超声波辅助提取西瓜籽油的研究

黄剑剑　谢三都

摘 要：本文研究了超声波辅助有机溶剂提取西瓜籽油工艺，并确定了最佳超声波辅助提取工艺参数。结果表明，最佳提取工艺条件为料液比1∶8，功率200 W，时间5 min。

关键词：西瓜籽;超声波;西瓜籽油

Abstract：The effect of ultrasonic on the oil extraction from watermelon seed was studied in this paper. The optimum extraction technology has been determined. The results showed that the best extraction condition is： the ratio of garlic mass to ethanol volume is 1∶8， ultrasonic power is 150 W， ultrasonic time is 5 min.

Key words：Watermelon seed; Ultrasonic; Watermelon seed oil

中图分类号：S651

西瓜属葫芦科，是一种双子叶开花植物，全世界的西瓜品种约有4 000种，我国也有100多种。西瓜全身是宝，其种仁虽小功能却强大，可供食用或药用。据《中药大辞典》中记载，西瓜籽含有丰富的蛋白质、脂肪酸、维生素B、钙、镁、钾、铁、硒等营养元素[1-3]，还含有尿素酶、膳食纤维、α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶和蔗糖酶等，具有清肺化痰、健胃通便、缓解膀胱炎等作用。西瓜籽中的皂苷样成分具有驱虫作用[4-5]，西瓜籽中脂肪含量最高，脂肪中主要脂肪酸为亚油酸，这种不饱和脂肪酸对人体有重要的保健作用，具有降低胆固醇，预防动脉硬化的作用[6-8]。

植物油一般采用压榨、浸出等方法获得。压榨法适应性强、工艺操作简单、生产设备维修方便、生产规模大小灵活、适合各种植物油的提取，同时生产比较安全。但压榨法存在出油率低、劳动强度大、生产效率低等缺点，且由于榨油过程中有生坯蒸炒的工序，粕中蛋白质变性严重，油料资源综合利用率低。浸出法具有出油率高、粕中残油率低、劳动强度低、粕中蛋白质变性程度小、质量较好、易实现大规模生产和生产自动化等优点，但其仍存在耗时较长、生产效率较低等缺点。超声辅助提取由于具有较好地保留食品原料中的营养成分、不破坏产品风味又存在节约能源、操作方便等优点，因此受到越来越多的关注。

目前我国已成功将超声波辅助技术应用于许多领域，并取得显著进展，但其应用于西瓜籽油提取中的研究报道较少。本文对超声波辅助提取西瓜籽油进行研究，选取影响西瓜籽油提取率的料液比、超声功率、超声作用时间等因素进行单因素试验和正交试验，确定最佳工艺参数，以期为生产上的广泛应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

西瓜籽，购于康美农贸市场;石油醚，无水乙醇，正己烷，乙酸乙酯，丙酮均为分析纯。

1.2 仪器

循环水式多用真空泵（型号：SHB-III，郑州长城可供贸易有限公司）;电热恒温水浴锅（型号：HWS-28，上海齐欣科学仪器有限公司）;精密分析天平（型号：AL204，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司）;电子天平（型号：PL602-S，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司）;高速多功能粉碎机（型号：JSP-100型，浙江省永康市金穗机械制造厂）;电热鼓风干燥箱（型号：101-1AB，天津市泰斯特仪器有限公司）;超声波细胞粉碎机（型号：JY88-II，宁波新艺超声设备有限公司）;玻璃仪器气流烘干器（型号：B型，郑州长城科工贸易有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 原料预处理

将西瓜中的籽取出、洗净，置于45 ℃的烘干箱烘8 h后、去壳，粉碎过40目标准样筛，备用。

1.3.2 超声波辅助提取西瓜籽油的工艺流程

西瓜籽粉→按一定料液比加入有机溶剂→超声波辅助浸提→过滤→滤液置于（105±2）℃烘箱中烘至恒重→西瓜籽油

1.3.3 西瓜籽油提取率计算公式

（1）

式（1）中，m1-西瓜籽油质量，单位g;m0-西瓜籽粉质量，单位g。

1.3.4 超声波辅助提取西瓜籽油的单因素试验

（1）不同有机溶剂对西瓜籽油提取率的影响。分别采用有机溶剂石油醚、无水乙醇、正己烷、乙酸乙酯、丙酮，在料液比为1∶8，超声功率为150 W的条件下作用5 min，抽滤，烘干至恒重并称量，计算提取率。

（2）不同料液比对西瓜籽油提取率的影响。采用石油醚，在料液比分别为1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9和1∶11，超声功率为150 W的条件下作用5 min，抽滤，烘干至恒重并稱量，计算提取率。

（3）不同作用时间对西瓜籽油提取率的影响。采用石油醚，料液比为1∶8，超声功率为150 W，分别作用1、3、5、7、9 min和11 min后，抽滤，烘干至恒重并称量，计算提取率。

（4）不同超声功率对西瓜籽油提取率的影响。采用石油醚，料液比为1∶8，分别在超声功率为50、100、150、200 W和250 W下作用5 min，抽滤，烘干至恒重并称量，计算提取率。

