永州枳椇子油的超声波提取及其脂肪酸组成分析

何福林， 刘俊阳， 丁冬晴， 申懿玲， 邵金华

(湖南科技学院化学与生物工程学院1，永州 425199) (桂林医学院公共卫生学院2 ，桂林 541100)

枳椇子(Hoveniadulcis)，别名拐枣，是鼠李科植物枳椇的干燥、成熟种子[1]。研究表明，枳椇子富含黄酮类化合物、三萜类化合物、多糖、葡萄糖、苹果酸钙、生物碱、多酚[2]等活性成分，有抗氧化性、解酒护肝、抗纤维化、降血糖[3]等功效。此外，其木材可用于建筑，树体可净化坏境，树皮可活血，果肉可食，具有良好的经济社会生态价值[4]。

随着食用油安全问题日益受到重视，人们对食用油安全性与功能性的观念发生了改变，传统食用油亟待寻求新出路。近年来，食用油所引起的安全事件屡屡成为新闻热点。尤其是地沟油及掺假食用油事件，不仅对生产食用油相关产业带来严重打击，更损害了人民群众的身体健康。因而，新型食用油开发具有重大的社会价值和意义。枳椇子作为一种优质的药食同源植物，兼具食用与药用价值，具有优质的功能与开发价值。对枳椇子的研究大多数局限于其化学成分的提取及药理学研究，如：黄酮类化合物、蛋白类成分、脂肪酸组成等的提取及功效研究[5]，但对于枳椇子油提取工艺的优化及其脂肪酸组成分析方面的研究涉及较少，目前多数运用超临界CO2萃取法[6]、索氏提取器萃取法等，对于超声波辅助提取法的工艺优化鲜有报道。永州地区多山地，水文丰富[7]，太阳总辐射量大，土壤环境质量良好、养分丰富[8]，其东部、南部山区枳椇子分布广泛、品质优良。本研究在探究永州地区枳椇子油超声波提取的最佳工艺基础上，分析了其脂肪酸组成，并与食用植物油国家标准及前人研究结果进行比较，以期为永州地区枳椇子资源的综合开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

枳椇子种子：采自永州市零陵区，研究所选取的种子大小均匀、颗粒饱满、且无损伤发霉情况。

原料预处理：将枳椇子种子放在烘箱(60 ℃)干燥(12 h)，粉碎后过60目筛，封口保存。

1.2 主要试剂

石油醚、甲醇、正己烷、硫代硫酸钠、冰醋酸、碘化钾、可溶性淀粉等均为分析纯。

1.3 设备与仪器

ML-T分析天平，HH-M4水浴锅，GC-2010plus气相色谱仪，GCMS-QP20质谱仪，RE-2000B旋转蒸发仪，WYA-ZW阿贝折光仪，FY-SY-3600超声波提取机，XL-04B扣压盖小型粉碎机。

1.4 方法

1.4.1 枳椇子油超声波提取方法

取原料粉5.0 g于100 mL圆底烧瓶，按液料比加入石油醚(60～90 ℃)[9]，轻轻振荡，搅拌均匀，将圆底烧瓶置于超声波提取机萃取颅腔中，安装好冷凝回流装置，固定超声时间、超声温度及一定料液比(固定在40 kHz、超声功率为50 W下进行提取)。萃取结束后进行减压抽滤，然后滤液置于旋转蒸发仪配套圆底烧瓶中，浓缩滤液，浓缩后产物转移至称量瓶中，室温恒重后精密称量。每组实验相同条件重复3次，取平均值。按公式计算出油率[10]。

出油率=(m2-m1)/m×100%

式中：m为原料质量/g；m1为空瓶质量/g；m2为空瓶和油脂的总质量/g。

1.4.2 枳椇子油超声波提取的单因素实验设计1.4.2.1 超声时间对枳椇子油提取的影响

采用1.4.1中的方法提取枳椇子油，以出油率为评价标准，在超声温度35 ℃，液料比10的条件下进行超声波辅助提取枳椇子油，超声时间设置为 60、90、120、150、180、210 s。

1.4.2.2 超声温度对枳椇子油提取的影响

采用1.4.1中的方法提取枳椇子油，以出油率为评价标准，在超声时间150 s，液料比10的条件下进行超声波辅助提取枳椇子油，超声温度设置为30、35、40、45、50、55 ℃。

1.4.2.3 液料比对枳椇子油提取的影响

采用1.4.1中的方法提取枳椇子油，以出油率为评价标准，超声时间150 s，超声温度35 ℃下进行枳椇子油提取，液料比设置为6、8、10、12、14、16。

1.4.3 枳椇子油超声波提取的正交实验

在单因素实验基础上，进行L9(34)的正交实验，正交设计见表1。

表1 正交实验表

1.4.4 超声波提取枳椇子油最优工艺条件验证实验

以枳椇子出油率为检测指标，在最优工艺条件下进行验证实验，重复3次，以验证最优超声波提取工艺条件是否可靠。

1.4.5 枳椇子油理化性质测定

枳椇子油过氧化值(GB 5009. 227—2016)、碘值(GB/T 5532—2008)、酸值(GB/T 5009. 229—2016)、折光率(GB/T 5527—2010)、密度测定(GB/T 5526—1985)分别采用国家标准的方法进行。

1.4.6 枳椇子油的GC-MS成分分析1.4.6.1 枳椇子油甲酯化

取干燥后的枳椇子油200 mg，将其与1 mol/L KOH-CH3OH溶液30 mL混合，100 ℃水浴回流2 h进行甲酯化，加入10 mL正己烷进行萃取，取上清液正己烷层得到甲酯化物1～2滴于2 mL色谱瓶中，并注满正己烷，进行GC分析[1]。

