核桃仁脂肪油提取工艺的研究

李占灵

(郑州工业应用技术学院 药学与化学工程学院，河南 郑州 451150)

从营养学上来讲，人体对于不同脂肪酸的需求比例一般认为饱和脂肪酸∶单不饱和脂肪酸∶多不饱和脂肪酸= 1∶1∶1为最优比例(日本认为3∶4∶3),在多不饱和脂肪酸中，ω-6脂肪酸和ω-3脂肪酸的比例4∶1为最优比例[1].ω-3(亚麻酸)对于生长和发育至关重要，而核桃油脂所含的ω-3(亚麻酸)在常用的植物油中所占比重最大.美国加州大学的一项研究结果表明:在饮食中, ω-3(亚麻酸)的摄取量增加13% ,心肌梗死的危险会降低37%[2].而核桃仁脂肪油中的ω-6(亚油酸)则对皮肤发育和营养有益,最重要的是人体自身不能合成这些脂肪酸，需要从食物中获得.除此之外，核桃油脂中其他微量脂肪酸也对人体有非常大的作用.DHA和EPA能抑制血小板凝集,减少血栓素A2(TXA2)的形成,预防心肌梗死、脑梗死的发生,并能增加胆固醇的排泄、抑制内源性胆固醇的合成,升高高密度脂蛋白(HDL),预防动脉粥样硬化等[3-5].

国内现已有核桃油脂肪乳静脉注射液[6]，云南开窍绿色生物有限责任公司以核桃油为主, 配以酸枣仁或五味子、牛磺酸、神经酸等制成健脑益智软胶囊[7-9].另外，Tsamouris G等发现核桃油中有两种新结构的脂质体可以用作药品和化妆品的活性成分[10].核桃仁脂肪油有如此大的益处,所以对其提取工艺的研究非常有必要.

1　实验部分

1.1　实验原料

核桃仁，取自山西，新鲜无虫蛀，经过除杂、干燥、粉碎过筛后备用.

1.2　实验试剂

中性蛋白酶(活力50 000 U/g潍坊隆昌酶制剂有限公司,批号：20150324)；丙酮(上海凌江发展有限公司,批号：20141015)；正己烷(上海凌江发展有限公司,批号：20141102)；无水乙醇(上海凌江发展有限公司,批号：20140527)；氯仿(上海凌江发展有限公司,批号：20140725)；乙醚(上海凌江发展有限公司,批号：20140823)；浓盐酸(上海凌江发展有限公司,批号：20140622)；氢氧化钠(上海凌江发展有限公司,批号：20140723).以上试剂都是国产分析纯.

1.3　实验仪器

研钵；温度计；100 mL烧杯；电子天平(上海衡平仪器仪表厂JY201)；数显恒温水浴锅(常州普天仪器制造有限公司HH-2)；台式低速离心机(姜堰市新康医疗器械有限公司80-2).

2　水酶法提取核桃仁脂肪油

将新鲜材料核桃仁放在干燥箱内，在80 ℃下进行烘干，2 h后取出，用手撕去核桃仁外皮，将处理好的核桃仁在研钵中用钵杵粉碎成粉末. 以水酶法提取的核桃仁脂肪油计算公式如下：

2.1　提取时间对提取率的影响

分别称取10 g处理好的核桃仁粉,加入60 mL 蒸馏水(1∶6料水比)调节pH 值为5.5，置于恒温90 ℃水浴锅中预煮1 h，再按照5%比例加入中性蛋白酶，于50 ℃的恒温水浴锅中分别加热3,4,5,6 h后，煮沸灭酶10 min，用离心机在4 000 r/min 下离心10 min，取油水层，用石油醚萃取后再蒸发石油醚，烘干至恒重，称取油净重量.

2.2　料水比对提取率的影响

分别称取10 g处理好的核桃仁粉，调节料水比为1∶5，1∶6，1：7，1∶8，调节pH值为5.5，置于恒温90 ℃水浴锅中预煮1 h，再按照5%比例添加中性蛋白酶，加热4 h后，50 ℃恒温水浴使酶失活，煮10 min，再在4 000 r/min离心机下离心10 min，取油水层，用石油醚萃取后再蒸发石油醚，烘干之后称取油重量.

