沙棗種子油的超聲波輔助提取及理化性質分析

張 娜 包東東 楊春華 黃小龍

(新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室塔里木大學生命科學學院南疆特色農產品深加工兵團重點實驗室，阿拉爾 843300)

沙棗(Elaeagnus angustifolia L.)又名銀柳、七里香、桂香柳、紅豆等，是胡頹子科(Elaeagnaceae)胡頹子屬(Elaeagnus)的落葉喬木或灌木，目前在新疆、甘肅、青海、陜西及內蒙古西部的干旱沙區都廣為栽培［1－2］。在新疆，沙棗作為防風固沙的主要植物，自然資源極為豐富。沙棗的果實、枝葉、花均能供藥用，臨床上多用于脾胃虛弱、消化不良、腸炎腹瀉、肺熱咳嗽等疾病的治療［3］。沙棗果核大，種子含油26%，且富含不飽和脂肪酸，具有較高的營養價值和開發利用價值［4－5］。

超聲波通過其空化效應，可增強萃取分離過程的傳質速率，從而有利于油脂的提取，它已廣泛應用于大豆油、核桃仁油、葡萄籽油、蘋果籽油等油脂的提取［6－8］。目前，國內外對沙棗種子油的研究報道較少。本課題研究超聲波輔助提取沙棗種子油的工藝參數，并確定最佳提取工藝條件;采用氣相色譜－質譜(GC－MS)聯用技術分析其脂肪酸組成，并對其理化性質進行研究，以期為沙棗種子油的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

沙棗:采自新疆阿拉爾市野外，去果肉，種子破碎去殼，種仁粉碎后備用。

石油醚(60～90℃)、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫代硫酸鈉、碘化鉀、碘、溴、冰醋酸、乙醚、乙醇、DPPH·、硫酸亞鐵、鄰苯三酚、Tris(三羥甲基氨基甲烷)、過氧化氫、水楊酸等，均為分析純。

KQ3200DB型超聲波清洗器:昆山市超聲儀器有限公司;RE－2010型旋轉蒸發儀:河南鞏義予華儀器有限責任公司;SHB－B95A型循環水式多用真空泵:鄭州長城科工貿有限公司;LXT－IIB型離心機:上海安亭儀器廠;FW80型萬能粉碎機:廣東中山市新宇宙電子廠;KDY－9830型全自動定氮儀:北京天誠沃德生物技術有限公司;2WA－J型阿貝折射儀:上海浦東物理光學儀器廠;菲尼根Trace GC Ultra DSQ氣相色譜－質譜聯用儀。

1.2 試驗方法

1.2.1 沙棗種仁含油率的確定

采用索氏抽提法。參照中華人民共和國國家標準 GB/T 5512—2008。

1.2.2 沙棗種子油的提取

準確稱取20 g粉碎的沙棗種子粉，裝入500 mL三角燒瓶中，加入溶劑(石油醚沸程60～90℃)至設定料液比，放入可調數控超聲波清洗器中，設置不同的超聲功率、溫度和時間進行超聲波輔助處理，提取結束后，過濾分離溶劑混合物與殘渣，洗滌殘渣2～3次，合并濾液，在旋轉蒸發儀上減壓蒸餾，回收溶劑，沙棗種子油在105℃烘去殘留溶劑，稱重，計算提取率。沙棗種子油提取率按下式計算:

式中:Y為提取率/%;W1為沙棗種子油質量/g;W2為沙棗種仁粉質量/g。

1.2.3 理化指標的測定

相對密度:GB/T 5526—1985;折光指數:GB/T 5527—2010;酸值:GB/T 5530—2005;過氧化值:GB/T 5538—2005;水分及揮發物:GB/T 5528—2008;碘值:GB/T 5532—2008;皂化值:GB/T 5534—2008。

1.2.4 脂肪酸組成分析

1.2.4.1 甲酯化方法 稱取約100 mg油樣，置于具塞試管中，加入1～2 mL石油醚(30～60℃)與苯(1∶1，體積比)的混合液，振搖使油脂溶解后，加入1～2 mL 0.4 mol/L的KOH－甲醇溶液，混勻后在室溫下靜置5～10 min，再加入12 mL水，靜置，取上層溶液，進行氣相色譜－質譜分析。

1.2.4.2 色譜條件 色譜柱為TR－1 MS彈性石英毛細管柱(25 m ×0.25 mm，0.25 μm);升溫程序:初溫為40℃，保持5 min，以5℃/min的速度升溫到250℃，保持5 min;進樣口溫度為250℃，進樣量為1 μL，分流比 50∶1，載氣為 He，流量為恒流 1 mL/min。

