合欢籽油的提取及其脂肪酸的分析

2015-03-11姜晨曦孙新涛魏冬梅胡亚云

中国粮油学报 2015年12期

姜莉姜晨曦孙新涛魏冬梅胡亚云

(西北农林科技大学食品科学与工程学院1，杨凌 712100)(北京生物技术和新医药产业促进中心2，北京 100193)

合欢树别名夜合树、绒花树、鸟绒树、绒仙树等。合欢树种产于我国黄河流域及以南各地。分布于华东、华南、西南以及辽宁、河北、河南、陕西等省。全国各地广泛栽培。朝鲜、日本、越南、泰国、缅甸、印度、伊朗及非洲东部也有分布。合欢花及树皮研究较多，花中主要成分为黄酮类物质［1－2］，皮中含有木脂体糖苷［3］等，合欢树皮及花常晒干后作为中药，其性味甘、平，有治心神不安、忧郁、失眠、肺痈、痈肿、瘰疠、筋骨折伤、减肥之作用［4－7］。

目前对合欢籽的研究报道甚少。合欢种子9～10月间成熟，荚果线形，扁平，熟时深褐色，其基本功效和它的花和皮相同，合欢种子入心、肾二经，且有轻微泻下作用，其药用机理有待进一步研究。本研究通过对合欢籽的多种成分进行测定，发现合欢籽中含约11%脂肪，其中多为不饱和脂肪酸;32%左右的蛋白质，含有多种氨基酸;并含有 Mn、Zn、Fe、Ca、Mg、K、Na、Cu、Se等多种元素。目前国内对合欢籽油的研究鲜见报道。本试验采用了超临界CO2萃取法对合欢籽中的油进行提取，初步分析了合欢籽油的理化性质及脂肪酸组成，为其开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

合欢籽:本校院内采集，选择籽粒饱满、无病虫害的荚果，将其晾晒脱粒，于通风处干燥，防止发霉。

石油醚、无水乙醚、氢氧化钾、甲醇、无水乙醇、苯，均为分析纯:西安试剂厂;CO2流体，纯度99.99%;水为去离子水。

1.2 仪器

ER－52A旋转蒸发仪:上海亚荣生化仪器厂;VS－KT－P凯氏定氮仪:日本;SZF－06脂肪测定仪:上海新嘉电子有限公司;SX2－4－10马福炉:上海试验仪器厂;SFE－2型超临界萃取装置:美国ASI公司;663－30气相色谱仪:日本日立;FW100高速万能粉碎机:天津泰斯特仪器公司;WZZ－2B自动旋光仪:上海精密科学仪器公司;SHB－3循环水真空泵:郑州长城有限公司。

1.3 方法

1.3.1 合欢籽物理性质的测定

三维尺寸的测定:随机取1 000粒合欢籽，用游标卡尺测定其长、宽、高，并作统计学分析。

容重测定参照GB/T 5598—1985;千粒重测定参照GB/T 5519—1988;出仁率测定参照GB/T 5499—1985。

1.3.2 常规营养成分测定

水分:常压干燥法(GB/T 5009.3—2003);灰分:直接干燥法(GB/T 5009.4—2003);蛋白质:凯氏定氮法(GB/T 5009.5—2003);脂肪:索氏抽提法(GB/T 5009.6—2003);粗纤维:重量法(GB/T 5009.10—2003);碳水化合物参考文献［8］。

1.3.3 合欢籽油提取

1.3.3.1 提取流程［9］

将粉碎的合欢籽装入萃取釜中，设定萃取温度。CO2经冷凝，由高压泵加压，使之成为超临界流体，打开进气阀使CO2流体进入萃取系统，与原料接触，在设定的温度和压力下，使合欢籽油充分溶解于超临界CO2中，萃取一定时间，接收产品。溶解了合欢籽油的超临界CO2通过降压阀进行节流膨胀变为常压气体，合欢籽油产品与CO2气体分离后由接收瓶接收，CO2气体放空。萃取结束后，称残渣质量，计算合欢籽油产率。

合欢籽油产率=(合欢籽质量－合欢籽残渣质量)/合欢籽质量×100%

合欢籽油提取率=合欢籽油产率/合欢籽中含油率×100%

1.3.3.2 单因素试验

萃取压力的选择:在萃取温度为45℃，萃取时间 90 min 条件下，萃取压力分别为 25、30、35、40、45 MPa，以提取率为指标。

萃取温度的选择:在萃取压力为35 MPa，萃取时间90 min 条件下，萃取温度分别为30、35、40、45、50、55℃，以提取率为指标。

萃取时间的选择:在萃取压力为35 MPa，萃取温度40 ℃条件下，萃取时间分别为 30、60、90、120、150、180 min，以提取率为指标。

1.3.3.3 正交试验

在单因素的基础上，用CO2作为提取剂，以提取率为指标［10－12］，采用 L9(34)正交表，在温度 35 ～45℃，时间60～120 min，压力35～45 MPa 3个因素进行正交试验。

