不同方法提取牡丹籽油品质差异

王喜波，王海晴，李秋慧，武燕华，李杨,2，隋晓楠，齐宝坤，江连洲,2*

（1.东北农业大学食品学院，哈尔滨　150030；2.国家大豆工程技术研究中心，哈尔滨　150030）

不同方法提取牡丹籽油品质差异

王喜波1，王海晴1，李秋慧1，武燕华1，李杨1,2，隋晓楠1，齐宝坤1，江连洲1,2*

（1.东北农业大学食品学院，哈尔滨150030；2.国家大豆工程技术研究中心，哈尔滨150030）

文章以油用牡丹籽为原料，通过牡丹籽油感官指标及脂肪酸分析，研究不同方法（超声波辅助水酶法、超临界CO2萃取法、溶剂浸提法）提取牡丹籽油与市售牡丹籽油品质差异。结果表明，超声波辅助水酶法提取牡丹籽油（提取率为22.13%）外观品质与市售牡丹籽油相近，具有牡丹籽油固有气味和滋味、口感良好，且不饱和脂肪酸含量高（92.85%），相对密度（20℃）、酸价、碘值、过氧化值分别为0.9278、0.798 mg KOH·g-1、169.2 g·100 g-1、1.61 meq·kg-1，符合国家标准规定。

牡丹籽；超声波辅助提取；水酶法；品质

王喜波，王海晴，李秋慧，等.不同方法提取牡丹籽油品质差异［J］.东北农业大学学报，2016，47（9）：46-51.

Wang Xibo，Wang Haiqing，Li Qiuhui，et al.Comparative study on peony seed oil by different methods［J］.Journal of Northeast Agricultural University，2016，47（9）：46-51.（in Chinese with English abstract）

牡丹是毛茛科芍药属灌木，在我国种植范围较广，在洛阳、菏泽、彭州等地种植相对集中，面积超过20 000 hm2［1］。牡丹籽粒具有抗炎、调节心血管系统、保肝、降血糖和调节免疫功能等作用［2-5］，牡丹籽含油率与大豆相当，但牡丹籽油的脂肪酸组成优于大豆油。牡丹籽油是一种新型食用木本植物油（2011年卫生部《卫生部关于批准元宝枫籽油和牡丹籽油作为新资源食品的公告》），含有100多种活性物质，富含不饱和脂肪酸（含80%左右），主要为亚麻酸和亚油酸［6-8］。牡丹籽油作为“α-亚麻酸”的主要来源，可促进婴幼儿以及青少年的脑神经和视神经发育，降低老年人“三高症”发病率。

目前我国牡丹籽油年产量约2万t，牡丹籽油价格昂贵，市场占有率虽极有限，但可满足高端消费市场需求，替代部分高档进口植物油。因其特殊成份和功效，在未来食用油市场具有较大开发潜力和空间。牡丹籽油的制备方法主要有溶剂萃取和超临界CO2萃取［6，8］，溶剂提取法存在试剂残留的安全性问题，超临界CO2萃取存在成本过高问题。水酶法是一种新型油脂制取工艺，符合清洁生产和能源高效利用发展理念［9］。超声辅助植物油脂提取技术，具有短时高效优点［10-13］。本文采用超声辅助水酶法制取牡丹籽油，具有安全、油品质高、绿色环保、能耗低等优点。

试验通过分析对比超声辅助水酶法提取牡丹籽油与其他常见牡丹籽油（超临界CO2萃取牡丹籽油、溶剂浸提牡丹籽油、市售压榨牡丹籽油）感官指标及脂肪酸组成，旨在探究提取高品质牡丹籽油最佳工艺，以期为超声波辅助水酶法提取牡丹籽油的产业化开发提供参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

牡丹籽（北京富贵牡丹高科技开发有限公司2014年）；牡丹籽油（黑龙江省家乐福超市）；碱性蛋白酶6 L（活力100 000 U·g-1以上，济南德克生物技术有限公司）；氢氧化钠、盐酸、正己烷等均为国产分析纯。

