永州枳椇子油的超聲波提取及其脂肪酸組成分析

何福林， 劉俊陽， 丁冬晴， 申懿玲， 邵金華

(湖南科技學院化學與生物工程學院1，永州 425199) (桂林醫學院公共衛生學院2 ，桂林 541100)

枳椇子(Hoveniadulcis)，別名拐棗，是鼠李科植物枳椇的干燥、成熟種子[1]。研究表明，枳椇子富含黃酮類化合物、三萜類化合物、多糖、葡萄糖、蘋果酸鈣、生物堿、多酚[2]等活性成分，有抗氧化性、解酒護肝、抗纖維化、降血糖[3]等功效。此外，其木材可用于建筑，樹體可凈化壞境，樹皮可活血，果肉可食，具有良好的經濟社會生態價值[4]。

隨著食用油安全問題日益受到重視，人們對食用油安全性與功能性的觀念發生了改變，傳統食用油亟待尋求新出路。近年來，食用油所引起的安全事件屢屢成為新聞熱點。尤其是地溝油及摻假食用油事件，不僅對生產食用油相關產業帶來嚴重打擊，更損害了人民群眾的身體健康。因而，新型食用油開發具有重大的社會價值和意義。枳椇子作為一種優質的藥食同源植物，兼具食用與藥用價值，具有優質的功能與開發價值。對枳椇子的研究大多數局限于其化學成分的提取及藥理學研究，如：黃酮類化合物、蛋白類成分、脂肪酸組成等的提取及功效研究[5]，但對于枳椇子油提取工藝的優化及其脂肪酸組成分析方面的研究涉及較少，目前多數運用超臨界CO2萃取法[6]、索氏提取器萃取法等，對于超聲波輔助提取法的工藝優化鮮有報道。永州地區多山地，水文豐富[7]，太陽總輻射量大，土壤環境質量良好、養分豐富[8]，其東部、南部山區枳椇子分布廣泛、品質優良。本研究在探究永州地區枳椇子油超聲波提取的最佳工藝基礎上，分析了其脂肪酸組成，并與食用植物油國家標準及前人研究結果進行比較，以期為永州地區枳椇子資源的綜合開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

枳椇子種子：采自永州市零陵區，研究所選取的種子大小均勻、顆粒飽滿、且無損傷發霉情況。

原料預處理：將枳椇子種子放在烘箱(60 ℃)干燥(12 h)，粉碎后過60目篩，封口保存。

1.2 主要試劑

石油醚、甲醇、正己烷、硫代硫酸鈉、冰醋酸、碘化鉀、可溶性淀粉等均為分析純。

1.3 設備與儀器

ML-T分析天平，HH-M4水浴鍋，GC-2010plus氣相色譜儀，GCMS-QP20質譜儀，RE-2000B旋轉蒸發儀，WYA-ZW阿貝折光儀，FY-SY-3600超聲波提取機，XL-04B扣壓蓋小型粉碎機。

1.4 方法

1.4.1 枳椇子油超聲波提取方法

取原料粉5.0 g于100 mL圓底燒瓶，按液料比加入石油醚(60～90 ℃)[9]，輕輕振蕩，攪拌均勻，將圓底燒瓶置于超聲波提取機萃取顱腔中，安裝好冷凝回流裝置，固定超聲時間、超聲溫度及一定料液比(固定在40 kHz、超聲功率為50 W下進行提取)。萃取結束后進行減壓抽濾，然后濾液置于旋轉蒸發儀配套圓底燒瓶中，濃縮濾液，濃縮后產物轉移至稱量瓶中，室溫恒重后精密稱量。每組實驗相同條件重復3次，取平均值。按公式計算出油率[10]。

