接骨木果油的超临界CO2萃取及其生物活性的研究进展1)

刘克武，吕慧，陈舜胜，刘克海*

(1.黑龙江省林副特产研究所，黑龙江省非木质林产品研发重点实验室，黑龙江牡丹江157011；2.上海海洋大学食品学院,上海201306)

0 前言

接骨木为忍冬科接骨木属植物[1]，属落叶灌木，资源丰富，约有20余种，我国产有5～6种[2]，主要分布于我国东北、华北及朝鲜、俄罗斯部分地区的丘陵地带。接骨木适应性强，易于种植，为珍稀的野生木本油料植物，是东北地区一种乡土树种。根据文献记载，接骨木性味甘、苦、平，无毒，具有接骨续筋、活血止痛、祛风利湿之功效[3]，同时还具有抗炎、镇痛活性，抗骨质疏松活性，抗氧化作用，抗糖尿病作用以及促进骨折愈合作用等作用[2]，药用历史悠久，药用价值广泛。

接骨木果实的含油量很高，达35%～44%[2]，果油中具有抗血脂作用的ɑ-亚麻酸含量较高[4]。此外，接骨木果油为目前已知食用油中n-3和n-6系列脂肪酸配比较合理的品种，n-3和n-6系列的合理配置对于提高人们的生命质量是至关重要的[5]，所以说开发利用接骨木果油资源具有明显的经济、社会和生态效益。

早在30多年前，吉林省的农民就用传统的方法提取得到接骨木果油并食用，油色橙黄，深于葵花油，浅于大豆油，清香爽口，无异味，既可炒菜熟食，亦可凉拌生食，经多年食用未发现有任何副作用[6]。随着人们生活水平的提高，人们更加重视膳食的营养结构，接骨木果油的开发和利用，将有助于大大提高食用油在膳食结构中的营养和保健作用。但接骨术油作为食用油目前国内尚未见报道，缺乏科学依据性。本文主要是介绍接骨木果油的超临界CO2提取以及它的生物活性的研究现状，为开发和利用这一新资源提供科学的依据。

1 超临界CO2萃取技术提取接骨木果油

目前已经报道出的研究表明，接骨木果油具有很好的生物活性功能，食用它对人体是很有益处的。但目前接骨木油还没有得到有效的开发利用，其主要原因之一是提油方法仍采用压榨法，出油率低，不饱和脂肪酸的损失较大，从而影响了接骨木果油的进一步开发。有研究者采用超临界CO2提取接骨木果油，延长接骨木果油的保质期，为接骨木果油的进一步规模化生产和应用提供依据。

1.1 超临界CO2萃取法在植物油脂提取中的应用

植物油脂的传统提取方法主要有压榨法和有机溶剂浸出法2种，但压榨法出油率低，劳动强度大，生产效率低，有机溶剂浸出法提取出来的毛油杂质多，色泽深，质量比较差，且存在一定的安全性问题。为了克服传统提油方法的弊端，综合考虑经济、环境和安全等方面的因素，一些新型的植物油脂提取方法应运而生，如水剂法、水酶法、超声波处理法、超临界CO2萃取法等。本文重点是介绍超临界CO2萃取法在植物油脂提取中的应用。

1.1.1 超临界CO2萃取

超临界CO2萃取方法是一种高效分离及分析技术[7]，它是利用处于临界压力和临界温度以上的流体具有特异增加的溶解能力而实现萃取分离的[8]，由于它具有良好的溶剂性质，故被广泛应用于植物油脂的提取。目前，运用超临界CO2萃取的植物油主要有月见草油、火棘籽油、番茄籽油、大豆磷脂、亚麻籽油、沙棘籽油、杏仁油、葡萄籽油、猕猴桃籽油、胡麻籽油、玉米芽胚油、茶籽油等多种植物油[7]。

