微波预处理对沙棘油得率和品质的影响

张 逸 黄凤洪 马忠华 黄庆德 臧茜茜 陈 鹏 邓乾春

(中国农业科学院油料作物研究所;油料脂质化学与营养湖北省重点实验室1，武汉 430062)(中国农业科学院油料作物研究所-无限极(中国)有限公司功能油脂联合实验室2，广州 510665)

微波预处理对沙棘油得率和品质的影响

张 逸1黄凤洪1马忠华2黄庆德1臧茜茜1陈 鹏1邓乾春1

(中国农业科学院油料作物研究所;油料脂质化学与营养湖北省重点实验室1，武汉 430062)(中国农业科学院油料作物研究所-无限极(中国)有限公司功能油脂联合实验室2，广州 510665)

在2 450 MHz、560 W的微波条件下，分别对沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果进行0～5 min预处理，研究微波不同时间对溶剂法所提沙棘籽油、沙棘果油及沙棘全果油的得率和品质的影响。结果表明，微波预处理能提高沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油的得率，最高增加比例分别为9.49%、28.35%、18.21%；随着微波时间的延长，沙棘籽油中维生素E含量呈下降趋势，而沙棘果油和沙棘全果油则相反；3种油中植物甾醇含量先增加后减少；沙棘籽油总酚呈先增加后减少的趋势，沙棘果油和沙棘全果油则呈上升趋势；微波也会导致过氧化值和酸价的升高，而微波预处理对脂肪酸组成的影响不大。由此可见，合适的微波预处理时间能同时提高沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油得率及改善其营养品质。

微波预处理 沙棘油 溶剂提取法 得率

沙棘(Hippopha⊇rhamnoidesL.)为胡颓子科酸刺属的灌木或小乔木[1]，是医食两用的植物，有很高的经济价值和开发潜力，沙棘油提取于沙棘果实或种子，分为沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油，含有多不饱和脂肪酸、维生素E、植物甾醇、类胡萝卜素、多酚等生物活性成分。沙棘油具有保护心血管、改善胃肠道、促进皮肤组织再生、保护肝损伤等功效[2-5]，因此，沙棘油作为特种功能性油脂，在食品、医药保健品、化妆品等领域有广泛的应用前景。然而，Yang等[6]报道沙棘籽的含油量一般为10%左右，沙棘果的含油量为1.4%～13.7%。含油量较低以及得率不高就极大限制了沙棘油的深度利用与产业发展，因而提高沙棘油的得率或改善沙棘油的品质值得深入研究。对油料进行预处理以提高油脂得率及改善油脂品质是有效手段之一，传统的预处理方法有脱壳、粉碎、研磨、加热和酶解等[7]，但传统预处理耗时长或成本高；新型的微波技术通过物料分子与电磁场间的相互作用传递能量，可以对较厚物料进行快速、完整的加热，从而破坏细胞壁结构，促进油脂和营养成分的溶出[8-9]。沙棘油的提取方法一般为溶剂法、超临界CO2萃取法等[6]，而将微波预处理技术与常见沙棘油提取方法相结合并系统分析其品质的相关研究鲜见报道。本试验分别以籽、果、全果为原料，探讨微波预处理对溶剂法提取沙棘油得率、理化品质和营养品质的影响，并试图推测其变化规律和机制，为深入开发利用沙棘油提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料与试剂

沙棘干果：青海康普生物科技股份有限公司；正己烷、无水乙醇为分析纯：国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钾、氢氧化钠为分析纯：天津市科密欧化学试剂有限公司；正己烷、异丙醇为色谱纯：德国Merck公司；福林酚、5α-胆甾烷、生育酚标品、植物甾醇标品：美国Sigma-Aldrich公司。

1.1.2 仪器与设备

DU800型紫外分光光度计:德国Beckman Coulter公司；Agilent 6890气相色谱仪:美国Agilent Technologies公司；Essentia LC-15C高效液相色谱仪:日本岛津公司。

1.2 方法

1.2.1 原料微波预处理

将沙棘全果于40 ℃烘箱烘24 h，4 500 r/min粉碎3 s，过筛分离得到沙棘籽和沙棘果肉，将沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果调水至12%，密封放置在4 ℃冰箱中保持24 h，使水分均匀分布，将120 g待微波样品分别平铺于3个直径为75 mm的平皿中，置于微波炉转盘上，设置微波频率2 450 MHz，功率560 W，进行微波处理0～5 min。

1.2.2 沙棘油的制备

粉碎微波0～5 min的沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果，并过40目筛，准确称取一定量的样品粉末于具塞平底烧瓶中，然后加入正己烷(料液比1:10)，置于45 ℃恒温水浴锅中搅拌提取2 h，经抽滤、旋转蒸发及氮吹挥干溶剂，得到沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油，称重并按下式计算得率：

