牡丹籽油制備工藝研究綜述

閆曉雨，張雙峰，田媛媛，任建武，尚峰男

(北京林業大學生物科學與技術學院，北京 100083)

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牡丹籽油制備工藝研究綜述

閆曉雨，張雙峰，田媛媛，任建武*，尚峰男

(北京林業大學生物科學與技術學院，北京 100083)

摘要油用牡丹系具有抗性強、適應性廣、產量高和油質好等特點，有較高的開發應用價值。牡丹籽油是迄今所發現的最適合人體營養健康的植物性食用油脂，且為我國特有，開發牡丹籽油能促進我國油料生產、保障糧油安全、改善生態環境、增加農民收入、幫助貧困地區農民脫貧致富等。從牡丹籽油的化學成分、提取工藝技術等方面對牡丹籽油提取工藝進行簡要闡述，為牡丹籽油的進一步開發利用提供參考。

關鍵詞牡丹籽油；提取工藝；技術

油用牡丹屬于芍藥科芍藥屬牡丹組，是指結實能力強，能夠用來生產種籽、加工食用牡丹籽油的牡丹類型。目前，在我國具有良好油用表現的主要是鳳丹牡丹和紫斑牡丹。2009年12月31日，“油用牡丹品種篩選及規范化栽培技術”通過山東省科技成果鑒定，選育出的鳳丹271和紫斑牡丹1號等高油牡丹良種已列入山東省油料產業振興規劃(2011～2015年)進行重點推廣(2011)[1]。

牡丹籽油含有豐富的多不飽和脂肪酸，不僅具有較高的營養價值，而且具有顯著的醫療保健作用，是迄今為止所發現的油脂中最適合人體營養的油脂，在所有植物性食用油中營養價值最高，營養成分結構最合理。對牡丹籽油進行開發利用可促進我國油料生產，改善生態環境，增加農民收入，具有較好的經濟和社會效益。筆者綜述了牡丹籽油的制備工藝，以期為進一步開發利用牡丹籽油這一我國特有的油脂提供參考依據。

1牡丹籽油的化學成分與營養價值

牡丹籽油含有豐富的亞油酸、α-亞麻酸等多不飽和脂肪酸。戚軍超等研究發現，牡丹種籽經石油醚-乙酸乙酯(7∶1)索氏提取，三氟化硼甲醇甲酯化后，用氣相色譜-質譜聯用技術對牡丹籽油組分進行分析，共鑒定37種成分，主要為亞麻酸、油酸、亞油酸、棕櫚酸和硬脂酸，其中不飽和脂肪酸占總量的83.42%，飽和脂肪酸占14.662%[2]。周海梅等用索氏提取法獲得牡丹籽油，經皂化、甲酯化后用毛細管GC-MS法對其脂肪酸成分進行分析，用面積歸一化法計算相對含量，同時按國家標準對牡丹籽油的理化指標進行了檢測表明，牡丹籽油中共有17種脂肪酸成分，主要為亞麻酸、油酸、亞油酸等，不飽和脂肪酸占83.05%，飽和脂肪酸占14.33%[3]。

2牡丹籽油制備工藝的研究

2.1牡丹籽油提取技術的研究關于牡丹籽油的提取方法主要有機械壓榨法、溶劑浸出法、超聲波輔助浸提法、超臨界CO2流體萃取技術(SCF-CO2)、微波輔助提取法、水代法和水酶法提取等。由于機械壓榨法提油率低，副產物利用率低，溶劑浸出法工藝較復雜且存在有毒溶劑殘留等安全問題，所以以上2種方法均不適用于食用油生產。因此，完善提取工藝，探索精深加工技術勢在必行[4]。

