光皮木瓜籽含油率的快速測定方法研究

楊海月 晏 艷 顧戰(zhàn)省 汪 瓊 陳 晨 徐增萊

（江蘇省中國科學院植物研究所（南京中山植物園）1，南京 210014）

（陜西省白河縣科技局2，白河 725800）（白河天裕農(nóng)業(yè)高新技術(shù)有限公司3，白河 725800）

光皮木瓜籽含油率的快速測定方法研究

楊海月1晏 艷2顧戰(zhàn)省3汪 瓊1陳 晨1徐增萊1

（江蘇省中國科學院植物研究所（南京中山植物園）1，南京 210014）

（陜西省白河縣科技局2，白河 725800）
（白河天裕農(nóng)業(yè)高新技術(shù)有限公司3，白河 725800）

以光皮木瓜籽為原料，采用單因素試驗和正交試驗，以出油率和提取成本為主要評價指標，比較溶劑回流法、索氏提取法和超聲波輔助提取法3種提取方法的優(yōu)化工藝，旨在選出一種快速測定光皮木瓜籽含油率的方法。結(jié)果表明，超聲波提取法與另2種方法相比，出油率和提取效率更高，且優(yōu)勢明顯。最佳提取工藝條件為：木瓜籽粉過100目篩，超聲功率270 W，溶劑液料比8 mL／g，超聲時間15 min，超聲溫度30℃，超聲提取2次。測得的光皮木瓜籽含油率可達41.1%。

光皮木瓜籽油 超聲波提取 正交試驗

光皮木瓜（Chaenomelessinensis（Thouin）Koehne）為薔薇科木瓜屬植物，又名海棠、土木瓜，我國多地都有栽培。木瓜果肉除可鮮食、藥用外，還可開發(fā)成果脯、果醋等深加工產(chǎn)品，加工過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品——光皮木瓜籽的開發(fā)利用，是“變廢為寶”的典型案例，可謂意義與價值兼?zhèn)?。根?jù)徐懷德等［1］人對光皮木瓜籽的營養(yǎng)成分分析表明，光皮木瓜籽油含棕櫚酸25.24%～25.56%，硬脂酸10.28%～10.30%，油酸42.46%～42.54%，亞油酸15.17%～15.25%，亞麻酸0.36%～0.40%，作為一種新品種保健營養(yǎng)油脂，既可豐富食用油品種，還可一定程度緩解油料市場供應(yīng)緊張狀況，具有極高的開發(fā)利用價值。

目前，常見的油脂提取方法可用于含油率測定的有溶劑回流法、索氏提取法、超臨界CO2萃取法和超聲波輔助提取法等。溶劑回流法操作簡單，不過提取工藝繁復(fù)，浸提時間長；GB／T 14488.1—2008《植物油料含油量測定》［2］中使用的索氏提取法，能夠規(guī)范準確地測定出植物油料的含油量，不過耗時長、溶劑消耗大、操作繁瑣；超臨界CO2萃取法是近年新興的一種提取技術(shù)［3］，優(yōu)點是CO2資源豐富、萃取溫度低、效率高、節(jié)約能源，缺點是耐高壓設(shè)備昂貴、成本高、不適用于工業(yè)化生產(chǎn)實踐；超聲波輔助提取法提取時間短、溶劑用量少、提取溫度低，缺點是超聲波儀器成本較高。光皮木瓜籽的特點是種粒小，種仁含油率比種皮高，種皮堅硬，與種仁緊密結(jié)合，不易分離。

研究工業(yè)開發(fā)適用性強的溶劑回流法、索氏提取法和超聲波輔助提取法的優(yōu)化工藝進行比較，旨在優(yōu)選出一種適合光皮木瓜籽的，簡便高效的含油率測定方法，以期為光皮木瓜籽油的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)，為實現(xiàn)工業(yè)化的前期工廠中試奠定理論基礎(chǔ)。光皮木瓜籽含油率的快速測定，對于光皮木瓜籽油的原料優(yōu)選，質(zhì)量驗證和準確核算經(jīng)濟效益意義重大。

