提取方法對紫云英籽油脂肪酸組成及氧化穩定性的影響

蔣新龍 蔣益花 張雨生

(浙江樹人大學生物與環境工程學院，杭州 310015)

紫云英 (Astragalussinicus) 是豆科黃芪屬二年生草本植物，廣泛分布于北緯24°～35°地區[1]，集觀賞植物、蜜源作物、青貯飼料原料、食用于一身[2-4]，具有培肥改土、節能減排、改善生態環境等多種功能[2-3]，其種子具有祛風明目之功效[5]。國內外有關紫云英研究主要集中其回田對土壤有機質、結構性、氮磷鉀養分、微生物和酶活性以及肥力狀況等的影響[6-10]，對于紫云英種子的研究主要集中在提高種子發芽率方法[11-12]和新品種選育與鑒定[13-14]。目前，關于紫云英籽油的研究鮮見報道。為了科學、充分地利用紫云英籽油資源，本研究以微波-超聲協同提取法(MUAE)、超聲輔助法(UAE)和溶劑提取法(SE)三種方法提取的紫云英籽油為原料，分析其理化指標和脂肪酸成分，并采用烘箱法研究提取方法對其氧化穩定性的影響，建立氧化動力學模型，預測不同提取方法下的活化能，為紫云英籽油的生產和儲存提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

微波-超聲協同提取法(MUAE)、超聲輔助法(UAE)和溶劑提取法(SE)三種方法提取的紫云英籽油。

37種脂肪酸混合標準品；其他試劑均為分析純。

1.2 實驗儀器

CW-2000微波-超聲協同萃取儀，101A-3B電熱恒溫鼓風干燥箱，Agilent 7890B氣相色譜儀，FW80高速萬能粉碎機，AB204型分析天平，KQ5200DE型超聲波清洗器，RV10旋轉蒸發儀，SXT-06型索氏抽提器。

1.3 實驗方法

1.3.1 紫云英籽油的提取

超聲-微波協同提取法：精密稱取40目的紫云英籽粉末3.000 0 g，置于100 mL 儀器專用萃取瓶中，加入30 mL石油醚(沸程60～90 ℃，下同)后攪拌使樣品良好分散于溶劑中。將萃取瓶放于儀器萃取爐腔中，安裝好冷凝回流裝置，設置微波功率200 W、提取時間150 s，檢查完畢后開啟微波及超聲(固定超聲條件，功率50 W，頻率40 kHz)進行萃取。萃取結束后進行減壓抽濾，濾液用旋轉蒸發器濃縮，濃縮物放恒溫鼓風干燥箱干燥(110 ℃加熱30 min，下同)。所得紫云英籽油的出油率為31.45%。

超聲輔助提取法：準確稱取3.000 0 g粉碎成40目的的紫云英籽粉，裝入燒瓶中，加入30 mL石油醚，在超聲功率160 W、超聲溫度60 ℃條件下超聲提取15 min，超聲結束后進行減壓抽濾，濾液用旋轉蒸發器濃縮，濃縮物放恒溫鼓風干燥箱干燥，直到恒重。所得紫云英籽油的出油率為31.55%。

溶劑提取法：準確稱取3.000 0 g粉碎成40目的的紫云英籽粉，放入索氏抽提器的圓底燒瓶中，加入30 mL石油醚，將索氏抽提器安裝在恒溫水浴鍋上，80 ℃恒溫提取3 h并冷凝回流提取紫云英籽油。提取結束后，將冷卻的提取液用旋轉蒸發器濃縮，濃縮物放恒溫鼓風干燥箱干燥，直到恒重。所得紫云英籽油的出油率為32.01%。

1.3.2 紫云英籽油理化性質測定

酸值：中和滴定法(GB/T 5009.229—2016)；過氧化值(POV)：硫代硫酸鈉滴定法(GB 5009.227—2016)；碘值：硫代硫酸鈉滴定法(GB/T 5532—2008)；苯并(α)芘：反相高效液相色譜法(GB/T 22509—2008)；密度：密度瓶法(GB/T 5518—2008)；折光指數：折光儀法(GB/T 5527—2010)。平行3次，取平均值。

1.3.3 紫云英籽油的GC 成分分析

脂肪酸組成：GC外標法(GB/T 5009.168—2016)。

GC分析條件：色譜柱：CNW CD-2560(100 m×0.25 mm×0.20 μm)；檢測器類型：FID；檢測器溫度：260 ℃；進樣量：1 μL；進樣口溫度：250 ℃；升溫程序：130 ℃保持5 min，再以4 ℃/min的速率升溫至240 ℃并保持30 min；載氣流速：0.5 mL/min；分流比：10∶1。

1.3.4 紫云英籽油的表觀活化能Ea測定

采用Schaal烘箱法[15]測定樣品POV隨儲藏溫度、時間的變化。將不同提取方法所得紫云英籽油置于碘量瓶中密封，分別置于45、55、65 ℃的電熱恒溫鼓風干燥箱中。每隔2 d(共10 d)取樣，測定樣品POV0。

植物油的氧化符合一階動力學反應[16-17]。本研究根據一級反應動力學方程ln (POV/POV0)=-kt，對不同時間t的POV進行擬合，得到回歸方程和相關系數，求得反應速率常數k。根據Arrhenius反應速率k與溫度T的關系經驗公式(lnk=lnk0-Ea/RT)，用lnk對1/T作圖，可得到一條斜率為-Ea/R的直線，由斜率可得表觀活化能Ea[17-18]。