出油率=(m2-m1)/m×100%

式中：m為原料質量/g；m1為空瓶質量/g；m2為空瓶和油脂的總質量/g。

1.4.2 枳椇子油超聲波提取的單因素實驗設計1.4.2.1 超聲時間對枳椇子油提取的影響

采用1.4.1中的方法提取枳椇子油，以出油率為評價標準，在超聲溫度35 ℃，液料比10的條件下進行超聲波輔助提取枳椇子油，超聲時間設置為 60、90、120、150、180、210 s。

1.4.2.2 超聲溫度對枳椇子油提取的影響

采用1.4.1中的方法提取枳椇子油，以出油率為評價標準，在超聲時間150 s，液料比10的條件下進行超聲波輔助提取枳椇子油，超聲溫度設置為30、35、40、45、50、55 ℃。

1.4.2.3 液料比對枳椇子油提取的影響

采用1.4.1中的方法提取枳椇子油，以出油率為評價標準，超聲時間150 s，超聲溫度35 ℃下進行枳椇子油提取，液料比設置為6、8、10、12、14、16。

1.4.3 枳椇子油超聲波提取的正交實驗

在單因素實驗基礎上，進行L9(34)的正交實驗，正交設計見表1。

表1 正交實驗表

1.4.4 超聲波提取枳椇子油最優工藝條件驗證實驗

以枳椇子出油率為檢測指標，在最優工藝條件下進行驗證實驗，重復3次，以驗證最優超聲波提取工藝條件是否可靠。

1.4.5 枳椇子油理化性質測定

枳椇子油過氧化值(GB 5009. 227—2016)、碘值(GB/T 5532—2008)、酸值(GB/T 5009. 229—2016)、折光率(GB/T 5527—2010)、密度測定(GB/T 5526—1985)分別采用國家標準的方法進行。

1.4.6 枳椇子油的GC-MS成分分析1.4.6.1 枳椇子油甲酯化

取干燥后的枳椇子油200 mg，將其與1 mol/L KOH-CH3OH溶液30 mL混合，100 ℃水浴回流2 h進行甲酯化，加入10 mL正己烷進行萃取，取上清液正己烷層得到甲酯化物1～2滴于2 mL色譜瓶中，并注滿正己烷，進行GC分析[1]。

1.4.6.2 GC分析條件

石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)、進樣量(1 μ L)、流速(2 mL/min)、檢測器(ID型)、分流比(10∶1)、檢測器溫度(260 ℃)、載氣(He)、進樣口溫度(250 ℃)、溫控程序(150 ℃保持3.5 min，再以5 ℃/min的速率升溫至280 ℃并保持20 min)。

1.4.6.3 MS條件

離子源：EI源、離子源溫度：200 ℃、電子能量：70 eV、界面溫度：250 ℃、掃描周期：0.5 s、溶劑切除時間為3 min[11]。

2 結果與分析

2.1 枳椇子油超聲波提取優化實驗

2.1.1 超聲時間、超聲溫度、料液比對超聲提取枳椇子油的影響

由圖1可知，設置超聲時間為60～210 s區間時，枳椇子油的出油率隨時間延長升高，150s時達到最大值，而后呈下降趨勢。這表明從枳椇子粉末中提取枳椇子油的超聲時間不宜過長也不宜過短，超聲提取枳椇子粉末中枳椇子油的最佳超聲時間為150 s，此時的出油率達到最大值。當超聲溫度在25～35 ℃之間時，出油率隨溫度升高而升高，35 ℃時達到峰值，之后呈下降趨勢。主要原因是當超聲波溫度較低時，枳椇子油未被全部浸提，而溫度過高可能導致枳椇子油揮發。因此超聲波提取枳椇子油的最佳溫度為35 ℃。當料液比在6～10區間時，出油率隨料液比的增大不斷升高，當液料比為10時，出油率最高，此時油脂提取已趨于穩定，再增大液料比，反而因為空化效應和機械效應等作用的強度減弱造成出油率不再升高[12]。因此超聲提取枳椇子油的最佳液料比為10。