1 材料與方法

1.1 原料和試劑

光皮木瓜籽：陜西白河縣栽培，經(jīng)鑒定為光皮木瓜（Chaenomelessinensis（Thouin）Koehne）的種子。

正己烷：為分析純，南京化學試劑有限公司。

1.2 儀器和設(shè)備

GZX－9070MBE數(shù)顯鼓風干燥箱：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；SG250I1多功能攪拌機：浙江蘇泊爾股份有限公司；AB204電子分析天平：精度0.1mg，METTLER TOLEDO公司；HH－2數(shù)顯恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；RE－52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞容生化儀器廠；SHB－3循環(huán)水真空泵：上海申生科技有限公司；KQ－300DE數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 光皮木瓜籽的預(yù)處理

光皮木瓜籽經(jīng)除雜初選后，在干燥箱中以40℃低溫干燥至恒重。用粉碎機破碎至一定粒度過篩，篩上物重復(fù)粉碎過篩，直至篩上物80%為種皮時舍棄，篩下物混勻備用，在粉碎過程中防止粉碎機過熱對木瓜籽油造成氧化。

1.3.2 溶劑回流法

稱取一定量預(yù)處理過的木瓜籽，按比例加入正己烷，于恒溫水浴鍋中回流提取，抽濾分離提取液，于60℃旋蒸回收溶劑。毛油在室溫下?lián)]溶至質(zhì)量不變，稱重計算出油率。溶劑回流法影響出油率的因素較多，主要考察木瓜籽粉粒徑大?。ㄒ赃^篩目數(shù)表示，選擇過14、50、80、100目篩）、提取溫度（65、70、75、80℃）、液料比（2、3、4、5、6、7、8、10 mL／g）、回流時間（1、2、3、4 h）和提取次數(shù)（1、2、3、4次）對出油率的影響。然后再根據(jù)單因素試驗結(jié)果，進行正交試驗，得出溶劑回流法最佳提取工藝下的最優(yōu)出油率。

1.3.3 索氏提取法

將粉碎好的木瓜籽樣品分別過14、50、80、100目篩，在80℃的恒溫水浴中，用正己烷進行索氏提?。?，4］，旋蒸回收溶劑，毛油在室溫下?lián)]溶至質(zhì)量不變，計算出油率。

1.3.4 超聲波輔助提取法

稱取一定量粉碎的木瓜籽，按比例加入正己烷，放入超聲波裝置中超聲處理［5］。抽濾分離后于60℃下旋蒸回收溶劑，得到毛油在室溫下?lián)]溶至質(zhì)量不變，計算出油率。首先考察木瓜籽粒徑大?。?4、50、80、100目）、超聲波功率（100、150、210、270、300 W）、超聲時間（10、15、30、45、60 min）、溫度（20、30、40、50、60℃）、液料比（3、4、5、6、7、8、9、10 mL／g）和次數(shù)（1、2、3、4次）對出油率的影響，再根據(jù)結(jié)果進行正交試驗，得到最佳提取工藝下的最優(yōu)出油率。

1.4 出油率的計算

出油率＝木瓜籽油質(zhì)量／木瓜籽質(zhì)量×100%

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶劑回流法

2.1.1 單因素對出油率的影響

由圖1可知，15～80目時粉末越細，出油率越大，到100目時，出油率反而呈下降趨勢，這可能是因為木瓜籽粉末過細，使浸提液與殘渣難以分離，殘渣中殘油率增大。因此，選擇最佳粒徑大小為80目。

隨溫度升高，出油率增加，75℃時達到最大，之后溫度再升高，出油率反而下降，這可能是溫度過高，浸提溶劑揮發(fā)損失，相應(yīng)液料比變小。最佳回流溫度為75℃。