1.2.4.3 質譜條件 電子轟擊(EI)離子源;電子能量70 eV;傳輸線溫度250℃;離子源溫度250℃;質量掃描范圍m/z 50～450。

2 結果與分析

2.1 沙棗種仁含油率的確定

表1所示為索氏提取法測定沙棗種仁的含油率。由表1可知沙棗種仁油脂質量分數為30.92%，屬于高含油率油料，含油率高于大豆(17% ～25%)，與油菜籽(30%)相當［9］。

表1 沙棗種仁含油率

2.2 超聲波輔助提取沙棗種子油

2.2.1 單因素試驗

2.2.1.1 浸提時間對沙棗種子油提取率的影響

為了確定最佳的浸提時間，在相同的料液比、超聲波功率和浸提溫度的基礎上，以浸提時間10、20、30、40、50 min作為提取條件。由圖1可知，隨著提取時間的延長，提油率逐漸升高至30 min時最大，之后開始下降，降低趨勢比較平緩。因此，選取最佳提取時間為30 min。

圖1 浸提時間對沙棗種子油提取率的影響

2.2.1.2 料液比對沙棗種子油提取率的影響

為了確定料液比，在相同的時間、超聲波功率和浸提溫度的基礎上，以料液比 1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12作為提取條件。由圖2可知，隨著料液比的增加，提取率逐漸提升，至1∶6到最大值，之后開始下降。因此，選擇最佳提取料液比為1∶6。

圖2 料液比對沙棗種子油提取率的影響

2.2.1.3 超聲波功率對沙棗種子油提取率的影響

為了確定最佳超聲功率，在相同浸提時間、料液比和浸提溫度的基礎上，以超聲波功率90、105、120、135、150 W作為提取條件。由圖3可知，隨功率增大提取率增大，至120 W時，增大趨勢平緩。綜合考慮，選取最佳提取功率120 W。

圖3 超聲波功率對沙棗種子油提取率的影響

2.2.1.4 浸提溫度對沙棗種子油提取率的影響

為了確定最佳的浸提溫度，在相同浸提時間、料液比和超聲波功率的基礎上，以浸提溫度20、30、40、50、60℃作為提取條件。由圖3可知，開始隨著溫度的提升，沙棗種子油的提取率逐漸提高，至30℃之后開始趨于平緩，40℃之后提油率明顯降低。因此，選取最佳提取溫度為30℃。

圖4 浸提溫度對沙棗種子油提取率的影響

2.2.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，確定浸提時間(A)、浸提溫度(B)、超聲波功率(C)和料液比(D)4個因素進行正交試驗，每個因素設3個水平，采用L9(34)正交試驗，各因素水平見表2，結果見表3。

表2 正交試驗因素水平

表3 正交試驗設計及結果

由表3可知，影響因子大小為:提取溫度＞提取時間＞超聲波功率＞料液比，沙棗種子油的最佳提取工藝水平為A2B2C1D2，即提取時間30 min、提取溫度30℃、超聲波功率120 W、料液比1∶6，驗證試驗最終得到的沙棗種子油提取率為26.07%。

2.3 沙棗種子油的理化性質

超聲波輔助法提取的沙棗種子油理化性質測定結果見表4。

表4 沙棗種子油的出油率及理化性質

2.4 沙棗種子油的氣相色譜－質譜分析

用氣相色譜－質譜聯用儀對沙棗種子油的脂肪酸組成進行了分析，色譜圖見圖5。經面積歸一化法計算各組分的相對質量分數，結果見表5。超聲波輔助法提取的沙棗種子油用GC－MS共分離出19個組分，主要檢測出7種脂肪酸成分，其中亞油酸和油酸相對質量分數較高，分別為49.12%和37.26%，共占86.38%，其次為棕櫚酸3.91%和硬脂酸1.63%，此外還含有少量的二十碳烯酸0.64%、二十酸0.22%和木焦油酸0.23%。

圖5 沙棗種子油脂肪酸的GC－MS分析圖

表5 沙棗種子油脂肪酸組成

3 結論

超聲波輔助提取沙棗種子油最佳提取工藝條件為:浸浸提時間30 min、浸提溫度30℃、超聲波功率120 W、料液比1∶6，驗證試驗最終得到的沙棗種子油提取率為26.07%。

沙棗種子中粗脂肪質量分數為30.92%，屬于高含油率油料。采用超聲輔助法所提沙棗種子油清亮度高，呈金黃色，其折光率 1.476，相對密度 0.942 g/cm3，酸價6.570 mgKOH/g，水分及揮發物質量分數為0.221%，碘值 153.460 g/100 g，過氧化值 1.61 mmol/L，皂化值195.720 mgKOH/g。

用氣相色譜－質譜聯用儀對沙棗種子油的脂肪酸組成進行了分析，主要檢測出7種脂肪酸，其中亞油酸和油酸相對質量分數較高，分別為49.12%和37.26%，共占86.38%，其次為棕櫚酸3.91%和硬脂酸1.63%，此外還含有少量的二十碳烯酸0.64%、二十酸0.22%和木焦油酸0.23%。

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