2.3　提取温度对提取率的影响

分别称取10 g处理好的核桃仁粉，加入60 mL蒸馏水(1∶6料水比),调节pH值为5.5，置于恒温90 ℃水浴锅中预煮1 h，再按照5%比例加入中性蛋白酶，分别在45，50，55，60 ℃恒温水浴加热4 h后煮10 min，使酶失活，在4 000 r/min下离心10 min，离心油和水，用石油醚萃取后再蒸发石油醚，烘干之后称取油重量.

2.4　pH值对提取率的影响

分别称取10 g处理好的核桃仁粉，加入60 mL蒸馏水(1∶6料水比)，调节pH值分别为5.0,5.5,6.0,6.5,置于恒温90 ℃水浴锅中预煮1 h，再按照5%例加入中性蛋白酶，分别于50 ℃恒温水浴锅中加热4 h后煮沸灭酶10 min，用离心机在4 000 r/min下离心10 min，取油水层，用石油醚萃取后再蒸发石油醚，烘干之后称取油重量.

试验发现提取时间、料水比、提取温、pH 值都对实验有很大的影响，即提取时间为4 h、pH值为5.5、料水比为1∶6、提取温度为50 ℃时,油脂提取率最高，出油率为80.46%.

3　索氏提取法提取核桃仁脂肪油

3.1　提取核桃仁脂肪油的理想溶剂

核桃仁脂肪油的溶剂法提取应用了萃取原理.通过选择不同的溶剂作为溶媒来比较最终的提取率选出最好的溶媒.在料液比为1∶5.5、提取时间为2 h、提取温度为65 ℃时，结果如表1所示.

表1 最佳溶媒的选择

从表1中可看出,在相同的时间和相同的提取温度下，正己烷的得油率是最高的,所以本次实验的最佳溶媒是正己烷.

3.2　提取温度对提油率的影响

处理过的核桃粉2 g，用正己烷为萃取剂置于索氏提取器中,以1∶5.5为料液比,提取时间为2 h,分别在55，60，65，70 ℃提取,记下在不同温度下的核桃仁提油率.随着温度的提高,开始时提油率一直升高，但温度超过65 ℃后提油率反而开始下降,所以65 ℃为最佳温度.

3.3　提取时间对提油率的影响

称取处理好的核桃仁粉末置于索氏提取器中,再加入正己烷，料液比为1∶5.5,提取时间设为1.5，2，2.5，3 h进行对比,在特定温度下提取.当时间达到2 h后,提油率达到了制高点.

3.4　料液比对提油率的影响

精密称取处理好的核桃仁粉末于索氏提取器中,加入正己烷，设定料液比为1∶4.5，1∶5.5，1∶6.5，1∶7.5,在一定提取时间、提取温度下提取.提取率与料液比之间的线性关系,当料液比为1∶5.5时,提油率不增反减.实验结果表明：该条件下适宜料液比为1∶5.5.

精密称取处理好的核桃仁粉末2 g，以正己烷为提取溶剂置于索氏提取器中,料液比1∶5.5,提取时间2 h,在65 ℃下进行提取,经计算得提油率为6.32%.

4　微波萃取核桃仁脂肪油

4.1 提取核桃仁脂肪油的理想溶剂

在萃取罐中分别加入核桃仁粉末,然后分别用溶剂提取.通过溶剂提取率的对比,选出合适的溶剂来提取核桃仁脂肪油.实验参数为:萃取剂7 mL,核桃仁提取温度为60 ℃,提取时间10 min.结果如表2所示.

表2　最佳溶媒的选择

由表2 可见,正己烷的得油率是最高的,所以选择正己烷为实验的萃取溶剂.

