不同溶劑中超聲波輔助萃取酸漿果籽油脂及GC/MS成分分析

陸占國(guó)， 李 偉， 劉向陽(yáng)

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150076； 2. 東北林業(yè)大學(xué) 理化學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

酸漿學(xué)名為Physalisalkekengi L.，酸漿屬(PhylalisL.)，英文名為Groundcherry,strawberry tomato,wintercherry. 酸漿在我國(guó)各省均有分布，黑龍江省產(chǎn)量最大，在黑龍江地區(qū)稱之為紅菇娘，也有地區(qū)叫燈籠草、掛金燈、錦燈籠等[1]. 夏季和秋季(8～10月)成熟果實(shí)大量上市. 果實(shí)呈橙紅色球形(直徑約2 cm)，被膨大橙紅色宿萼寬松包裹，剝?nèi)ニ掭嗫芍苯邮秤? 成熟果實(shí)酸甜近似柑橘，還可以制造酸漿罐頭、果脯、果酒、果汁等. 在加工果實(shí)過程中，通常剔除果籽，因此產(chǎn)生大量副產(chǎn)物果籽. 果籽淡黃色呈腎臟形，長(zhǎng)約1.0～1.5 mm，不規(guī)則地散布在果實(shí)中. 果實(shí)和宿萼方面的研究有一些報(bào)道[2-9]，但是，有關(guān)果籽提取以及開發(fā)利用方面的研究報(bào)道極少，僅有作者[10]曾經(jīng)采用超臨界CO2流體法萃取酸漿果籽獲得了油脂并進(jìn)行了成分分析的報(bào)道. 作為該研究的繼續(xù)，本文采用超聲波輔助-溶劑萃取法對(duì)酸漿果籽進(jìn)行提取和成分分析，并且和超臨界CO2流體法[10]進(jìn)行了比較，為使酸漿果實(shí)加工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物果籽得到有效利用，并可為酸漿果籽最佳加工工藝提供理論參考.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與主要儀器

酸漿果籽由黑龍江紅菇娘飲品有限公司提供并在低溫冷藏箱內(nèi)保存.

GC6890-MS5973型氣-質(zhì)聯(lián)用儀(GC/MS)，Agilent公司；HP-5MS型色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；KQ3200DE型數(shù)控超聲波清洗器(120 W)，昆山市超聲儀器有限公司；乙醚、乙酸乙酯、正己烷、苯、甲醇、KOH為分析純.

1.2 超聲波輔助-溶劑萃取法工藝和條件

酸漿果籽經(jīng)篩選，除雜后60 ℃下烘干至恒重后粉碎. 將干燥粉碎果籽30 g置于裝有300 mL有機(jī)溶劑的三角瓶中，將三角瓶置于超聲波清洗器中，設(shè)定超聲波功率70%，在30℃下萃取0.5 h. 萃取結(jié)束后減壓抽濾，用20 mL溶劑洗滌固體物2次，合并濾液和洗滌液后用無水硫酸鈉除微量水分后抽濾除干燥劑. 濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀常壓回收溶劑后減壓除殘留溶劑得果籽油，用式(1)計(jì)算得油率，并用于GC/MS分析.

(1)

式(1)中：X為得油率，M1為油脂質(zhì)量，g；M0為果籽質(zhì)量，g.

1.3 果籽油GC/MS成分分析

1.3.1 油脂的甲酯化[11]

準(zhǔn)確稱取1.2中提取的籽油100 mg于10 mL具塞試管中，加入1 mL石油醚(30～60 ℃)與1 mL苯使籽油溶解，加入2 mL 0.4 mo1/L的KOH甲醇溶液振蕩，混勻后在室溫下靜置30 min，再加入10 mL蒸餾水，振蕩后靜置，取上層有機(jī)相進(jìn)行GC/MS分析.

1.3.2 果籽油GC/MS分析與解析

氣相色譜條件：初始溫度100 ℃，保留時(shí)間0 min，以10 ℃/min速率升溫至240 ℃，進(jìn)樣口溫度250 ℃，進(jìn)樣量0.5 μL，分流比60/1(體積分?jǐn)?shù))，載氣(氦氣)流量1 mL/min.

質(zhì)譜分析條件：電離方式EI，電離電壓70 eV，離子源溫度230 ℃，掃描質(zhì)量范圍35～600 amu.