和其他油脂提取方法比较，超临界CO2萃取技术具有许多优点[7-10]：(1)萃取工艺简单，能够节约能源，省时省力且三废污染也较少；(2)萃取温度较低，油脂中的生物活性物质可以受到保护，能得到有效成分稳定、质量较高的产品；(3)CO2作为萃取溶剂、资源丰富、价格低、无毒、不燃不爆，不污染环境，易从萃取分离产物中分离出来，且CO2密度大，溶解性能强，扩散性能好，易于控制；(4)超临界CO2萃取具有萃取能力强，萃取速度快，萃取污染少的优越性。

但是超临界CO2萃取技术也存在一些缺点：所用的的耐高压设备价格昂贵，生产成本高，不易操作，批处理量小等不足之处，一定程度上限制其工业化的生产[11]。

1.1.2 影响超临界CO2萃取的因素

一般影响超临界CO2萃取的因素主要包括萃取压力、萃取温度、萃取时间、二氧化碳的流量以及萃取原料的物性。

(1)萃取压力：萃取压力是超临界CO2萃取油脂的主要因素。不同原料在不同超临界条件下的溶解度曲线表明，萃取物在超临界CO2中的溶解度与超临界CO2的密度密切相关，而萃取压力是改变超临界流体对物质溶解能力的重要参数，这种溶解度与萃取压力的关系构成超临界CO2流体萃取过程的基础[12]。油脂在二氧化碳中的溶解度随着压力的增大而增加，但是压力也不是随意增大和任意选择的，若萃取压力过高，油脂中的色素会增多，颜色加深，从而影响油脂的品质。一般操作中，植物油脂的萃取压力一般在20～35MPa。另外，萃取压力的改变对植物油脂的酸值和碘值也有影响。薛松等[13]人用超临界CO2萃取玉米胚芽油的实验表明：随萃取压力的增加，玉米胚芽油的酸值有下降趋势，且酸值也随分离压力增大而降低。尹卓容等[14]人利用在初始阶段低压萃取，使一部分游离脂肪酸先分离出来，可以大大降低玉米胚芽油的酸值。

(2)萃取温度：萃取温度是超临界CO2萃取的另一个影响因素。在萃取压力一定时，萃取温度对植物油脂萃取的影响有两种趋势：一是在萃取压力较高的状态下，随着温度的升高，油脂产率逐渐增加，当超过一定温度时，又逐渐下降；二是在萃取压力较低的状态下，随着温度的增加，油脂产率呈降低趋势[14]。另外，随着萃取温度的升高，杂质的溶解度也会相应增大，从而会影响产品的质量。由于植物油脂大多都含有不饱和脂肪酸，故萃取温度应较为温和，加之考虑到能量消耗的因素，萃取温度一般选在30～50℃[7]。

(3)萃取时间：实验表明，萃取时间越长，出油率越高。萃取时间的选择是受到原料的含油率、萃取压力、温度和溶剂流量的影响。在萃取的初始阶段，出油率很高，但随时间的延长，出油率增长缓慢。为降低成本，提高设备效率，萃取时间一般在1～3h。和其他萃取技术相比，超临界CO2萃取所需时间较短。在保证油脂收率的情况下，40min～3h对于绝大多数样品来说已经足够。

(4)CO2流量：CO2流量的变化对超临界CO2萃取有两方面的影响。一方面，CO2流量增加，可增大萃取过程的传质推动力，增大传质系数，使传质速率加快，从而提高萃取能力，缩短萃取时间；但另一方面，若CO2的流量过大，则萃取器内CO2流速增加，CO2停留的时间缩短，从而导致CO2与被萃取物接触的时间减少，这不利于萃取率的提高，会增加生产成本[15]。一般对于含油量高的原料，CO2流量大时则有利于提取。但是在实际操作中，CO2的流量是不易控制的。

(5)原料的水分和颗粒度：原料的颗粒度和水分也会影响超临界CO2萃取的效率。一定量的水分在萃取过程中起到了夹带剂的作用，有利于提高得率和萃取速率。然而含水量较高时，容易在原料表面形成水膜，这不利于溶质的溶出，从而降低萃取得率[16]。在其他萃取条件相同时，原料的颗粒度对超临界CO2萃取过程有一定的影响。一般来说，原料粒度越小，其与超临界流体的接触面积越大，利于提高萃取率。但若原料粒度太小，则增加了堆积密度和外传质阻力，易导致气路堵塞，从而影响提取效率。

