超声波辅助提取番木瓜籽油最佳工艺的研究

严小平 王 楠 刘彩琴 梅 瑜 孟莉英 李成平

(浙江树人大学生物与环境工程学院1，杭州 310015)(浙江树人大学科研处2，杭州 310015)

番木瓜(CaricaPapayaL.)是一种多年生常绿草本果树，原产于墨西哥南部以及邻近的美洲中部地区，我国主要分布在广东、海南、广西、云南、福建、台湾等省(区)。番木瓜呈绿色或黄色，果肉为黄色，其皮薄肉厚、汁多味甜、清香沁人，具有健脾胃、助消化、清暑解渴、润肺止咳的功效[1]。番木瓜籽为番木瓜果肉加工的副产物，往往作为垃圾扔掉，这样不仅污染环境，而且浪费了大量的生物资源。番木瓜籽中脂肪质量分数可达30%以上，其中的主要脂肪酸为油酸[2]，这种不饱和脂肪酸对人体有重要的保健作用，具有较高的营养价值和开发利用价值。

目前，有关番木瓜籽油提取方法的研究甚少,利用超声波辅助提取番木瓜籽油的研究鲜见报道。超声波辅助技术已广泛应用于天然产物有效成分的提取，具有操作简便快捷、提取温度低、提取物的结构不被破坏等优点[3-11]。本试验采用溶剂浸提，超声波辅助萃取的方法对番木瓜籽油的提取工艺进行探讨，为番木瓜籽的开发利用提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

番木瓜籽：番木瓜购自欧尚杭州大关店，番木瓜籽经清洗干净后在60 ℃恒温干燥箱中烘干备用；石油醚：杭州长征化工厂；正己烷：杭州双林化工试剂厂，所用试剂均为分析纯。

SK10GT型超声波清洗器：上海科导超声仪器有限公司；SHZ-Ⅲ型循环水真空泵：巩义予华仪器责任有限公司；RE-52A型旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂。

1.2 试验方法

准确称取一定量经粉碎的番木瓜籽粉，用滤纸包裹装入烧瓶中，于设置的条件下进行萃取，超声结束后减压抽滤，滤液经旋转蒸发器蒸馏，将提取物放入干燥箱中干燥直到恒重，计算番木瓜籽油的提取率。

番木瓜籽油的提取率=(m2-m1)/m×100%

式中：m2为空瓶和番木瓜籽油的质量/g，m1为空瓶质量/g，m为番木瓜籽的质量/g。

1.3 测定方法

粗蛋白测定采用GB/T 6432—2008法；粗脂肪测定采用GB/T 5512—2008法；水分测定采用GB/T 5528—2008法；灰分测定采用GB/T 5505—2008法；碘值测定采用GB/T 5532—2008法；折光率测定采用GB/T 5527—2008法；过氧化值测定采用GB/T 5538—2005法。

2 结果与分析

2.1 番木瓜籽的主要成分

番木瓜籽的主要成分分析结果如表1所示。

表1 番木瓜籽的主要成分/%

从表1可以看出，番木瓜籽中含有35.8%的粗脂肪，油脂含量高于一般大豆(20%)，是一种具有较大开发潜力的油料资源。

2.2 单因素试验

2.2.1 溶剂对提取率的影响

准确称取烘干至恒重、质量为10.00 g番木瓜籽粉6份，按料液比1∶4(g∶mL)加入不同溶剂，在超声功率120 W，超声温度50 ℃抽提30 min，结果见图1。

图1 不同溶剂对提取率的影响

从图1中可知，乙酸乙酯的提取率较低，而石油醚、三氯甲烷、正己烷、甲苯的提取率相当，但考虑到三氯甲烷、甲苯有一定的毒性，正己烷的价格相对较高，综合考虑选择石油醚为抽提溶剂。

2.2.2 料液比对提取率的影响

准确称取烘干至恒重、质量为10.00 g番木瓜籽粉6份，按料液比1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6(g∶mL)加入石油醚，在超声功率120 W，超声温度50 ℃抽提30 min，结果如图2所示。

