于果油在二氧化碳中的溶解度高于籽油。Xu 等[22]用該方法提取沙棘果實中的沙棘果油，最終沙棘油得率為20.8%，結果與鄭宏偉等[20]研究結果存在較大差異，出現這種現象的主要原因在于CO2的流速相差較大，導致油在CO2中的溶解性不同，最終得油率也不同。

方案三(見圖4)的思路是將地鐵車站與高架橋均沿縱向平行設置，地鐵車站作為高架橋的基礎，通過結構加強進行處理，直接將高架橋橋墩置于車站頂板之上，高架橋荷載通過車站內部的柱子傳遞至車站底板，進而傳遞到地基。

1.5 超聲波輔助酶法

超聲波在液體中可以產生機械效應、空化作用以及熱效應等[23]破壞細胞壁，進而暴露更多的酶促位點[24]。吳非等[25]在超聲波輔助水酶法（Ultrasonic-Assisted Enzymatic，UAE）提取米胚油的研究及其成分分析中發現，超聲波輔助酶法的提油率比普通水酶法的提油率較高，用超聲波處理后發現植物細胞壁有明顯的破壞，有利于油脂的釋放。馮紅霞等[26]在超聲波輔助酶法提取油茶籽油的影響因素研究中也得出了同樣的結論。劉儉等[27]研究表明沙棘果油的最優提取工藝為超聲功率125 W、超聲酶解時間3 h、pH3.5、復合酶添加量1.2%、超聲酶解溫度50 ℃，該條件下沙棘果油得油率為（3.494±0.025）%。

表1 對上文提到的5 種沙棘果油的提取方法所對應的提取率、出油率以及各提取工藝的優缺點進行總結對比。由表可知，有機溶劑提取沙棘果油的得油率最高，由于提取效率高且成本低，所以在工業生產中得到了廣泛應用。但提取油中有較高含量的有機溶劑殘留，對環境污染也較為嚴重，因此對于產品的應用開發產生了不利的影響。與有機溶劑提取法相比，采用壓榨離心法來提取沙棘果油是5 種提取技術中最為簡單的方法，該方法使用設備簡單且投資小，然而在壓榨離心前對沙棘鮮果的蒸熱處理會破壞掉沙棘果油中的生物活性物質，且該方法提取到的沙棘果油含量最低。水酶法較壓榨離心法也同樣具有操作簡單的優點，但由于在操作過程中會產生乳化現象而很少用于工業生產中。超臨界CO2萃取法得油率相對有機溶劑提取法較低，而與其他四種提取方法相比得油率較高。該方法對沙棘果油中的生物活性物質破壞極小且其中的有機溶劑的殘留幾乎為零，所得生物活性物質在產品的應用中的產品質量較高。但該方法使用成本較有機溶劑提取法高，造成對沙棘果油的提取不夠經濟。

表1 沙棘果油的提取工藝比較Table 1 Comparison of extraction technology of seabuckthorn fruit oil

2 沙棘果油的營養成分

從沙棘果實中提取出來的沙棘果油中的生物活性物質隨著果實的成熟度、果實大小、果實種類、地理位置、氣候和提取方法而發生改變[28]。沙棘果油中的生物活性因子研究較多的分別有脂肪酸、類胡蘿卜素、生育酚。除以上幾種生物活性物質外，在沙棘葉子、果實和籽粕中黃酮類化合物含量較高[29?30]，而關于沙棘果油中黃酮類化合物的提取工藝以及種類的研究較少。