2.1.1超聲波輔助提取技術。超聲波對油脂萃取分離的強化作用主要源于其空化效應，而超聲空化效應又引起了湍動效應、聚能效應、微擾效應和界面效應，使溶劑分子滲透到組織細胞中，與溶質分子更好地接觸，使細胞中可溶性成分更好地釋放出來[5]。因而超聲波可提高萃取分離過程的傳質速率，增加油脂在溶劑中的溶解度，使植物中的油脂加速滲透，提高出油率。易軍鵬等采用超聲波輔助提取技術對牡丹籽油進行提取，選擇石油醚為浸提溶劑，通過單因素試驗和Box-Behnken試驗設計并利用Design Expert軟件得到回歸方程的預測模型并進行響應面分析，對超聲波提取工藝進行優化得出，在原料粒徑60目，CO2流量20 kg/h，溫度45 ℃，壓力35 MPa，時間120 min條件下，牡丹籽出油率為24.22%[6]。

2.1.2超臨界CO2流體萃取技術(SCF-CO2)。超臨界CO2流體萃取技術(SCF-CO2)是一種新型提取分離技術。該技術適用于脂溶性、高沸點、熱敏性物質的提取，其基本原理是在超臨界狀態下，超臨界流體與待萃取的物質接觸，使其有選擇地將所需有效成分萃取，然后借助減壓和升溫的方法降低待分離物質的溶解度而析出，從而達到萃取分離的目的。王昌濤等通過超臨界CO2萃取牡丹籽油的最佳提取條件為：原料粒徑40目，溫度45 ℃，壓力30 MPa，提取時間60 min，此條件下得到的牡丹籽油為淡黃色，香氣濃郁，出油率為25.00%左右。通過GC-MS分析，牡丹籽油的不飽和脂肪酸達到90%[7]。鄧瑞雪等通過單因素和正交試驗法獲得在原料粒徑60目，CO2流量25 kg/h，溫度40 ℃，壓力30 MPa，時間150 min條件下的油脂萃取率最高為30.70%[8]。史國安等先采用單因素試驗，然后以溫度、壓力和時間3個主要影響因素設計正交試驗，研究了壓榨法和超臨界CO2萃取法2種工藝提取的牡丹籽油清除DPPH自由基和抗脂質過氧化能力的差異[9]。結果表明，萃取時間對萃取率影響最大，其次為萃取溫度，萃取壓力對萃取率影響最小；超臨界CO2萃取法提取牡丹籽油的優化工藝條件下牡丹籽油的萃取率為28.86%，萃取效率可達98.20%以上。

2.1.3水酶法。水酶法提取牡丹籽油具有無需干燥，整個提油過程溫度不超過70 ℃的優點，可大大減少提取過程中油脂的氧化。彭瑤瑤等采用水酶法從牡丹籽中提取牡丹籽油，通過對比試驗，選擇了三步酶解結合二次破乳的工藝流程，在優化條件下利用牡丹籽粉提取牡丹籽油，其游離油得率達到17.60%，總油得率達到25.40%，所得牡丹籽油品質良好，牡丹籽油中不飽和脂肪酸含量達到92.77%，其中亞麻酸含量37.33%，亞油酸含量31.13%，油酸含量24.31%[10]。

2.1.4亞臨界萃取。亞臨界萃取[11]是根據相似相溶的原理，以特定萃取劑為溶媒，來提取目標組分的一項新型分離技術。該法回收率高，生產周期短。鄭亞軍等采用亞臨界流體技術萃取牡丹籽油，并通過正交試驗對制油工藝進行優化，表明平均出油率為24.16%[12]。牡丹籽油中主要含有亞麻酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸4種脂肪酸，不飽和脂肪酸達84.535 4%，以亞油酸和亞麻酸為主，未檢測出油酸，這與易軍鵬等的試驗結論一致，但與白喜婷等的測定結果有所差異[13]，這可能與牡丹籽的品種和生長環境有關。

