不同提取溶劑對余甘子核仁油品質(zhì)的影響

張雯雯,李 坤,2,鄭 華,2,劉蘭香,葛雙雙,張 弘,2,*

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲研究所,云南昆明 650233;2.國家林業(yè)局特色森林資源工程技術(shù)研究中心,云南昆明 650233)

不同提取溶劑對余甘子核仁油品質(zhì)的影響

張雯雯1,李 坤1,2,鄭 華1,2,劉蘭香1,葛雙雙1,張 弘1,2,*

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲研究所,云南昆明 650233;2.國家林業(yè)局特色森林資源工程技術(shù)研究中心,云南昆明 650233)

研究旨在探尋不同提取溶劑對余甘子核仁油品質(zhì)的影響,為余甘子核仁油的進(jìn)一步開發(fā)與利用提供參考依據(jù)。以機械壓榨法為參照,對比了8種不同類型提取溶劑對余甘子核仁油品質(zhì)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):采用壓榨法提取余甘子核仁油的含油量僅為4.71%,與壓榨法相比,溶劑法更適合余甘子核仁油的提取,含油量均大于14%。在此基礎(chǔ)上,以GC-MS(氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用)法對提取所得余甘子核仁油的脂肪酸組成進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),余甘子核仁油的主要脂肪酸組成為α-亞麻酸、亞油酸、油酸、棕櫚酸和硬脂酸等5種脂肪酸,其相對百分含量之和達(dá)98%以上。余甘子核仁油中的多不飽和脂肪酸為α-亞麻酸和亞油酸,二者相對百分含量之和超過60%,其中含量最高的多不飽和脂肪酸為α-亞麻酸,其相對百分含量超過44%。通過整體分析看出,在選取的8種不同類型溶劑中,長鏈小極性溶劑更有利于提高余甘子核仁油的品質(zhì)。其中,正己烷為余甘子核仁油的理想溶劑,不僅油脂提取率高,油脂色澤和透明度優(yōu)于其他幾種溶劑,P/S值(不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸含量的比值)也相對較高,且含有微量菜油甾醇。

余甘子核仁油,理化性質(zhì),脂肪酸,品質(zhì)分析

余甘子亦稱滇橄欖,為大戟科葉下珠屬余甘子(PhyllanthusemblicaL.)植株的果實[1]。作為藏族的習(xí)用藥材,余甘子入藥在我國已有近2000年的歷史[2],并已載入《中華人民共和國藥典》[3]。由于余甘子果實中含有豐富的多酚、蛋白質(zhì)、生物堿、黃酮類、維生素及微量元素等營養(yǎng)成分[4],使得其具有降血脂[5]、抗氧化[6]、抗癌[7]、抑菌[8]等多種保健功效[9-10],并于1998年列入衛(wèi)生部藥食兩用原料名單[11]。目前,有關(guān)余甘子的報道多集中在余甘子果肉的成分及功能等研究領(lǐng)域[12-14],余甘子核仁則多被當(dāng)做生產(chǎn)加工的廢棄物丟棄。近年來,隨著余甘子核仁油提取及組成等研究報道的出現(xiàn)[15-16],人們逐漸開始認(rèn)識到這種富含多不飽和脂肪酸油脂的特殊利用價值[17-19]。顯然,余甘子核仁油的提取及制備是其開發(fā)與利用的基礎(chǔ)。然而,余甘子核仁種皮堅硬、密實,加之本身含油率較低[20-21],使得余甘子核仁油的提取及制備具有一定特殊性。此外,由于余甘子核仁油的利用價值主要體現(xiàn)在其富含的多不飽和脂肪酸上,因此,以提高其有效組分為目標(biāo)的余甘子核仁油提取方法研究的必要性凸顯。在目前報道的余甘子核仁油的主要提取方法中,超臨界CO2提取對設(shè)備要求高、投入大[22],針對余甘子核仁加工來說難以應(yīng)用于生產(chǎn)實踐;溶劑浸提和機械壓榨是便于油脂工業(yè)化生產(chǎn)的主要方法[23]。本文選擇了代表性的8種溶劑系統(tǒng)來制備余甘子核仁油,包括了傳統(tǒng)的醚類、烷烴類和新型浸出溶劑短碳鏈醇類和酮類,并以機械壓榨法作為參照,詳細(xì)分析了不同提取溶劑及方法對所得油脂的品質(zhì)的影響,以期為余甘子核仁油的進(jìn)一步開發(fā)和利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