2 結果與分析

2.1 理化指標測定

按1.3.1提取條件制備紫云英籽油并測定其理化性質，結果見表1。由表1可知，MUAE、UAE和SE油脂質量指標均符合GB/T 2716—2018《食品安全國家標準 植物油》。提取方法對紫云英籽油的酸值、過氧化值和碘值都有影響，且差異顯著(P>0.05)。兩種籽油的顏色、密度、折光率、苯并(α)芘等都比較接近。籽油理化性質的差異不僅與提取過程中有無加熱、加熱溫度的高低及提取時間的長短有關[15]，還與有無微波處理有關[16]。溶劑提取法在相對較高溫度和較長時間下提取，高溫加速自由基的生成從而加速油脂中氧化基質的氧化，所以過氧化值偏高[15]。超聲-微波協同法提取時微波處理產生高溫而且微波作為種射線能夠加速自由基的生成從而加速油脂中氧化基質的氧化[16]，所以過氧化值也偏高。因為MUAE和SE兩種方法提取過程中溫度高，不飽和鍵容易受到破壞，致碘值減小[17]。

表1 不同提取方法制備紫云英籽油的理化指標對比

2.2 脂肪酸組成分析

采用氣相色譜分析法對MUAE、UAE和SE脂肪酸組分進行分析測定，結果如表2。由表2可看出，紫云英籽油脂肪酸組成成分非常豐富，主要含硬脂酸、棕櫚酸、亞油酸、亞麻酸、油酸等5種成分。紫云英籽油中不飽和脂肪酸含量高達82%以上，其中油酸12.8%～15.7%，亞油酸37.5%～42.1%，α-亞麻酸24.3%～31.1%。

表2可知，不同提取方法所得紫云英籽油在飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的總量上無明顯差異，但脂肪酸構成上有較大差異，其中MUAE和UAE差異不大，但與SE差異明顯。油酸和亞油酸以SE最高且與MUAE和UAE差異明顯；亞麻酸以UAE最高，與MUAE差異不大，但與SE差異明顯；飽和脂肪酸棕櫚酸以UAE最高，但與MUAE和SE差異不明顯。提取方法對紫云英籽油脂肪酸組分含量有影響，且SE的影響較大，主要原因是SE需要在相對較高溫度和較長時間下提取，隨著提取溫度增加和加熱時間的延長，脂肪酸的氧化速度就越快。實驗結果顯示：亞麻酸氧化速度為亞油酸的兩倍[18]。油脂在高溫下“不飽和”的氫鍵就會因為加氫而成為“飽和”，油脂中的不飽和脂肪酸和亞麻酸之類的抗氧化物質被氧化，變成飽和脂肪酸[19]。所以SE油脂油酸和亞油酸較高而亞麻酸較低。

表2 不同提取方法制備紫云英籽油的脂肪酸組成/%

2.3 紫云英籽油的表觀活化能Ea測定分析

圖1為不同提取方法所得紫云英籽油熱穩定性POV值～t的對應實驗數據。由圖1可知，在45 ℃、55 ℃和65 ℃時，不同提取方法所得紫云英籽油的過氧化值變化趨勢大體相同。隨著溫度升高和加熱時間的延長，紫云英籽油的過氧化值逐漸升高，氧化速度加快。熱能夠引發油脂自動氧化鏈反應，促進產生游離基，增加氧化反應速度[15]。所以低溫儲存下紫云英籽油的氧化穩定性較強。

根據1.2.3方法得到過氧化值的回歸方程。由表3可知，紫云英籽油的氧化反應屬于一級反應，其回歸系數R>0.97，擬合度高，與周嬋玉等研究結果一致[16，17，20]。且隨著溫度升高，氧化速率增大。

根據1.2.3 方法得到表觀活化能。表3可知，不同提取方法所得籽油的活化能相對大?。篠E>MUAE>UAE，說明3種提取方法中，溶劑提取法所得紫云英籽油抗氧化穩定性最好，超聲輔助提取法的抗氧化穩定性最差。這是因為不同提取方法所得紫云英籽油在脂肪酸構成上有較大差異所致。油酸和亞油酸以SE最高且與MUAE和UAE差異明顯；亞麻酸以UAE最高，與MUAE差異不大。油酸含量高，氧化穩定性較好；亞油酸和亞麻酸含量高，其氧化穩定性差。亞油酸和亞麻酸的氧化反應速率分別是油酸的12倍和25倍[21]。Min等[22]研究表明三重態氧對油酸∶亞油酸∶亞麻酸氧化的速率比為1∶27∶77。油脂中多不飽和脂肪酸含量的不同，決定了油脂氧化速率的快慢[18]。所以不同提取方法的氧化穩定性為SE>MUAE>UAE。

圖1 不同提取方法制備紫云英籽油在不同時間溫度下POV的變化

表3 植物油過氧化值的回歸方程及活化能參數

3 結論

3種提取方法中索氏溶劑提取的紫云英籽油的出油率最高，不同方法提取的紫云英籽油的顏色、折光率、密度、苯并(α)芘差異不明顯，過氧化值、酸值和碘值存在差異。其中超聲輔助法的碘值最高，溶劑提取法的酸價和過氧化值最高，但理化指標均符合GB/T 2716—2018國家標準。另外，3 種方法提取的油脂脂肪酸組成以油酸、亞油酸和α-亞麻酸為主，不飽和脂肪含量均達到 82%以上。3 種方法提取的籽油，在飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的總量上無明顯差異，但對脂肪酸組分含量有影響，其中超聲輔助法的亞麻酸含量最高，溶劑提取法的油酸和亞油酸含量最高?？寡趸€定性實驗表明，紫云英籽油的氧化均遵循一級化學反應，溫度越高，氧化速度越快；3種提取方法的氧化穩定性順序為溶劑提取法>微波-超聲協同提取法>超聲輔助法。綜合評定紫云英籽油油品及其脂肪酸成分，選擇超聲輔助法較好，但建議低溫避光儲存。