用NIST 98質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)照解析鑒定油脂各化學(xué)成分，采用峰面積歸一化法計(jì)算精油中各成分相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù).

2 結(jié)果與討論

2.1 油脂提取結(jié)果

超聲波輔助-溶劑萃取法可以提高萃取效率，經(jīng)常被用于天然物萃取. 為了比較不同萃取溶劑萃取效果，本研究分別以正己烷、乙酸乙酯、乙醚三種不同極性的低沸點(diǎn)常用有機(jī)溶劑，在超聲波輔助下對(duì)酸漿果籽進(jìn)行提取. 每種溶劑萃取3次，常壓除去溶劑后再減壓除殘存溶劑，以保證產(chǎn)品中沒有溶劑殘留. 獲得淡黃色油脂產(chǎn)品，計(jì)算平均產(chǎn)率和平均相對(duì)偏差，萃取結(jié)果見表1. 從表1可知，除了乙酸乙酯的萃取結(jié)果平均相對(duì)偏差大于2%之外，正己烷和乙醚的萃取結(jié)果的平均相對(duì)偏差均小于1%，重現(xiàn)性較好.

表1 超聲波輔助-溶劑法萃取紅菇娘果籽結(jié)果

另外，3種溶劑的超聲波輔助-溶劑萃取法所得油脂產(chǎn)率不同，大小順序?yàn)橐颐?19.55%)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)w，以下同)、乙酸乙酯(18.51%)、正己烷(17.26%). 3種萃取溶劑中正己烷(介電常數(shù)1.9)屬于極性小的溶劑，乙醚(介電常數(shù)4.3)和乙酸乙酯(介電常數(shù)6.4)極性大于正己烷，極性大的溶劑得油率高于極性較小溶劑. 乙醚和乙酸乙酯得油率的差異原因也許與溶劑滲透性，超聲波能量吸收等有關(guān)，有待進(jìn)一步研究. 與作者以前報(bào)道[10]的用超臨界CO2流體進(jìn)行萃取的19.67%產(chǎn)率比較可知，極性溶劑的超聲波輔助-溶劑萃取法得油率與超臨界CO2流體法得油率相近，而極性小的溶劑與超臨界CO2流體法得油率相差較大. 不管哪種方法，都可以有效地萃取酸漿果籽并獲得17%產(chǎn)率以上的油脂，證明酸漿果籽中的油脂含量較為豐富.

2.2 果籽油脂GC/MS成分分析結(jié)果

對(duì)不同溶劑萃取獲得的酸漿果籽油分別進(jìn)行甲酯化，用GC/MS進(jìn)行分析. 圖1至圖3分別為正己烷、乙酸乙酯、乙醚提取果籽獲得油脂進(jìn)行甲酯化后的GC/MS總離子流譜圖. 由圖1至3可知，3種溶劑獲得油脂的GC/MS總離子流譜圖具有相似的規(guī)律，但是，檢測(cè)出的成分?jǐn)?shù)有所差異. 正己烷法檢測(cè)出6種成分，解析鑒定出占總油脂質(zhì)量95.89%的4種成分. 而乙酸乙酯法檢測(cè)5種成分，鑒定出占總成分97.44%的4種成分. 乙醚和超臨界CO2流體法[10]都檢測(cè)和鑒定出相同的4種成分. 說明溶劑的萃取具有一定的選擇性，乙醚和超臨界CO2流體法[10]具有相同的選擇性.

圖1 正己烷提取的酸漿果籽油甲酯化后GC/MS總離子流圖譜Fig.1 Total ion current chromatogram of methylated groundcherry seeds oil extracted using n-hexane by GC/MS

圖2 乙酸乙酯提取的酸漿果籽油甲酯化后GC/MS總離子流圖譜Fig.2 Total ion current chromatogram of methylated groundcherry seeds oil extracted using ethyl acetate by GC/MS

采用標(biāo)準(zhǔn)NIST98質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)照解析和峰面積歸一化法計(jì)算各成分相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并與作者報(bào)道[10]的超臨界CO2流體萃取數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果見表2. 由表2解析結(jié)果可知，不管哪種溶劑，獲得的油脂是由飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸兩大類成分組成，其中不飽和脂肪酸相對(duì)含量高于飽和脂肪酸，而不飽和脂肪酸中亞油酸為主要成分，其次為油酸. 飽和脂肪酸由十六烷酸和十八烷酸構(gòu)成，其中十六烷酸相對(duì)含量最高.

