香榧子油溶劑浸提工藝及氧化穩(wěn)定性研究

徐 超 王鴻飛 邵興鋒 楊 娜 董迪迪

(寧波大學(xué)食品科學(xué)與工程系，寧波 315211)

香榧(Torreya grandis cv.merrillii)為紅豆杉科(Taxaceae)榧屬常綠喬木，是我國(guó)特有的珍貴經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，材質(zhì)優(yōu)良，具有很高的食用和藥用價(jià)值，主要分布在我國(guó)的亞熱帶丘陵地區(qū)，其中浙江省紹興市會(huì)嵇山區(qū)是香榧的主產(chǎn)區(qū)［1－2］。其果實(shí)俗稱香榧子，香酥甘醇、營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特，為干果中的珍品，具有殺蟲(chóng)、消積、潤(rùn)腸、止咳等功效。核仁含油率為42.16%～54.39%，其中不飽和脂肪酸占總脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 76.10%～ 82.00%［3］。牛麗影等［4］研究表明，香榧子油主要由油酸、亞油酸、棕櫚酸及金松酸組成，其中金松酸作為一種特殊的不飽和脂肪酸，在調(diào)節(jié)血脂水平有顯著作用。徐超等［5］研究表明，香榧子油具有較好的抗氧化活性，并能顯著調(diào)節(jié)小鼠血清中TG、TC及LDL－C等含量。

目前，關(guān)于香榧的研究仍處于成分分析及功效判定階段，有關(guān)香榧子油的提取及貯藏穩(wěn)定性的報(bào)道相對(duì)甚少。本試驗(yàn)進(jìn)行了香榧子油溶劑浸提工藝的研究，分別考察了溶劑種類、液料比、浸提時(shí)間及浸提溫度等因素對(duì)提取率的影響;同時(shí)考察了抗氧化劑及與增效劑的協(xié)同作用對(duì)香榧子油氧化穩(wěn)定性的影響，為香榧進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香榧子:浙江省諸暨市楓橋鎮(zhèn)，其核仁含有豐富的油脂、蛋白質(zhì)、維生素及礦物質(zhì)元素，其中每100 g核仁含 49.41 g油脂。經(jīng)測(cè)定香榧子油酸值5.92 mgKOH/g、過(guò)氧化值 8.28 mmol/kg、不皂化值0.61%、折光系數(shù) 1.642、比重0.914(20 ℃)。

無(wú)水乙醇:浙江中星化工試劑有限公司，分析純;正己烷、環(huán)己烷:分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;石油醚、乙醚、二氯甲烷:分析純，天津博迪化工有限公司;PG(沒(méi)食子酸丙脂):食用級(jí)，Aladdin試劑有限公司，TBHQ(叔丁基對(duì)苯二酚)、VC(抗壞血酸)、檸檬酸:食用級(jí)，華盛化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

EL204型電子天平:梅特勒－托利多儀器上海有限公司;WK－200B型高速藥物粉碎機(jī):山東青州市精誠(chéng)機(jī)械有限公司;DK－S22型電熱恒溫水浴鍋:上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;CS101－1AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱:重慶銀河實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;DNP－9162型恒溫箱:寧波江南儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 香榧子油提取工藝

香榧子核仁→去殼→粉碎→過(guò)篩→稱重→干燥→溶劑浸提→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)→香榧子油

原料預(yù)處理:剔除霉?fàn)€、破裂等劣質(zhì)香榧子，去殼粉碎后過(guò)40目篩，收集篩上粉末，準(zhǔn)確稱取每份樣品10 g于105℃下干燥3 h，備用。

1.3.2 香榧子油溶劑浸提試驗(yàn)設(shè)計(jì)

適宜提取溶劑的選取:試驗(yàn)分別選取無(wú)水乙醇、正己烷、環(huán)己烷、石油醚、乙醚及二氯甲烷等作為香榧子油提取溶劑，在浸提溫度60℃，液料比4∶1 mL/g下回流提取2 h，計(jì)算提取率，每組平行試驗(yàn)3次。

試驗(yàn)選擇液料比、浸提時(shí)間及浸提溫度等作為香榧子油提取效果的主要影響因素，以提取率為考察指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。在浸提溫度60℃，浸提時(shí)間2 h 條件下，研究液料比(2、3、4、5、6、7、8 mL/g)對(duì)提取率的影響;在浸提溫度60℃，液料比4∶1 mL/g條件下，研究浸提時(shí)間(1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5 h)對(duì)提取率的影響;在液料比4∶1 mL/g，浸提時(shí)間2 h條件下，研究浸提溫度(45、50、55、60、65、70、75 ℃)對(duì)提取率的影響，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝參數(shù)，因素水平表設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，每組平行試驗(yàn)3次。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.3 香榧子油提取率計(jì)算

