超臨界法提取文冠果油條件研究

摘" " " 要：傳統的制備文冠果油的方法多采取物理壓榨法，但需要采用特殊的超高壓榨油機進行壓榨，同時由于文冠果油口感差，需要采取一些技術手段提升其口感，使其成本提升。以采集自赤峰市阿旗白城子林場文冠果為原料，采取超臨界CO2法對文冠果油進行了萃取，確定其最佳萃取條件，并對所得文冠果油的理化性質進行了測定。

關" 鍵" 詞：文冠果；超臨界萃取；理化性質

中圖分類號：TS224.4" " "文獻標識碼： A" " "文章編號： 1004-0935（2023）02-0173-04

文冠果是中國特有的油料樹種，也是中國北方地區唯一的一種木本油料作物，文冠果樹耐干旱、抗風沙，對生長環境要求不高，是一種可以在北方干旱、半干旱地區大力推廣種植的林木，是一種重要的經濟作物，對于防風固沙、節能降碳、增加農牧民經濟收入都有重要價值[1-2]。在我國提出“雙碳”目標的前提下，擴大文冠果樹這種經濟林的種植面積就具有戰略意義。文冠果樹在內蒙古赤峰地區有一定面積種植，尤其是赤峰地區有不適合農耕的大面積山地，可以栽種文冠果樹來提高土地利用率，增加經濟收入，降低碳排放。當前文冠果相關的開發利用較少，同時也由于文冠果坐果周期長（約需4年左右才能坐果）、畝產量低、后續產品開發緩慢，當前經濟價值不高，農戶種植積極性差，導致其種植面積一直不大。

文冠果產品中最有價值的是文冠果油，文冠果油中不飽和脂肪酸含量高，超過90%，是一種營養價值極高的食用油，被稱為“東方橄欖”。傳統的制備文冠果油的方法多采取物理壓榨法，但是由于文冠果種殼既厚又硬，需要采用特殊的超高壓榨油機進行壓榨，同時由于文冠果油口感差，需要采取一些技術手段提升其口感，使其成本提升；又因為文冠果油市場占有率低，進一步提升了其價格，形成惡性循環。因此，發展文冠果產業，一方面要拓展文冠果的應用范圍，一方面要研究文冠果油的提取及純化方法[3]。

超臨界 CO2萃取技術已經成長為現今工業中的一種重要的提取技術，其原理為利用CO2溶解能力強的特點，將有機物中的有益成分萃取出來，還存在無殘留、安全等優點，應用領域比較廣泛[4-5]。文冠果油的化學提取法很多，例如化學溶劑法、超聲波輔助法、超臨界提取法等，文獻報道不同方法之間所得產品萃取率與油的成分略有差異[6]。但超臨界提取法效果最佳，此前已經有人研究了超臨界 CO2萃取文冠果油[7]。近年來超臨界萃取發展迅速，技術及設備已經很相當成熟，成本不斷下降，有必要對超臨界CO2法對文冠果油提取進行深入研究，系統研究粒徑、壓力、溫度以及時間等條件對文冠果油萃取率的影響。

1" 實驗藥品與儀器

1.1" 材料與試劑

文冠果由阿魯科爾沁旗文冠天下農林開發技術有限公司提供，采集于阿魯科爾沁旗白城子林場。二氧化碳，食品級，赤峰建源氣體有限責任公司。

1.2" 儀器與設備

HA220-40-12-C型超臨界萃取裝置，南通華安超臨界萃取有限公司； FW177型中草藥粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；分樣篩，河北承德承澤加工廠。

2" 實驗方法

文冠果油的超臨界 CO2提取方法：首先將文冠果洗凈，晾干，在粉碎機上粉碎后，在干燥箱內80 ℃熱風干燥至恒重。經分樣篩篩選出不同的粒徑，稱取一定量粉碎過的果仁粉加入裝料筒，將裝料筒放入萃取釜。然后調節萃取釜、分離釜的溫度到一定值，在設定的萃取壓力和溫度下萃取文冠果油，萃取一段時間后在分離釜中回收文冠果油，并計算文冠果油萃取率，計算公式如下：

