微波辅助提取‘户太八号’葡萄籽油及脂肪酸分析

孙喜荣 冉军舰 樊明涛

摘 要： 以‘户太八号葡萄籽为原料，利用微波辅助提取葡萄籽油，在单因素基础上，采用二次正交旋转组合试验建立数学回归模型，并用气相色谱测定了葡萄籽油的脂肪酸组成和含量。结果表明，以正己烷为提取溶剂，优化的工艺条件为：提取温度50 ℃，料液比1∶11，提取时间23 min，微波功率700 W，在此条件下，数学回归模型预测提取率为92.85%，验证试验葡萄籽油提取率92.45%，说明数学模型可靠。葡萄籽油中含有大量的亚油酸，占葡萄籽油的71.45%。

关键词：户太八号；葡萄籽油；微波辅助提取；脂肪酸

中图分类号：TS255.2 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.09.024

Microwave-assisted Extraction of ‘Hutai NO.8 Grape Seed Oil and Fatty Acid Analysis

SUN Xi-rong1，2， RAN Jun-jian1， FAN Ming-tao1

（1. College of Food Science and Engineering ， Northwest Agricultural and Forestry University， Yangling， Shaanxi 712100， China， 2. Shaanxi Institute of Metrology， Xi'an， Shaanxi 710065， China）

Abstract： Microwave-assisted method was used to extract oil from ‘Hutai NO.8 grape seed. The extraction conditions were optimized by quadratic rotation-orthogonal combination design，and the quadratic regression equation was established.Gas chromatograph was applied to detect fatty acids. The results showed that the optimal parameters of extraction temperature，ratio of grape seed to solvent（hexane），extraction time and microwave power were 50 ℃，1∶11，23 min and 700 W，respectively.Under the optimal conditions，the extraction rate of grape seed oil was up to 92.85% and 93.22% in the verified experiment， which suggested the predication modal was good. The grape seed oil contained a large amount of linoleic acid， accounting for 71.45%.

Key words： Hutai NO.8； grape seed oil； microwave-assisted extraction； fatty acid

‘户太8号系西安葡萄研究所（原户县太河园艺场）在1996年培育出来的优良品种，该品种是从欧美杂交品种奥林匹亚芽变中选育出来的，可鲜食也可加工[1-3]。‘户太8号根系发达，生长旺盛，具有多次结果的能力，一年可5次开花，3次结果，产量达30 000 kg·hm-2，该品种着粒极紧，果皮较厚，贮藏性能极好，耐高温、耐寒，抗病能力强。陕西秦岭北麓是‘户太8号的优生区，该地区昼夜温差大，进入12月后低温反复出现，户太8号可继续生长，随着昼夜温差的加大，葡萄果实出现了皱缩、结冰，但落粒较少，可用于生产高质量的冰葡萄酒[4]。

已有很多研究表明，葡萄籽是一种优良的油料种子，葡萄籽中油脂含量约为8%～20%[5]，另外还含有10%～20%的多酚类物质[6-7]，其中90%的油脂为不饱和脂肪酸。葡萄籽油中含有大量的亚油酸和油酸[8]，另外还含有一定量的亚麻酸、生育酚、植物甾醇等生物活性物质[9]，具有很大的开发利用价值。

微波辅助萃取法的原理是在微波场中，吸收微波能力的差异使得机体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体或体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对较差的萃取剂中[10-12]。因此，采用微波辅助法进行植物活性物质提取可以有效的节省时间，降低试剂消耗，减少环境污染等，同时该法设备简单，便于自动化管理，生产效率高，因此，可以在社会中广泛使用。笔者对微波辅助提取葡萄籽油进行了研究，为丰富油脂微波提取理论和葡萄籽油的综合利用提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

‘户太8号葡萄籽，从实验室酿酒后的葡萄渣中分选，自然风干后粉碎过0.42 mm筛，置于干燥阴凉处备用，水分含量为10.5%。

1.2 试剂与设备

正己烷，石油醚，乙酸乙酯，丙酮均为分析纯，购于天津科密欧公司。FW-135中药粉碎机，XH-100A微波催化合成萃取仪，R-200旋转蒸发仪，101-1型电热鼓风干燥箱，岛津GC-2014C气相色谱仪。

