芍药籽油提取及其理化性质研究

(扬州大学园艺与植物保护学院，江苏 扬州 225009)

牡丹籽油作为一种新兴的木本油料作物，因富含α-亚麻酸而备受人们关注[1]。在分类学上，牡丹和芍药同为芍药科芍药属，亲缘关系相近，生物学性状相似，均在中国具有悠久的栽培和观赏历史。与牡丹相比，芍药种子不仅结实率高，而且能够实现机械化采收，更适应劳动力越来越少的现代农村的生产发展。目前在芍药籽油上已有相关研究报道，如马广莹等[2]通过对牡丹和芍药籽油的研究比较，发现两者成分相近，但相较于牡丹籽油，芍药籽油中油酸质量分数、亚油酸质量分数较高，其中亚油酸因具有降低血清胆固醇水平的作用而在预防心肌梗塞等心血管疾病方面有良好作用[3]；芍药籽油中的钙镁含量显著比牡丹籽油高，抗氧化能力也优于牡丹籽油，对人体健康有着十分重要的作用[4]；此外，芍药籽油还含有大量的生育酚，尤其是γ -生育酚具有较强的抗氧化能力[5]。由此可见，芍药籽油也极具开发价值，它在某些方面具有牡丹籽油无可比拟的优越性。

植物籽油的传统提取方法主要有压榨法和溶剂法，但随着技术的不断优化，水代法、水酶法、超临界CO2萃取法、超声辅助提取法和微波辅助法等常规方法也在大量涌现[6]。目前，关于芍药籽油的提取大多采用水代法和溶剂法，但相关报道的出油率均不超过30%，并且部分使用的芍药品种不明确[2,7-9]。此外，目前关于芍药籽油理化性质测定的研究极少，除了碘值、皂化值、矿质元素含量以及4种脂肪酸含量的测定外[2]，其它性质还有待于进一步的研究测定和完善。因此，在前人研究基础之上，选用种子结实率高的杭芍种子为材料[10]，进一步通过L9(34)正交试验对溶剂法提取的芍药籽油的最佳条件进行研究，进而检测其密度、酸值、碘值、皂化值和过氧化值几个理化性质，并与牡丹籽油进行比较，以期为芍药籽油的开发和利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材 料

以栽植于扬州大学牡丹芍药种质资源圃中的杭芍为材料，选取花后95 d成熟期的颗粒饱满、无虫害的种子洗净，在80 ℃干燥箱中处理48 h，脱壳后用粉碎机破碎过40目筛，筛后备用，多余芍药籽粉置于干燥器中储存。

1.2 主要仪器与设备

T-500电子天平(常熟双杰测试仪器厂)；DHG-9076 A鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)；KQ-200 VDB超声波反应器(昆山超声波仪器厂恒温)；HH-4水浴锅(国华电器有限公司)；5810 R离心机(德国Eppendorf公司)；85-2 B磁力搅拌器(上海比朗仪器有限公司)；RE-52 A旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器公司)。

1.3 方 法

1.3.1溶剂提取法

准确称取30 g芍药籽粉于容器中，按一定料液比加入正己烷萃取剂，连接萃取装置，设置超声功率(200 W，80 kHz)和一定的提取温度并进行反应，离心后取上清液，在50 ℃下旋蒸分离籽油与溶剂，称取籽油重量并计算出油率。

出油率(%)=(芍药籽油质量/芍药籽粉质量)×100%。

1.3.2L9(34)正交试验设计

根据前期实验中获得的最佳提取温度、时间和料液比在此范围内设定3个合适的超声温度、超声时间和料液比水平，进行三因素三水平的正交试验设计(见表1)。

表1 超声辅助提取优化L9(34)正交试验因素水平表

因素 水平123A料液比/(g·mL-1)1∶111∶131∶15B时间/h11.52C温度/℃606570

1.3.3芍药籽油理化性质测定

1) 密度：将芍药籽油置于水浴中加温至25 ℃，称量干燥的100 mL容量瓶质量W1(g)，后将芍药籽油定容至100 mL，再次称量质量W2(g)，减去空容量瓶质量即求得100 mL的芍药籽油质量(g)。

密度(g·mL-1)=(W2-W1)/100。

2) 酸值、碘值、皂化值和过氧化值：称取芍药籽油3～5 g，根据《GB/T 5530-2005 动植物油脂、酸值和酸度测定》[12]的操作步骤和计算方法对酸值进行测定；称取芍药籽油0.25 g左右，根据《GB/T 5532-2008动植物油脂、碘值的测定》[13]的操作步骤和计算方法对碘值进行测定；称取芍药籽油2 g，根据《GB/T 5534-2008动植物油脂皂化值的测定》[14]的操作步骤和计算方法对皂化值进行测定；称取芍药籽油2～3 g，根据《GB/T 5538-2005动植物油脂过氧化值的测定》[15]的操作步骤和计算方法对过氧化值进行测定。