2.2牡丹籽油提取工藝復合優化

2.2.1超聲波輔助水代法。水代法是從油料中以水代油而得脂肪的方法，不用壓力榨出，不用溶劑提出，依靠在一定條件下，水與蛋白質的親和力比油與蛋白質的親和力大，因而水分浸入油料代出油脂，是我國特有的傳統方法。水代法具有設備和生產工藝簡單、投資少、生產規模靈活機動等優點，同時，經水代法制取的油脂品質好，對環境污染少，符合安全、營養、綠色的要求。

2.2.2微波預處理-超臨界CO2萃取。陸少蘭等為實現超臨界CO2萃取技術高效萃取牡丹籽油，先利用微波技術對原料進行預處理，再利用超臨界CO2萃取技術萃取牡丹籽油，在最佳條件下，牡丹籽油萃取率高達98.55%[14]。與未經微波預處理直接進行超臨界CO2萃取所得牡丹籽油相比，油品的水分及揮發物含量降低，酸值和過氧化值升高。

2.2.3外加磁場-溶劑浸提法萃取。磁場技術已廣泛應用在化學領域，包括化學合成和天然產物的提取。磁場能夠改變水溶液和有機物溶液的理化性質，可以促進萃取過程、強化吸附和分離、強化離子交換等，不僅可以提高化學反應的速率，而且可提高天然產物的提取率。張偉亮等以牡丹籽為原料，在磁場條件下用石油醚作為溶劑提取牡丹籽油[15]。試驗結果表明，牡丹籽油提取的最佳條件下牡丹籽油的產油率為27.50%。

2.3牡丹籽油精煉工藝

2.3.1活性白土脫色。白喜婷等探討了牡丹籽油的精煉過程及精煉過程中理化特性的變化[13]。試驗結果表明，牡丹籽油經水化脫膠和堿煉脫酸后，膠體含量和酸價明顯降低，經測定脫膠油中的磷脂含量為0.17 g/kg，脫酸油的酸價為0.33 mgKOH/g。牡丹籽油采用活性白土二次脫色效果較好，脫色率高，所得產品油透明澄清，顏色為淡黃色，并且脫色過程使過氧化物含量降低，同時也使磷脂含量降到很低水平。油脂精煉過程中碘價、皂化價和折光指數基本不變，對脂肪酸組成成分及含量影響不大。

2.3.2溶劑萃取脫酸工藝。有研究人員研究了牡丹籽毛油的溶劑萃取脫酸工藝，通過單因素試驗和正交試驗得到牡丹籽毛油的最佳條件下，游離脂肪酸脫除率為93.12%，脫酸得油率為83.23%；牡丹籽油的酸值由10.18 mg KOH/g降到0.70 mg KOH/g，仍然保持牡丹籽油特有的清香味，達到后續深加工和開發利用的品質要求。

3其他制備牡丹籽油的技術

3.1反膠束萃取反膠束萃取是一種新型的生物分子分離技術。應用反膠束法從植物中同時提取蛋白質和油脂，不僅能改進傳統工藝制油得粕再脫溶的復雜冗長流程，而且可避免傳統分離方法中蛋白質容易變性的弊端。楊璐芳初步研究了用AOT/異辛烷反膠束體系萃取分離杏仁蛋白質和油脂的前萃及反萃工藝，同時對杏仁蛋白質和油脂的組成及部分功能特性進行了測定[16]。陳銀鶴通過對比2種表面活性劑(SDS和CTAB)及助溶劑(正辛醇和正丁醇)形成反膠束體系及萃取蛋白的能力，得出CTAB/異辛烷/正辛醇反膠束體系更適合萃取分離菜籽蛋白和油脂；并初步研究了此反膠束體系萃取菜籽蛋白和油脂的前萃及反萃工藝；同時分別對萃取分離得到的菜籽油和蛋白進行分析和測定，與傳統方法得到的產品比較，可為反膠束萃取技術進一步應用于牡丹籽油的提取制備提供理論基礎[17]。