出油率與液料比成正比，但當液料比大于8 mL／g時，出油率逐漸趨于平緩。綜合考慮出油率和提取成本等因素，選取8 mL／g為最佳提取液料比。

提取1 h后，提取時間與出油率成反比。時間越長，出油率越低，這可能是因為隨時間推移，更多的無效大分子物質(zhì)被浸出，這些大分子物質(zhì)對油脂有一定的吸附作用，從而使出油率降低。所以，最佳提取時間1 h。

回流2次以上能達到最大出油率，2次之后出油率變化已經(jīng)很小，這是因為原料中的油脂已經(jīng)提取充分?；亓鞔螖?shù)選擇2次。

圖1 回流提取單因素試驗匯總圖

2.1.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，固定提取時間1 h，提取2次，確定粒徑大?。ˋ）、溫度（B）和液料比（C）3個因素進行三因素三水平正交試驗，各因素水平見表1。

表1 試驗因素與水平表

從表2結(jié)果可知，固定提取時間（1 h）和提取次數(shù)（2次），溶劑回流法影響出油率的主次因素是：提取溫度＞木瓜籽粉粒徑＞液料比，理論最佳工藝條件為A3B3C1和A3B3C3，而實際最佳工藝條件是A2B3C1和A3B3C2。再進行重復(fù)驗證試驗，結(jié)果工藝A3B3C1、A3B3C3、A2B3C1和 A3B3C2的出油率分別是35.74%、36.51%、37.33%和36.46%。所以，溶劑回流法的最佳提取條件是粒徑80目、75℃、液料比7 mL／g，出油率為 37.33%。

表2 正交試驗結(jié)果

2.2 索氏提取法

所加浸提溶劑量依所用索氏提取器的大小不同會有所不同，但加入量以提取管回流下去1次的1.67倍為原則，筒內(nèi)溶劑至少能淹沒全部濾紙筒，液料比約13 mL／g。溫度以冷凝管端溶劑呈連珠狀為宜，約80℃。抽提時間以提取筒內(nèi)溶劑無油斑而定，大約4 h。此法中粒徑大小對出油率的影響見表3，從結(jié)果可知，木瓜籽粉顆粒越細，出油率越高，100目時，出油率可達38.8%。

表3 粒徑對出油率的影響

2.3 超聲波輔助提取法

2.3.1 木瓜籽粉粒徑對出油率的影響

由圖2可知，粉末越細，出油率越大，但當大于80目時，出油率有所下降，這可能是因為粉末過細，使提取液與殘渣分離困難，殘渣中殘油率增大。因此，提取時最佳粒徑大小為80目。

超聲波功率在100～210 W時，對出油率影響不大，繼續(xù)升高到270 W時，出油率隨功率增大也相應(yīng)增大，然后再增大超聲波功率，出油率沒有再增大，反而有所下降，這可能是高頻超聲波促使油脂乳化加劇，與殘渣分離時殘油率升高的結(jié)果。因此，最佳超聲功率選擇270 W為宜。

超聲時間15 min時，就可達到較大出油率，繼續(xù)延長超聲時間對出油率影響不大，可能因為原料中油脂已提取充分。最佳提取時間為15 min。

溫度達到30℃時，原料出油率已趨于平穩(wěn)，逐漸升高溫度，對出油率影響不大，但當溫度高于50℃后，出油率急劇下降，這可能是因為隨溫度升高，溶劑揮發(fā)嚴重，造成液料比減小，相應(yīng)影響出油率。綜合考慮節(jié)能和節(jié)省電耗成本等因素，最佳溫度選擇30℃。

隨液料比增大，出油率也增加，當液料比為8 mL／g時，出油率達到最大值，繼續(xù)增大液料比，出油率反而下降，這可能是因為液料比增大，使提取液中油脂濃度減小，增加油脂分離難度。所以，最佳液料比為 8 mL／g。

超聲次數(shù)越多，出油率越大，但超聲2次之后，油脂出油率增加已不明顯。綜合考慮提取成本問題，超聲次數(shù)2次。

圖2 超聲波輔助提取法單因素試驗匯總圖

2.3.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，固定超聲時間為15 min，超聲2次，溫度30℃，選擇超聲波功率、粒徑大小和液料比為正交因素，進行3因素3水平正交試驗，因素水平表見表4。

