光皮木瓜籽含油率的快速测定方法研究

杨海月 晏 艳 顾战省 汪 琼 陈 晨 徐增莱

（江苏省中国科学院植物研究所（南京中山植物园）1，南京 210014）

（陕西省白河县科技局2，白河 725800）（白河天裕农业高新技术有限公司3，白河 725800）

光皮木瓜籽含油率的快速测定方法研究

杨海月1晏 艳2顾战省3汪 琼1陈 晨1徐增莱1

（江苏省中国科学院植物研究所（南京中山植物园）1，南京 210014）

（陕西省白河县科技局2，白河 725800）
（白河天裕农业高新技术有限公司3，白河 725800）

以光皮木瓜籽为原料，采用单因素试验和正交试验，以出油率和提取成本为主要评价指标，比较溶剂回流法、索氏提取法和超声波辅助提取法3种提取方法的优化工艺，旨在选出一种快速测定光皮木瓜籽含油率的方法。结果表明，超声波提取法与另2种方法相比，出油率和提取效率更高，且优势明显。最佳提取工艺条件为：木瓜籽粉过100目筛，超声功率270 W，溶剂液料比8 mL／g，超声时间15 min，超声温度30℃，超声提取2次。测得的光皮木瓜籽含油率可达41.1%。

光皮木瓜籽油 超声波提取 正交试验

光皮木瓜（Chaenomelessinensis（Thouin）Koehne）为蔷薇科木瓜属植物，又名海棠、土木瓜，我国多地都有栽培。木瓜果肉除可鲜食、药用外，还可开发成果脯、果醋等深加工产品，加工过程中所产生的副产品——光皮木瓜籽的开发利用，是“变废为宝”的典型案例，可谓意义与价值兼备。根据徐怀德等［1］人对光皮木瓜籽的营养成分分析表明，光皮木瓜籽油含棕榈酸25.24%～25.56%，硬脂酸10.28%～10.30%，油酸42.46%～42.54%，亚油酸15.17%～15.25%，亚麻酸0.36%～0.40%，作为一种新品种保健营养油脂，既可丰富食用油品种，还可一定程度缓解油料市场供应紧张状况，具有极高的开发利用价值。

目前，常见的油脂提取方法可用于含油率测定的有溶剂回流法、索氏提取法、超临界CO2萃取法和超声波辅助提取法等。溶剂回流法操作简单，不过提取工艺繁复，浸提时间长；GB／T 14488.1—2008《植物油料含油量测定》［2］中使用的索氏提取法，能够规范准确地测定出植物油料的含油量，不过耗时长、溶剂消耗大、操作繁琐；超临界CO2萃取法是近年新兴的一种提取技术［3］，优点是CO2资源丰富、萃取温度低、效率高、节约能源，缺点是耐高压设备昂贵、成本高、不适用于工业化生产实践；超声波辅助提取法提取时间短、溶剂用量少、提取温度低，缺点是超声波仪器成本较高。光皮木瓜籽的特点是种粒小，种仁含油率比种皮高，种皮坚硬，与种仁紧密结合，不易分离。

研究工业开发适用性强的溶剂回流法、索氏提取法和超声波辅助提取法的优化工艺进行比较，旨在优选出一种适合光皮木瓜籽的，简便高效的含油率测定方法，以期为光皮木瓜籽油的工业化生产提供理论依据，为实现工业化的前期工厂中试奠定理论基础。光皮木瓜籽含油率的快速测定，对于光皮木瓜籽油的原料优选，质量验证和准确核算经济效益意义重大。

1 材料与方法

1.1 原料和试剂

光皮木瓜籽：陕西白河县栽培，经鉴定为光皮木瓜（Chaenomelessinensis（Thouin）Koehne）的种子。

正己烷：为分析纯，南京化学试剂有限公司。

1.2 仪器和设备

GZX－9070MBE数显鼓风干燥箱：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；SG250I1多功能搅拌机：浙江苏泊尔股份有限公司；AB204电子分析天平：精度0.1mg，METTLER TOLEDO公司；HH－2数显恒温水浴锅：国华电器有限公司；RE－52旋转蒸发仪：上海亚容生化仪器厂；SHB－3循环水真空泵：上海申生科技有限公司；KQ－300DE数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 光皮木瓜籽的预处理

光皮木瓜籽经除杂初选后，在干燥箱中以40℃低温干燥至恒重。用粉碎机破碎至一定粒度过筛，筛上物重复粉碎过筛，直至筛上物80%为种皮时舍弃，筛下物混匀备用，在粉碎过程中防止粉碎机过热对木瓜籽油造成氧化。

