中亞地區(qū)植物油籽的浸提工藝優(yōu)化及脂肪酸組成分析

楊麗，李蘭，王偉，呂新明，房芳，徐鑫

1.阿拉山口海關(guān)技術(shù)中心（阿拉山口 833418）；2.烏魯木齊海關(guān)技術(shù)中心（烏魯木齊 830000）；3.哈密市市場監(jiān)督管理局（哈密 839000）

近年來，為滿足持續(xù)增長的植物油料油脂消費需求，利用國際市場大量進(jìn)口植物油料油脂成為彌補(bǔ)國內(nèi)供給不足的重要手段[1]。新疆阿拉山口口岸作為進(jìn)境糧食指定口岸之一，每年從中亞國家進(jìn)口大量的油料，輸往全國各地，主要進(jìn)口的植物油料有紅花籽、葵花籽、亞麻籽和油菜籽。

植物油料品質(zhì)檢測技術(shù)是高質(zhì)量貿(mào)易的關(guān)鍵[2]。而脂肪是衡量油料品質(zhì)的一項重要質(zhì)量指標(biāo)[3]。脂肪含量的測定是油脂生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而含油量的高低和脂肪酸的組成是作為評定油料質(zhì)量的重要依據(jù)[4]。植物油中脂肪酸含量和組成通常使用氣相色譜-質(zhì)譜（GS-MS）或氣相色譜-火焰電離檢測（GCFID）技術(shù)進(jìn)行測定。植物油的制備方法主要包括有機(jī)溶劑萃取、冷壓和熱壓、超臨界CO2流體萃取、超聲輔助溶劑萃取、酶輔助水萃取、脈沖電場萃取、微波輔助萃取[5-6]。其中，有機(jī)溶劑萃取、超聲輔助溶劑萃取因其操作簡單而被廣泛應(yīng)用于實驗室檢測中。但存在提取效率低的缺點，給后續(xù)檢測帶來不便。

綜上所述，選取中亞地區(qū)葵花籽、亞麻籽、紅花籽、油菜籽4種跨境植物油料為分析對象，利用改進(jìn)的油脂制備方式，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）法對脂肪酸組成進(jìn)行分析鑒定，為我國植物油料油脂產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑原料

葵花籽、亞麻籽、紅花籽及油菜籽樣品（均來自中亞地區(qū)進(jìn)口）；異辛烷、甲醇（色譜純，上海西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司）；硫酸氫鈉、氫氧化鉀（分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司）；37種脂肪酸甲酯混標(biāo)（北京北納創(chuàng)聯(lián)生物技術(shù)有限公司）。

樣品制備：將樣品研磨，均質(zhì)化，篩分（635 mm，約25目），真空包裝，并冷藏（-18 ℃）直至分析。

1.2 儀器與設(shè)備

氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀（ISQ LT，賽默飛世爾儀器公司）；粉碎機(jī)（AF-08A，奧力中藥機(jī)械有限公司）；脂肪浸提儀（Soxtec 8000，丹麥福斯分析儀器公司）；油脂提取裝置（自制）；分析天平（XP205，瑞士梅特勒-托利多公司）；多功能靜音型超聲波清洗機(jī)（DTC-27F，湖北鼎泰公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（RV 10，德國IKA）；烘箱（FED115，德國賓得公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 油脂制備

1.3.11 油籽干燥溫度的優(yōu)化

在GB/T 14488.1—2008《植物油料 含油量測定》中提到油籽在進(jìn)行提取前要在80 ℃溫度下進(jìn)行預(yù)干燥，準(zhǔn)確稱取油籽類樣品，設(shè)置干燥溫度60，65，70，75和80 ℃，通過得到葵花籽油、紅花籽油、亞麻籽油和菜籽油的含量，分析提取效果，選出最佳干燥溫度。