2.1 棕櫚油酸

沙棘油中富含不飽和脂肪酸，而沙棘果油和沙棘籽油中的不飽和脂肪酸組成存在較大差異。趙二勞等[31]和臧茜茜等[32]在研究沙棘油中脂肪酸含量時得出了相似的結果，即沙棘果油中不飽和脂肪酸含量約為60%以上，沙棘籽油中的不飽和脂肪酸含量約為80%以上。然而沙棘果油是唯一被確認為提供人體必需脂肪酸1:1（亞油酸:亞麻酸）比例的油[33]。與其他植物油相比，沙棘果油中不飽和脂肪酸主要為棕櫚油酸（35.5%），而沙棘籽油中棕櫚油酸含量僅為0.948%～4.4%。沙棘果油中的棕櫚油酸具有重要的藥用價值[34?35]。棕櫚油酸在人體的新陳代謝中起著至關重要的作用[36]。Yoon 等[37]發現棕櫚油酸能夠抑制重要的黑色素生成酶的表達，這表明棕櫚油酸具有潛在的亮膚應用。Gao 等[38]通過動物實驗研究證明，沙棘果油中提取出的棕櫚油酸可以通過調節抗氧化酶來緩解高脂血癥引起的氧化應激和肝臟損傷，該提取物對高脂血癥倉鼠具有抗血脂作用，可用于未來功能性食品和膳食補充劑的開發。

此外，棕櫚油酸也具有一定的副作用，Oyanagi等[39]發現棕櫚油酸在左旋肉毒堿存在時具有脂毒性。

2.2 類胡蘿卜素

國內外對于沙棘果油中的類胡蘿卜素的含量研究結果有所不同。在沙棘果油中的類胡蘿卜素主要有α-、β-和γ-胡蘿卜素，葉黃素，玉米黃質，番茄紅素和角黃素[40]。有關沙棘油中類胡蘿卜素的研究主要集中于類胡蘿卜素的組成及提取方法。Alexandru等[41]采用浸漬和超聲輔助提取的兩種方法來研究沙棘副產品中沙棘油的類胡蘿卜素含量，發現超聲輔助提取技術所提取的類胡蘿卜的含量更高。司天雷等[42]研究了分子蒸餾法處理沙棘果油，類胡蘿卜素和β-胡蘿卜素含量分別下降196.87 mg/100 g 和5.25 mg/100 g，損失率分別為1.9%和24.6%。

2.3 生育酚

生育酚是天然脂溶性抗氧化劑維生素E 的重要組成部分[43]。食品工業生產中，生育酚常被用作天然的抗氧化添加劑之一，而在油脂中存在的生育酚具有提高油脂穩定性的作用。經過調查研究可知，沙棘中維生素E 的含量是所有果蔬中最高的，其含量是普通水果維生素的數百倍，是蔬菜中維生素含量的數十倍以上[44?45]。存在于沙棘果油中的維生素E 通過與自由基發生氧化反應而產生生育酚，該物質促使ROO·發生化學反應生成氫過氧化物，最終通過阻斷脂質過氧化連鎖反應來實現抗氧化的效果[46]。生育酚作為沙棘果油的重要功效成分，具有治療多種疾病，預防動脈硬化，延緩衰老，提高機體免疫力等作用[47]。

3 沙棘果油的功能特性

沙棘果油是沙棘的精華，具有抗氧化，保肝和抗高脂血癥，調節機體的免疫功能等藥理價值，沙棘果油中富含的各種生物活性物質使其被廣泛開發應用于食品及藥品領域。然而，關于沙棘果油的部分健康作用還未進行臨床試驗，同時沙棘果油所起到的保健功效的作用機理尚不明確，這在一定程度上制約了沙棘果油產品的開發。因此，需要加大科研投入進行系統的臨床試驗和作用機理的研究，為進一步擴大沙棘果油應用范圍提供理論支撐。

3.1 免疫調節和抗癌作用

韓春卉等[52]報道，將不同劑量的沙棘油作用于肉瘤S180 干擾過的6～8 周昆明小鼠，結論沙棘油具有抑制小鼠S180 腫瘤的作用、明顯增強小鼠NK細胞活性、能顯著提高小鼠的單核巨噬細胞吞噬功能，而NK 細胞活性及單核巨噬細胞吞噬能力的提高，對應機體的腫瘤細胞的生長受到抑制。劉雪梅[53]在研究沙棘果油對H22 肝癌小鼠的抑瘤作用的結果顯示，沙棘果油對H22 肝癌移植性腫瘤小鼠有明顯的抑瘤效應，并可能通過調節免疫功能、抑制BCL2f表達和提高BAX 表達來發揮其腫瘤抑制作用。

