不同溶剂中超声波辅助萃取酸浆果籽油脂及GC/MS成分分析

陆占国， 李 伟， 刘向阳

(1.哈尔滨商业大学 食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076； 2. 东北林业大学 理化学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

酸浆学名为Physalisalkekengi L.，酸浆属(PhylalisL.)，英文名为Groundcherry,strawberry tomato,wintercherry. 酸浆在我国各省均有分布，黑龙江省产量最大，在黑龙江地区称之为红菇娘，也有地区叫灯笼草、挂金灯、锦灯笼等[1]. 夏季和秋季(8～10月)成熟果实大量上市. 果实呈橙红色球形(直径约2 cm)，被膨大橙红色宿萼宽松包裹，剥去宿萼可直接食用. 成熟果实酸甜近似柑橘，还可以制造酸浆罐头、果脯、果酒、果汁等. 在加工果实过程中，通常剔除果籽，因此产生大量副产物果籽. 果籽淡黄色呈肾脏形，长约1.0～1.5 mm，不规则地散布在果实中. 果实和宿萼方面的研究有一些报道[2-9]，但是，有关果籽提取以及开发利用方面的研究报道极少，仅有作者[10]曾经采用超临界CO2流体法萃取酸浆果籽获得了油脂并进行了成分分析的报道. 作为该研究的继续，本文采用超声波辅助-溶剂萃取法对酸浆果籽进行提取和成分分析，并且和超临界CO2流体法[10]进行了比较，为使酸浆果实加工生产过程中产生的副产物果籽得到有效利用，并可为酸浆果籽最佳加工工艺提供理论参考.

1 实验部分

1.1 材料与主要仪器

酸浆果籽由黑龙江红菇娘饮品有限公司提供并在低温冷藏箱内保存.

GC6890-MS5973型气-质联用仪(GC/MS)，Agilent公司；HP-5MS型色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；KQ3200DE型数控超声波清洗器(120 W)，昆山市超声仪器有限公司；乙醚、乙酸乙酯、正己烷、苯、甲醇、KOH为分析纯.

1.2 超声波辅助-溶剂萃取法工艺和条件

酸浆果籽经筛选，除杂后60 ℃下烘干至恒重后粉碎. 将干燥粉碎果籽30 g置于装有300 mL有机溶剂的三角瓶中，将三角瓶置于超声波清洗器中，设定超声波功率70%，在30℃下萃取0.5 h. 萃取结束后减压抽滤，用20 mL溶剂洗涤固体物2次，合并滤液和洗涤液后用无水硫酸钠除微量水分后抽滤除干燥剂. 滤液用旋转蒸发仪常压回收溶剂后减压除残留溶剂得果籽油，用式(1)计算得油率，并用于GC/MS分析.

(1)

式(1)中：X为得油率，M1为油脂质量，g；M0为果籽质量，g.

1.3 果籽油GC/MS成分分析

1.3.1 油脂的甲酯化[11]

准确称取1.2中提取的籽油100 mg于10 mL具塞试管中，加入1 mL石油醚(30～60 ℃)与1 mL苯使籽油溶解，加入2 mL 0.4 mo1/L的KOH甲醇溶液振荡，混匀后在室温下静置30 min，再加入10 mL蒸馏水，振荡后静置，取上层有机相进行GC/MS分析.

1.3.2 果籽油GC/MS分析与解析

气相色谱条件：初始温度100 ℃，保留时间0 min，以10 ℃/min速率升温至240 ℃，进样口温度250 ℃，进样量0.5 μL，分流比60/1(体积分数)，载气(氦气)流量1 mL/min.

质谱分析条件：电离方式EI，电离电压70 eV，离子源温度230 ℃，扫描质量范围35～600 amu.

用NIST 98质谱数据库进行对照解析鉴定油脂各化学成分，采用峰面积归一化法计算精油中各成分相对质量分数.

2 结果与讨论

2.1 油脂提取结果

超声波辅助-溶剂萃取法可以提高萃取效率，经常被用于天然物萃取. 为了比较不同萃取溶剂萃取效果，本研究分别以正己烷、乙酸乙酯、乙醚三种不同极性的低沸点常用有机溶剂，在超声波辅助下对酸浆果籽进行提取. 每种溶剂萃取3次，常压除去溶剂后再减压除残存溶剂，以保证产品中没有溶剂残留. 获得淡黄色油脂产品，计算平均产率和平均相对偏差，萃取结果见表1. 从表1可知，除了乙酸乙酯的萃取结果平均相对偏差大于2%之外，正己烷和乙醚的萃取结果的平均相对偏差均小于1%，重现性较好.

表1 超声波辅助-溶剂法萃取红菇娘果籽结果

另外，3种溶剂的超声波辅助-溶剂萃取法所得油脂产率不同，大小顺序为乙醚(19.55%)(质量分数w，以下同)、乙酸乙酯(18.51%)、正己烷(17.26%). 3种萃取溶剂中正己烷(介电常数1.9)属于极性小的溶剂，乙醚(介电常数4.3)和乙酸乙酯(介电常数6.4)极性大于正己烷，极性大的溶剂得油率高于极性较小溶剂. 乙醚和乙酸乙酯得油率的差异原因也许与溶剂渗透性，超声波能量吸收等有关，有待进一步研究. 与作者以前报道[10]的用超临界CO2流体进行萃取的19.67%产率比较可知，极性溶剂的超声波辅助-溶剂萃取法得油率与超临界CO2流体法得油率相近，而极性小的溶剂与超临界CO2流体法得油率相差较大. 不管哪种方法，都可以有效地萃取酸浆果籽并获得17%产率以上的油脂，证明酸浆果籽中的油脂含量较为丰富.