3.2鹽效應輔助水相萃取為克服油脂水相萃取時乳化嚴重而清油得率低的問題，可采取鹽效應輔助水相萃取油茶籽油的新工藝。以碳酸鈉溶液為萃取劑，采用Box-Behnken試驗設計對主要影響因素進行優化，得到利用碳酸鈉的鹽效應水相萃取油茶籽油的最優條件下，油茶籽油清油得率可達96.33%。由此表明，鹽效應可明顯防止油茶籽油水相萃取時乳液的形成，顯著提高其清油得率，同時也為提高其他油脂水相萃取時的清油得率提供了一種新思路，可考慮將其應用于牡丹籽油的提取制備。

4結論

該研究對牡丹籽油提取制備各工藝進行總結可知，超聲波輔助提取技術的料液比為1∶8 g/mL，溫度 40 ℃，時間 30 min，提取次數 3次，使用石油醚為溶劑，超聲波功率 350 W，此條件下的牡丹籽油出油率為24.89%；微波輔助提取技術的料液比為1∶9 g/mL，時間 8 min，提取次數 1次，微波功率 800 W，此條件下的牡丹籽油出油率為27.70%，不飽和脂肪酸含量 94.20%；超臨界CO2流體萃取溫度 40 ℃，時間150 min，壓力 30 MPa，提取次數 1次，CO2流量25 kg/h，此條件下的牡丹籽油出油率為30.70%，不飽和脂肪酸含量 70.81%；水酶法提取的料液比為1∶5 g/mL，溫度 -20～50 ℃，時間120～315 min，此條件下的牡丹籽油的不飽和脂肪酸含量 92.77%；亞臨界萃取技術的溫度 50 ℃，時間30 min，壓力 0.50 MPa，提取次數3次，此條件下的牡丹籽油出油率為24.16%，不飽和脂肪酸含量 84.54%；超聲波輔助水代法提取技術的料液比為1∶8.5 g/mL，溫度45 ℃，時間 54 min，提取次數1次，超聲波功率 960 W，此條件下的牡丹籽油出油率為28.85%，不飽和脂肪酸含量大于85%；微波預處理-超臨界CO2萃取技術的時間40～100 s，壓力 33 MPa，提取次數 1次，CO2流量25 kg/h，微波功率800 W；外加磁場-溶劑浸提法的料液比為1∶7 g/mL，溫度 55 ℃，時間 60 min，提取次數 1次，使用石油醚為溶劑，外加磁場720 T，此條件下的牡丹籽油出油率為27.50%。

今后應針對各品種油用牡丹出油率差異等問題開展應用研究，加大牡丹籽油的精煉與提純技術創新力度，進一步探索優化工藝條件，在此基礎上，制定牡丹籽油生產質量控制技術標準，開發多樣化油用牡丹產品，拉長油用牡丹產業鏈條，建立相應的加工技術體系和技術推廣體系，為其規模化生產做參考。

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基金項目國家自然科學基金國家基礎科學人才培養基金項目(J1103516)。

作者簡介閆曉雨(1996- )，女，河北唐山人，本科生，專業：食品科學與工程。*通訊作者，副教授，從事食品科學研究。

收稿日期2016-03-30

中圖分類號S 609+.2

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)15-062-03

Research Review on Peony Seed Oil Preparation Process

YAN Xiao-yu, ZHANG Shuang-feng, TIAN Yuan-yuan, REN Jian-wu*et al

(College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University,Beijing 100083)

AbstractOil peony has many excellent characteristics, particularly with strong resistance, wide adaptability, high production and high oil quality, which has higher development and application value. Peony seed oil is the most suitable vegetable edible oil for human nutrition and health so far. Development of peony seed oil can promote China's oil production, ensure the safety of grain and oil, improve the ecological environment, increase farmers’income, help them get rid of poverty and become rich and so on. The extraction process of peony seed oil was elaborated from chemical components and extraction technique, which will provide a reference for further development and utilization of peony seed oil.

Key wordsPeony seed oil; Extraction process; Technology