1.2 超临界CO2萃取接骨木果油

高晓旭等[17]以含水量为5%以下、粒度为过60目的接骨木果实粉为原料，采用超临界CO2萃取的方法提取接骨木果油，研究了萃取压力、温度、时间和CO2流量对超临界CO2萃取接骨木果油得率的影响，并进行了最佳工艺的优化。研究发现，影响超临界CO2萃取接骨木果油的主要因素主次顺序依次为：萃取温度>萃取压力>CO2流量>萃取时间，超临界CO2萃取接骨木果油的最佳工艺条件是萃取压力30MPa，萃取温度45℃，萃取时间3h，CO2流量为25kg/h。在此条件下提取得到的接骨木果油呈橙黄色，清澈透明，无杂质，具有浓郁油香味，而且此方法下的出油率比传统的压榨法和有机溶剂浸出法高很多。所以利用超临界CO2萃取接骨木果油具有可行性。

2 接骨木果油的研究现状

2.1 接骨木果油的理化常数

接骨木果油呈橙黄色，澄清透明，具有浓郁香味，无异味。根据查阅文献可知，有研究学者通过阿贝氏折光计(25℃)测得接骨木果油的折光率为1.4617；通过WZZ-1型自动旋光仪测得接骨木果油的旋光度为0.152(L)；通过比重瓶法测得接骨木果油的比重为0.88kg/L；此外运用韦氏法测得接骨木果油的碘价为122.72g/100g；运用皂化瓶法测得其皂化价为178.45mg/g[18]。我们日常普遍食用的大豆油的比重为0.92kg/L，碘价为119g/100g，通过对比可以看出接骨木果油的比重略低于大豆油，碘价高于大豆油，这说明接骨木果油的不饱合脂肪酸含量高，食用它是有益处的。

2.2 接骨木果油中重金属物质等指标的含量

根据文献记载，研究人员通过原子吸收光谱法对接骨木果油中的重金属物质的含量进行了测定，测得接骨木果油中重金属指标结果如表1所示[18]：

表1 接骨木果油中重金属含量测定结果

从表1中可以看出，接骨木果油中的重金属含量极少，均低于国家卫生部门规定的标准，所以它的重金属含量没有超标，对食用是无害的。

2.3 接骨木果油中的脂肪酸组成分析

研究人员通过气相色谱分析方法，采用峰面积归一化法定量分析了接骨木果油中对应脂肪酸的含量，可知接骨木果油中棕榈酸的含量为15.43%左右，硬脂酸含量为1.60%左右，油酸的含量为28.74%左右，亚油酸的含量为30.79%左右，α-亚麻酸的含量为22.49%左右[19]。将接骨木果油中脂肪酸含量与大豆油、芝麻油以及葵花油等食用油脂中脂肪酸含量比较可见，接骨木果油中具有显著抗血脂作用的ɑ-亚麻酸含量均高于其他食用油脂，这显示接骨木果油具有保健功效[20]。所以接骨木果油是富含人体必需脂肪酸的健康营养油。

2.4 接骨木果油的生物活性

2.4.1 降血脂作用

胡荣等[21]以鸡、鼠为实验对象，2周内灌胃给予4g/kg剂量的接骨木果油。研究发现，接骨木果油灌胃明显地降低高脂血症模型小鼠和鸡的总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白及动脉硬化指数，增加高密度脂蛋白及高密度脂蛋白/总胆固醇的比值。这表明接骨木果油灌胃具有明显的降血脂、抗动脉硬化作用。

2.4.2 抗癌作用

李炫万等[22]通过实验研究发现，每天1次灌胃给予小鼠2000mg/kg剂量的接骨木果油，可抑制小鼠S180荷瘤实体瘤及小鼠H22肝癌实体瘤的生长，虽然其抗癌作用不如环磷酰胺，但对H22腹水型肝癌小鼠的生命延长率比环磷酰胺更大。表明接骨木果油具有一定的抗癌作用。