1.3.12 油籽干燥時間的優(yōu)化

準(zhǔn)確稱取油籽類樣品，在最佳干燥溫度下，設(shè)置干燥時間4，8，12，16，20和24 h，通過得到葵花籽油、紅花籽油、亞麻籽油和菜籽油的含量，分析提取效果，選出最佳干燥時間。

1.3.13 油脂提取溶劑的優(yōu)化

據(jù)文獻(xiàn)[7]可知，通過使用不同溶劑，可方便地提取含有高含量脂質(zhì)的固體樣品的脂質(zhì)部分?？疾斓娜軇┯惺兔选⒓状?、正己烷、二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）和丙酮-正己烷（1︰4，V/V）。

在最佳干燥溫度和時間等條件下，準(zhǔn)確稱取油籽類樣品，分別用一定量石油醚（沸程30～60 ℃）、甲醇、正己烷、二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）和丙酮-正己烷（1︰4，V/V）進(jìn)行提取，通過得到葵花籽油、紅花籽油、亞麻籽油和菜籽油的含量，分析提取效果，選出最佳提取溶劑。

1.3.14 油脂輔助提取方式的選擇

在GB/T 14488.1—2008《植物油料 含油量測定》中提取方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，采用脂肪浸提儀和自制油脂提取器2種輔助提取方式進(jìn)行提取，通過得到葵花籽油、紅花籽油、亞麻籽油和菜籽油的含量，分析提取效果。選出最佳提取方式。

1.3.1.4.1 脂肪浸提儀提取法

準(zhǔn)確稱取2.00 g樣品，移入濾紙桶內(nèi)，接收皿中加入一定量提取溶劑，用脂肪浸提儀提取140 min，取下接收皿，自然揮發(fā)至恒重，得到紅花籽油、亞麻籽油、葵花籽油和菜籽油樣品。

1.3.1.4.2 自制油脂提取裝置提取法

自制油脂提取裝置[8]由外層裝置（1）、推動裝置（2）、過濾裝置（3）、密封裝置（4）、承載裝置（5）組成，見圖1。

圖1 自制油脂提取裝置

準(zhǔn)確稱取2.00 g樣品，放入自制油脂提取裝置中，加入一定量提取溶劑，超聲提取140 min，過濾，于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮至恒重，得到紅花籽油、亞麻籽油、葵花籽油和菜籽油樣品。利用式（1）得到脂質(zhì)含量。

式中：X為脂質(zhì)含量，%；m1為油脂質(zhì)量，g；m2為原料質(zhì)量，g。

1.3.2 樣品的皂化和甲酯化利用酯交換法進(jìn)行甲酯化，吸取上層溶液到進(jìn)樣瓶中，上GC-MS進(jìn)行分析測定。

1.3.3 GC-MS分析條件

色譜柱：DB-1701（30×0.25 mm×0.25 mm）石英毛細(xì)管柱；載氣為氦氣；升溫程序：初始溫度100℃，保持5 min，以2 ℃/min升溫至200 ℃，保持40 min，以4 ℃/min升溫至230 ℃，保持40 min。

MS條件：離子源EI源，溫度230 ℃，掃描周期0.2 s，傳輸線溫度250 ℃。

1.3.4 脂肪酸組成的定性與定量分析

經(jīng)GC-MS分析得到4種不同樣品的總離子流圖，檢測結(jié)果采用GC-MS分析軟件進(jìn)行分析，結(jié)合各種脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)保留時間對比確定脂肪酸的組成，根據(jù)面積歸一化法計算脂肪酸的相對含量。每個樣品3個平行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS Statistics 26.0進(jìn)行方差分析及多重比較，經(jīng)Tukey檢驗，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05，0.01，0.001和0.000 1）。結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）”表示。采用Origin 2017軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 油籽干燥溫度的選擇