1.3.2 溶剂回流法

称取一定量预处理过的木瓜籽，按比例加入正己烷，于恒温水浴锅中回流提取，抽滤分离提取液，于60℃旋蒸回收溶剂。毛油在室温下挥溶至质量不变，称重计算出油率。溶剂回流法影响出油率的因素较多，主要考察木瓜籽粉粒径大小（以过筛目数表示，选择过14、50、80、100目筛）、提取温度（65、70、75、80℃）、液料比（2、3、4、5、6、7、8、10 mL／g）、回流时间（1、2、3、4 h）和提取次数（1、2、3、4次）对出油率的影响。然后再根据单因素试验结果，进行正交试验，得出溶剂回流法最佳提取工艺下的最优出油率。

1.3.3 索氏提取法

将粉碎好的木瓜籽样品分别过14、50、80、100目筛，在80℃的恒温水浴中，用正己烷进行索氏提取［2，4］，旋蒸回收溶剂，毛油在室温下挥溶至质量不变，计算出油率。

1.3.4 超声波辅助提取法

称取一定量粉碎的木瓜籽，按比例加入正己烷，放入超声波装置中超声处理［5］。抽滤分离后于60℃下旋蒸回收溶剂，得到毛油在室温下挥溶至质量不变，计算出油率。首先考察木瓜籽粒径大小（14、50、80、100目）、超声波功率（100、150、210、270、300 W）、超声时间（10、15、30、45、60 min）、温度（20、30、40、50、60℃）、液料比（3、4、5、6、7、8、9、10 mL／g）和次数（1、2、3、4次）对出油率的影响，再根据结果进行正交试验，得到最佳提取工艺下的最优出油率。

1.4 出油率的计算

出油率＝木瓜籽油质量／木瓜籽质量×100%

1.5 数据处理

采用Excel处理。

2 结果与分析

2.1 溶剂回流法

2.1.1 单因素对出油率的影响

由图1可知，15～80目时粉末越细，出油率越大，到100目时，出油率反而呈下降趋势，这可能是因为木瓜籽粉末过细，使浸提液与残渣难以分离，残渣中残油率增大。因此，选择最佳粒径大小为80目。

随温度升高，出油率增加，75℃时达到最大，之后温度再升高，出油率反而下降，这可能是温度过高，浸提溶剂挥发损失，相应液料比变小。最佳回流温度为75℃。

出油率与液料比成正比，但当液料比大于8 mL／g时，出油率逐渐趋于平缓。综合考虑出油率和提取成本等因素，选取8 mL／g为最佳提取液料比。

提取1 h后，提取时间与出油率成反比。时间越长，出油率越低，这可能是因为随时间推移，更多的无效大分子物质被浸出，这些大分子物质对油脂有一定的吸附作用，从而使出油率降低。所以，最佳提取时间1 h。

回流2次以上能达到最大出油率，2次之后出油率变化已经很小，这是因为原料中的油脂已经提取充分。回流次数选择2次。

图1 回流提取单因素试验汇总图

2.1.2 正交试验

在单因素试验的基础上，固定提取时间1 h，提取2次，确定粒径大小（A）、温度（B）和液料比（C）3个因素进行三因素三水平正交试验，各因素水平见表1。

表1 试验因素与水平表

从表2结果可知，固定提取时间（1 h）和提取次数（2次），溶剂回流法影响出油率的主次因素是：提取温度＞木瓜籽粉粒径＞液料比，理论最佳工艺条件为A3B3C1和A3B3C3，而实际最佳工艺条件是A2B3C1和A3B3C2。再进行重复验证试验，结果工艺A3B3C1、A3B3C3、A2B3C1和 A3B3C2的出油率分别是35.74%、36.51%、37.33%和36.46%。所以，溶剂回流法的最佳提取条件是粒径80目、75℃、液料比7 mL／g，出油率为 37.33%。

表2 正交试验结果

2.2 索氏提取法

所加浸提溶剂量依所用索氏提取器的大小不同会有所不同，但加入量以提取管回流下去1次的1.67倍为原则，筒内溶剂至少能淹没全部滤纸筒，液料比约13 mL／g。温度以冷凝管端溶剂呈连珠状为宜，约80℃。抽提时间以提取筒内溶剂无油斑而定，大约4 h。此法中粒径大小对出油率的影响见表3，从结果可知，木瓜籽粉颗粒越细，出油率越高，100目时，出油率可达38.8%。

表3 粒径对出油率的影响

2.3 超声波辅助提取法

2.3.1 木瓜籽粉粒径对出油率的影响

由图2可知，粉末越细，出油率越大，但当大于80目时，出油率有所下降，这可能是因为粉末过细，使提取液与残渣分离困难，残渣中残油率增大。因此，提取时最佳粒径大小为80目。

超声波功率在100～210 W时，对出油率影响不大，继续升高到270 W时，出油率随功率增大也相应增大，然后再增大超声波功率，出油率没有再增大，反而有所下降，这可能是高频超声波促使油脂乳化加剧，与残渣分离时残油率升高的结果。因此，最佳超声功率选择270 W为宜。