1.3.5 超声辅助提取西瓜籽油的正交试验

根据单因素实验结果确定正交试验因素，选取

L9（34）正交表探讨超声波辅助提取西瓜籽油的最佳工艺条件。

2 结果与分析

2.1 不同溶剂对西瓜籽油提取率的影响

分别采用有机溶剂石油醚、无水乙醇、正己烷、乙酸乙酯、丙酮，在料液比为1∶8，超声功率为150 W

的条件下作用5 min，抽滤，烘干至恒重并称量，计算提取率，所得结果如图1所示。

由图1可知，提取量的关系为：石油醚>正己烷>乙酸乙酯>丙酮>无水乙醇，用石油醚作为溶剂提取时，西瓜籽油的提取率为51.04%。从而确定西瓜籽油的最佳提取溶剂为石油醚。

2.2 不同料液比对西瓜籽油提取率的影响

采用石油醚，在料液比分别为1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9和1∶11，超声功率为150 W的条件下作用5 min，抽滤，烘干至恒重并称量计算提取率，所得结果如图2所示。

由图2可知，随着料液比的增大，西瓜籽油的提取率先升高后趋于平衡。当料液比增大至1∶8时，西瓜籽油提取率达到最大值为51.33%;进一步增大料液比，西瓜籽油提取率趋于平衡。当料液比小于1∶8时，由于溶剂量太少，原料中的油脂不能被完全提取出来，西瓜籽油的提取率较低;当料液比为1∶8时，提取率达到最高为51.33%;当料液比大于1∶8时，提取率趋于平缓，因为油脂已基本提取完整，再增加溶剂用量，提取率基本保持不变。从经济角度考虑，料液比選1∶8最佳。

2.3 不同作用时间对西瓜籽油提取率的影响

采用石油醚，料液比为1∶8，超声功率为150 W，分别作用1、3、5、7、9 min和11 min后，抽滤，烘干至恒重并称量，计算提取率，所得结果如图3所示。

由图3可知，随着超声时间的增加西瓜籽油提取率先升高后降低。当超声时间为5 min时，增长趋势明显，西瓜籽油的提取率达到最大值为51.33%。当超声时间小于5 min时，提取率较低，这是由于超声波作用时间太短，物料细胞破碎不充分，导致出油率低。当超声时间为5 min时，提取率达到最高为51.33%，这是由于超声波处理时间越长，超声波对物料的作用就越充分，细胞被破碎越多[15]，出油率也相应增加。当超声时间大于5 min时，提取率开始下降，这是由于随着时间进一步的增加，细胞内温度不断升高，降低了出油率。综合考虑经济因素，超声时间选5 min最佳。

2.4 不同超声功率对西瓜籽油提取率的影响

采用石油醚，料液比为1∶8，分别在超声功率为50、100、150、200 W和250 W下作用5 min，抽滤，烘干至恒重并称量，计算提取率，所得结果如图4所示。

由图4可知，随着超声功率的增大，西瓜籽油的提取率呈现出先逐渐增高后降低并趋于平缓的趋势。当超声功率为150 W时，西瓜籽油的提取率达到最大为51.33%。当超声功率小于150 W时，西瓜籽油的提取率随着超声功率的增加而增大，这是由于超声波处理功率越大，空化作用和机械作用越剧烈，媒质粒子的速度和加速度越大，界面扩散层上的分子扩散就越快，油脂渗透出来的速度就越快，当超声功率为150 W

时，提取率达到最大为51.33%;当超声功率大于150 W

时，提取率有所下降，这是由于超声波处理功率过大，声空化增强也使声散射衰减增大，非线性引起的附加衰减也随之增大，这不利于声能量的传播[16]。

2.5 超声辅助提取法最佳工艺参数的确定

在单因素试验的基础上，选定3因素3水平作正交试验，试验因素和水平表见表1，试验结果与分析表见表2。

由表2可知，时间的极差值最大，即超声波的处理时间对西瓜籽油的提取率影响最大;其次是超声波处理功率，再次是料液比。由k值得最优组合A2B2C2，此时西瓜籽油的提取率为51.33%，小于由正交试验表得出最优组合A2B3C2的西瓜提取率（51.44%），所以最优组合为A2B3C2，即料液比1∶8、功率200 W、时间5 min时，该条件为最佳提取工艺条件。

3 结论

综上所述，超声波提高了西瓜籽的出油速率;超声辅助提取西瓜籽油的最佳工艺参数为：料液比为1∶8、功率为200 W、时间为5 min。

参考文献：

[1]江苏新医学院.中药大辞典（上、下册）[M].上海：上海人民出版社，1977.

[2]王 妍，王立新，连松刚.宁夏野西瓜苗籽油脂肪酸成分分析[J].粮食与油脂，2008（9）：23-24.

[3]中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所.食物成分表（全国代表值）[M].北京：人民卫生出版

社，1991.

[4]刘祥义，付 惠，陈玉惠.元宝枫油理化特性及脂肪酸组成研究[J].中国油脂，2003（3）：66-67.

[5]唐传核，徐建祥，彭志英.脂肪酸营养与功能的最新研究[J].中国油脂，2000（6）：20-23.

[6]张 汆，阐建全.花椒籽的研究进展[J].西部粮油科技，2003（6）：44-47.

[7]郭红星，陈庆华，陈 岚，等.超临界流体技术在药学领域制备微粒中的应用[J].中国医药工业杂志，2008（2）：136-141.

[8]Mu?oz M，Guevara L，Palop A，et a1.Determination of the effect of plant essential oils obtained by supercritical fluid extraction on the growth and viability of Listeria monocytogenes in broth and food systems using flow cytometry[J].LWT—Food Science and Technology，2009，42（1）：220-227.

作者简介：黄剑剑（1990—），女，硕士，助理工程师;研究方向为食品加工与安全。

通信作者：谢三都（1984—），男，硕士，副教授;研究方向为食品加工工艺。