2.4.3 抗病毒、抗菌作用

Zakay-Rones等[23]曾给流感患者口服黑接骨木果实果油，90%的患者在2～3天内完全治愈，流感症状的持续时间明显缩短。研究者认为接骨木果油可减少红细胞凝集反应，并抑制大多数培养的流感病毒A和B的复制。Barak[24]报道黑接骨木果油在体外实验中，能抑制10种流感病毒。通过双盲实验，服用该油的病人在恢复期血清中流感病毒抗体明显高于对照组，而且能使β-IL-1，ɑ-TNF和IL-6含量显著升高。此外，Yesilada等[25]研究发现矮接骨木果油浓度在1.95～250g/ L时有较强的抗幽门螺旋杆菌作用。

2.4.4 耐缺氧作用

刘铮等[26]在小鼠常压耐缺氧实验中，将接骨木油按10、20、40mL/kg的剂量腹腔注射给药小鼠一次，研究发现，注射了接骨木果油后小鼠的平均存活时间与空白对照组(注射了等体积的蒸馏水)相比，有显著的差别，并且存在明显的剂量依赖关系，即剂量越大，小鼠的存活时间越长。

2.4.5 提高学习记忆力作用

沈刚哲等[27]采用跳台法和水迷宫法的行为实验，分别观察了接骨木果油对东莨菪碱所致小鼠记忆获得障碍、氯霉素所致小鼠记忆巩固障碍及40%乙醇所致小鼠记忆再现障碍这三种记忆障碍模型的影响。实验结果表明，接骨木果油能够明显改善东莨菪碱所致记忆获得障碍、氯霉素引起的记忆巩固障碍及40%乙醇引起的记忆再现障碍，其改善作用明显优于对照组“脑复康”(提高学习记忆力的产品)的效果。所以接骨木果油具有提高学习记忆力的功能。

2.4.6 免疫活性作用

范妮娜等[28]灌胃给予正常小鼠12.5mg/kg剂量的接骨木果油，研究发现接骨木果油对小鼠体内的淋巴细胞转化有较强的刺激增殖作用，对被环磷酰胺抑制的淋巴细胞转化率也有较强的恢复作用，与对照组相比差异非常显著，这表明了接骨木果实油具有活化淋巴细胞、提高机体免疫功能的作用。

2.4.7 抗艾滋病作用

Mlinaric等[29]发现当接骨木果油的IC50为0.017g/L时，其对HIV-1逆转录酶有抑制作用，这表明接骨木果油具有抗艾滋病的活性。此外，Zakay-Rones等[30]人也发现接骨木果油能够抑制CD+细胞、外周血淋巴细胞中HIV病毒感染，从病人的血液中分离出这些细胞，与接骨木果油一起培养5～10天后检测不到HIV抗原的存在，这也表明接骨木果油具有抗艾滋病的活性。

2.4.8 毒性与致突变效应

刘铮等[26]以1mL/kg的剂量给小鼠灌胃接骨木果油，灌胃前禁食给水1夜，给药后观察2周，记录动物死亡数。结果表明，所有动物无一例死亡，且未发现与药物有关的毒性反应，LD50>50mL/kg，这表明了接骨木果油的毒性是很低的，对人体是无害的。

3 发展前景

接骨木果油用途广泛，具有特定的生物活性，是一种功能性油源，发展前景广阔，值得大力开发和研究。随着人们对接骨木果油保健功能的逐步认识，对其提取工艺的不断成熟，接骨木果油必然会得到大规模的生产和利用。我国接骨木分布广，资源丰富，易于获得，而且当前食用油木本化也是发展植物油料生产的重要途径之一，因此应该积极地推动接骨木果油的开发利用。此外，开发利用接骨木果油不仅能为社会提供优质安全的食用油脂，提高资源的利用率，缓解我国油源紧张的现状，而且还能增加企业的经济效益，减少环境的污染。所以，开发利用接骨木果油具有很大的经济、社会和生态效益，发展前景很广阔。

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