超声时间15 min时，就可达到较大出油率，继续延长超声时间对出油率影响不大，可能因为原料中油脂已提取充分。最佳提取时间为15 min。

温度达到30℃时，原料出油率已趋于平稳，逐渐升高温度，对出油率影响不大，但当温度高于50℃后，出油率急剧下降，这可能是因为随温度升高，溶剂挥发严重，造成液料比减小，相应影响出油率。综合考虑节能和节省电耗成本等因素，最佳温度选择30℃。

随液料比增大，出油率也增加，当液料比为8 mL／g时，出油率达到最大值，继续增大液料比，出油率反而下降，这可能是因为液料比增大，使提取液中油脂浓度减小，增加油脂分离难度。所以，最佳液料比为 8 mL／g。

超声次数越多，出油率越大，但超声2次之后，油脂出油率增加已不明显。综合考虑提取成本问题，超声次数2次。

图2 超声波辅助提取法单因素试验汇总图

2.3.2 正交试验

在单因素试验的基础上，固定超声时间为15 min，超声2次，温度30℃，选择超声波功率、粒径大小和液料比为正交因素，进行3因素3水平正交试验，因素水平表见表4。

从表5结果可知，当固定超声时间（15 min）、超声温度（30℃）和超声次数（2次）时，影响出油率的主次因素是：木瓜籽粉粒径＞超声功率＞液料比，最佳提取工艺条件为A2B3C2，即超声功率270 W、粒径100目、液料比8 mL／g。在此工艺条件下，出油率为41.1%。

3种测定方法的最优结果总结见表6。

表5 正交试验结果

表6 3种测定方法的最优结果

3 结论

以测定的出油率为判断依据，超声波辅助提取法的出油率（41.1%）比索氏提取法（38.8%）更大，溶剂回流法的效率最低（37%）。此外，超声波辅助提取法与另外2种常用方法相比，除了提油率更高外，还有缩短提取时间、降低提取温度、减少溶剂用量等优点，在快速测定光皮木瓜籽含油率时优势明显。

超声波辅助提取法快速测定光皮木瓜籽含油率的工艺可行，最佳提取工艺条件为：木瓜籽粉过100目筛，超声功率270 W，溶剂液料比8 mL／g，超声时间15 min，超声温度30℃，超声提取2次，得到较优的光皮木瓜籽出油率为41.1%。

［1］徐怀德，李海鹏，刘乐全，等.光皮木瓜籽的营养成分分析［J］.营养学报，2008，30（1）：111－112

［2］GB／T 14488.1—2008，植物油料 含油量测定［S］

［3］任飞，韩发，石丽娜.超临界CO2萃取技术在植物油脂提取中的应用［J］.中国油脂，2010，35（5）：14－19

［4］GB／T 5512—2008，粮油检验 粮食中粗脂肪含量的测定［S］

［5］易军鹏，朱文学，马海乐，等.牡丹籽油超声波辅助提取工艺的响应面法优化［J］.农业机械学报，2009，40（6）：103－110.

Rapid Determination of Chaenomeles sinensis（Thouin）Koehne Seed Oil Content

Yang Haiyue Yan Yan Gu Zhansheng Wang Qiong Chen Chen Xu Zenglai

（Institute of Botany，Jiangsu Province Chinese Academy of Sciences，
（Nanjing Botanical Garden Mem Sun Yat－sen）1，Nanjing 210014）
（Baihe Technology Bureau of Shaanxi Province2，Baihe 725800）
（Baihe Tianyu Agricultural High－tech Co.，Ltd3，Baihe 725800）

Chaenomelessinensis（Thouin）Koehne Seeds have been applied as the raw materials；three process conditions of solvent reflux，soxhlet extraction and ultrasonic assisted extraction method have been compared by single factor experiment and orthogonal experiment.Simultaneously，oil yield and extraction cost were applied as main evaluation index to determinate the oil content ofChaenomelessinensis（Thouin）Koehne seed rapidly.The results showed that oil yield and extraction efficiency of ultrasonic extraction was significantly higher compared with the other two methods.The optimum extraction conditions were as follows：seed particles of 100 meshes，ultrasonic power of 270 W，liquid－material ratio 8 mL／g，ultrasonic time for 15 min，ultrasonic temperature at 30℃，ultrasonic extraction for twice，and the oil yield up to 41.1%.

oil ofChaenomelessinensis（Thouin）Koehne Seeds，ultrasonic extraction，orthogonal array design

TS222＋.1

A

1003－0174（2015）09－0123－04

时间：2015－06－26 07：57

网络出版地址：http：／／www.cnki.net／kcms／detail／11.2864.TS.20150626.0757.001.html

2014－07－25

杨海月，女，1990年出生，硕士，药用植物学

徐增莱，男，1968年出生，研究员，植物资源学