得率=(m/M)×100%

式中：m为沙棘籽油、沙棘果油或沙棘全果油的质量/g；M为沙棘籽粉、沙棘果肉粉或沙棘全果粉的干质量/g。

1.2.3 理化指标及沙棘油生物活性成分测定

1.2.3.1 理化指标

酸值：GB/T 5530—2008；过氧化值：GB/T 5538—2008；脂肪酸组成：EN14103。

1.2.3.2 维生素E

采用AOCS Official Method Ce 8-89的方法，精确称取约2 g的待测油样于25 mL的容量瓶内，并加入一定量的正己烷，摇动至样品溶解，用正己烷定容至刻度，然后用HPLC测定维生素E的含量，流动相为正己烷:异丙醇=99.5:0.5(V/V)，进样量20 μL，流速为1.0 mL/min。

1.2.3.3 植物甾醇

参照Azadmard-Damirchi等[10]的方法，稍作修改。

植物甾醇的提取：称取0.03 g油样(精确到0.000 1 g)于10 mL塑料离心管中，加入3 mL 2 mol/L的氢氧化钾-乙醇溶液、150 μL 0.5 mol/L的5α-胆甾烷内标溶液(溶于正己烷中)，于90 ℃、160 r/min水浴摇床皂化20 min后取出冷却至室温，再加入2 mL蒸馏水和1.5 mL正己烷，于漩涡仪上漩涡5 min，然后在5 000 r/min下离心10 min，重复提取3次，合并3次上清液进行气相色谱分析。

气相色谱分析条件：Agilent 6890型气相色谱仪，Agilent 7683B自动进样器，氢火焰离子化检测器；Agilent DB-5HT色谱柱(毛细管柱：30.0 m×320 μm×0.10 μm)；进样量2 μL，进样口温度260 ℃，载气20 mL/min(等待2 min)，隔垫扫吹流量3～5 mL/min；柱箱温度60 ℃保持1 min，程序升温：40 ℃/min升到310 ℃，保持时间6 min，后运行380 ℃，4 min；载气为氦气，流量2.0 mL/min，分流模式，分流比25:1，分流流量50 mL/min；检测器温度310 ℃，氢气流量40 mL/min，空气流量450 mL/min，恒定柱流量+氦气尾吹流量30 mL/min。

1.2.3.4 总酚

沙棘油中多酚萃取参照Koski等[11]、Khatta等[12]和张苗[13]的方法，准确称取1.25 g油样于10 mL塑料离心管中，加入1.5 mL的正己烷和1.5 mL的80%甲醇水溶液后于室温下在漩涡混合仪中混合5 min，再在5 000 r/min的条件下离心10 min，将上层油样转移至塑料离心管，在相同条件下重复萃取3次，将3次提取液合并混匀。

总酚含量测定采用Folin-Ciocalteau法[14]。取0.5 mL上述多酚提取液加入到10 mL比色管中，依次加入5 mL蒸馏水、0.5 mL福林酚试剂后混合均匀放置3 min，再加入1 mL澄清的饱和碳酸钠溶液并用蒸馏水定容至10 mL，混匀后于室温下静置反应1 h，在765 nm处测定样品的吸光度，结果用没食子酸当量表示，即mg GAE/100 g。

1.2.4 数据分析

采用Excel 2010处理数据，SPSS 18.0进行显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 微波预处理对沙棘油得率的影响

由表1可见，溶剂法提取沙棘油得率受微波影响显著(P<0.05)。3种沙棘油的得率从高到低依次为籽油、全果油和果油，随着微波时间的延长，沙棘油的得率都呈上升的趋势，微波处理5 min后，籽油、果油和全果油的得率与0 min比，分别提高了9.49%、28.35%、18.21%，原因可能是微波对水分子作用，使水分子加快振动频率，产生摩擦，使温度升高，促使含油细胞破裂[15]。Uquiche等[16]研究了微波预处理对智利榛子油得率的影响，研究表明相同微波功率下，微波时间越长，得率越高。李媛媛等[17]的研究也表明了微波辐射时间的延长能提高亚麻籽油的得率。可见，微波预处理能显著提高沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油的得率。