1.2仪器与设备

FA2004型电子分析天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）；JY92-IIN型超声波细胞粉粹机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；HA121-50-01型超临界流体萃取设备（江苏南通华安超临界萃取有限公司）；FW-100型高速万能粉碎机（绍兴市科宏仪器有限公司）；RE-52A旋转蒸发仪（上海精科实业有限公司）；LXJ-IIBB高速离心机（上海安停科学仪器厂）；HHW型数显恒温水浴锅（带磁力搅拌，常州丹瑞实验仪器设备有限公司金坛市双捷实验仪器厂）；索氏提取仪（洛阳化学试剂与仪器厂）；FE20 METTLER TOLEDO pH计（江西博力仪器设备有限公司）；WGL-45B型电热恒温鼓风干燥箱（天津泰斯特仪器有限公司）；HP6890GC/5973MS气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent Technologies公司）。

1.3方法

1.3.1不同提取工艺处理条件

试验选取新鲜饱满、无虫害牡丹籽，在45℃干燥箱中干燥，测定含水率为6.91%。用粉碎机粉碎过60目筛（间歇粉碎，防止粉碎机过热使样品氧化），过筛后牡丹籽粉末干燥避光低温保存。

1.3.1.1超声辅助水酶法提取牡丹籽油

使用JY92-IIN型超声波细胞粉粹机对牡丹籽超声处理，变幅杆插入液面下深度约为4 cm。向1 000 mL烧杯中加入适量料液比为1∶5（g·mL-1）牡丹籽和去离子水，在超声波功率为400 W、提取温度40℃条件下，处理45 min［14］。超声后，用0.5 N NaOH和0.5 N HCl调节溶液pH为9.0，加入2%碱性蛋白酶6 L。反应液在55℃水浴锅中酶解3 h后，于90℃灭酶，酶解后样品离心20 min（转速为10 000×g）。离心后溶液分层（残渣、水解液、乳状液、油），准确称量干燥后牡丹籽油［15］。

1.3.1.2溶剂浸提法（索式提取法）

采用索式提取法测定牡丹籽总含油量。将牡丹籽粉用正己烷浸提8 h［16］。反应结束后，50℃时旋转蒸发器减压蒸发有机溶剂。将旋转蒸发后油样放到烘箱（90℃）内烘干残留溶剂，直至前后两次样品重量不变为止（±0.2%），用分析天平称量油脂质量。

1.3.1.3超临界CO2萃取牡丹籽油

在超临界CO2萃取中，萃取率主要影响因素有萃取压力、萃取温度及萃取时间［17］。本试验将CO2流量控制在20 L·h-1，选取工作条件为：萃取压力35 MPa，萃取温度45℃，萃取时间120 min［18］。称取250 g牡丹籽粉末置于1 L萃取釜中超临界CO2萃取，每隔一段时间收集萃取物，收集油脂，牡丹籽油含量按以下公式计算：

式中：m1—接收瓶质量（g）；m2—接收瓶和粗脂肪质量（g）；m—牡丹籽粉末质量（g）。

1.3.2牡丹籽油理化指标测定

1.3.2.1牡丹籽油脂肪酸成分分析

牡丹籽油脂肪酸分析参考Li等方法略做改进［19］。样品甲酯化：应用Agilent 7890气相色谱与Agilent 5975质谱仪分析牡丹籽脂肪酸组成，采用BF3-甲醇溶剂法对牡丹籽甲酯化处理。取牡丹籽油1 g置于圆底烧瓶中，加0.5 mol·L-1氢氧化钾-甲醇溶液6 mL于60℃条件下水浴回流皂化30 min，冷却添加质量分数40%BF3-甲醇溶液12 mL于60℃水浴回流甲酯化5 min，冷却后加入4 mL正己烷及4 mL饱和氯化钠，充分混合离心，按色谱质谱条件GC-MS分析。

GC-MS联用仪工作条件：色谱柱：HP-88石英毛细管柱（100 mm×0.25 mm，0.2 μm）；升温程序：80℃保持5 min，以10℃·min-1速率升至150℃，停留2 min，5℃·min-1速率升至230℃，停留10 min。进样量：1 μL；进样口温度：250℃；分流比：30∶1；载气：氦气；柱前压：100 kPa；电离电压：70 eV；质量扫描范围：50～550 amu。

