超聲波輔助提取蘇籽油工藝優(yōu)化*

蔣　緯　張觀鳳　胡　穎，2***

1（遵義醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，貴州遵義563000）2（貴州省預(yù)防醫(yī)學(xué)試驗(yàn)教學(xué)示范中心，貴州遵義563000）

3（遵義醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校衛(wèi)生管理系，貴州遵義563000）

紫蘇籽，也稱蘇籽或穎子，含有豐富的脂肪和蛋白質(zhì)，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的含α-亞麻酸最多的植物物種，其含油量高達(dá)45%～50%，且總脂肪酸中60%左右均為α-亞麻酸。α-亞麻酸為十八碳三烯酸，是大腦和神經(jīng)活動(dòng)所必需的脂肪酸，人體自身不能合成，必須由食物供給。α-亞麻酸在體內(nèi)酶的作用下經(jīng)肝臟代謝生成EPA（血管清道夫）和DHA（腦黃金），具有顯著的藥理作用和營養(yǎng)價(jià)值，被稱為“21世紀(jì)綠色營養(yǎng)保健食品”。

目前，文獻(xiàn)報(bào)道油脂的提取方法主要有壓榨法、溶劑提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、攪拌提取法、索氏萃取法、亞臨界萃取法、超臨界CO2萃取法、水酶法等。因壓榨法、溶劑提取法、攪拌提取法、索氏萃取法等傳統(tǒng)提取方法具有出油率低、原料浪費(fèi)大、效率低等缺點(diǎn)，現(xiàn)階段主要采用微波輔助提取法、超聲波輔助提取法和超臨界CO2萃取法。因超聲波萃取法具有萃取率高、速度快、效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，尤其對天然產(chǎn)物和生物活性成分的提取具有特殊優(yōu)勢，在油脂提取中越來越受歡迎。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)試劑及材料

1.1.1　原料與試劑

生蘇籽，市售。

正己烷、甲醇，色譜純；無水硫酸鈉、乙醚、氫氧化鉀，均為分析純。

1.1.2　儀器與設(shè)備

SKG1208型粉碎機(jī)，佛山艾特凱奇電氣有限公司；NewClassic MS型電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；SG8200HPT型超聲波清洗儀，上海冠特超聲儀器有限公司；RE52CS型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；氣象色譜儀，美國安捷倫科技有限公司。

1.2　試驗(yàn)方法與步驟

1.2.1　蘇籽樣品的預(yù)處理

取一定量的蘇籽，對其進(jìn)行篩選，去其雜質(zhì)，清水漂洗，干燥后隨機(jī)選取蘇籽若干，粉碎研磨，以備試驗(yàn)用。

1.2.2　超聲波輔助提取蘇籽油單因素試驗(yàn)

蘇籽預(yù)處理后，進(jìn)行超聲波輔助提取優(yōu)化試驗(yàn)。分別對料液比、超聲波功率、超聲波提取溫度及超聲波提取時(shí)間對蘇籽得油率的影響進(jìn)行單因素試驗(yàn)。一定條件作用后，真空泵抽濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓回收溶劑，得油脂，并計(jì)算得油率，以得油率的大小作為指標(biāo)，從而獲得料液比、超聲波功率、超聲溫度及超聲時(shí)間等單因素的處理優(yōu)化條件，重復(fù)3次。

1.2.3　超聲波輔助提取蘇籽油正交試驗(yàn)

在上述單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)單因素試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果，對不同的料液比、超聲功率、超聲溫度、超聲時(shí)間進(jìn)行4因素3水平正交試驗(yàn)。

1.2.4　氣相色譜法測定α-亞麻酸含量

氫氧化鉀－甲醇酯化法：用移液管吸取0.1 mL脂肪酸置于10 mL容量瓶中，依次加入1 mL乙醚-正己烷混合溶液（乙醚∶正己烷＝2:1） 和1 mL氫氧化鉀（0.8 mol/L）－甲醇溶液，充分振蕩，靜置5 min后加蒸餾水至刻度，靜置分層，吸上清液，加入少量無水硫酸鈉干燥過夜，做GC分析。