余甘子核仁 云南天啟生物科技有限公司;無水乙醇、甲醇、正己烷 分析純,廣東光華科技股份有限公司;氫氧化鈉、異丙醇、硫代硫酸鈉、石油醚(60-90) 天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司;正己烷、異辛烷、環(huán)己烷、冰醋酸 西隴化工股份有限公司;無水硫酸鈉、一氯化碘 阿拉丁試劑上海有限公司;氯仿、乙醚 利安隆·博華(天津)醫(yī)藥化學(xué)有限公司;丙酮、碘化鉀 上海申博化工有限公司;苯 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;乙酸乙酯 天津歐博凱化工有限公司 均為分析純。

AB204-S電子天平 梅特勒·托利多集團;HR83水分測定儀 瑞士梅特勒-托利多(中國)有限公司;WSL-2A比較測色儀 上?，F(xiàn)科儀器有限公司;N-1000V-W旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 日本東京理化器械株式會社;VOS-300VD真空干燥箱 日本東京理化器械株式會社;116型中藥粉碎機 浙江瑞安市永歷制藥機械有限公司;HG101-2A電熱鼓風(fēng)干燥箱 南京實驗儀器廠;ITQ900氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 賽默飛世爾科技有限公司;904 Titrando型電位滴定儀 瑞士萬通(中國)公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料預(yù)處理 稱取200 g余甘子核仁置于中藥粉碎機中,粉碎1 min后取出,過20目篩備用。

1.2.2 原料含水率的測定 參照國標(biāo)GB5497-85糧食、油料檢驗水分測定法進(jìn)行。

1.2.3 油脂含油量的測定 參照國標(biāo)GB/T 14488.1-2008植物油料 含油量測定中的方法進(jìn)行。

1.2.4 油脂理化指標(biāo)的測定 色澤:GB/T22460-2008動植物油脂羅維朋 色澤的測定;透明度:GB/T5525-2008植物油脂透明度、氣味、滋味鑒定法;碘值:GB/T 5532-2008動植物油脂 碘值的測定;酸值:GB/T5530-2005動植物油脂酸值和酸度測定;皂化值:GB/T 5534-2008動植物油脂 皂化值的測定;折光指數(shù):GB/T 5527-2010 動植物油脂折光指數(shù)的測定。

1.2.5 余甘子核仁油的制備 稱取粉碎后的余甘子核仁于圓底燒瓶中,加入不同溶劑在40 ℃下攪拌回流提取2 h,抽濾,濾液進(jìn)行旋蒸回收溶劑,得到余甘子核仁油。

1.2.6 油脂脂肪酸的組成

1.2.6.1 余甘子核仁油的甲酯化 根據(jù)文獻(xiàn)[24]中的方法將余甘子核仁油進(jìn)行甲酯化。

1.2.6.2 氣質(zhì)聯(lián)用檢測 氣相色譜檢測條件:色譜柱型號:Agilent J&W GC Columns Select FAME 100 m×0.25 mm×0.25 μm;載氣:He,流速:1.0 mL/min;分流比:20∶1;進(jìn)樣器溫度:250 ℃;進(jìn)樣量:1 μL;升溫程序:初始溫度100 ℃,保持20 min,以10 ℃/min的速度升至150 ℃,保持10 min,再以5 ℃/min的速度升至210 ℃,保持10 min,最后以5 ℃/min的速度升至250 ℃,保持10 min。

質(zhì)譜檢測條件:離子源溫度設(shè)為250 ℃;氣相色譜與質(zhì)譜接口溫度250 ℃;掃描質(zhì)荷比范圍(m/z):50～650 u,經(jīng)NIST譜庫檢索和分析進(jìn)行定性,得出樣品中脂肪酸的組成,并采用面積歸一化法進(jìn)行相對百分含量的確定。