2.2 微波预处理对沙棘油品质的影响

2.2.1 酸价及过氧化值

由表2可见，酸价和过氧化值受微波影响显著(P<0.05)。籽油和果油的酸价先增加后减少，全果油酸价呈上升趋势，3种沙棘油的酸价范围分别为1.93～2.55、8.99～11.44、6.85～10.38 mg KOH/g，从表2中还可以看出，籽油的酸价低于果油和全果油，可能是因为微波使沙棘果肉组织中的更多有机酸溶入到油中；随着微波时间增加，3种沙棘油的过氧化值均呈先增大后减小的趋势，如籽油在4 min时过氧化值达到26.17 mmol/kg，5 min时下降为2.62 mmol/kg，原因可能是微波时间延长，油料受到的热能逐渐增加，油脂先氧化为初级氧化产物即氢过氧化物，过氧化值增加，随着温度不断升高，不稳定的氢过氧化物进一步氧化分解为二级产物，导致过氧化值的降低。马勇等[15]、陈升荣等[18]、杨湄等[19]的结果表明微波预处理也能导致花生油、茶叶籽油和菜籽油的过氧化值下降。故沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果不适于长时间的微波处理，3 min之内较为适宜。

表1 微波预处理时间对沙棘油得率的影响/%

注:表中数值为平均值±标准偏差。同行字母不同表示差异显著(P<0.05)，余同。

表2 微波预处理时间对沙棘油酸价及过氧化值的影响

2.2.2 脂肪酸

从表3可知，籽油中主要的脂肪酸为亚油酸、α-亚麻酸和油酸，果油为棕榈酸、棕榈油酸和油酸，而全果油则为棕榈酸、棕榈油酸、油酸、亚油酸和α-亚麻酸，与已有报道相一致[20-21]，其中籽油中α-亚麻酸质量分数为29.64%，果油中棕榈油酸为30.58%，全果油中α-亚麻酸和棕榈油酸质量分数分别为18.42%和12.99%，是沙棘油发挥缓解视疲劳、增强免疫力、抗炎等功能的重要物质[22]。微波预处理不同时间对3种油脂的脂肪酸组成均未产生明显影响，α-亚麻酸、亚油酸等多不饱和脂肪酸也较为稳定。

2.2.3 维生素E

维生素E是一种天然抗氧化剂，能减缓油脂的氧化。表4方差分析结果表明，维生素E含量受微波影响显著(P<0.05)。籽油中维生素E检测出了α-生育酚和γ-生育酚，果油和全果油中的维生素E则主要为α-生育酚，3种油的维生素E含量高低顺序为果油>全果油>籽油。经微波预处理后，籽油中维生素E含量呈下降趋势，从0 min的225.51 mg/100 g下降到5 min的212.14 mg/100 g；而果油和全果油则相反，微波预处理5 min，维生素E含量分别从微波前的364.33、290.14 mg/100 g上升到435.98、309.81 mg/100 g。Azadmard-Damirchi等[10]比较了0、2、4 min的微波预处理条件下菜籽油中生育酚的含量，结果表明生育酚含量先增加后减少；Cheng等[23]报道了微波1～2 min，棕榈油中的维生素E含量增加，微波3～4 min，棕榈油中的维生素E含量则依次减少。3种油维生素E含量受微波影响存在差异，可能是由于沙棘果不同提取部位受微波影响的机制不同，微波对籽油中维生素E的破坏大于维生素E的溶出，导致籽油中维生素E含量减少；而沙棘果肉中含有更多的维生素C、多酚等抗氧化成分[24]，会与维生素E的氧化产生竞争，从而可以减少微波高温对维生素E的破坏。结果表明，微波预处理能一定程度影响沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油中的维生素E含量。

表3 微波预处理时间对沙棘油脂肪酸组成的影响/%

表4 微波预处理时间对沙棘油维生素E的影响/mg/100 g

2.2.4 植物甾醇

植物甾醇是植物油中的天然成分，具有减少血清胆固醇、降低心血管疾病等功能。表5表明，植物甾醇含量受微波影响显著(P<0.05)。籽油中检测出5种植物甾醇单体，即菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇和Δ5燕麦甾醇；而果油和全果油中还检测出了胆甾醇。随着微波时间的延长，籽油、果油和全果油中的甾醇单体及甾醇总量都有先增加后减少的趋势，3种油的甾醇总量最大值分别为958.40(籽油2 min)、1 092.50(果油3 min)、1 056.97 mg/100 g(全果油3 min)，比未微波(0 min)的含量分别增加了7.70%、15.83%、5.79%，而到微波5 min时，甾醇总量又依次减少到879.23、1 055.22、946.70 mg/100 g。籽油、果油和全果油中的甾醇单体和甾醇总量随着微波时间的延长都有先增加后减少的趋势，这可能是由于微波处理对沙棘籽及沙棘果肉组织细胞有破坏作用，有助于沙棘籽及果肉中甾醇的溶出，但随着微波辐射时间的延长，温度的上升，高温下易氧化的植物甾醇被氧化分解，导致甾醇含量的降低；Azadmard-Damirchi等[10]研究了微波预处理对菜籽油中植物甾醇的影响，结果表明菜籽油中植物甾醇含量随微波时间增加而增加，与本研究结果不一致，原因可能是微波对不同原料的影响有差异。可见，微波预处理对沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油的植物甾醇含量有一定程度的影响。

