石榴籽油低溫連續相變萃取工藝優化及其脂肪酸分析

杜 潔 曹 庸 戴偉杰 楊國航

(1. 廣州蓓而泰生物科技有限公司，廣東 廣州 510000；2. 華南農業大學食品學院，廣東 廣州 510642)

石榴籽油低溫連續相變萃取工藝優化及其脂肪酸分析

杜 潔1,2曹 庸2戴偉杰1楊國航1

(1. 廣州蓓而泰生物科技有限公司，廣東 廣州 510000；2. 華南農業大學食品學院，廣東 廣州 510642)

采用低溫連續相變萃取技術分離石榴籽油，以油脂得率為指標，通過正交試驗L9(34)優化萃取工藝，并對石榴籽油理化性質和脂肪酸組成進行分析。結果表明，低溫連續相變萃取石榴籽油的最佳工藝條件為：原料顆粒度60目，萃取壓力0.5 MPa，萃取溫度45 ℃，萃取時間70 min，解析溫度70 ℃，該條件下石榴籽油得率為15.94%，石榴籽原料含油量16.31%，提取回收率高達97.60%。低溫連續相變萃取石榴籽油呈淺黃色半固體膏狀物，酸價為3.26 mg KOH/g，過氧化值為0.10 g/100 g。石榴籽油主要脂肪酸組成為9C,11TR,13TR-十八碳三烯酸甲酯(亞油酸，68.09%)、亞油酸甲酯(9.13%)、十八烯酸甲酯(6.91%)、棕櫚酸甲酯(4.73%)、硬脂酸甲酯(3.33%)。

石榴籽油；低溫連續相變萃取；理化性質；脂肪酸組成

石榴為石榴科石榴屬漿果，落葉灌木或小喬木，在熱帶是常綠樹。石榴籽約占果實總質量的12.54%[1]。石榴的種籽、果汁、皮、葉、花等皆有食療和保健作用[2]。石榴籽油脂肪酸成分以硬脂酸及亞油酸、油酸等不飽和脂肪酸為主。石榴籽油的功能成分主要是共軛三烯和石榴酸，其具有較強的抗氧化功能，能夠有效地抵抗人體自由基和炎癥的破壞作用，并有減緩癌變過程、延緩衰老、預防動脈粥樣硬化的作用，對人單核白血病細胞和鼠腫瘤細胞有強的細胞毒性[3]。

傳統的石榴籽油提取方法主要采用冷榨技術[4]、水酶法[5]、超聲波輔助提取[6]、超臨界CO2萃取等，未有低溫連續相變萃取石榴籽油技術的報道。低溫連續相變萃取技術[7]是廣東省華南農業大學食品學院自主開發的分離技術，是在亞臨界、超臨界萃取技術的基礎上改進而來。它是以氣—液連續相變的萃取溶劑在較低壓力下(0.2～2.0 MPa)和45 ℃的低溫條件下進行萃取，顯著優點是通過連續、逆流的溶劑對物料進行萃取，萃取溶劑在液相狀態低溫萃取油脂后經減壓蒸發汽化從油脂中分離，最終得到產品。工藝過程在相對低溫情況下進行，不會對熱敏性成分造成破壞。目前，低溫連續相變萃取技術在茶油[8]、醬油渣脫脂[9]、紫蘇籽油[10]、陳皮油[11]、佛手精油[12]等物料有相關研究。

本研究擬以石榴籽為原料，采用單因素試驗及正交試驗，研究最佳的油脂分離工藝條件，包括原料顆粒度、萃取壓力和溫度、萃取時間及解析溫度等因素條件。同時對所得石榴籽油基本理化性質、脂溶性成分組成進行檢測分析及感官評價，旨在為高品質石榴籽油的低溫連續相變萃取工藝的產業化提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

石榴籽：購自廣州市清平中藥材市場；

脂肪酸甲酯標準品：99%，美國Sigma公司；

正丁烷：99.99%，廣東金豐新能源有限公司；

其余試劑均為分析純；

低溫連續相變萃取裝置：LXXB-3型，廣州市鋒澤機械設備安裝有限公司；

氣質聯用儀(GC—MS)：7890A-5975型，安捷倫科技有限公司(Agilent)；

紫外—可見光譜儀：V-550型，廣州科橋實驗技術設備有限公司；

電子天平：PL203型，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；

水分測定儀：LSC-60D型，沈陽龍騰電子有限公司；

中草藥萬能粉碎機：119型，浙江溫嶺市藥材機械廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 石榴籽原料含油量檢測 按GB/T 14488.1—2008執行。