1.2.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS統(tǒng)計軟件包(SPSS Statistics 17.0)考察數(shù)據(jù),進(jìn)一步用單因素方差分析(One-way ANOVA)比較不同提取溶劑制備的余甘子核仁油理化指標(biāo)的差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 油脂理化性質(zhì)

9種方式制備的余甘子核仁油的含油量及理化指標(biāo)見表1。

由表1中數(shù)據(jù)可以看出,固定黃值Y30,用羅維朋比色計測定的幾種油脂的色澤有較為明顯的深淺差別,且極性較大的溶劑提取出的余甘子核仁油顏色偏深,透明度較差。

8種溶劑對余甘子核仁油的含油量從14.32%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))到17.08%,有顯著差異。正己烷、環(huán)己烷和石油醚的含油量較大,乙醚和乙酸乙酯的含油量次之,較低的溶劑為丙酮、氯仿和異丙醇。8種萃取溶劑的極性大小順序已經(jīng)在表1中列出,基本符合極性小的溶劑油脂含油量高于極性較大的溶劑油脂含油量這個規(guī)律。陸占國等[25]對酸漿果籽油的研究發(fā)現(xiàn),酸漿果籽油更易溶于極性大的溶劑,分析后發(fā)現(xiàn)酸漿果籽油中亞油酸含量高達(dá)70%[26],亞油酸易溶于乙醚、氯仿等極性相對較大的溶劑,可見脂肪酸組成的差異會導(dǎo)致溶解性不同。

表1 不同溶劑提取余甘子核仁油含油量及理化性質(zhì)Table 1 Oil content and physicochemical properties in the seed oil of Phyllanthus emblica L. with different solvents extraction

注:同列不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05,n=3);“-”表示該項目無此數(shù)據(jù)。

研究發(fā)現(xiàn)異丙醇、氯仿和丙酮提取的油脂有不同程度的渾濁,單從外觀品質(zhì)來看,小極性溶劑更適用于余甘子核仁油的浸出。研究還首次對余甘子核仁進(jìn)行機械壓榨制油,不過油脂含油量僅有4.71%,且油脂微濁,分析是因為余甘子核仁的種皮較厚,占種子質(zhì)量的63.86%,這也表明余甘子核仁油的理想提取方式是溶劑浸提。

由表1可以看出,除了石油醚,其余幾種方法得到的余甘子核仁油折光指數(shù)差異不顯著。油脂的折光指數(shù)隨著脂肪酸雙鍵和共扼程度的增大而增加[27],α-亞麻酸的折光指數(shù)為1.480[28],余甘子核仁油的折光指數(shù)接近α-亞麻酸,這說明余甘子核仁油的脂肪酸中雙鍵數(shù)較多,不飽和程度高。

9種方式得到的余甘子核仁油的碘值在176.350～187.287 g/100 g之間,除了異丙醇提取油脂碘值較低外,其余幾種差異不顯著。碘值的高低與油脂中不飽和雙鍵的多少有關(guān),雙鍵的數(shù)目越多碘值就越高,常見的大豆油、玉米油、菜籽油的碘值在90～130之間[29],由此可見,余甘子核仁油中含有大量不飽和雙鍵,這與油脂的折光指數(shù)較高互相吻合和印證。

幾種方式得到的余甘子核仁油酸值在16.263～20.752 mg/g之間,且不同方式差異顯著,大極性溶劑提取的油脂酸值整體高于小極性溶劑,正己烷提取的油脂酸值最低,乙酸乙酯提取的油脂酸值最大。酸值主要反映的是油脂的精制程度、原料保存狀況等,分析在余甘子核仁油提取過程中,核仁中的游離脂肪酸、色素、磷脂等物質(zhì)也被一同浸提出來,尤其是極性較大的溶劑提取的油脂中游離脂肪酸、脂肪醇等的含量可能更高。