1.4.6.2 GC分析条件

石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)、进样量(1 μ L)、流速(2 mL/min)、检测器(ID型)、分流比(10∶1)、检测器温度(260 ℃)、载气(He)、进样口温度(250 ℃)、温控程序(150 ℃保持3.5 min，再以5 ℃/min的速率升温至280 ℃并保持20 min)。

1.4.6.3 MS条件

离子源：EI源、离子源温度：200 ℃、电子能量：70 eV、界面温度：250 ℃、扫描周期：0.5 s、溶剂切除时间为3 min[11]。

2 结果与分析

2.1 枳椇子油超声波提取优化实验

2.1.1 超声时间、超声温度、料液比对超声提取枳椇子油的影响

由图1可知，设置超声时间为60～210 s区间时，枳椇子油的出油率随时间延长升高，150s时达到最大值，而后呈下降趋势。这表明从枳椇子粉末中提取枳椇子油的超声时间不宜过长也不宜过短，超声提取枳椇子粉末中枳椇子油的最佳超声时间为150 s，此时的出油率达到最大值。当超声温度在25～35 ℃之间时，出油率随温度升高而升高，35 ℃时达到峰值，之后呈下降趋势。主要原因是当超声波温度较低时，枳椇子油未被全部浸提，而温度过高可能导致枳椇子油挥发。因此超声波提取枳椇子油的最佳温度为35 ℃。当料液比在6～10区间时，出油率随料液比的增大不断升高，当液料比为10时，出油率最高，此时油脂提取已趋于稳定，再增大液料比，反而因为空化效应和机械效应等作用的强度减弱造成出油率不再升高[12]。因此超声提取枳椇子油的最佳液料比为10。

图1 超声时间、超声温度、液料比对超声提取枳椇子油的影响

2.1.2 正交实验

表2为正交实验结果，影响枳椇子油的出油率大小依次为：B>A>C；即超声温度>超声时间>液料比，枳椇子粉末中超声提取枳椇子油最优工艺组合为A2B2C3，即超声时间150 s，超声温度35 ℃，液料比12。根据方差分析表3可知，超声温度的显著性最高，超声时间的显著性其次，液料比对萃取得率无明显影响，和正交优化实验分析表的结果相符合。

表2 正交优化实验分析表

表3 方差分析表

2.1.3 超声波提取枳椇子油最优工艺条件验证实验

准确称取枳椇子粉末5.0 g 3份，分别放入已编号的圆底烧瓶中，按照预测的最优提取工艺，即超声时间150 s，超声温度35 ℃，液料比12，进行3批验证性实验。测得枳椇子粉末中超声波提取枳椇子油平均出油率为8.42%。

2.2 枳椇子油的理化性质

枳椇子油的理化性质见表4，参照GB/T 2716—2018《食品安全国家标准 植物油》要求，枳椇子油各项理化性质的数据指标均符合国家标准质量指标。其中碘值为174 gI/100 g，与亚麻籽油碘值[13]相当，说明其不饱和脂肪酸含量较高，为干性油。

表4 枳椇子油的理化性质

2.3 枳椇子油的脂肪酸组成

经 GC～MS 分析得枳椇子油总离子流图2。由面积归一化法计算得到如表所示永州地区枳椇子油脂肪酸组成及其相对质量分数见表5，枳椇子油中含有棕榈酸(13.99%)、亚油酸、油酸、亚麻酸(78.84%)和硬脂酸(7.17%)等5种脂肪酸。因此，该枳椇子油含有较多的不饱和脂肪酸(78.84%)，具有较高的营养保健价值，也印证了其碘值相对偏高。

图2 枳椇子油总离子流图

表5 永州地区枳椇子油脂肪酸组成及相对质量分数

3 讨论

永州地区枳椇子出油率为8.42%左右，与时涛等[6]和于修烛等[8]报道的枳椇子出油率基本一致，而与贾春晓等[13]的实验结果有较大的差异。永州地区枳椇子油主要脂肪酸组成为：棕榈酸13.99%、亚油酸、亚麻酸和油酸混合等占比78.84%、硬脂酸7.17%。于修烛等[8]测定的枳椇子油脂肪酸组成为亚油酸13.30%、亚麻酸45.56%、棕榈酸7.06%、油酸22.99%、硬脂酸3.73%，与之相比，永州地区枳椇子油的棕榈酸与硬脂酸含量相对较高，其他脂肪酸含量相近；贾春晓等[13]测定的枳椇子油脂肪酸组成为硬脂酸2.15%、亚油酸16.82%、亚麻酸37.18%、棕榈酸6.56%、油酸27.58%，与之相比，永州地区枳椇子油的不饱和脂肪酸质量分数相近；时涛等[14]测定的枳椇子油脂肪酸组成为油酸7.16%、亚麻酸36.28%、亚油酸1.23%、棕榈酸12.62%，与之相比，永州地区枳椇子油的棕榈酸含量相近，但其他脂肪酸含量相差较大。因此，各地区由于气候条件、地理环境和品种等因素的不同，导致各地区枳椇子油脂肪酸组成相差较大。

4 结论

永州地区枳椇子油超声波提取的最佳工艺为超声温度35 ℃，液料比12，超声时间150 s，此条件下的出油率为8.42%。枳椇子油中含有大量不饱和脂肪酸，亚油酸、油酸和亚麻酸等质量分数为78.84%，含有少量饱和脂肪酸，有很高的营养价值和保健价值。枳椇子油为淡黄色，透明度好，无异味，属于干性油，是一种符合食用植物油国家标准的健康植物油。