表1 提取正交试验设计

1.3.4 样品甲酯化［13］:取油样20μL，放入10 mL容量瓶内，加入1 mL的石油醚－苯(1∶1)，使油脂溶解，再加入1 mL 0.4 mol/L氢氧化钾－甲醇溶液，振摇2 min后室温静置30 min，加入蒸馏水，旋转容量瓶使全部甲酯溶液升至瓶颈，静置分层，取上层液体进GC分析。

1.3.5 脂肪酸分析［14］

GC条件:GC－14C，色谱柱为2 m×3 mm玻璃填充柱;检测器:火焰离子化检测器(FID);固定液用6%～8%DEGS;载气为高纯氮气，40 kPa;氢气70 kPa，空气50 kPa;柱温190℃，进样口温度250℃;检测器温度250℃;进样量0.5μL。

数据处理:根据脂肪酸标样间不同的保留时间，从而确定未知油样中各种脂肪酸的组成，同时根据峰面积利用归一化法计算各种脂肪酸的含量。

2 结果与分析

2.1 合欢籽的物理特性

对采集的合欢籽进行物理特性分析，结果见表2、表3。此试验均为3次平行。

表2 物理特性常数

表3 合欢籽的物理指标

2.2 合欢籽的主要营养成分

表4可见，合欢籽脂肪含量接近11 g/100 g，高于枳椇子、荞麦籽含油量［15－16］，油样澄清透明，有香味，色泽亮黄。蛋白质含量超过30%，高于槟榔果仁等多种植物种子的蛋白含量［17－18］。说明合欢籽的油品较好，蛋白含量较高，有一定的研究利用价值。

表4 合欢籽主要营养成分/g/100 g

2.3 单因素试验结果

单因素试验结果见图1。从图1可以看出，压力越大，提取率越高，因为条件限制，压力单因素没有选择高压力，以35～45 MPa条件较为合适。随着温度的升高，提取率也越高，在45℃后，提取率缓慢增加，考虑油中的不饱和脂肪酸较高，不适合过高温度提取，以35～45℃条件较为适合。随着时间越长，提取率也越高，结合温度考虑，以90～120 min提取较为合理。

图1 萃取压力、温度、时间对提取率的影响

2.4 合欢籽油提取的正交试验

在单因素基础上，以提取率为指标，采用L9(34)正交试验对提取条件进行优化，结果见表5。

表5 合欢籽油提取正交试验结果及分析

从表5正交试验的结果可以看出，对提取率影响最大的是时间，其次是温度，最后是压力，最优组合是A2B3C1，最终确定温度40℃，压力35 MPa，时间120 min。

2.5 合欢籽油的理化常数测定

从表6可以看出，各项指标均达到国家标准。碘价136.5gI/100 g油(＞130 gI/100 g油)表明其为一种干性油脂，含有大量的不饱和双键，在贮存、加工中应避免高温，防止其氧化、酸败等。色泽淡黄色，透明度高，其凝固点较低，冰箱内长期存放，无凝结现象，可以认为是一种优质的植物油。

表6 合欢籽油的理化常数

2.6 脂肪酸的分析

从图2、表7可知，在合欢籽油中共检测到7种脂肪酸，其中油酸含量17%以上，亚油酸含量70%以上，超过了橄榄油等植物油［19］，因此合欢籽油是一种以不饱和脂肪为主的油脂(约占90%)。

图2 合欢籽油脂肪酸甲酯气相色谱图

表7 合欢籽油的主要脂肪酸组成

研究表明，不饱和脂肪酸具有缓解血液中过量的胆固醇，增强细胞膜透性，阻止心肌组织和动脉硬化等功能［20－21］。本试验采用超临界CO2萃取技术，提取的合欢籽油保持了原植物活性成分，含有大量的如亚油酸等必需的活性物质，产品绿色、安全、纯天然、无污染，具有较高的营养价值和良好的保健功能。同时合欢籽油中所含的棕榈酸、硬脂酸、花生酸等饱和脂肪酸亦可做为工业上生产洗涤剂、润滑剂、软化剂、防水剂、脱膜剂、擦亮剂的工业原料。由此可见，合欢籽油是一种有着较高开发价值的功能性油脂。

3 结论

3.1 采用凯氏定氮法、索氏提取法等，对合欢籽的蛋白质和脂肪等一些常规指标含量进行测定和提取，测得合欢籽蛋白含量超过30 g/100 g，含油量近11 g/100 g。最终确定合欢籽油的超临界CO2萃取条件:温度40℃，压力35 MPa，时间120 min。

3.2 合欢籽提取的油品质较好，为淡黄色，透明度高，无异味，油香纯正，低温不易凝固。

3.3 通过GC进行定性分析，得合欢籽油主要含有棕榈酸、花生烯酸、油酸、亚油酸、亚麻酸，其中以亚油酸为主的不饱和脂肪酸占大约90%，说明合欢籽油是一种不饱和脂肪酸为主的干性油脂，其具有营养、保健和工业价值，有开发前景。

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