幾種方式得到的余甘子核仁油皂化值在183.76～192.85 mg/g KOH之間,皂化值是指皂化1 g油脂需要消耗氫氧化鉀的毫克數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)皂化值越高,油脂中低分子量的脂肪酸含量越高,也意味著油脂中游離脂肪酸的量比較大[29-30],這個也印證了該油脂的高酸值。

2.2 余甘子核仁油脂肪酸的組成

9種方式得到的余甘子核仁油在甲酯化后直接進(jìn)入GC/MS進(jìn)行分析,總離子流圖如圖1所示,脂肪酸組成及相對百分含量見表2。

圖1 正己烷提取余甘子核仁油總離子流圖Fig.1 TIC of Phyllanthus emblica L. seeds oilextracted by n-hexane注:a.棕櫚酸甲酯;b.硬脂酸甲酯;c.油酸甲酯;d.亞油酸甲酯;e. α-亞麻酸甲酯;f.菜油甾醇。

幾種方式得到的余甘子核仁油中共鑒定出11種成分,圖1中標(biāo)出了含量較高的幾種脂肪酸和微量的菜油甾醇,其余脂肪酸的含量較低,在圖中顯示不明顯,就未一一標(biāo)出。各脂肪酸的相對百分含量如表2所示,不同溶劑提取的余甘子核仁油脂肪酸組成基本一致,主要包括α-亞麻酸、亞油酸、油酸、棕櫚酸和硬脂酸5種,其相對百分含量之和達(dá)98%以上。此外部分溶劑提取的核仁油中還有極少量的肉豆蔻酸、15-甲基-十六烷酸、花生酸、花生油酸及菜油甾醇。9種方式得到的余甘子核仁油中不飽和脂肪酸的含量都在75%以上,不飽和脂肪酸所占相對百分含量如表3所示,由分析結(jié)果看出,丙酮對α-亞麻酸的提取效果比其他幾種要好,其余幾種溶劑對余甘子核仁油脂肪酸的萃取具有一定選擇性,但整體差異不大。

表2 不同溶劑提取余甘子核仁油脂肪酸組成Table 2 Fatty acids in the seed oil of Phyllanthus emblica L. with different solvents extraction

注:“-”表示該項目無此數(shù)據(jù)。

注:P/S為不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸含量的比值。

由表2數(shù)據(jù)可以看出,α-亞麻酸在余甘子核仁油所占的比例最高,9種方式得到的余甘子核仁油中α-亞麻酸的相對百分含量為44.21%～55.43%,其次為亞油酸和油酸,含量分別占檢出化合物的19.08%～23.16%和9.34%～12.15%,此外還含有少量的棕櫚油酸及花生油酸。不飽和脂肪酸能抑制膽固醇的吸收和促進(jìn)分解,對防治心血管疾病有很大益處,α-亞麻酸為人體必需脂肪酸,也是維持人體神經(jīng)系統(tǒng)和大腦必不可少的一種組分,α-亞麻酸還可以抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、預(yù)防癌變,針對目前常見的高血壓、高血脂等疾病也有一定的作用,長期食用能延長生命期[31],余甘子核仁油中α-亞麻酸的含量與文獻(xiàn)報道的植物油之王亞麻籽油相當(dāng)[32],稍低于紫蘇籽油[33]中α-亞麻酸的含量;亞油酸也是一種人體必需脂肪酸,全部依賴外界攝入,它是合成動物前列腺素的前體物質(zhì),具有降低血液膽固醇,預(yù)防動脈粥樣硬化等生理功能[34]。利用石油醚、正己烷、環(huán)己烷和壓榨方式得到的余甘子核仁油中還有微量的菜油甾醇,研究發(fā)現(xiàn)甾醇不能人體合成,但是甾醇對預(yù)防心血管疾病、降膽固醇、降血脂有重要意義[35-36],由此看出,余甘子核仁油是一種具有較高保健功能和應(yīng)用前景的油脂。

不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比值(P/S)也是評價油脂質(zhì)量的一個指標(biāo),P/S值越大油脂質(zhì)量越好,由表3數(shù)據(jù)看出,丙酮提取油脂的P/S值最大,其余幾種溶劑提取油脂的P/S值差別不大,但極性大的丙酮、乙酸乙酯、氯仿和異丙醇提取出的油脂得率相對較低,油脂顏色深,且丙酮、氯仿和異丙醇提取出的油脂還有少量渾濁。