4.2　提取温度对提油率的影响

选用处理好的核桃仁粉末，每克用萃取溶剂5 mL,以正己烷为萃取溶剂.将正己烷加入萃取罐中，提取10 min,萃取是在50，55，60，65 ℃下进行提取.提取10 min,与原油常压蒸馏后得到粗油.温度提高,提油率也缓慢增大.温度升到超过60 ℃时的提油率则有所下降,所以选用60 ℃为最佳提取温度.

4.3　提取时间对提油率的影响

取核桃仁粉末，每克用萃取溶剂5 mL,以正己烷为萃取溶剂将其加入萃取罐中，在温度为60 ℃下进行提取.提取时间为10，12，14，16 min,过滤后通过常压蒸馏得到原油.当时间达到14 min后,提取率达到一个顶峰,不再增加.所以用14 min为最佳提取时间.

4.4　溶剂体积对提油率的影响

取2 g左右处理好的核桃仁，每克核桃仁用萃取溶剂5，6，7，8 mL,以正己烷为萃取溶剂,将10 mL正己烷加入萃取罐中，在温度为60 ℃下进行提取.提取时间为14 min,经过滤除去固体残渣,常压蒸馏后得到粗油.

增加萃取剂的体积,降低核桃油中溶剂的含量,在一定的时间内会增加出油率.当溶剂体积增大一定程度后,提油率就不再增大了.而且溶剂体积也不应该太大.每克核桃仁应用萃取溶剂7 mL.

取适量处理好的核桃仁粉末，每克用萃取溶剂7 mL,以正己烷为萃取溶剂将适量正己烷加入萃取罐中，提取14 min,温度为60 ℃下进行提取.通过过滤除渣,常压蒸馏后得到原油.经计算得提油率为56.74%.

5　有机溶剂浸出法提取核桃仁脂肪油

5.1　提取时间对提取率的影响

核桃仁粉碎过筛称10 g，用正己烷提取，按料液比1∶6加入正己烷，60 ℃下分别提取10,15,20,25 h后真空抽滤，于35 ℃下蒸发回收溶剂，计算核桃仁脂肪油提油率.

5.2　料液比对提取率的影响

核桃仁粉碎过筛称10 g，用正己烷提取，按料液比分为1∶5.5,1∶6,1∶6.5,1∶7的条件加入正己烷，60 ℃下提取20 h后真空抽滤，于35 ℃下蒸发回收溶剂，计算得到核桃仁脂肪油提油率.

5.3　提取温度对提取率的影响

取核桃仁粉末，用正己烷提取，按料液比1∶6加入正己烷，在提取温度分别为50,55，60，65 ℃下提取20 h后用真空泵抽滤,于适宜温度下蒸发回收溶剂，计算得到核桃仁脂肪油提油率.

核桃仁粉碎过筛称10 g，用正己烷提取，按料液比分为1∶6.5的条件加入正己烷，在提取温度为60 ℃下提取20 h后真空抽滤，于35 ℃下蒸发回收溶剂，计算得到核桃仁脂肪油提油率.最后得到结果,提取时间为20 h，料液比为1∶6.5，提取温度为60 ℃时,油脂提取率最高，出油率达85.84%.

6　结果与讨论

1)水酶法提取核桃仁脂肪油对提取时间、pH、料水比等的要求都很高,在此条件下进行试验选出最佳实验条件有利于提高提取率.水酶法提油后期必须破乳.该法安全性好并且油脂品质高，此法能快速实现酶法提油产业化发展.

2)索氏提取法提取核桃仁脂肪油是很经典的实验方法，由于具有很大的局限性，所以实验结果得到的是粗油脂.

3)微波萃取核桃仁脂肪油：微波萃取的核桃仁脂肪油得油率高，萃取的脂肪油色泽好并且节能无污染.微波萃取效率高，节省了大量时间,提取材料在不同组进行选择性加热，从而提高萃取效率和脂肪油纯度.

4)有机溶剂浸出法提取核桃仁脂肪油：此法出油率也很高，易大规模工业生产.实验中存在油脂中有溶剂残留、操作工艺流程长、工艺复杂、脂肪油色泽深等缺点.

参考文献：

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