1.4 数据处理

所有数据均通过3次重复实验后计算均值所得。在所获得的数据指标基础上，正交试验提取芍药籽油的实验结果中每个因素下各个水平的指标总和分别为K 1、K 2、K 3；每个因素下各个水平的指标总和的均值(K/3)分别为k 1、k 2、k 3；通过k 1、k 2、k 3中的最大值和最小值之差计算各因素下的极差R。数据分析均采用Excel软件进行。

2 结果与分析

2.1 芍药籽油提取的最佳条件

在前期单因素对芍药籽油提取的影响实验中，曾获得最佳提取温度、时间和料液3个值。本研究在这3个值的合适范围内又分别设定了芍药籽油提取实验的温度、时间和料液比，组合搭配进行三因素三水平的正交试验设计。对设计出的9种实验方案进行籽油提取，获得的提取率和相关数值分析如表2所示：方案5出油率最高为(34.93±0.94)%；K值和k值在A、B、C 3个因素下的最大值分别为K 2、K 2、K 3和k 2、k 2、k 3，即各因素下的较优水平分别为A2、B2、C3，与出油率最高的实验方案A2B2C3结果一致；在k值基础上获得的极差R值的大小顺序为A>B>C，即相对应的因素顺序为料液比、时间、温度。

表2 正交试验提取芍药籽油的结果

实验方案编号各因素及水平ABC出油率/%111130.10±0.87212230.83±0.56313331.01±0.77421233.32±0.36522334.93±0.94623133.41±1.12731331.30±0.57832132.30±0.87933232.13±0.22K191.9494.7295.81K2101.6698.0696.28K395.7396.5597.24k130.6531.5731.94k233.8932.6932.09k331.9132.1832.41极差R3.241.110.48分析较优水平A2B2C3主次因素A>B>C

2.2 芍药籽油理化性质的含量测定

由表3可知，采用溶剂法提取的芍药籽油密度为(0.912 4±0.004 9)g·mL-1、皂化值为(176.30±5.47)mg·g-1(NaOH)，2个值均与牡丹籽油的国家标准相近；芍药籽油的酸值为(1.52±0.19)mg·g-1(NaOH)，符合牡丹籽油国家标准中酸值不得高于3 mg·g-1(KOH)的规定；相比于牡丹籽油，芍药籽油的碘值较低，为(122.29±7.71)g·(100 g)-1；芍药籽油的过氧化值为0 mmol·kg-1，在牡丹籽油国标的规定范围内。

表3 芍药籽油的理化性质测定结果及与牡丹籽油国标比较

检测项目 芍药籽油理化数值牡丹籽油国家标准密度(g·mL-1)0.91±0.010.91～0.94酸值[(mg·g)-1(NaOH)]1.52±0.19≤3.0皂化值[(mg·g)-1(NaOH)]176.30±5.47183.56±3.29碘值[g·(100g)-1]122.29±7.71162～190过氧化值(mmol·kg)0≤7.5

3 讨 论

本研究通过L9(34)正交试验探究溶剂法提取的芍药籽油的最佳条件，结果表明：A2B2C3方案出油率最高，为(34.93±0.94)%。罗婧等[9]采用相同的提取方法得到的芍药出油率较本研究低，根据其实验可知，此结果与温度和时间等条件无关，因此推测可能与芍药品种有关。此外，同种提取方法下牡丹的出油率与芍药相近[17]，且相较于大多提取方法，溶剂法下提取的牡丹籽油的出油率更高[18-20]，这表明溶剂法本身可能用于提取籽油时出油率就较高；极差R值的大小顺序为：A>B>C，即料液比为影响芍药籽油出油率的首要因素，其次是时间的影响，三者中温度对其影响最小；A、B、C各因素下较优水平分别为A2、B2、C3，表明料液比1∶13，时间1.5 h，温度70 ℃为提取芍药籽油的最佳条件，这与出油率最高的方案为A2B2C3的结果一致。