圖1 超聲時間、超聲溫度、液料比對超聲提取枳椇子油的影響

2.1.2 正交實驗

表2為正交實驗結果，影響枳椇子油的出油率大小依次為：B>A>C；即超聲溫度>超聲時間>液料比，枳椇子粉末中超聲提取枳椇子油最優工藝組合為A2B2C3，即超聲時間150 s，超聲溫度35 ℃，液料比12。根據方差分析表3可知，超聲溫度的顯著性最高，超聲時間的顯著性其次，液料比對萃取得率無明顯影響，和正交優化實驗分析表的結果相符合。

表2 正交優化實驗分析表

表3 方差分析表

2.1.3 超聲波提取枳椇子油最優工藝條件驗證實驗

準確稱取枳椇子粉末5.0 g 3份，分別放入已編號的圓底燒瓶中，按照預測的最優提取工藝，即超聲時間150 s，超聲溫度35 ℃，液料比12，進行3批驗證性實驗。測得枳椇子粉末中超聲波提取枳椇子油平均出油率為8.42%。

2.2 枳椇子油的理化性質

枳椇子油的理化性質見表4，參照GB/T 2716—2018《食品安全國家標準 植物油》要求，枳椇子油各項理化性質的數據指標均符合國家標準質量指標。其中碘值為174 gI/100 g，與亞麻籽油碘值[13]相當，說明其不飽和脂肪酸含量較高，為干性油。

表4 枳椇子油的理化性質

2.3 枳椇子油的脂肪酸組成

經 GC～MS 分析得枳椇子油總離子流圖2。由面積歸一化法計算得到如表所示永州地區枳椇子油脂肪酸組成及其相對質量分數見表5，枳椇子油中含有棕櫚酸(13.99%)、亞油酸、油酸、亞麻酸(78.84%)和硬脂酸(7.17%)等5種脂肪酸。因此，該枳椇子油含有較多的不飽和脂肪酸(78.84%)，具有較高的營養保健價值，也印證了其碘值相對偏高。

圖2 枳椇子油總離子流圖

表5 永州地區枳椇子油脂肪酸組成及相對質量分數

3 討論

永州地區枳椇子出油率為8.42%左右，與時濤等[6]和于修燭等[8]報道的枳椇子出油率基本一致，而與賈春曉等[13]的實驗結果有較大的差異。永州地區枳椇子油主要脂肪酸組成為：棕櫚酸13.99%、亞油酸、亞麻酸和油酸混合等占比78.84%、硬脂酸7.17%。于修燭等[8]測定的枳椇子油脂肪酸組成為亞油酸13.30%、亞麻酸45.56%、棕櫚酸7.06%、油酸22.99%、硬脂酸3.73%，與之相比，永州地區枳椇子油的棕櫚酸與硬脂酸含量相對較高，其他脂肪酸含量相近；賈春曉等[13]測定的枳椇子油脂肪酸組成為硬脂酸2.15%、亞油酸16.82%、亞麻酸37.18%、棕櫚酸6.56%、油酸27.58%，與之相比，永州地區枳椇子油的不飽和脂肪酸質量分數相近；時濤等[14]測定的枳椇子油脂肪酸組成為油酸7.16%、亞麻酸36.28%、亞油酸1.23%、棕櫚酸12.62%，與之相比，永州地區枳椇子油的棕櫚酸含量相近，但其他脂肪酸含量相差較大。因此，各地區由于氣候條件、地理環境和品種等因素的不同，導致各地區枳椇子油脂肪酸組成相差較大。

4 結論

永州地區枳椇子油超聲波提取的最佳工藝為超聲溫度35 ℃，液料比12，超聲時間150 s，此條件下的出油率為8.42%。枳椇子油中含有大量不飽和脂肪酸，亞油酸、油酸和亞麻酸等質量分數為78.84%，含有少量飽和脂肪酸，有很高的營養價值和保健價值。枳椇子油為淡黃色，透明度好，無異味，屬于干性油，是一種符合食用植物油國家標準的健康植物油。