計(jì)算總不飽和脂肪酸(亞油酸、油酸之和)相對(duì)含量并與幾種常用食用油脂[12]進(jìn)行比較，結(jié)果見表3. 從表3可知，不同溶劑萃取獲得的油脂中的不飽和脂肪酸含量不同. 總不飽和脂肪酸相對(duì)含量大小順序如下：乙酸乙酯(88.86%)>乙醚(85.53%)>正己烷(82.17%). 其中，乙酸乙酯萃取獲得油脂中不飽和脂肪酸含量最高，正己烷最低，乙醚與超臨界CO2流體萃取(85.12%)[10]相似. 此結(jié)果說明：萃取溶劑的不同，不僅產(chǎn)率不同，獲得的油脂中的不飽和脂肪酸的相對(duì)含量也不同，溶劑對(duì)不飽和脂肪酸具有選擇性.

圖3 乙醚提取的酸漿果籽油甲酯化后GC/MS總離子流圖譜Fig.3 Total ion current chromatogram of methylated groundcherry seeds oil extracted using diethyl ether by GC/MS

溶 劑得油率/%油脂成分/%十六烷酸(棕櫚酸)亞油酸油酸未知十八烷酸(硬脂酸)未知P/S正己烷17.2610.6867.7214.451.683.042.436.0乙酸乙酯18.516.1071.2317.632.562.48-10.4乙醚19.5514.4774.7810.75-1.67-5.3超臨界CO2流體萃取[10]19.6711.5873.9111.21-3.30-5.5

注：P/S=不飽和脂肪酸含量(%)/飽和脂肪酸含量(%)；成分從左至右與圖1至圖3保留時(shí)間順序一致.

表3 酸漿籽油與幾種常用食用植物油脂中不飽和脂肪酸以及亞油酸含量比較

注：不飽和脂肪酸為亞油酸和油酸之和.

另外，一般評(píng)價(jià)油脂質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)是不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸比值P/S，P/S越大油脂質(zhì)量越好. 從表2可知，乙酸乙酯獲得油脂P/S最大，約是其他3種溶劑油脂的兩倍，甚至大于P/S值很大的沙棘籽油(P/S=7.8)[13]，說明乙酸乙酯對(duì)不飽和脂肪酸的萃取選擇性很大. 從表3的與幾種常用食用油脂的不飽和脂肪酸比較結(jié)果可知，酸漿果籽油脂不飽和脂肪酸含量高于花生油，與其他4種相近，特別是乙酸乙酯獲得的油脂高于常用食用油脂，而亞油酸均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于幾種常用食用油.

3 結(jié) 論

首次采用超聲波輔助-溶劑萃取法對(duì)黑龍江省產(chǎn)酸漿果籽進(jìn)行萃取. 分別使用3種不同極性常用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑萃取，以17%以上產(chǎn)率獲得籽油. 溶劑不同得油率不同，極性大的溶劑產(chǎn)率大于極性小的溶劑，并與超臨界CO2流體提取法的得油率[10]相近. 用GC/MS對(duì)果籽油進(jìn)行分析，結(jié)果可知，果籽油主要成分是亞油酸、油酸、十六烷酸和十八烷酸，其中以亞油酸含量最高(65%～75%)，并且，從衡量油脂質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)的P/S值看，乙酸乙酯最高，甚至大于P/S值很大的沙棘籽油.

綜上所述，不管是超臨界CO2流體提取還是超聲波輔助-溶劑萃取法都可得到較高產(chǎn)率和不飽和脂肪酸含量豐富的酸漿果籽油脂. 從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)安全、成本以及操作考慮，使用超聲波輔助乙酸乙酯萃取法較好. 不飽和脂肪酸的亞油酸和油酸都是人體內(nèi)不能生成，被稱為人體必需的脂肪酸. 從上述結(jié)果可知，酸漿果籽也可以成為攝取人體必需脂肪酸的一個(gè)新的來源，因此，酸漿果籽具有很高的開發(fā)、再利用價(jià)值和應(yīng)用前景.