油茶不同部位脂肪酸的闪式提取和GC测定

2013-07-22唐伟卓赵余庆

食品研究与开发 2013年11期

唐伟卓，赵余庆

（沈阳药科大学中药学院，辽宁沈阳 110016）

油茶（Camellia oleifera Abel）又名茶子树、油茶树，系山茶科（Theaceae）山茶属植物，为我国南方重要的木本油料树种，也是我国基本的木本食用油料树种，遍布16 个省区。从南宋年间开始种植至今已有2 300 多年的历史[1]。素有“东方橄榄油”之美誉，与油橄榄、油棕、椰子并称“世界四大木本油料树种”[2]。其榨取的油色清味香，营养丰富，是优质食用保健油。油中包含多种活性不饱和脂肪酸，如：油酸、亚油酸、棕榈酸等。现代研究表明，多不饱和脂肪酸，尤其是ω-3 系列不饱和脂肪酸被发现具有广泛的生理活性[3]，越来越多的疾病与这些不饱和脂肪酸的摄入和代谢失调有关。它们的活性主要表现在抗炎、抗肿瘤、保护心脑血管、预防血栓性疾病、补脑健脑等方面[4-10]。因此，在生物医药和营养保健食品领域，不饱和脂肪酸的开发和应用越来越受到重视。

一般地，活性脂肪酸的提取方法主要采用物理压榨法和化学提取法。前者在压榨过程中油料经加热、机械处理后营养物质易发生变性，导致油脂营养价值下降。化学提取法主要包括水蒸气蒸馏法[11]、索氏提取法[12]、超声提取法[13]。这些方法在一定程度上可以实现从富含油脂的油料作物中获得活性脂肪酸，但是上述方法中大多涉及有机试剂而且存在着提取效率低、试剂消耗大、提取时间长的缺点，从而在一定程度上限制了它们的应用。近几年，超临界萃取技术由于具有工艺简单，萃取效率高、对有效成分破坏少、无溶剂污染等优点[14]已近开始广泛的用于动植物油脂及其有效成分的提取和分离。但是，超临界技术存在着设备成本高、维护费用高的缺陷，故普及程度不高。此外，还有运用水酶法提取脂肪酸的报道[15]，该法在提取过程中也不涉及有机试剂，但是目前该法在国外的研究较多，技术较成熟，国内还处于起步阶段，因此也没有得到广泛应用。

闪式提取技术作为一种新型提取技术，见图1。

如图1 所示，利用机械剪切和超速动态分子渗透理论，能够快速的在几分钟内将植物药材粉碎、使药材中活性成分在溶剂中快速渗出并达到组织内外平衡，从而实现活性成分快速、高效的提取[16]。此外，它还具有溶剂消耗少、安全环保等特点。正因如此，该技术已经成功应用于多种中药材中有效成分的提取当中[17-19]。

油茶壳和油茶饼粕属于油茶籽油压榨工业中产生的副产品，由于现有压榨技术的局限，油茶籽中的脂肪酸成分并没有被完全利用，残留的油粕中也含有一定量的脂肪酸，而油茶籽外壳中的残油分析在油脂工业中也并没有引起重视。

因此，本文采用新型的闪式提取技术对油茶种仁、油茶果壳以及油茶饼粕三个部位进行提取，利用GC 法测定其中脂肪酸的含量，并与常用的4 种提取方法进行比较分析，以期为油茶资源的充分利用提供科学参考。

1 仪器与试药

1.1 仪器

超临界萃取仪：阜宁天润超临界萃取有限公司；JHLB-20A 型闪式提取器：河南金鼐科技有限公司；KQ2200B 超声波清洗仪器：昆山市超声仪器有限公司；GC122 型安捷伦气相色谱仪。

1.2 试剂

油酸甲酯、亚油酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯：均购自美国Sigma 公司，纯度≥99%。石油醚：天津博迪化工有限公司。

1.3 材料

油茶籽、油茶壳以及油茶饼粕由湖北黄袍山保健食品有限公司提供。

2 方法

2.1 脂肪酸的提取

2.1.1 浸提法

分别称取油茶种、果壳、饼粕100 g，粉碎后置于1 000 mL 三角瓶中，加入800 mL 石油醚，室温闭光静置3 次，时间依次为24、12、8 h。合并提取液，回收溶剂，待测。

2.1.2 回流法

分别称取油茶种、果壳、饼粕100 g，粉碎后置于1 000 mL 圆底烧瓶瓶中，加入800 mL 石油醚，于90 ℃下水浴回流3 次，时间依次为2、1、1 h。合并提取液，回收溶剂，待测。

2.1.3 超声提取法

分别称取油茶种、果壳、饼粕100 g，粉碎后置于1 000 mL 三角瓶中，加入800 mL 石油醚，室温下超声提取3 次，时间依次为2、1、1 h。合并提取液，回收溶剂，待测。

2.1.4 闪式提取法

分别称取油茶种、果壳、饼粕100 g，粉碎后置于闪式提取罐中，加入800 mL 石油醚，室温下闪式提取3次，时间依次为5、3、3 min，面板电压操作参数设定为150 V，合并提取液，回收溶剂，待测。

2.1.5 超临界提取法

分别称取油茶种、果壳、饼粕100 g，粉碎后置于超临界反应釜中，设定萃取压力为30 Pa，萃取温度为50 ℃，CO2流量设定为20 L/h，提取3 次，时间依次为2、1、1 h，每0.5 小时放料一次，合并提取液，用石油醚萃取，回收溶剂，待测。

2.2 标准溶液配制

分别取油酸甲酯、亚油酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯4 种脂肪酸甲酯对照品各10 mg，用石油醚配成各标准品液及标品混合液待进样分析。