1.3 试验方法

1.3.1 葡萄籽中粗脂肪含量及理化指标测定 粗脂肪测定参照GB/T 5512—2008；相对密度测定参照GB/T 5526—1985；酸值测定参照GB/T5530—2005；碘值测定参照GB/T 5532—2008；水分及挥发物测定参照GB/T 5528—2008；皂化值测定参照GB/T 5534—2008；过氧化值测定参照GB/T 5538—2005。

1.3.2 微波辅助提取葡萄籽油 称取一定量葡萄籽粉末于干燥的锥形瓶中，加入一定比例的浸提溶剂，封口放入微波提取设备中，设定提取温度、功率和时间进行提取。提取结束后，混合物进行抽滤，旋转蒸发得到葡萄籽毛油，将其置于50 ℃恒温干燥箱中烘干至恒质量，得到葡萄籽油并称质量，计算葡萄籽油提取率。每组试验重复3次，取平均值。

葡萄籽粗脂肪的提取采用索氏法进行。

提取率=×100%

1.3.3 葡萄籽油脂肪酸组成与含量分析

（1）样品甲酯化。取0.5 mL葡萄籽油样品于50 mL圆底烧瓶中，在样品中加入3 mL 0.5 mol·L-1 KOH-甲醇溶液皂化，在70 ℃水浴加热回流5 min，取出冷却至室温；加入5 mL BF3溶液，在70 ℃水浴加热回流5 min，取出冷却至室温；加入3 mL己烷在70 ℃水浴加热回流5 min，取出冷却至室温；加入饱和氯化钠溶液至瓶颈处，静置3～5 min，取上层油样1 mL于试样瓶中进行气相色谱分析。

（2）气相色谱分析条件。载气氦气，柱前压为109.8 kPa，分流比为50∶1，进样温度为250 ℃，进样量为1 μL，接口温度270 ℃；程序升温：从150 ℃以10 ℃·min-1的速率增至220 ℃，在220 ℃保持5 min。

2 结果与分析

2.1 葡萄籽中粗脂肪含量

参照GB/T 5512—2008索氏抽提法对葡萄籽粗脂肪进行提取，得到葡萄籽中粗脂肪含量为18.86%，依此数据作为葡萄籽的粗脂肪，计算微波提取法的提取效率。

2.2 提取溶剂的选择

准确称取4份10 g的葡萄籽粉末，在料液比为1∶10、提取温度50 ℃、微波功率700 W下提取15 min。不同提取溶剂（丙酮、乙酸乙酯、沸程60～90 ℃石油醚、正己烷）对葡萄籽油提取率的结果如图1所示。

由图1可看出，丙酮和乙酸乙酯对葡萄籽油提取率较低，且乙酸乙酯所得油脂外观浑浊，丙酮所得油脂颜色偏深且有沉淀物，故认为该两种溶剂不宜作为提取溶剂。沸程60～90 ℃石油醚和正己烷提取率较高，所得油脂澄清且色泽较浅，可以作为提取溶剂，但是工业上常用的是正己烷，且价格低，综合考虑选用正己烷作为提取溶剂，以下试验都用正己烷进行。

2.3 微波辅助提取葡萄籽油单因素试验

2.3.1 提取温度对提取率的影响 在料液比1∶10、提取时间15 min、微波功率700 W的条件下，不同提取温度对葡萄籽油提取率的影响见图2。

由图2可看出，在温度低于50 ℃时，微波辅助提取的提取率随温度的升高而增大，于50 ℃时达到最大值90.2%，这是由于温度升高促进了油脂分子和溶剂分子的扩散，使提取率增大；当温度进一步升高至60 ℃时，提取率出现下降趋势，可能是由于温度升高促进了溶剂的挥发，料液比增大，降低了油脂分子与溶剂分子接触的几率，提取率降低；当温度继续升高至70 ℃时，提取率进一步下降，因此，试验选定提取温度为50 ℃。