3.2 保肝作用

肝臟經常受到多種環境污染物和藥物的影響，所有這些都會給這個重要器官帶來負擔，損害和削弱肝臟，最終導致肝炎或肝硬化[54]。鄒元生等[55]通過沙棘果油來研究其保肝作用效果，結果顯示，用沙棘果油處理過的實驗組的肝傷程度明顯低于肝損傷對照組。也有許多學者得出了同樣的結論。程體娟等[56]研究發現沙棘果油對CCl4及撲熱息痛誘發的肝損傷、肝丙二醛的增高有明顯抑制作用，并能降低CCl4中毒小鼠SGPT 活力，且能明顯對抗撲熱息痛中毒小鼠肝谷耽甘膚的耗竭。沙棘果油中的α-生育酚和β-胡蘿卜素等活性成分具有較強的抗氧化性，可以在肝毒素對肝臟毒害的過程中為肝細胞提供保護作用[57]。

3.3 抗氧化作用

鄭鵬等[58]在研究沙棘果油對于過氧化氫誘導氧化損傷的保護作用中發現，加入低劑量的沙棘果油濃度就會減少氧化損傷細胞的數目，并通過檢測超氧化物陰離子數量來確定沙棘果油的抗氧化作用，得出的結果與氧化損傷細胞檢測結果相符。通過該實驗可以得出以下結論，在日常生活中我們可以進行多次少量的攝入沙棘果油來達到抗氧化保護機體的功效。此外，研究已經證明某些脂肪酸和甾醇的補充會改善皮膚的老化，其中皮膚老化的一個外在原因是紫外線的照射會導致人體表皮和真皮中自由基的生成以及脂質過氧化，而棕櫚酸可顯著抑制人體皮膚真皮層中性粒細胞中調理酶誘導的H2O2生成，進而抑制脂質過氧化，驗證了沙棘果油的抗氧化性[59]。

3.4 抗炎作用

牙周炎是一種導致牙周韌帶和牙槽骨喪失的炎癥性疾病。發炎癥的主要原因是促炎因子如TNF-α、IL-1β和IL-6 的過度分泌，而根據研究發現酚類提取物可以顯著抑制促炎因子的分泌[60?61]。沙棘果油富含酚類物質，有外國學者研究發現沙棘漱口水對某些牙周病原體具有殺菌作用，并具有抑制單一菌株和多菌株生物膜形成的能力，起主要作用的營養成分極有可能是沙棘果油中的酚類物質[62]。相關研究者通過觀察動物體內淋巴細胞增殖現象，發現沙棘果提取物對ConA/LPS 引起的淋巴細胞增殖有顯著的抑制作用[63]。在一項研究中[64]，沙棘被局部用于治療4 個月至12 歲兒童的潰瘍性口腔炎，其在2 d 后有顯著改善，同時它也被證明對白血病患者的潰瘍性口腔炎有效。此外，王欣欣[65]用不同劑量的沙棘果油來干預特應性皮炎的小鼠，結果表明沙棘果油能夠減輕特應性小鼠皮膚局部炎癥反應，降低AD 小鼠由Ig E介導的超敏反應強度，抑制特應性皮炎小鼠局部引流淋巴結的免疫應答強度。

3.5 治療心血管疾病

心血管疾病是全世界人民的主要死因[66]，心血管疾病也容易引起高血壓、脂質代謝紊亂等多種疾病并發。Marciniak 等[67]研究沙棘果油對人體心血管疾病具有潛在的積極作用。而引起心血管疾病的主要病理因素是動脈粥樣硬化，其中巨噬細胞是引發動脈粥樣硬化和心血管疾病的重要管理者和推動者。當疾病發生時，巨噬細胞內膽固醇堆積，形成泡沫細胞，分泌活性氧等物質，最后引起氧化應激反應，從而驅動動脈粥樣硬化和心血管疾病的發生發展[68]。沙棘果油中的黃酮預防心血管疾病的機制極有可能是降低NADPH 氧化酶蛋白的表達，從而降低機體的氧化應激能力，進而阻止動脈粥樣硬化和心血管疾病[69]。