色譜條件：色譜柱，Agilent 19091X-233 HP-1 Bonded Polyethlene Glycol（30 m × 0.320 mm，0.25 μm）。載氣為氮?dú)?；檢測器為氫火焰離子化檢測器（FID）；進(jìn)樣口溫度為250℃，檢測器溫度為270℃。氫氣40 mL/min；空氣400 mL/min；分流比10∶1；進(jìn)樣量 1 μL。恒流進(jìn)樣，流速 1 mL/min，平均線速度21 cm/s。升溫程序：起始溫度90℃，7℃/min到190℃，3℃/min到215℃，保持10min，20℃/min到230℃后運(yùn)行5 min。

1.2.5　結(jié)果的定量及分析

1.2.5.1　得油率的計(jì)算

1.2.5.2　α-亞麻酸含量的計(jì)算

m=m1×0.952，

m1=CMV，

式中：m——α-亞麻酸含量；

m1——α-亞麻酸甲酯含量；

C——標(biāo)準(zhǔn)曲線相應(yīng)峰面積對應(yīng)濃度；

M——α-亞麻酸甲酯相對分子質(zhì)量；

V——進(jìn)樣體積。

樣品經(jīng)甲酯化再進(jìn)行色譜分析，計(jì)算α-亞麻酸含量時(shí)，需將α-亞麻酸甲酯乘上系數(shù)0.952，該系數(shù)為α-亞麻酸分子量和α-亞麻酸甲酯分子量之比。

1.2.6　數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，按照完全隨機(jī)的設(shè)計(jì)要求收集整理數(shù)據(jù)，結(jié)局指標(biāo)按照均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間差異運(yùn)用單因素方差分析檢驗(yàn)，α=0.05。

2　結(jié)果與分析

2.1　超聲波輔助提取蘇籽油單因素試驗(yàn)結(jié)果

在預(yù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選用料液比、超聲波功率、超聲波提取時(shí)間以及超聲波提取溫度作為考察因子，以蘇籽得油率作為指標(biāo)進(jìn)行超聲波輔助提取蘇

籽油脂單因素試驗(yàn)。

2.1.1　料液比對出油率的影響

以正己烷為提取溶劑，固定試驗(yàn)參數(shù)在超聲功率為50 W、超聲波提取時(shí)間為60 min、超聲波提取溫度為40℃的條件下，研究不同料液比對蘇籽油得率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1　料液比對油脂得率影響

由圖1可知，料液比為1∶35時(shí)，蘇籽油得率顯著提高，料液比達(dá)到1∶55時(shí)蘇籽油得率最高，進(jìn)一步增加提取劑比例，得油率顯著降低（P＜0.05）。綜合考慮蘇籽油得率及色澤、氣味等感官性狀，料液比選擇1∶55為宜。

2.1.2　超聲波功率對出油率的影響

以正己烷為提取溶劑，在料液比1∶55（g∶mL）、超聲波提取溫度40℃、超聲波提取時(shí)間60 min的條件下，考察不同超聲波功率對蘇籽得油率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2　超聲功率對油脂得率影響

由圖2可以看出，超聲功率提高至50 W，蘇籽油得率顯著提高，超聲功率進(jìn)一步升高其得油率無顯著變化（P＜0.05），綜合考慮蘇籽油得率及色澤、氣味等感官性狀，超聲波功率選擇50 W為宜。

2.1.3　超聲時(shí)間對出油率的影響

以正己烷為提取溶劑，在料液比1∶55（g∶mL）、超聲波功率50 W、超聲提取溫度40℃的條件下，考察不同超聲提取時(shí)間對蘇籽油得率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3　提取時(shí)間對油脂得率影響