2.3.2 料液比对提取率的影响 在提取温度50 ℃、提取时间15 min、微波功率700 W的条件下，不同料液比对葡萄籽油提取率的影响见图3。

由图3可看出，当料液比低于1∶10时，随着提取溶剂的增加，提取率明显提高，当料液比增大到1∶10时，提取率基本达到最大值，继续增大料液比，提取率趋于稳定，这是因为对于一定量的葡萄籽，增加溶剂用量有利于降低混合油的浓度，增大油脂与溶剂的浓度差，从而提高油脂和溶剂的扩散速度，提高提取率；但当溶剂用量继续增加时，由于绝大部分油脂已被溶出，提取率趋于恒定，且溶剂用量的增加不仅会提高生产成本，还不利于后续回收溶剂的操作。综合考虑，选择料液比1∶10较为合适。

2.3.3 提取时间对提取率的影响 在料液比1∶10、提取温度50 ℃、微波功率700W的条件下，不同提取时间对葡萄籽油提取率的影响见图4。

由图4可看出，随着时间的延长，提取率显著的升高，到15 min时，提取率基本达到最大值90.4%，继续延长提取时间，提取率反而有所下降，可能是由于提取时间太长，造成葡萄籽油中某些挥发性成分损失，从而引起提取率下降。因此，选择微波辅助提取时间为15 min。

2.3.4 微波功率对提取率的影响 在料液比1∶10、提取温度50 ℃、提取时间15 min的条件下，微波功率对葡萄籽油提取率的影响见图5。

由图5可看出，在微波功率较小时，随着微波功率的增加，葡萄籽油提取率随微波功率的增大而上升，在700 W时，提取率达到最大值89.6%，继续增加微波功率，当微波功率大于700 W时，葡萄籽油提取率随微波功率的增大反而下降。可能是因为对于某种物质，微波作用效果由微波功率和提取物的结构与性质共同决定，不同的提取物需要不同的微波功率，在提取物所适宜的微波功率范围内，微波功率越大，反应体系中油脂分子和溶剂分子扩散速度就越快，葡萄籽油提取率呈现上升趋势，但微波功率进一步提高会破坏提取物的分子结构，导致提取率下降。因此，本试验选定最佳微波功率为700 W。

2.4 微波辅助提取葡萄籽油工艺条件的优化

在单因素试验基础上，以正己烷为提取溶剂，提取温度、料液比、提取时间、微波功率为试验因素，以葡萄籽油提取率为试验指标，利用统计分析软件DPS（v7.55版）设计四因素二次正交旋转组合试验。每个试验组合重复3次，取平均值。试验因素及水平编码见表1，试验设计及结果见表2，试验结果方差分析见表3。

利用DPS软件对试验结果进行统计分析可得，葡萄籽油提取率Y与提取温度X1、料液比X2、提取时间X3、微波功率X4的数学回归方程为：

Y=91.015 00+0.555 00X1+1.128 33X2+0.577 50X3+1.121 67X4-1.328 96X12-0.447 71X22-0.191 46X32-1.325 21X42-0.052 50X1X2+0.057 50X1X3+0.252 50X1X4-0.116 25X2X3-0.353 75X2X4+0.131 25X3X4。

由表3可看出，回归方程失拟项P=0.061 3>0.05，说明失拟项不显著；回归项P<0.01，显著，说明二次回归方程与实际情况拟合的较好，可以用来优化、预测提取率。由各因素F值可得到对葡萄籽油提取率影响程度的主次顺序为：料液比>微波功率>提取时间>提取温度。在α=0.10显著水平下剔除不显著项得到简化后的回归方程为：Y=91.015+0.555X1+1.128X2+0.578X3+1.122X4-1.329X12-0.448X22-1.325X42。

经软件对其最大值进行预测，可得试验最佳工艺参数为：提取温度50 ℃，料液比1∶11，提取时间23 min，微波功率700 W。数学回归模型所预测的葡萄籽油提取率可达92.85%。对最优因素组合进行验证试验，重复3次取平均值，测得葡萄籽油实际提取率为92.45%，相对误差为0.24%，进一步验证了数学回归模型的合理性。