4種植物油籽在不同溫度下進(jìn)行干燥試驗（見圖2），結(jié)果顯示，在不同溫度下，亞麻籽的脂質(zhì)含量達(dá)到顯著水平（P＜0.05），葵花籽、紅花籽、油菜籽的脂質(zhì)含量均達(dá)到顯著水平（P＜0.01）。隨著溫度的升高，不同油籽的脂質(zhì)含量均呈上升趨勢，在80℃時，4種油籽的脂質(zhì)含量最高，即葵花籽30.30%、紅花籽25.00%、亞麻籽41.00%、油菜籽30.00%。因此，最佳干燥溫度為80 ℃。

圖2 干燥溫度對不同油籽中脂質(zhì)含量的影響

2.2 油籽干燥時間的選擇

在一定溫度下，將4種植物油籽干燥不同時間（見圖3），結(jié)果顯示，亞麻籽和紅花籽的脂質(zhì)含量隨干燥時間的變化呈顯著水平（P＜0.01），葵花籽和油菜籽的脂質(zhì)含量隨干燥時間的變化呈顯著水平（P＜0.05）。不同植物油籽的脂質(zhì)含量隨干燥時間的增加而升高，在16 h達(dá)到最高水平，即葵花籽31.71%、紅花籽24.73%、亞麻籽40.70%、油菜籽33.71%。在16～24 h，4種油籽的脂質(zhì)含量均沒有明顯變化。因此，最佳干燥時間為16 h。

圖3 干燥時間對不同油籽中脂質(zhì)含量的影響

2.3 提取溶劑的選擇

將預(yù)處理好的籽類樣品用甲醇、丙酮-正己烷（1︰4，V/V）、二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）等5種不同提取溶劑進(jìn)行提?。ㄒ妶D4），結(jié)果顯示，提取得到的脂質(zhì)含量由高到低分別為甲醇、丙酮-正己烷（1︰4，V/V）、二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）、石油醚、正己烷。以亞麻籽為例，通過用甲醇提取測定的脂質(zhì)含量為52.00%，比通過用較低極性溶劑（如丙酮-正己烷和二氯甲烷-正己烷）提取測定的含量（分別為41.00%和40.60%）高約1.2倍。這很可能也是因為提取非脂質(zhì)。提取的脂質(zhì)含量及提取的非脂質(zhì)含量隨著所用溶劑的極性而增加[9]，石油醚、二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）和丙酮-正己烷（1︰4，V/V）的提取效果相差不大，以二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）和丙酮-正己烷（1︰4，V/V）最好，通過2種溶劑提取時，葵花籽、紅花籽、亞麻籽、油菜籽的脂質(zhì)含量分別為31.50%，23.00%，41.00%和34.00%（以脂質(zhì)最大量計）。出于安全原因，優(yōu)選丙酮-正己烷（1︰4，V/V）作為提取溶劑。

2.4 輔助提取方式的選擇

4種植物油籽在最佳提取條件下，分別采用脂肪浸提儀和自制油脂提取器對樣本進(jìn)行處理，得到的脂質(zhì)含量及差異化分析見表1。

表1 2種油脂提取方法獲得的脂質(zhì)含量及其差異性分析

由表1可知，2種處理方法得到的樣本脂質(zhì)含量有顯著差異（P＜0.01），利用自制油脂提取器提取時，出油率高于脂肪浸提儀，以亞麻籽為例，脂肪浸提儀法和自制油脂提取器法得到的含油量分別為40.18%和41.31%，其原因可能是自制油脂提取器在油脂提取過程中，在超聲波持續(xù)超聲的情況下，石油醚與樣本接觸更充分。