1.2.2 低溫連續相變萃取石榴籽油試驗設計 稱取粉碎后的石榴籽原料2～3 kg，裝入設備3 L萃取釜，設定相關參數，進行油脂低溫連續相變萃取。得油率按式(1)計算：

(1)

(1) 原料顆粒度的影響：將石榴籽原料粉碎至20，40，60，80，100目，在萃取壓力0.5MPa，萃取溫度40 ℃，萃取時間60min，解析溫度60 ℃條件下進行萃取，以得油率為評價指標，選擇最佳的原料顆粒度。

(2) 萃取壓力的影響：將石榴籽原料粉碎至60目，萃取壓力分別設定為0.3，0.4，0.5，0.6，0.7MPa，在萃取溫度為40 ℃，萃取時間60min，解析溫度60 ℃條件下進行萃取，以得油率為評價指標，選擇最佳的萃取壓力。

(3) 萃取溫度的影響：將石榴籽原料粉碎至60目，設定萃取溫度分別為30，35，40，45，50 ℃，在萃取壓力0.5MPa，萃取時間60min，解析溫度60 ℃條件下進行萃取，以得油率為評價指標，選擇最佳的萃取溫度。

(4) 萃取時間的影響：將石榴籽原料粉碎至60目，設定萃取時間分別30，50，70，90，110min，在萃取壓力0.5MPa，萃取溫度45 ℃，解析溫度60 ℃條件下進行萃取，以得油率為評價指標，選擇最佳的萃取時間。

(5) 解析溫度的影響：將石榴籽原料粉碎至60目，設定解析溫度分別為55，60，65，70，75 ℃，在萃取溫度45 ℃，萃取壓力0.5MPa，萃取時間70min條件下進行萃取，以得油率為評價指標，選擇最佳的解析溫度。

(6) 正交試驗設計：根據單因素的試驗結果，選取影響顯著的因素水平進行正交試驗，以石榴籽的得油率為主要評價指標，優化萃取工藝。

1.2.3 石榴籽油理化性質分析

(1) 過氧化值：按GB/T5538—2005執行。

(2) 酸值：按GB/T5530—2005執行。

1.2.4 石榴籽油化學成分分析

(1) 前處理方法：精密稱取最佳工藝所得石榴籽油1.000 0g，使用農殘級正已烷定容到100mL容量瓶刻度線，均勻混合石榴籽油和正己烷，再吸取0.5mL混合溶液，使用農殘級正已烷定容到10mL容量瓶刻度線，均勻混合，經過0.45μm濾膜過濾，以備氣質聯用儀(GC—MS)檢測。

(2) 氣質聯用儀(GC—MS)分析方法：色譜柱為毛細管柱(HP-INNO-WAX，30m×0.32mm×0.5μm)；以氦氣為載氣，進樣量：1.0μL，柱流量：1.0mL/min。升溫程序：溫度(初)：70 ℃，維持2min，以10 ℃/min的速度升溫至230 ℃。質譜方法：四極桿：150 ℃；進樣口：250 ℃；離子源溫度：280 ℃；電離源：EI；電離能量：70eV；掃描范圍(m/z)：50～550。

1.2.5 數據處理方法 所有試驗均做 3 個平行，試驗數值以均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 低溫連續相變萃取石榴籽油工藝結果

2.1.1 單因素試驗結果

(1) 原料顆粒度的影響：原料目數越高，顆粒度越小，正丁烷與物料接觸表面積越大，越能夠提高萃取石榴籽油效率。但如果原料目數過高，會因顆粒度過小導致石榴籽原料堆積密度增大，或結塊增大正丁烷傳質阻力，降低萃取效率。由圖1可知，原料顆粒度在40～80 目時，石榴籽油得率較高，以60 目得油率最高。

(2) 萃取壓力的影響：萃取壓力是影響萃取溶劑正丁烷對石榴籽油溶解能力的重要指標，增大萃取壓力可以提高正丁烷對油脂的溶解能力，但如果壓力過高，也會導致石榴籽油原料堆積密度過大，或結塊降低萃取效率。由圖2可知，萃取壓力為0.5 MPa時，石榴籽油得率最高。

圖1 原料顆粒度對得率的影響Figure 1 Effects of material size on extraction rate

圖2 萃取壓力對得率的影響Figure 2 Effects of extraction pressure on extraction rate

(3) 萃取溫度的影響：萃取溫度的升高能夠提高萃取溶劑正丁烷對油脂的溶解能力，但溫度上升到一定程度，正丁烷在萃取釜中容易發生汽化，提取率反而會降低。由圖3可知，萃取溫度為45 ℃時，石榴籽油得率最高。