式中：A—文冠果油萃取率；

m—萃取文冠果油質量；

M—文冠果仁粉質量。

文冠果油的酸價、碘值、過氧化值、脂肪酸種類和含量分別參照 GB5009.229-2016 《食品安全國家標食品中酸價的測定》、GB/T 5532-2008《動植物油脂碘值的測定》、GB/T 5538-2005《動植物油脂過氧化值測定》進行測定[7]。

3" 結果分析

3.1" 單因素實驗結果

實驗過程參考了同類物質超臨界CO2萃取的方法[8]，具體實驗過程為：每次實驗均準確稱取文冠果仁粉600 g，粉碎至不同的粒徑裝入料筒后，在不同的壓力、萃取溫度、萃取時間的條件下進行實驗，研究變量對萃取效率的影響。在實驗過程中，除所指的變量變化以外，其余默認條件為：萃取溫度45 ℃，萃取壓力25 MPa，粒徑為4 目（4.75 mm），反應時間120 mm。萃取過程中維持分離釜壓力在" 9 MPa左右，CO2流量控制在60 L·h-1左右的條件下，考察萃取條件對萃取率的影響[7，9]。目數（粒徑）對萃取率的影響如圖1所示。

由圖1可以看出，在粒徑為4目（4.75 mm）時的油脂萃取率明顯高于粒徑為8～20 目（0.85～2.36 mm）的果仁粉。這是因為文冠果粒徑對油脂萃取率有兩種影響：粒徑小，物料與超臨界CO2接觸面積就大，萃取率高；另一方面，物料粒徑過小，由于文冠果籽含油量高，黏度就很大，在高壓下物料極易團聚，增加了傳質阻力，使超臨界 CO2不易滲透到物料內部進行萃取，不利于萃取。這一點從萃取結束后的油渣中可以體現，粒徑太小，油渣中團聚部分越多。因此，本試驗選擇物料粒徑為4目（4.75 mm）。

壓力對萃取率的影響如圖2所示。由圖2可知，文冠果油萃取率在一定范圍內隨壓力的升高而逐漸增加。隨著壓力的增加， CO2的密度也會相應增大，增加了文冠果油在CO2中的溶解度，提高了萃取率，但當壓力達到一定值后，萃取率會下降，經過實驗后處理油渣時發現，過大的壓力也會使文冠果粉在物料筒中團聚，影響萃取效果，此儀器最高壓力要低于35 MPa，壓力升高，對儀器設備要求會更高，安全隱患會更大。綜合考慮，確定最佳壓力為25 MPa。

溫度對萃取率的影響如圖3所示。

由圖3可知，溫度對萃取率的影響可能來源于兩種原因：隨著溫度的升高，文冠果油在CO2中溶解度增加，使提取效率增加；溫度過高則會使CO2密度下降，造成萃取率下降。因此最佳萃取溫度為45 ℃。

時間對萃取率的影響如圖4所示。由圖4可知，隨著時間的延長，文冠果油萃取率逐漸提高，" " 140 min 后萃取率增加趨于平緩，已經基本將種仁中的油脂全部萃取出來，基本達到了目前文獻中的理論值，通過研究油渣發現，油渣中已經基本不含油脂[10-11]。時間過長，也會導致能耗增加，因此本試驗確定最佳萃取時間為140 min。

3.2" 去殼對文冠果油萃取率的影響

傳統的機械壓榨法中，種殼會吸收一部分文冠果油，使油脂的榨取率下降，為了研究超臨界萃取中果殼的影響，采取了手動法剝去了文冠果的種殼，經粉碎后，在萃取壓力25 MPa、分離釜壓力9 MPa、CO2流量控制60 L·h-1、粒徑4目（4.75 mm）的條件下，選取萃取溫度為45 ℃進行萃取，萃取時間為140 min，結果見表1。