2.5 主要脂肪酸組成及含量分析

經(jīng)GC-MS分析，得到4種油脂主要脂肪酸的總離子流色譜圖（見圖5），通過計算各主要脂肪酸的相對含量進(jìn)行差異性結(jié)果分析（見表2）。

表2 4種油脂不同脂肪酸含量及其差異性分析

圖5 4種油籽脂肪酸的GC-MS總離子流色譜圖

由圖5可知，4種油籽的主要脂肪酸的種類大致相同，包括棕櫚酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、油酸（C18∶1）、亞油酸（C18∶2）、亞麻酸（C18∶3）等。由表2可知，紅花籽油、葵花籽油、亞麻籽油、菜籽油中脂肪酸相對含量存在差異（P＜0.05），其中，紅花籽油和葵花籽油脂肪酸組成相似，均未檢出十七烯酸（C17∶1）和花生酸（C20∶0），亞麻酸含量均為0.10%，硬脂酸含量最高的是葵花籽油，為4.61%，棕櫚酸和亞油酸含量最高的是紅花籽油，分別為7.02%和73.70%，花生烯酸和亞麻酸含量最高的是亞麻籽油，分別為4.13%和56.30%，其中，亞麻酸含量是油菜籽的4倍，有研究表明亞油酸和亞麻酸有改善心腦血管疾病、降血壓、降血脂、預(yù)防動脈粥樣硬化等優(yōu)點[10-11]，亞油酸和亞麻酸都屬于多不飽和脂肪酸，可預(yù)防動脈粥樣硬化[12]，促進(jìn)頭發(fā)生長。油酸含量最高的是菜籽油，達(dá)57.62%，為其他3種油脂的3倍，油酸具有降低血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇，且能減少心血管疾病風(fēng)險的功效[13-14]。與王冉冉等[15]的研究結(jié)果相比，各類油脂脂肪酸組成相似，各成分相對含量存在差異，以與樣本中的最大值比較為例：試驗中紅花籽油的棕櫚酸（C16∶0）、油酸（C18∶1）含量分別高出0.70%和1.52%，其他成分相差不大；葵花籽油的棕櫚酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）和亞油酸（C18∶2）含量分別高出0.30%，0.69%和5.58%，其他成分相差不大；亞麻籽油的亞麻酸（C18∶3）和花生烯酸（C20∶1）含量分別高出12.79%和4.13%，其他成分相差不大；菜籽油的油酸（C18∶1）和亞麻酸（C18∶3）含量分別高出2.90%和2.85%，其他成分相差不大。

2.6 不同植物油脂飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸含量對比

由圖6可知，飽和脂肪酸含量由高到低的順序依次為葵花籽油＞亞麻籽油＞紅花籽油＞菜籽油，含量分別為10.87%，9.71%，9.57%和6.77%。單不飽和脂肪酸含量最高的是菜籽油，為57.63%，約為其他3種油的3倍?？ㄗ延?、紅花籽油、亞麻籽油的多不飽和脂肪酸含量分別差異不大，范圍是70.43%～73.08%，約為菜籽油的2倍。總不飽和脂肪酸含量差異不明顯，均高于90.00%。4種植物油的單不飽和脂肪酸與多不飽和脂肪酸的比值由高到低依次為菜籽油＞葵花籽油＞亞麻籽油＞紅花籽油。有研究表明，植物油中單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸的比值越高越有利于油脂的穩(wěn)定[16-17]。因此，菜籽油最易于保存。

圖6 4種植物油脂飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸含量對比

3 結(jié)論

通過優(yōu)化葵花籽、亞麻籽、紅花籽、油菜籽4種植物油脂的提取條件，得到最優(yōu)的提取工藝：植物油籽經(jīng)80 ℃烘干16 h后，以丙酮-正己烷（1︰4，V/V）作為提取溶劑，以自制油脂提取器作為輔助提取方式，進(jìn)行提取，得到植物油。植物油脂經(jīng)GC-MS分析得到的脂肪酸相對含量之間存在顯著差異，亞麻酸含量最高的是亞麻籽油，為56.30%，油酸含量最高的是菜籽油，為57.62%，亞油酸含量最高的是紅花籽油，為73.70%，植物油中的亞油酸易被氧化，必須密閉保存[18]。飽和脂肪酸含量由高到低的順序依次為葵花籽油＞亞麻籽油＞紅花籽油＞菜籽油，總不飽和脂肪酸含量差異不明顯，均高于90.00%。