通過對2.1和2.2所得結(jié)果的分析和討論,綜合余甘子核仁油含油量、外觀品質(zhì)、理化性質(zhì),不飽和脂肪酸組成、溶劑性質(zhì)等因素分析發(fā)現(xiàn),長鏈小極性溶劑有利于提高余甘子核仁油的品質(zhì),從本文的研究數(shù)據(jù)看出,正己烷提取的余甘子核仁油品質(zhì)優(yōu)于其他幾種方式得到的油脂。

3 結(jié)論

余甘子核仁油的主要脂肪酸組成為α-亞麻酸、亞油酸、油酸、棕櫚酸和硬脂酸等5種脂肪酸,其相對百分含量之和達(dá)98%以上。余甘子核仁油中的多不飽和脂肪酸為α-亞麻酸和亞油酸,二者相對百分含量之和超過60%;其中含量最高的多不飽和脂肪酸為α-亞麻酸,其相對百分含量超過44%。采用壓榨法提取余甘子核仁油的含油量僅為4.71%,與壓榨法相比,溶劑法更適合余甘子核仁油的提取,含油量大于14%。在本文所選取的8種不同類型溶劑中,長鏈小極性溶劑更有利于提高余甘子核仁油的品質(zhì)。其中,正己烷為余甘子核仁油的理想溶劑,不僅油脂含油量高,得到的油脂色澤和透明度優(yōu)于其他幾種溶劑,P/S值相對較高,且含有微量菜油甾醇。但是,直接提取所得余甘子核仁油的色澤、酸值等指標(biāo)仍未達(dá)到油脂的食用標(biāo)準(zhǔn),后續(xù)需進(jìn)一步精制。

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Quality analysis ofPhyllanthusemblicL.seed oil extracted by different solvents

ZHANG Wen-wen1,LI Kun1,2,ZHENG Hua1,2,LIU Lan-xiang1,GE Shuang-shuang1,ZHANG Hong1,2,*

(1.Research Institute of Resources Insects,Chinese Academy of Forestry,Kunming 650233,China;2.Research Center of Engineering and Technology of Characteristic Forest Resources,State Forestry Administration,Kunming 650233,China)

The purpose of this study was to explore the influence of different solvents on quality ofPhyllanthusemblicaL. seed oil,and provide the theory basis for further development.PhyllanthusemblicaL. seed oil was extracted by 8 kinds of solvents,the quality of them were compared,at the same time mechanical crushing method was to be referenced. The results showed thatPhyllanthusemblicaL. seed oil extraction rate was 4.71% by mechanical crushing method while solvent extraction rate was more than 14%,solvent extraction was more suitable compared with mechanical crushing method. Fatty compositions were detected by gas chromatography-mass spectrometry,α-linolenic acid,linoleic acid,oleic acid,palmitic acid and stearic acid were the main components inPhyllanthusemblicaL. seed oil,the relative contents of these five kinds of fatty acids were above 98%.α-linolenic acid and linoleic acid were polyunsaturated fatty acids in the oil,the relative content of them were more than 60%,whileα-linolenic acid was more than 44%. It was found that the quality of oil extracted by long chain and small-polar solvents was better than others we selected. N-hexane was a kind of ideal solvent,the oil extracted by n-hexane was better than other solvents in extraction rate,lovibond colour,transparency and P/S,furthermore,trace amount of campesterol was detected in it.

PhyllanthusemblicaL. seed oil;physicochemical properties;fatty acid;quality analysis

2016-07-18

張雯雯(1985-)，女，碩士，助理研究員，研究方向：天然產(chǎn)物開發(fā)與利用，E-mail：zhangwenwen1105@163.com。

*通訊作者:張弘(1963-)，男，研究員，研究方向：林業(yè)生物資源化學(xué)與工程，E-mail：kmzhhong@163.com。

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項 (riricaf2015003M)；國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFD0600806)。

TS225.1

B

1002-0306(2017)02-0261-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.02.042