葡萄籽油的提取及精煉工藝優(yōu)化

張 靜，袁 毅，劉利軍*

(寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

葡萄籽油的提取及精煉工藝優(yōu)化

張 靜，袁 毅，劉利軍*

(寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

為獲得優(yōu)質(zhì)精油，以發(fā)酵后葡萄籽為原料，比較索式提取法、回流浸提法、超聲提取法和微波法提取葡萄籽油的提取率，選擇提取率最高的微波提取方法，通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)其工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)最佳工藝條件下毛油的理化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，對(duì)毛油精煉工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：微波提取法最佳工藝條件為料液比1:15(g/mL)、提取時(shí)間10min、提取溫度70℃、微波功率700W；毛油精煉的最佳條件為堿濃度4.13mol/L、超堿量0.5%、精煉初溫50℃。精煉后葡萄籽精油的各項(xiàng)指標(biāo)均符合GB/T 1684—2006《化妝品檢驗(yàn)規(guī)則》化妝品檢驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

葡萄籽油；提取工藝；理化指標(biāo)；精煉工藝

葡萄籽油主要成分為亞油酸，其含量達(dá)70%以上[1]，油中還含有維生素A、D、E、K、P和多種微量元素。葡萄籽油具有防止血栓形成、擴(kuò)張血管、清除膽固醇、營(yíng)養(yǎng)腦神經(jīng)細(xì)胞、調(diào)節(jié)植物神經(jīng)及治療心血管病的作用[2]，不僅可以防治疾病[3-5]，還廣泛用于保健、美容和化妝品行業(yè)[6-7]。

目前，有關(guān)葡萄籽油單一提取方法研究的報(bào)道比較多，如壓榨法、索式提取法、浸提法、超聲提取法、微波提取法和超臨界流體萃取法[8-11]等。但系統(tǒng)地對(duì)各提取方法進(jìn)行比較研究的報(bào)道甚少。因此，本研究根據(jù)文獻(xiàn)[12-15]的最優(yōu)條件，系統(tǒng)地對(duì)提取葡萄籽油的各種方法的提取率進(jìn)行比較研究，找出相對(duì)提取率最高的提取方法，優(yōu)化其工藝；測(cè)定最佳工藝條件下提取的葡萄籽毛油的理化指標(biāo)；對(duì)毛油進(jìn)行精煉，并優(yōu)化工藝，以期為葡萄籽油提取乃至葡萄籽油的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄籽由寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院葡萄酒廠提供；石油醚(60～90℃，AR)、乙醇(CR)、乙醚(AR)、冰乙酸(AR)、濃鹽酸(AR)、正己烷(AR)、異辛烷(AR)、氫氧化鈉(AR)、無(wú)水硫酸鈉(AR)、活性炭 天津市科密歐化學(xué)試劑制造有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FW400A高速萬(wàn)能粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司；KQ3200DB數(shù)控超聲波清潔器 晏山市超聲儀器公司；MAS-Ⅱ微波儀 上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、0703681S循環(huán)水式多用真空泵 上海亞榮生化儀器廠；BS224S電子分析天平 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；M272714分樣篩 浙江上于道吁紗篩廠；M214227索氏提取器 中博化玻試劑公司。

1.3 方法

1.3.1 葡萄籽的預(yù)處理及水分測(cè)定

葡萄籽經(jīng)過(guò)晾曬，粉碎，經(jīng)過(guò)分樣篩，提取選用粒度為60目的葡萄籽粉。

葡萄籽中水分測(cè)定采用GB/T 14769—93《食品中水分測(cè)定方法》中的常壓加熱干燥法。

1.3.2 不同提取方法

索式提取、浸提法、超聲提取、微波提取均采用文獻(xiàn)法[12-15]，4種方法均以粒度60目，含水量2.43%的葡萄籽為原料，石油醚(60～90℃)為提取劑。

1.3.3 微波提取法提取葡萄籽油工藝

根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，在1.3.2節(jié)比較實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取液料比、提取時(shí)間、提取溫度和微波功率4個(gè)因素，選用L9(34)正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表1。