香榧子油的溶劑浸提效果以提取率為考察指標(biāo)，提取率為香榧子油實(shí)際提取量與每份樣品含油量之比:

式中:Y為香榧子油的提取率/%;m為香榧子油實(shí)際提取質(zhì)量/g;M為每份樣品所含油脂質(zhì)量/g。

1.3.4 香榧子油氧化穩(wěn)定性試驗(yàn)

采用Schaal烘箱法［6］，取一定質(zhì)量的香榧子油數(shù)份，分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%TBHQ、0.02%PG、0.02%TBHQ+0.02%VC、0.02%TBHQ+0.02%檸檬酸、0.02%PG+0.02%VC 及 0.02%PG+0.02%檸檬酸等抗氧化劑與增效劑，置于(60#1)℃恒溫箱中避光保存，每隔24 h攪拌1次并交換在恒溫箱中的位置，以過(guò)氧化值(POV)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，按照GB/T 5538—2005方法，定期取樣測(cè)定，每組平行試驗(yàn)3次，同時(shí)以不添加任何配方的香榧子油為空白對(duì)照，考察不同抗氧化劑及與增效劑的協(xié)同作用對(duì)香榧子油氧化穩(wěn)定性的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溶劑對(duì)香榧子油提取效果的影響

試驗(yàn)以提取率為考察指標(biāo)，選取不同溶劑在同等條件下提取香榧子油，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同溶劑對(duì)香榧子油提取率的影響

由圖1可知，石油醚、二氯甲烷、正己烷浸提效果較差，而無(wú)水乙醇由于極性較大，提取毛油中所含雜質(zhì)較多，因此這4種溶劑不宜作為浸提劑。乙醚作為浸提劑，得率雖高，但沸點(diǎn)偏低、易燃有毒，浸提過(guò)程損失較多，回收率低。環(huán)己烷浸提所得毛油油色橙黃、清亮，價(jià)格較乙醚低廉，綜合考慮，以環(huán)己烷為最適宜的浸提溶劑。

2.2 液料比對(duì)香榧子油提取效果的影響

在浸提溫度和浸提時(shí)間一定的條件下，液料比對(duì)香榧子提取效果的影響見(jiàn)圖2。

圖2 液料比對(duì)香榧子油提取率的影響

由圖2可知，當(dāng)液料比＜4 mL/g時(shí)，香榧子油提取率隨著液料比的增加而明顯增大;當(dāng)液料比＞4 mL/g時(shí)，隨著液料比的增加，提取率增加緩慢并逐漸趨向平衡。液料比主要反映了溶劑對(duì)物料顆粒的滲透情況，對(duì)于一定質(zhì)量的物料，液料比越大，滲透壓越大，油料就越容易滲透出來(lái);但當(dāng)液料比達(dá)到一定范圍后，由于物料顆粒中油脂基本已被溶解，提取率增加緩慢。綜合考慮提取效果與成本等因素，以4 mL/g為理想的液料比。

2.3 浸提時(shí)間對(duì)香榧子油提取效果的影響

在浸提溫度和液料比一定的條件下，浸提時(shí)間對(duì)香榧子提取效果的影響見(jiàn)圖3。

圖3 浸提時(shí)間對(duì)香榧子油提取率的影響

由圖3可知，隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)，香榧子油提取率逐漸變大。當(dāng)浸提時(shí)間＜2.5 h時(shí)，提取率增加明顯;當(dāng)浸提時(shí)間＞2.5 h時(shí)，提取率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)增加緩慢。浸提時(shí)間對(duì)于油脂提取效果影響較大，時(shí)間太短，提取不完全;時(shí)間太長(zhǎng)，設(shè)備生產(chǎn)能力降低，能耗增加。綜合考慮提取效果與能耗等因素，以2.5 h為理想的浸提時(shí)間。

2.4 浸提溫度對(duì)香榧子油提取效果的影響

在液料比和浸提時(shí)間一定的條件下，浸提溫度對(duì)香榧子提取效果的影響見(jiàn)圖4。

圖4 浸提溫度對(duì)香榧子油提取率的影響

由圖4可知，當(dāng)浸提溫度＜65℃時(shí)，香榧子油提取率隨著溫度的升高逐漸增大;但當(dāng)浸提溫度＞65℃時(shí)，隨著溫度的升高，提取率反而逐漸下降。溫度是影響分子熱運(yùn)動(dòng)的主要因素，溫度升高，一方面分子運(yùn)動(dòng)增加，有利于溶劑分子滲透到物料顆粒內(nèi)部和溶質(zhì)分子擴(kuò)散到溶劑中，提取率增加;另一方面，溫度過(guò)高會(huì)造成溶劑揮發(fā)增加，濃度降低，提取率降低，同時(shí)導(dǎo)致浸提器內(nèi)壓力增高，生產(chǎn)中溶劑消耗大。綜合考慮提取效果與成本等因素，以65℃為理想的浸提溫度。