2.5 理化指标

以正己烷为浸提剂，在室温下采用微波辅助法提取葡萄籽油，所得葡萄籽油理化指标见表4。

由表4可知，和其他油脂相比，葡萄籽油的酸价和皂化值较低，说明葡萄籽油游离脂肪酸的含量少，油质量较高，而葡萄籽油的碘值较高，说明葡萄籽油含有大量不饱和双键。因此，葡萄籽油在加工、储存、运输、加热过程中，应注意防止发生氧化、酸败，造成营养物质损失，失去其保健功效。

2.6 脂肪酸组成

将葡萄籽油甲酯化后，通过气相色谱分析检测葡萄籽油中脂肪酸组成及相对含量，结果见表5。

由表5可看出，葡萄籽油中主要4种脂肪酸所占比例高达97.97%，其他脂肪酸的比例很小，而且脂肪酸中含有大量的亚油酸和油酸，分别占葡萄籽油的71.45%和14.23%，与文献中所述葡萄籽油的成分中亚油酸含量约为69%～78%，油酸15%～20%，棕榈酸5%～11%，硬脂酸3%～6%结果相近[13]。亚油酸是人体必须脂肪酸，具有降低血清胆固醇和软化血管、降血压等功能，具有很高的营养开发利用价值。

3 结论与讨论

通过试验确定正己烷为该试验的最佳提取溶剂；通过二次旋转正交试验发现所选取的因素对葡萄籽油提取率的影响程度的主次顺序依次为：料液比>微波功率>提取时间>提取温度；微波辅助法提取葡萄籽油的最佳工艺条件为： 提取温度50 ℃，料液比1∶11，提取时间23 min，微波功率700 W。在此条件下，数学回归模型预测提取率为92.85%，实际提取率为92.45%；葡萄籽油中含有大量的亚油酸，占葡萄籽油的71.45%。

参考文献：

[1] 纪俭. “户太八号”葡萄的特性及栽培技术[J]. 华夏星火，1998（10）：55.

[2] 邢文艳，苗小龙，王婷. 西安地区户太8号葡萄的发展优势及对策[J].现代农业科技，2011（1）：391-393.

[3] 梁艳英，张莉，王华.“户太8号”葡萄及其冰酒特性研究[J]. 中国酿造，2013，32（1）：90-93.

[4] 殷华，杨冬赓，韩文龙. 秦岭北麓，独开冰酒先河——记西安市葡萄研究所[J]. 世界农业，2008（4）：68-69.

[5] Passos C P ，Yilmaz S， Silva C M， et al. Enhancement of grape seed oil extraction using a cell wall degrading enzyme cocktail[J]. Food Chemistry， 2009， 1（15）： 48-53.

[6] Passos C P ， Cardoso S M ， Barros A S ， et al. Application of FT-IR spectroscopy and O-PLS/PLS1 regression for estimation of Flavan-3-ols average degree of polymerization[J]. Analytical Chemical Acta， 2010（6）： 143-149.

[7] Bail S， Stuebiger G， Krist S， et al. Characterisation of various grape seed oils by volatile compounds， triacylglycerol composition，total phenols and antioxidant capacity[J].Food Chemistry，2008， 108：1122-1132.

[8] Crews C， Hough P， Godward J， et al. Quantitation of the main constituents of some authentic grape-seed oil of different origin [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2006， 54： 6261-6265.

[9] Rubio M， Alvarez-Orti M， Alvarruiz A， et al. Characterization of oil obtained from grape seeds collected during berry development[J]. Journal of agricultural and Food chemistry， 2009， 57（7）： 2812-2815.

[10] 赖雅平，唐春红，刘汝锋. 橄榄中黄酮微波提取工艺研究[J]. 食品研究与开发，2008，29（80）：39-41.

[11] 赵二劳，范建风，张小燕. 表面活性剂增效微波提取沙棘叶黄酮的研究[J]. 日用化学工业，2009，39（1）：22-24.

[12] 孟岳成，张学兵，邱蓉. 相应曲面法优化大豆多糖微波提取工艺[J]. 食品研究与开发，2009，30（2）：28-31.

[13] 周瑞宝.特种植物油料加工工艺[M]. 北京： 化学工业出版社， 2010： 404.