表1 葡萄籽油提取工藝正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design for optimizing microwave extraction of grape seed oil

1.3.4 葡萄籽油提取率的計(jì)算

1.3.5 葡萄籽油理化指標(biāo)的測(cè)定

酸值的測(cè)定采用GB/T 5530—1998《動(dòng)植物油脂：酸價(jià)和酸度測(cè)定》；過(guò)氧化值的測(cè)定采用GB/T 5538—2005《動(dòng)植物油脂：過(guò)氧化值測(cè)定》；皂化值的測(cè)定采用GB/T 5534—2008《動(dòng)植物油脂：皂化值的測(cè)定》；碘值的測(cè)定采用GB/T 5532—2008《動(dòng)植物油脂：碘值的測(cè)定》。

1.3.6 葡萄籽油的精煉

1.3.6.1 葡萄籽油的精煉工藝

工藝流程：葡萄籽毛油(測(cè)定酸值)→NaOH溶液堿煉脫酸→蒸餾水水化→無(wú)水硫酸鈉干燥→活性炭保溫脫色→葡萄籽精油。

1)堿煉脫酸：超堿量[16]應(yīng)根據(jù)毛油酸價(jià)來(lái)計(jì)算或由小試確定，堿液濃度視毛油酸價(jià)而定?？刂瞥鯗兀徛渭訅A液，使游離的脂肪酸被完全皂化，過(guò)濾掉皂角。2)水化干燥：加入與油等溫的蒸餾水，洗滌1～3次，每次用水約為油質(zhì)量的10%～15%，加完水后靜置30min左右，放掉廢水，洗至水溶液呈中性，再進(jìn)行干燥處理。3)保溫脫色：將水化干燥后的油置于燒瓶中，加入為油質(zhì)量3%～5%的活性炭，控制溫度在80～90℃，保溫30～40min左右。

1.3.6.2 堿煉脫酸最佳工藝條件的確定

根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，在文獻(xiàn)[16]實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取堿濃度、精煉初溫和超堿量3個(gè)因素，選用L9(34)正交試驗(yàn)，因素水平表見(jiàn)表2。

表2 堿煉脫酸工藝正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels in orthogonal array design for optimizing refining of grape seed oil

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄籽中含水量的測(cè)定

重復(fù)平行3次測(cè)定葡萄籽中水分為2.43%。

2.2 不同提取方法的提取率

表3 不同提取方法的提取率比較Table 3 Comparison of different methods to extract grape seed oil

由表3可知，由于用微波提取是利用分子極化或離子導(dǎo)電效應(yīng)直接對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加熱，因此，對(duì)提取體系中的不同組分加熱時(shí)，選擇性好、熱效率高、升溫快速均勻；且用微波提取葡萄籽油用時(shí)最短，對(duì)組分的破壞性最小，故提取率最高。

2.3 微波提取法提取葡萄籽油的最佳工藝條件

按表1的因素水平進(jìn)行試驗(yàn)，用正交設(shè)計(jì)助手Ⅱ3.0軟件處理，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可以看出，影響提取率的主次因素為C＞A＞B＞D，最佳組合為A3B2C3D2，即微波提取葡萄籽油的最佳工藝參數(shù)為料液比1:15、提取時(shí)間10min、提取溫度70℃、微波功率700W。此條件下，3次平行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得葡萄籽油的提取率為22.6%左右。

表4 微波提取法提取葡萄籽油的正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Experimental results of orthogonal array design for optimizing microwave extraction of grape seed oil

2.4 葡萄籽毛油精練的最佳工藝條件

按表2的因素水平進(jìn)行試驗(yàn)，用正交設(shè)計(jì)助手Ⅱ3.0軟件處理，其結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 葡萄籽毛油精煉的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果Table 5 Experimental results of orthogonal array design for optimizing refining of grape seed oil