4 沙棘果油的開發與利用

4.1 沙棘果油在食品中的應用

沙棘果油作為一種功能性油脂，其直接以膠囊、口服液及瓶裝油的產品形式存在于市面上[70]，而關于沙棘果油在乳液方面的應用很少，為將沙棘果油應用于脂肪乳產品行業中，人們研究出了沙棘果油的納米乳液和沙棘果油微膠囊制作的最佳配方[71]。為提高山西老陳醋的抗氧化性及其中的營養成分的保留，趙瑞歡[72]向老陳醋沉淀物中加入15%沙棘果油，所制成的成品不僅保留了原老陳醋醋沉淀中的黃麗和多齡類物質，且兼具沙棘果油中的活性物質，具有一定的營養保健價值。張昊[73]通過一定的工藝手段首次將傳統中藥材沙棘果油與口香糖相結合制成具有營養補充這一功效的保健口香糖。

4.2 沙棘果油在日用品中的應用

沙棘果油在日用品中也有相關產品的開發，分別有乳霜，香波以及一些特種化妝品，沙棘以沙棘油或者沙棘水溶物的形式存在于這些化妝品中[74]。由于沙棘果油中富含有滋養健康皮膚的必需營養物質，楊萬政等[75]發明了一種具有美白抗衰老功效的沙棘組合物，其中所占比例較高的沙棘果油通過與其他的成分組合形成一種具有防止皮膚老化和淡斑作用的護膚膏。

4.3 沙棘果油在醫藥方面的應用

體外研究以及體內人類和動物模型研究發現，沙棘果油中所含有的不飽和脂肪酸、類胡蘿卜素、甾類化合物和生育酚等多種生物活性物質，使沙棘果油在醫藥方面具有一系列有益的抗炎、抗癌、抗氧化和抗動脈粥樣硬化作用。目前含有沙棘果油的藥品開發種類較多，目前有19 種含有沙棘配方的藥品是經由國家食品藥品監督管理局批準允許銷售的。代表藥品有心達康片、五味沙棘散、雙磺沙棘桉青軟膏、沙棘果油軟膠囊等。這些藥品主要針對治療心血管系統、皮膚系統、呼吸系統、生殖系統疾病和消化系統疾病[76]。

5 結語與展望

通過現有的提取技術從沙棘果實中提取出來的沙棘果油已經在食品、藥品以及日用品中有了廣泛的應用。與此同時，沙棘果油的提取方法的局限性及其功效成分在人體內的作用機理的不明確，使得沙棘果油的應用與開發得到限制。現關于沙棘果油的提取工藝大多采用傳統的有機溶劑萃取、壓榨離心、酶解以及超臨界二氧化碳萃取等方法，而各方法對沙棘果油的得油率和生物活性含量以及生態環境的破壞性存在不同的影響。目前應用最為廣泛的提取方法是使用有機溶劑進行提取，但該方法殘溶較大，對機體有一定的副作用，同時在沙棘果油的提取過程中也會對環境造成較大的污染。從提取效率方面來看超臨界CO2提取技術較有機溶劑提取法的提取效率高，但是由于操作環境要求高，若用于工業化生產就會面臨生產成本高的問題。

此外，沙棘果油在醫藥研究中的藥物制品開發時間很早，較新的藥品開發較少。且由于沙棘果油中存在較高含量的不飽和脂肪酸及其他脂溶性物質，從而限制了其在飲料等水相中的應用。由此看來，一方面，國家在積極鼓勵創新開發新的沙棘果油提取技術的同時，環境衛生檢測部門應做到當加強管理力度，對工業生產殘留的有機溶劑要做到正確處理以防對環境造成污染。另一方面需進一步投入科研完善其作用機制，以擴大沙棘果油在藥品以及食品領域的開發應用。

加強沙棘果油的綜合利用，一方面使沙棘果油的原材料沙棘種植面積增大，起到防風固沙、固氮的生態效益。另一方面為緩解我國治療疾病的醫學壓力，為人類幸福提供社會效益。最后，沙棘果油產品的開發拓寬了我國經濟市場，也帶來更好的生態、社會以及經濟效益，有利于提高我國經濟實力。