由表1可知，文冠果果殼較重，其質量略大于果仁，這在一些常見的油料作物中并不多見，去殼與不去殼對文冠果油的萃取率幾乎沒有影響，說明采用CO2萃取可以解決掉果殼對油脂的吸收問題。由于去殼會增加成本，所以在文冠果油的超臨界萃取中，可以帶殼粉碎萃取，對萃取率沒有影響。

3.3" CO2用量

項目組同時測試了CO2用量，實驗所用的萃取釜容積為1 L，儲罐中CO2質量為18 kg，依照上文實驗方法進行實驗，驗證CO2用量，每次實驗后平衡壓力，只放掉萃取釜中的CO2，實驗發現，按每次出油量約180 g計算，CO2可以使用5次，即18 kg CO2可萃取文冠果油900 g。

3.4" 文冠果油的一些理化常數

本實驗測定了提取的文冠果油的部分性質，結果如表2所示。

由表2可以看出，文冠果油含水量較少，酸值低，碘值高，過氧化值小，是一種優良的食用油，并且利用超臨界萃取法所得文冠果油基本去除了文冠果油中的豆苦味和草辛味。

4" 結 論

通過系列實驗研究發現，本實驗中超臨界CO2萃取文冠果油的最佳條件為：文冠果粉碎粒徑為" "4目（4.75 mm）、萃取壓力為25 MPa、萃取溫度為45 ℃、萃取時間140 min，無需去殼，即可達到較好的萃取率。

文冠果果仁去除油脂以外剩余的主要成分是淀粉和蛋白質。根據文獻報道，其蛋白質含量較高，因此，去殼以后再進行萃取所得油渣純度較好，給后期分離蛋白質提供了有利條件，有利于進一步提取蛋白粉[12]。如果繼續進行深加工可采取預先去殼的方法，國內一些廠家已經推出了文冠果專用的去殼機供使用。

隨著儀器設備的進步，超臨界CO2萃取法的應用越來越廣泛。盡管到目前為止還存在設備價格稍高、萃取費較物理壓榨偏高等問題，但是超臨界CO2萃取不添加攜帶劑，由于CO2極性小，萃取過程中只將文冠果中極性小的油脂進行了萃取，而將一些極性大的生物堿類物質留在油渣中，所得文冠果油顏色金黃、澄清透明，純度較好，口感佳。由于文冠果油營養價值高，售價較高，所以本方法不失為榨取文冠果油的一種好方法[13-14]。

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Study on Supercritical Extraction of Xanthoceras Sorbifolia Oil

LIN Xue-song1a，1b， BI Xiu-min1a， ZHANG Wen-yue1a， KANG Jia-mei1a，

HAN qing1a， ZHOU Yu-xuan2， SANG Ya-li1a，1b *

（1. a.College of Chemistry and Life Sciences; b.Inner Mongolia Key Laboratory of Photoelectric Functional Materials，

Chifeng Universit， Chifeng Inner Mongolia 024001， China;

2. Inner Mongolia Arhorqin Banner Wenguantianxia Agroforestry Development Technology Co.，

Chifeng Inner Mongolia 025500， China）

Abstract： Traditional methods for preparing Xanthoceras sorbifolia oil mostly adopt physical pressing， but special ultra-high pressure oil press is needed. At the same time， due to the poor taste of Xanthoceras sorbifolia oil， some technical measures are needed to improve its taste， which can increase its cost. In this paper， Xanthoceras sorbifolia oil was extracted by supercritical CO2 method， and the optimum extraction conditions were determined. The physicochemical properties of Xanthoceras sorbifolia oil were determined.

Key words：" Xanthoceras sorbifolia; Supercritical extraction; Physicochemical properties