由表5可以得出，影響精煉的主次因素為A＞C＞B，最佳組為A3B3C3，即精煉的最佳工藝參數(shù)為堿濃度4.13mol/L、精煉初溫50℃、超堿量在0.5%。此條件下，3次平行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得精油酸值為0.35mg KOH/g，達(dá)到化妝品基礎(chǔ)油(葡萄籽油)GB/T 1684—2006《化妝品檢驗(yàn)規(guī)則》化妝品檢驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 葡萄籽毛油、精油的理化指標(biāo)測(cè)定

結(jié)果表明(表6)，在最佳工藝條件下，測(cè)出精油的透明度、色澤、氣味、酸值、過(guò)氧化值、皂化值和碘值都達(dá)到化妝品基礎(chǔ)油(葡萄籽油)GB/T 1684—2006《化妝品檢驗(yàn)規(guī)則》對(duì)各指標(biāo)的要求。而毛油的色澤過(guò)深、酸值過(guò)大，未達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。

表6 葡萄籽毛油、精油和化妝品基礎(chǔ)油(葡萄籽油)的理化指標(biāo)對(duì)比Table 6 Comparisons on physicochemical properties of crude and refined grape seed oil obtained in this study and cosmetic base oil(grape seed oil)

3 結(jié) 論

通過(guò)系統(tǒng)地比較索式提取、浸提法、超聲提取和微波提取4種提取葡萄籽油的方法的提取率，證明微波提取法提取時(shí)間短，提取率較高；通過(guò)正交試驗(yàn)確定微波提取葡萄籽油的最佳提取工藝條件為：料液比1:15、提取時(shí)間10min、提取溫度70℃、微波功率700W。在此條件下，微波提取葡萄籽油的提取率可達(dá)22.6%左右；對(duì)微波提取的最佳工藝條件下提取的葡萄籽油進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)：毛油的色澤深，酸值大，過(guò)氧化值、皂化值和碘值都已符合化妝品基礎(chǔ)油(葡萄籽油)GB/T 1684—2006《化妝品檢驗(yàn)規(guī)則》化妝品檢驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；通過(guò)正交試驗(yàn)，得出葡萄籽油精煉最佳工藝條件為：堿濃度4.13mol/L、精煉初溫50℃、超堿量0.5%。此條件下，酸值從葡萄籽毛油的約13.1mg KOH/g降低到精油的約0.35mg KOH/g，且各項(xiàng)指標(biāo)都符合化妝品基礎(chǔ)油(葡萄籽油)GB/T 1684—2006《化妝品檢驗(yàn)規(guī)則》化妝品檢驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，此研究為葡萄籽油提取以及葡萄籽的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

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Process Optimization for Extraction and Refining of Grape Seed Oil

ZHANG Jing，YUAN Yi，LIU Li-jun*
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)

In order to screen the appropriate method for the extraction of high-quality grape seed oil, Soxhlet extraction, reflux extraction, ultrasonic extraction and microwave extraction were compared for their effectiveness in extracting oil from grape seeds remaining after wine fermentation. Microwave extraction was found to provide the highest oil yield, and the optimization of conditions for the extraction of grape seed oil by the method was performed using orthogonal array design. The optimal microwave extraction conditions were found to be: material/liquid ratio, 1:15; extraction time, 10 min; temperature, 70 ℃; and microwave power, 700 W, and the optimal refining conditions for crude oil were NaOH concentration 4.13 mol/L, excess alkali quantity 0.5%, and initial temperature 50 ℃. The physicochemical properties of the resulting refined oil were in line with the requirements of the national standard GB/T 1684－2006.

grape seed oil；extraction process；physical and chemical indicators；refining process

O629.12

A

1002-6630(2011)10-0040-04

2010-07-21

寧夏回族自治區(qū)科技攻關(guān)項(xiàng)目(JJ2010018)

張靜(1984—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物化學(xué)。E-mail：zhangjing2062350@163.com

*通信作者：劉利軍(1958—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。E-mail：ljliu@163.com