对于芍药籽油的理化性质研究，本文从密度、酸值、碘值、皂化值和过氧化值5个方面进行指标数值的测定。油脂密度和酸价是评价食用油脂质量的重要指标。油脂密度是油脂在单位体积内的质量，在油脂行业的生产计量和贸易结算中应用比较广泛[21]。通过参考油脂密度对照表发现，常温下食用油的密度大致为0.91 g·mL-1，且牡丹籽油的国标密度也在0.91～0.94 g·mL-1之间，与测得的芍药籽油的密度0.91±0.01 g·mL-1极为相近，表明芍药籽油符合食用油标准，这与彭瑶瑶等[22]的研究结果一致。酸值是油脂中游离脂肪酸含量的标志[23]，新鲜油脂的酸值很小，但随着贮藏期的延长和油脂的酸败，酸值增大，因此酸值的大小可直接说明油脂的新鲜度和质量好坏[24]。研究测得芍药籽油的酸值为(1.52±0.19)mg·g-1(NaOH)，符合牡丹籽油国家标准和GB 2716-2005中食用植物油的酸值≤3 mg·g-1(KOH)的规定，表明芍药籽油符合标准且品质良好。马君义等[16]测得紫斑牡丹和凤丹牡丹的酸值分别为2.13±0.08 mg·g-1NaOH和2.05±0.11 mg·g-1NaOH，滇牡丹籽油[25]和湖南油用牡丹籽油[26]的酸值也在1.70 mg·g-1NaOH左右，高于芍药籽油，说明相对于后者，牡丹籽油更容易腐坏，而芍药籽油的质量更佳。

牡丹籽油碘值的国家标准为162～190 g·(100 g)-1，各理化性质研究中其碘值也大多都在160～180 g·(100 g)-1之间[25-27]。碘值可以判断油脂中脂肪酸的不饱和程度[28]，其与油脂的不饱和程度成正比，碘值越大，油脂中所含的双键越多，不饱和程度越大，对人体健康就越有利。芍药籽油测得的碘值为122.29±7.71 g·(100 g)-1，相比于牡丹籽油[16]较低，因此，芍药籽油的脂肪酸不饱和程度低于牡丹籽油，这与马广莹等[2]的研究结果相反，可能是受籽油提取时温度不同的影响[29]。但相比于花生油和菜籽油[30]，芍药籽油仍然具有较大量的不饱和双键，有很好的营养价值和食用价值。此外，依据GB/T 5532-2008中碘值的划分标准可知，芍药籽油属于半干性油(100～130 mg·g-1(KOH))，与大豆油和向日葵油为同一类，可用作食用油；皂化值的大小与油脂的平均分子量成反比，皂化值高的油脂熔点较低，易消化。研究测得的芍药籽油的皂化值为(176.30±5.47)mg·g-1(NaOH)，低于牡丹籽油的182.41 mg·g-1(KOH)[17]但相差不大，因此芍药籽油中的脂肪酸及甘油酯含量也足以满足人体对脂肪酸的需求；过氧化值是检测油脂氧化的重要指标，其值越大，表明油脂中氧化产物含量越高，油脂酸败变质程度也越严重[31]。为了防止过高的过氧化值食品引起的腹泻等问题，国际上对食用植物油过氧化值的标准为不超过10 mmol·kg-1，牡丹籽油在过氧化值上的国际标准也不超过7.5 mmol·kg-1。研究测定出的新鲜的芍药籽油的过氧化值为0 mmol·kg-1，即在提取过程中芍药籽油完全没有被氧化，籽油中也不存在不利于人体健康的过氧化物，且在保存时也不易被氧化变质，相较于牡丹籽油的1.36 mmol·kg-1[25]，芍药籽油更优，具有更好的抗氧化能力，这与马广莹等[2]通过对牡丹、芍药籽油抗氧化活性指标(DPPH)的测定和比较获得的结果一致。

4 结 论

L9(34)正交试验下，使用溶剂法提取芍药籽油的研究结果表明：料液比为影响芍药籽油出油率的主要因素，其次是时间因素，温度对其影响最小；料液比为1∶13、时间1.5 h、温度70 ℃为芍药籽油提取的最佳条件，其出油率最高，为(34.93±0.94)%；提取出的芍药籽油的密度(0.91±0.01)g·mL-1、酸值(1.52±0.19)mg·g-1(NaOH)、碘值(122.29±7.71)g·(100 g)-1、皂化值(176.30±5.47)mg·g-1(NaOH)和过氧化值(0 mmol·kg-1)5个理化性质总体上均大致符合牡丹籽油的国家标准，且部分理化性质优于牡丹籽油，具有后者不可替代的功能作用，为评价芍药籽油的质量和品质、开发其成为新型油料资源提供理论基础和参考价值。