由圖3可以看出，一定范圍內(nèi)超聲提取時(shí)間對蘇籽油得率無顯著影響，當(dāng)提取時(shí)間延長至140 min后，得油率顯著降低（P＜0.05）。從數(shù)值上看，提取時(shí)間為120 min時(shí)，蘇籽油得率最高，隨后明顯下降。綜合考慮所提取蘇籽油得油率大小及色澤、氣味等感官性狀，超聲提取時(shí)間選擇120 min為宜。

2.1.4　超聲波提取溫度對出油率的影響

以正己烷為提取溶劑，在料液比1∶55（g∶mL）、超聲波提取時(shí)間120 min、超聲波功率50 W的條件下，考察不同超聲波提取溫度對蘇籽油得率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4　提取溫度對油脂得率影響

由圖4可知，超聲提取溫度在一定范圍內(nèi)，蘇籽油得率隨提取溫度的提高無顯著性變化（P＜0.05）。當(dāng)提取溫度為50℃時(shí)，蘇籽油得率最高，當(dāng)溫度升至80℃時(shí)，蘇籽油得率顯著降低。綜合考慮蘇籽油得率及色澤、氣味等感官性狀，超聲提取溫度選擇50℃為宜。

2.2　超聲波輔助提取蘇籽油正交試驗(yàn)

以料液比（A）、提取時(shí)間（B）、提取溫度（C）、超聲功率（D） 為考察因素，以蘇籽油得率為評價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，因素水平見表1，試驗(yàn)結(jié)果見表2，方差分析見表3。

表1　正交試驗(yàn)因素水平表

表2　正交試驗(yàn)結(jié)果

表3　超聲處理蘇籽得油率的方差分析（α=0.05）

由表2極差分析可知，影響蘇籽油提取率的因素從大到小依次為：A＞C＞D＞B，即超聲提取時(shí)間＞料液比＞超聲波功率＞超聲提取溫度。由表3方差分析結(jié)果可知，在檢驗(yàn)校準(zhǔn)為α=0.05的條件下，各因素對蘇籽油得率均有顯著影響。

綜合比較，超聲波輔助提取蘇籽油的最優(yōu)工藝條件組合為：Α3B3C2D1，即超聲提取時(shí)間為125 min，超聲提取溫度為55℃，料液比為1∶55，超聲波功率為50 W。對此最優(yōu)工藝條件進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，蘇籽油得率分別為34.76%、35.14%、34.74%，均值34.88%。此最優(yōu)工藝條件下蘇籽提取油量在實(shí)際油量范圍，雖相對其他提取方法的得油率優(yōu)勢不明顯，但所得蘇籽油油色淡黃、油質(zhì)澄清、油品較優(yōu)。

2.3　氣相色譜法測定最佳工藝條件下α-亞麻酸含量

精密稱取上述超聲波輔助最優(yōu)提取工藝條件下所得蘇籽油，按照1.2.4所示方法制備樣品待測液，上機(jī)檢測，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算α-亞麻酸含量。試驗(yàn)結(jié)果表明，在此最佳工藝條件下，超聲波輔助提取蘇籽油α-亞麻酸含量為0.121 3 mg/μL，占總油量的15.2%。

3　結(jié)論

超聲波輔助提取蘇籽油，最佳提取工藝為：料液比1∶55，超聲功率50 W，提取時(shí)間125 min，提取溫度55℃。在此最優(yōu)工藝條件下，蘇籽油得率為34.88%。

對超聲波輔助提取的蘇籽油中α-亞麻酸含量進(jìn)行GC測定，其含量為0.121 3 mg/μL，占蘇籽總油量的15.2%。

利用超聲波輔助提取所得的蘇籽油油色淡黃、油質(zhì)澄清、油品較優(yōu)。蘇籽油富含α-亞麻酸，藥食同源，具有廣闊的開發(fā)前景，尋找得油率高且油質(zhì)好的提取方法依然可作為今后蘇籽油研究的方向之一。

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