图2 料液比对提取率的影响

由图2可知，料液比小于1∶4时，番木瓜籽油提取率随料液比增大而增大；当料液比大于1∶4时，番木瓜籽油提取率随料液比增大基本不变，因此选择料液比为1∶4比较适宜。

2.2.3 超声温度对提取率的影响

准确称取烘干至恒重、质量为10.00 g番木瓜籽粉6份，按料液比1∶4加入石油醚，在超声功率120 W，温度为30、40、50、60、70 ℃抽提30 min，结果如图3所示。由图3 可知随着温度的升高，番木瓜籽油提取率迅速增大，当温度高于50 ℃，温度的升高对提取率的提高影响不明显，从经济和安全角度考虑，确定提取温度为50 ℃是合适的。

图3 温度对提取率的影响

2.2.4 超声功率对提取率的影响

准确称取烘干至恒重、质量为10.00 g番木瓜籽粉6份，按料液比1∶4(g∶mL)加入石油醚，在超声温度50 ℃，超声功率60、80、100、120、150 W抽提30 min，结果如图4所示。

图4 超声功率对提取率的影响

由图4可知，番木瓜籽油提取率随着超声功率的增大而增大，但当超声功率达到一定值时，提取率趋于恒定，适宜的超声功率为120 W。

2.2.5 超声时间对提取率的影响

准确称取烘干至恒重、质量为10.00 g番木瓜籽粉6份，按料液比1∶4(g∶mL)加入石油醚，在超声温度50 ℃，超声功率120 W抽提10、15、20、25、30 min，结果如图5所示。

图5 超声时间对提取率的影响

由图5可知，在20 min之内，番木瓜籽油提取率与超声时间成正比关系，超声时间越长，提取率越高，在20 min之后，提取率随时间的变化不大，确定超声时间20 min较为适宜。

2.3 正交试验

在单因素的基础上，选择料液比，超声温度，超声功率，超声时间为考查对象，以番木瓜籽油提取率为指标，采用L9(34)进行正交试验。各因素水平见表2，正交试验结果见表3。

表2 正交试验设计

表3 正交试验结果

由表3可知，影响番木瓜籽油提取率的因素主次顺序为：料液比>超声温度>超声时间>超声功率，最佳工艺条件是A3B2C2D1，即料液比1∶4，超声温度50 ℃，超声时间20 min，超声功率120 W。

2.4 验证试验

按2.3所得出的番木瓜籽油提取的最佳工艺条件进行重复验证试验,在最佳工艺条件下,6次提取所得番木瓜籽油的提取率均在34.89%～35.25%之间,平均值为35.10%，与正交试验数据相符。

2.5 番木瓜籽油的理化指标

2.5.1 番木瓜籽油的特性常数

按2.3确定的最佳工艺条件抽提所得番木瓜籽油测定其特性常数，结果见表5。折光指数是油脂和脂肪酸的特征之一,由于其与油脂和脂肪酸的结构存在一定的联系,故用来鉴别油脂的纯度、观测油脂的反应过程等,已广泛应用于日常的检测中[12]。油酸和亚油酸50 ℃时的折光指数分别为1.448 7和1.458 3,因此可以初步推测番木瓜籽油脂肪酸组成中含有较多的油酸。

表5 番木瓜籽油的特性常数

2.5.2 番木瓜籽油的脂肪酸组成

番木瓜籽油的脂肪酸组成测定结果如表6 所示。

表6 番木瓜籽油的脂肪酸组成/%

从表6 可以看出，番木瓜籽油的脂肪酸主要由不饱和脂肪酸组成，特别是油酸的质量分数高达72.7%。

3 结论

3.1 影响番木瓜籽油提取率的主要因素是料液比，其次是超声温度和超声时间，超声功率的影响最小；正交试验确定的最佳工艺条件是：石油醚为抽提溶剂，料液比为1∶4,超声温度50 ℃，超声时间20 min，在此条件下番木瓜籽油提取率为35.1%。

3.2 番木瓜籽油的脂肪酸主要由不饱和脂肪酸组成，不饱和脂肪酸占80.7%，特别是油酸的质量分数高达72.7%，具有较高的利用价值。

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