2.5 香榧子油浸提工藝條件優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇液料比、浸提時(shí)間及浸提溫度按L9(34)正交表進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表2，試驗(yàn)數(shù)據(jù)方差分析見(jiàn)表3。由表2極差分析可知，在選定的試驗(yàn)范圍內(nèi)，各因素對(duì)香榧子油提取率的影響主次順序?yàn)?B＞A＞C，即浸提時(shí)間＞液料比＞浸提溫度;適宜的提取工藝條件為A2B3C2，即液料比4 mL/g、浸提時(shí)間3 h、浸提溫度65℃，在該條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，所得香榧子油提取率為95.13%。由表3方差分析可知，浸提時(shí)間對(duì)提取效果影響顯著(P＜0.05)，浸提溫度和液料比對(duì)提取效果影響不顯著。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

表3 正交試驗(yàn)方差分析表

2.6 抗氧化劑對(duì)香榧子油氧化穩(wěn)定性的影響

不同抗氧劑對(duì)香榧子油氧化穩(wěn)定性的影響如圖5所示。

由圖5可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各試驗(yàn)組POV值均有不同程度地上升。添加抗氧化劑試驗(yàn)組的POV值均比空白對(duì)照組低，且伴隨時(shí)間的延長(zhǎng)POV差值逐漸變大，表明抗氧化劑對(duì)香榧子油氧化有一定的延緩作用，能提高油脂的穩(wěn)定性，其中TB-HQ對(duì)香榧子油的抗氧化效果較PG好。油脂由于富含不飽和脂肪酸，由于受到溫度、水分、光照、空氣及金屬離子等因素的影響，極易發(fā)生氧化酸敗形成醛類、酮類等化學(xué)物質(zhì)，從而喪失功效，甚至危害人體健康，針對(duì)不同油脂的氧化穩(wěn)定性，添加適宜的抗氧化劑已成為防止油脂氧化酸敗最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法［7－8］。

圖5 抗氧化劑對(duì)香榧子油氧化穩(wěn)定性的影響

2.7 抗氧化劑與增效劑對(duì)香榧子油氧化穩(wěn)定性的影響

抗氧化劑 TBHQ、PG與增效劑 VC、檸檬酸的協(xié)同作用對(duì)香榧子油氧化穩(wěn)定的影響如圖6、圖7所示。

圖6 增效劑與TBHQ對(duì)香榧子油氧化穩(wěn)定性的影響

圖7 增效劑與PG對(duì)香榧子油氧化穩(wěn)定性的影響

由圖6、圖7可知，添加增效劑 VC、檸檬酸后，TBHQ和PG對(duì)香榧子油抗氧化能力提高，表明VC和檸檬酸對(duì)TBHQ和PG延緩香榧子油氧化均有一定的協(xié)同增效作用，其中VC對(duì)TBHQ的增效作用強(qiáng)于檸檬酸，但對(duì)PG的增效作用弱于檸檬酸。VC具有較強(qiáng)的抗氧化能力，可減少油脂中氧的含量，通過(guò)捕獲自由基，阻斷氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而抑制油脂氧化分解，提高穩(wěn)定性;檸檬酸能螯合金屬離子而使之鈍化，進(jìn)而抑制油脂氧化［9］。根據(jù) Schaal烘箱法和Van't Hoff經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)香榧子油貨架期［10－11］，結(jié)果表明，以0.02%PG+0.02%檸檬酸的配方組合對(duì)香榧子油的抗氧化效果最好，使香榧子油在20℃下的保存期限由5個(gè)月延長(zhǎng)至21個(gè)月。

3 結(jié)論

試驗(yàn)以環(huán)己烷為浸提溶劑，考察了液料比、浸提時(shí)間及浸提溫度對(duì)香榧子油提取率的影響，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)了3因素3水平正交試驗(yàn)，結(jié)果表明，最適宜的提取工藝條件為:液料比4 mL/g、浸提時(shí)間3 h、浸提溫度65℃，在此條件下提取率為95.13%，其中浸提時(shí)間顯著影響香榧子油的提取效果(P ＜0.05)。

抗氧化劑TBHQ與PG能提高香榧子油氧化穩(wěn)定性，且TBHQ對(duì)香榧子油的抗氧化效果較PG好。抗氧化劑與增效劑的協(xié)同作用試驗(yàn)結(jié)果表明，VC和檸檬酸對(duì)TBHQ和PG延緩香榧子油的氧化均有一定的增效作用，而且0.02%PG+0.02%檸檬酸的配方組合能使油脂在20℃下的貯藏時(shí)間延長(zhǎng)4倍。

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