2.3 供试品溶液的制备

取各种油样100 mg，置10 mL 容量瓶中，加入2 mol/L 的氢氧化钾甲醇溶液2 mL 和2 mL 石油醚，漩涡振荡器上振荡3 min，用石油醚定容至10 mL，静置，脂肪酸甲酯加入石油醚稀释至一定浓度待测。

2.4 色谱条件

PEG 柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度280 ℃；分流比20 ∶1，氢火焰检测器，检测器温度280℃，载气（氦气）流速：1 mL/min 氢气流量：50 mL/min，空气流量：150 mL/min，进样口温度280 ℃进样量0.6 μL。

3 结果与讨论

按上述方法先进行混标进样分析，得脂肪酸甲酯标准品混合样气相色谱图，见图2A。

图2 油茶不同部位脂肪酸闪式提取GC 图Fig.2 GC Chromatography of the fatty acid methyl ester from different parts of Camellia oleifera by STE

如图2A 所示，在此条件下，6 种脂肪酸能够得到良好分离，相邻峰的分离度较好。6 种脂肪酸保留时间分别为：（1）棕榈酸6.485 min，（2）硬脂酸10.015 min，（3）油酸10.636 min，（4）亚油酸11.928 min。按上述2.1项进行闪式提取和GC 分析，经过与4 种不饱和脂肪酸甲酯的标准品进行比对分析，见图2B，C，D，结果发现，油茶果仁、果壳和饼粕中的不饱和脂肪酸主要为油酸、亚油酸、硬脂酸和棕榈酸，其中油酸为主要成分，种子中的含量高于80%。不同部位脂肪酸含量比较发现，油茶种仁和饼粕中油酸和亚油酸的含量要高于果壳，而果壳中硬脂酸和棕榈酸的分布相对较高。它们在不同部位的含量分布结果见表1。

表1 闪式提取油茶不同部位中活性脂肪酸的含量测定结果Table 1 Separate fatty acids from different parts of Camellia oleifera by STE %

此外，为了进一步比较闪式提取与传统的浸提、回流、超声提取以及超临界提取效果的优劣，对油茶果、壳和饼粕中的活性脂肪酸进行了4 种提取方法的同步比较，结果如表2。

由测定结果可知，闪式提取下作为产油主要部位的油茶种仁中油酸的提取率最高。而5 种不同方法提取下，各部位脂肪酸的含量分布趋势一致，并且它们之间的脂肪酸含量没有显著差异。这说明在油茶提油过程中，提取方法对产油率的影响较小。此外，从表2得知，油茶壳和油茶渣中均含有较高含量的油酸以及棕榈酸，而目前对它们的再利用及重视程度不够，因此，可以把它们作为残油的再次提取原料，实现资源的重复利用。为了更全面的比较5 种不同的脂肪酸提取方法，表3 以油酸提取率为主要指标，列举了5 种方法的具体操作条件，见表3。

可以看出，常规的回流提取、超声提取和浸提花费时间较长，一般需要论小时计算，如表3 所示，其中浸提花费的时间更长。另外，回流操作在加热的条件下进行，对脂肪酸的热稳定性产生影响。而新型的闪提技术在常温下进行提取，一次提取只需几分钟就可以大致达到这几种常规方法的提取效果，极大的节省了时间、提高了工作效率。虽然在某些成分的提取含量上，闪提略低于这几种方法，但可以经过工艺的优选（提取时间、提取功率、提取次数），可以进一步提高闪提的效果，发挥该技术的独特优势。

表2 不同提取方法提取油茶不同部位中活性脂肪酸的含量测定结果Table 2 Separate fatty acids from different parts of Camellia oleifera by various extract methods

表3 不同提取方法提取油茶种中油酸的比较Table 3 Comparison of oleic acid from different extract methods in the Camellia oleifera seed

不饱和脂肪酸主要包括ω-3 和ω-6 系不饱和脂肪酸，ω-6 脂肪酸中主要有油酸和亚油酸（LA），最主要的是亚油酸（LA），ω-3 脂肪酸中最为主要的是亚麻酸（LNA），当亚油酸与亚麻酸与人体内的某些酶相互作用时，亚油酸会变成γ-亚油酸（GIA），然后再变成花生四烯酸（AA），而亚麻酸则变成了二十碳五稀酸（EPA），然后变成二十二碳六稀酸（DHA），两系脂肪酸都是必需脂肪酸，是人体不能合成的物质，需要通过食用来摄取。

值得注意的是在体内油酸除了可以作为营养补充剂外还可以降低血液中高、低密度胆固醇，而不降低有益胆固醇。此外，油酸和其他ω-3 系脂肪酸按不同的比例混合，还具有其他的生理活性[20]。油茶籽油中含有大量的油酸，这也进一步说明了油茶籽油可以作为保健食品油进行开发利用。

4 结论

闪式提取技术已经成功的应用于其他中药材中活性成分的提取上，本文首次利用闪提技术进行油脂类成分的提取，结果说明该技术可以实现快速、高效率的从油茶不同部位中提取活性脂肪酸成分。油茶中的脂肪酸成分主要为油酸，其含量比目前进口的橄榄油中还要高。油茶作为我国传统大量种植的油料作物，其油茶籽油具有很高的营养价值，因此，可以充分利用这种优势，对油茶资源进行深入的开发利用。此外，油茶果实、果壳、饼粕中活性脂肪酸的种类和含量差异不大，所以，在对油茶进行油脂加工过程中，对加工原料和榨取后废弃资源进行进一步研究，将会丰富油茶这一资源的利用度，创造新的价值。

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