(4) 萃取時間的影響：萃取時間過長會導致石榴籽油成分發生變化，也增加能耗，在達到提取率的條件下，應選擇相對較短的萃取時間。由圖4可知，萃取時間為70 min時，石榴籽油得率最高。

(5) 解析溫度的影響：解析溫度影響油脂和溶劑分離的速度，因為萃取溶劑是正丁烷，極易揮發(沸點-0.5 ℃)，所以解析溫度無需很高，同時考慮到解析溫度較高會影響油脂品質且增加能耗，在解析速度得到保證和油脂得率影響不大的基礎上，應選擇較低的解析溫度。由圖5可知，解析溫度為70 ℃時，低溫連續相變萃取石榴籽油得率最高。

2.1.2 正交試驗 正交試驗因素選擇在低溫連續相變萃取裝置中可設置的參數，包括萃取壓力、萃取溫度、萃取時間和解析溫度，以得油率為試驗指標，在單因素試驗結果基礎上設計正交試驗L9(34)。若解析溫度過高會影響油脂品質，選擇解析溫度的3個水平為60，65，70 ℃。各因素確定3個水平見表1，試驗結果見表2。

圖3 萃取溫度對得率的影響Figure 3 Effects of extraction temperature on extraction rate

圖4 萃取時間對得率的影響Figure 4 extraction time on extraction rate

圖5 解析溫度對得率的影響Figure 5 Effects of separation temperature(e) on extraction rate

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Orthogonal test factor level table

表2 正交試驗結果Table 2 Results of orthogonal test

由表2可知，各因素對油脂得率影響大小為：C>B>A>D，最佳的萃取工藝水平組合為A2B2C2D3，此組合不在此次正交試驗組合中，通過3次平行實驗驗證，表明在該工藝條件下的得油率為15.94%，低溫連續相變萃取石榴籽油的最優水平組合A2B2C2D3，即原料顆粒度60 目，萃取溫度45 ℃，萃取時間70 min，萃取壓力0.5 MPa，解析溫度70 ℃。

2.2 石榴籽油理化性質

上述最佳的低溫連續相變萃取工藝條件下分離得到石榴籽油，對其酸價、過氧化值、色澤、形態、氣味和雜質的理化性質進行檢測分析和感官評價。原料總油：16.31%；酸價：3.26 mg KOH/g；過氧化值：0.10 g/100 g；色澤：淺黃色；形態：油狀；氣味：有石榴籽油特有的香味；雜質：無肉眼可見雜質。

低溫連續相變萃取石榴籽油在室溫下為淺黃色油脂，有石榴籽油特有的香味，無肉眼可見雜質，油脂酸價為3.26 mg KOH/g，過氧化值為0.10 g/100 g。石榴籽油的酸價低于GB 2716—2005中規定的食用植物油的酸價(≤4 mg/g)，酸價達標。同時可以發現，雖然石榴籽油不飽和度較高，但過氧化值很低，只有0.10 g/100 g，可能是整個萃取工藝過程中萃取溫度都在較低的環境下(約50 ℃)，而且未與空氣接觸，有效降低了石榴籽油氧化程度。

2.3 石榴籽油脂肪酸分析

采用氣相質譜聯用儀對制備的石榴籽油脂肪酸組成及含量進行分析，結果見表3。

表3 石榴籽油脂肪酸組成分析Table 3 Fatty acid composition of pomegranate seed oil

由表3可知，石榴籽油中含量較高的組分為9C,11TR,13TR-十八碳三烯酸甲酯(亞油酸，68.09%)、亞油酸甲酯(9.13%)、十八烯酸甲酯(6.91%)、棕櫚酸甲酯(4.73%)、硬脂酸甲酯(3.33%)等組分。

3 結論

(1) 將低溫連續相變萃取技術用于石榴籽油的分離，獲得最佳的工藝參數為：原料顆粒度60目，萃取壓力0.5 MPa，萃取時間70 min，萃取溫度45 ℃，解析溫度70 ℃，這為石榴籽油加工產業化提供技術支撐。低溫連續相變萃取技術在油脂分離方面具有較大優勢：① 提取率高，低溫連續相變萃取石榴籽油的提取率達到97.73%；② 加工溫度低，萃取溫度僅為45 ℃，解析溫度70 ℃，但解析時溶劑持續吸熱并蒸發，所以解析釜中的溫度遠遠低于70 ℃，可見，石榴籽油在分離的整個過程都是在相對低溫(約50 ℃)的情況下，有利于石榴籽油品質的保持；③ 低溫連續相變萃取是一個帶壓的溶劑萃取過程，萃取溶劑正丁烷對油脂的溶解度很高，而且通過連續循環的萃取，提高萃取效率，縮短提取時間，降低生產綜合成本。