2.2.5 总酚

多酚是一种具有多元酚结构的重要次生代谢产物，具有强抗氧化活性。由表6可知，果油和全果油中的总酚含量明显高于籽油，随着微波时间延长，籽油总酚先增加后减少，果油和全果油则一直增加，微波对3种油的总酚含量影响显著(P<0.05)。在4 min时，籽油总酚含量最高，为46.50 mg GAE/100 g，是0 min时的4.33倍，5 min时减少为25.76 mg GAE/100 g；在5 min时，果油和全果油总酚含量最高，分别为125.84、152.40 mg GAE/100 g，比0 min时分别增加了84.87%和189.40%，增量明显。微波预处理能显著增加沙棘油中总酚含量，其原因一方面是微波破坏了沙棘籽和沙棘果的细胞结构，促进了多酚的释放；另一方面是微波使更多的结合酚转化成游离酚，进而随正己烷提取溶入油中；而长时间的微波会使籽油总酚含量降低，原因可能是过高的温度破坏了油料结构，使易于氧化的多酚发生了氧化分解，导致籽油中总酚含量下降。Wataniyakul等[25]研究表明微波预处理使脱脂米糠中的总酚含量比未微波时增加了55%；Jiao等[26]探讨微波处理对南瓜籽油的影响，结果表明微波能明显提高南瓜籽油中的总酚含量。由此可见，一定时间的微波预处理能有效提高沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油中的总酚含量。

表5 微波预处理时间对沙棘油植物甾醇的影响/mg/100 g

表6 微波预处理时间对沙棘油总酚的影响/mg GAE/100 g

3 结论

本试验将微波预处理与溶剂法提取沙棘油相结合，系统研究了微波预处理时间对沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油的得率、酸价、过氧化值及主要生物活性成分的影响。研究表明，随着微波时间的延长，沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油的得率都呈上升趋势；维生素E(籽油除外)、植物甾醇和总酚含量都有所增加，其中总酚含量增加尤其明显，但微波时间过长则会导致这些生物活性成分的减少以及酸价和过氧化值的增加，降低了油的品质；微波对3种油的脂肪酸组成影响不大，其中重要的n-3、n-6和n-7系列不饱和脂肪酸都不会因为微波辐射而遭到破坏。故选择合适的微波时间对沙棘油得率及品质的提高有重要作用，本研究得出沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果分别微波处理2 min、2或3 min、3 min较为适宜，因为该微波时间下，3种沙棘油的得率、维生素E、植物甾醇、总酚均较高，而酸价、过氧化值变化较小，油脂均有理想的理化品质和营养品质。可见，微波预处理对解决沙棘油得率低的问题以及改善沙棘油的品质具有一定的意义。

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Effect of Microwave Pretreatment on Yield and Quality of Sea Buckthorn Oil

Zhang Yi1Huang Fenghong1Ma Zhonghua2Huang Qingde1Zang Xixi1Chen Peng1Deng Qianchun1

(Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition,Oil Crops Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences1,Wuhan 430062)(Joint Laboratory of Functional Oils and Fats,Oil Crops Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences-Infinitus (China)Co. Ltd.2,Guangzhou 510665)

Sea buckthorn seeds,pulp and whole berries were pretreated for 0 to 5 min with microwaves under 560 W at frequency of 2 450 MHz respectively,the effect of microwave pretreatment time on the yield and quality of sea buckthorn seed oil,pulp oil and whole berry oil extracted by solvent method was investigated.Results indicated that microwave pretreatment could increase the yield of sea buckthorn seed oil,pulp oil and whole berry oil,the highest increased proportion were 9.49%,28.35% and 18.21%,respectively.It would decreased the content of vitamin E of seed oil and increased it of pulp oil and whole berry oil with the duration of microwave,and the content of phytosterol in three kinds of oil increased initially and then decreased,the changes of total phenol in seabuckthorn seed oil as same as the phytosterol,but the content of seabuckthorn pulp oil and whole berry oil tended to go up.Besides,microwave could also lead to increase peroxide value and acid value.However,the impact of microwave pretreatment on fatty acids composition was unconspicuous.In conclusion,appropriate microwave pretreatment time would increase the yield of sea buckthorn seed oil,pulp oil and whole berry oil and improve its nutritional quality.

microwave pretreatment,sea buckthorn oil,solvent extraction method,yield

中国农业科学院油料作物研究所所长基金(161017 2014006)

2015-10-14

张逸，男，1986年出生，硕士，脂质化学与营养

邓乾春，男，1979年出生，副研究员，脂质化学与营养

TQ646.4

A

1003-0174(2017)05-0068-07