從表5結(jié)果可知，當固定超聲時間（15 min）、超聲溫度（30℃）和超聲次數(shù)（2次）時，影響出油率的主次因素是：木瓜籽粉粒徑＞超聲功率＞液料比，最佳提取工藝條件為A2B3C2，即超聲功率270 W、粒徑100目、液料比8 mL／g。在此工藝條件下，出油率為41.1%。

3種測定方法的最優(yōu)結(jié)果總結(jié)見表6。

表5 正交試驗結(jié)果

表6 3種測定方法的最優(yōu)結(jié)果

3 結(jié)論

以測定的出油率為判斷依據(jù)，超聲波輔助提取法的出油率（41.1%）比索氏提取法（38.8%）更大，溶劑回流法的效率最低（37%）。此外，超聲波輔助提取法與另外2種常用方法相比，除了提油率更高外，還有縮短提取時間、降低提取溫度、減少溶劑用量等優(yōu)點，在快速測定光皮木瓜籽含油率時優(yōu)勢明顯。

超聲波輔助提取法快速測定光皮木瓜籽含油率的工藝可行，最佳提取工藝條件為：木瓜籽粉過100目篩，超聲功率270 W，溶劑液料比8 mL／g，超聲時間15 min，超聲溫度30℃，超聲提取2次，得到較優(yōu)的光皮木瓜籽出油率為41.1%。

［1］徐懷德，李海鵬，劉樂全，等.光皮木瓜籽的營養(yǎng)成分分析［J］.營養(yǎng)學報，2008，30（1）：111－112

［2］GB／T 14488.1—2008，植物油料 含油量測定［S］

［3］任飛，韓發(fā)，石麗娜.超臨界CO2萃取技術(shù)在植物油脂提取中的應(yīng)用［J］.中國油脂，2010，35（5）：14－19

［4］GB／T 5512—2008，糧油檢驗 糧食中粗脂肪含量的測定［S］

［5］易軍鵬，朱文學，馬海樂，等.牡丹籽油超聲波輔助提取工藝的響應(yīng)面法優(yōu)化［J］.農(nóng)業(yè)機械學報，2009，40（6）：103－110.

Rapid Determination of Chaenomeles sinensis（Thouin）Koehne Seed Oil Content

Yang Haiyue Yan Yan Gu Zhansheng Wang Qiong Chen Chen Xu Zenglai

（Institute of Botany，Jiangsu Province Chinese Academy of Sciences，
（Nanjing Botanical Garden Mem Sun Yat－sen）1，Nanjing 210014）
（Baihe Technology Bureau of Shaanxi Province2，Baihe 725800）
（Baihe Tianyu Agricultural High－tech Co.，Ltd3，Baihe 725800）

Chaenomelessinensis（Thouin）Koehne Seeds have been applied as the raw materials；three process conditions of solvent reflux，soxhlet extraction and ultrasonic assisted extraction method have been compared by single factor experiment and orthogonal experiment.Simultaneously，oil yield and extraction cost were applied as main evaluation index to determinate the oil content ofChaenomelessinensis（Thouin）Koehne seed rapidly.The results showed that oil yield and extraction efficiency of ultrasonic extraction was significantly higher compared with the other two methods.The optimum extraction conditions were as follows：seed particles of 100 meshes，ultrasonic power of 270 W，liquid－material ratio 8 mL／g，ultrasonic time for 15 min，ultrasonic temperature at 30℃，ultrasonic extraction for twice，and the oil yield up to 41.1%.

oil ofChaenomelessinensis（Thouin）Koehne Seeds，ultrasonic extraction，orthogonal array design

TS222＋.1

A

1003－0174（2015）09－0123－04

時間：2015－06－26 07：57

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：／／www.cnki.net／kcms／detail／11.2864.TS.20150626.0757.001.html

2014－07－25

楊海月，女，1990年出生，碩士，藥用植物學

徐增萊，男，1968年出生，研究員，植物資源學