(2) 低溫連續相變萃取所得石榴籽油以不飽和脂肪酸為主，容易氧化變質，下一步將根據不同需求利用油脂保護技術來延長石榴籽油的貯藏期，例如添加抗氧化劑、微膠囊穩態化包埋技術等。另外，低溫連續相變萃取溶劑正丁烷的極性范圍較廣，萃取所得石榴籽油中呈味組分較多且較全面，能夠更好地獲得石榴籽油的原本風味。

[1] 高翔. 石榴的營養保健功能及其食品加工技術[J]. 中國食物與營養, 2005(7): 40-42.

[2] 苑兆和, 尹燕雷, 朱麗琴, 等. 石榴保健功能的研究進展[J]. 山東林業科技, 2008(1): 91-93.

[3] 袁博, 戈群妹, 馮友建, 等. 石榴籽油的脂肪酸測定及功能[J]. 食品科學, 2010, 31(14): 170-173.

[4] 李勇. 石榴籽油冷榨技術及活性成分生理作用研究[J]. 中國食物與營養, 2011, 17(2): 38-41.

[5] 苗利利, 夏德水, 高麗娜, 等. 水酶法提取石榴籽油工藝研究[J]. 食品工業科技, 2010(12): 265-271.

[6] 苗利利, 鄧紅, 仇農學. 石榴籽油的超聲輔助提取工藝及GC-MS分析[J]. 食品工業科技, 2008(5): 226-231.

[7] 曹庸, 劉漢槎, 戴偉杰, 等. 一種多功能連續相變萃取裝置: 中國, 201310306553.5[P]. 2013-10-16.

[8] 管曉盛, 車科, 肖蘇堯, 等. 亞臨界萃取茶籽油的工藝研究[J]. 現代食品科技, 2012, 28(1): 56-60.

[9] 張泳, 趙力超, 賀麗蘋, 等. 低溫連續相變制備醬油渣膳食纖維及其特性研究[J]. 食品現代科技, 2014, 30(5): 185-190.

[10] 彭維, 劉麗, 劉飛, 等. 紫蘇籽油超臨界與亞臨界萃取方法的比較研究[J]. 食品工業, 2014, 35(8): 22-25.

[11] 周國海, 苗建銀, 劉飛, 等. 陳皮揮發油的低溫連續相變萃取及特性分析[J]. 現代食品科技, 2013, 29(12): 2 930-2 936.

[12] 楊慧, 周愛梅, 夏旭, 等. 低溫連續相變萃取廣佛手精油及其組成分析[J]. 食品工業科技, 2015, 36(16): 289-293.

Extraction of pomegranate seed oil by low-temperature continuous phase transition and the analysis of its fatty acid

DU Jie1,2CAOYong2DAIWei-jie1YANGGuo-hang1

(1.GuangzhouBeiertaiBiotechnologyCo.Ltd,Guangzhou,Guangdong510000,China; 2.CollegeofFoodScience,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,Guangdong510642,China)

It was mainly elaborated the in this study grease extraction from pomegranate seed by using the technology of continuous phase transition extraction at low temperature. The extraction technology was optimized through the orthogonal experiment L9(34) based on the index of grease yield.Moreover, pomegranate seed oil physicochemical properties and the fatty acid composition werealso analyzed. It turned out that the best process conditions for the continuous phase transition extraction at low temperature of the pomegranate seed oil included raw material granularity containing 60 mesh, extracted under about 0.5 MPa for 70 min, extracting at 45 ℃ and parsing at 70 ℃. The yield of pomegranate seed oil is 15.94% under the above conditions. The content of the raw oil from pomegranate seeds was 16.31%, and its extraction recovery rate was as high as 97.6%. Pomegranate seed oil extracted through continuous phase transition at low temperature presented light yellow semisolid paste with acid value 3.26 mg KOH/g and peroxide value 0.1 g/100 g. The main fatty acid compositions of pomegranate seed oil was found to be linoleic acid (68.09%), methyl linoleate(9.13%), oleic acid methyl ester(6.91%), methyl palmitate(4.73%), and methyl stearate(3.33%).

pomegranate seed oil; continuous phase transition n-butane; physicochemical properties; fatty acid composition

廣東省科技廳科技計劃項目(編號：2013B051000071)

杜潔，男，廣州蓓而泰生物科技有限公司助理工程師。

曹庸(1966—)，男，華南農業大學教授，博士。 E-mail：caoyong2181@scau.edu.cn

2016—12—21

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.02.032