2.2 果籽油脂GC/MS成分分析结果

对不同溶剂萃取获得的酸浆果籽油分别进行甲酯化，用GC/MS进行分析. 图1至图3分别为正己烷、乙酸乙酯、乙醚提取果籽获得油脂进行甲酯化后的GC/MS总离子流谱图. 由图1至3可知，3种溶剂获得油脂的GC/MS总离子流谱图具有相似的规律，但是，检测出的成分数有所差异. 正己烷法检测出6种成分，解析鉴定出占总油脂质量95.89%的4种成分. 而乙酸乙酯法检测5种成分，鉴定出占总成分97.44%的4种成分. 乙醚和超临界CO2流体法[10]都检测和鉴定出相同的4种成分. 说明溶剂的萃取具有一定的选择性，乙醚和超临界CO2流体法[10]具有相同的选择性.

图1 正己烷提取的酸浆果籽油甲酯化后GC/MS总离子流图谱Fig.1 Total ion current chromatogram of methylated groundcherry seeds oil extracted using n-hexane by GC/MS

图2 乙酸乙酯提取的酸浆果籽油甲酯化后GC/MS总离子流图谱Fig.2 Total ion current chromatogram of methylated groundcherry seeds oil extracted using ethyl acetate by GC/MS

采用标准NIST98质谱数据库进行对照解析和峰面积归一化法计算各成分相对质量分数，并与作者报道[10]的超临界CO2流体萃取数据进行比较，结果见表2. 由表2解析结果可知，不管哪种溶剂，获得的油脂是由饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两大类成分组成，其中不饱和脂肪酸相对含量高于饱和脂肪酸，而不饱和脂肪酸中亚油酸为主要成分，其次为油酸. 饱和脂肪酸由十六烷酸和十八烷酸构成，其中十六烷酸相对含量最高.

计算总不饱和脂肪酸(亚油酸、油酸之和)相对含量并与几种常用食用油脂[12]进行比较，结果见表3. 从表3可知，不同溶剂萃取获得的油脂中的不饱和脂肪酸含量不同. 总不饱和脂肪酸相对含量大小顺序如下：乙酸乙酯(88.86%)>乙醚(85.53%)>正己烷(82.17%). 其中，乙酸乙酯萃取获得油脂中不饱和脂肪酸含量最高，正己烷最低，乙醚与超临界CO2流体萃取(85.12%)[10]相似. 此结果说明：萃取溶剂的不同，不仅产率不同，获得的油脂中的不饱和脂肪酸的相对含量也不同，溶剂对不饱和脂肪酸具有选择性.

图3 乙醚提取的酸浆果籽油甲酯化后GC/MS总离子流图谱Fig.3 Total ion current chromatogram of methylated groundcherry seeds oil extracted using diethyl ether by GC/MS

溶 剂得油率/%油脂成分/%十六烷酸(棕榈酸)亚油酸油酸未知十八烷酸(硬脂酸)未知P/S正己烷17.2610.6867.7214.451.683.042.436.0乙酸乙酯18.516.1071.2317.632.562.48-10.4乙醚19.5514.4774.7810.75-1.67-5.3超临界CO2流体萃取[10]19.6711.5873.9111.21-3.30-5.5

注：P/S=不饱和脂肪酸含量(%)/饱和脂肪酸含量(%)；成分从左至右与图1至图3保留时间顺序一致.

表3 酸浆籽油与几种常用食用植物油脂中不饱和脂肪酸以及亚油酸含量比较

注：不饱和脂肪酸为亚油酸和油酸之和.

另外，一般评价油脂质量的一个重要指标是不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸比值P/S，P/S越大油脂质量越好. 从表2可知，乙酸乙酯获得油脂P/S最大，约是其他3种溶剂油脂的两倍，甚至大于P/S值很大的沙棘籽油(P/S=7.8)[13]，说明乙酸乙酯对不饱和脂肪酸的萃取选择性很大. 从表3的与几种常用食用油脂的不饱和脂肪酸比较结果可知，酸浆果籽油脂不饱和脂肪酸含量高于花生油，与其他4种相近，特别是乙酸乙酯获得的油脂高于常用食用油脂，而亚油酸均远远高于几种常用食用油.

3 结 论

首次采用超声波辅助-溶剂萃取法对黑龙江省产酸浆果籽进行萃取. 分别使用3种不同极性常用低沸点有机溶剂萃取，以17%以上产率获得籽油. 溶剂不同得油率不同，极性大的溶剂产率大于极性小的溶剂，并与超临界CO2流体提取法的得油率[10]相近. 用GC/MS对果籽油进行分析，结果可知，果籽油主要成分是亚油酸、油酸、十六烷酸和十八烷酸，其中以亚油酸含量最高(65%～75%)，并且，从衡量油脂质量的一个重要指标的P/S值看，乙酸乙酯最高，甚至大于P/S值很大的沙棘籽油.

综上所述，不管是超临界CO2流体提取还是超声波辅助-溶剂萃取法都可得到较高产率和不饱和脂肪酸含量丰富的酸浆果籽油脂. 从产品质量、生产安全、成本以及操作考虑，使用超声波辅助乙酸乙酯萃取法较好. 不饱和脂肪酸的亚油酸和油酸都是人体内不能生成，被称为人体必需的脂肪酸. 从上述结果可知，酸浆果籽也可以成为摄取人体必需脂肪酸的一个新的来源，因此，酸浆果籽具有很高的开发、再利用价值和应用前景.