1.3.2.2牡丹籽油理化性质分析

相对密度按GB/T 5526-1985测定；品质指标测定GB/T 5525-1985植物油脂检验气味、滋味鉴定法［20］；水分及挥发物含量测定按AOCS Ca 2c-25-2009方法测定；酸值按GB/T 5530-2005方法测定；过氧化值按照GB/T 5009.37-2003方法测定；碘值按照GB/T 5532-1995方法测定。

1.4数据处理

相同提取条件下，试验均重复3次，试验结果以“平均值±标准差”表示，n=3，采用SPSS 18.0软件对试验数据统计分析。

2　结果与分析

2.1牡丹籽油外观品质比较

比较不同方法获得牡丹籽油外观品质，结果见表1。

由表1可知，索氏提取牡丹籽油透明度、杂质及气味、滋味低于其他5种油样，品质最差，可能原因是溶剂法提取牡丹籽油过程中，有机溶剂同时将牡丹籽中脂溶性杂质（磷脂、脂蛋白等）和低熔点脂质成分（蜡质、脂肪醇等）析出，油中含有杂质，影响品质［21］。水酶法牡丹籽油虽然未经任何精炼，从透明度以及杂质看，与精炼牡丹籽油（S4市售牡丹籽油、S5市售牡丹籽油、S6市售牡丹籽油）相同。从气味、滋味来看，索氏提取牡丹籽油存在异味，可能是由于其游离脂肪酸含量较高，使油脂带有刺激气味［22］，同时索氏提取存在高温过程，油脂中多不饱和脂肪酸氧化裂变，产生不良气味［23］；水酶法牡丹籽油风味浓郁，无异味，与市售牡丹籽油品质相近。因此，S1超声辅助碱性蛋白酶6L外观品质较好。

2.2牡丹籽含油率与牡丹籽油脂肪酸组成

用气相色谱-质谱仪分析不同方法得到的牡丹籽油脂肪酸组成，结果见表2。

表2　牡丹籽油脂肪酸组成比较Table 2Comparison of peony seed oil fatty acid （%）

由表2可知，索氏提取牡丹籽油提取率最高，为24.58%，其次是超声辅助碱性蛋白酶6 L提取法（22.13%），超临界CO2萃取法提取率最低（20.95%）。6种牡丹籽油富含不饱和脂肪酸（约90%）［24］，主要为α-亚麻酸（超过40%），其次是亚油酸、油酸，花生酸含量最低，仅为0.4%（S5除外）。超临界CO2萃取牡丹籽油富含多不饱和脂肪酸（86.64±0.08%），其次为超声辅助碱性蛋白酶6 L （70.30±0.13%）和索式提取（69.21±0.21%）牡丹籽油，三种市售牡丹籽油多不饱和脂肪酸含量较低（约65%），可能原因是市售牡丹籽油多数为压榨法提取，饼粕残油率高，加热温度高，处理时间长，油质量差［9］。

6种牡丹籽油饱和脂肪酸含量差异较大，其中市售牡丹籽油饱和脂肪酸含量较高，其次为索式提取（7.39±0.25%）和超声辅助碱性蛋白酶6 L （7.05±0.11%），超临界CO2萃取牡丹籽油饱和脂肪酸含量最低，仅1.85±0.08%。与索氏提取相比，超声辅助碱性蛋白酶6 L提取牡丹籽油不饱和脂肪酸含量相对较高，且提取时间短，不存在溶剂残留等问题［21］，考虑提油质量和效率，采用超声辅助碱性蛋白酶6 L提取牡丹籽油较好。

2.3不同提取方法提取牡丹籽油理化性质分析

6种牡丹籽油理化性质分析结果见表3。

表3　不同提取方法得到牡丹籽油理化性质Table 3Comparison of peony seed oil physical and chemical properties

由表3可知，S1超声辅助碱性蛋白酶6 L及S2索氏提取处理牡丹籽油与市售牡丹籽油（S4、S6）相对密度相近，S5市售牡丹籽油相对密度最小，饱和程度低。S3超临界CO2萃取牡丹籽油相对密度较大，说明其不饱和程度高，羟酸含量较高［25］，与表1结果一致。

由表3可知，6种牡丹籽油酸价存在显著性差异。酸价体现油脂中游离脂肪酸含量，为衡量油脂质量重要指标之一。S5市售牡丹籽油酸价最高，易氧化酸败，其次为S2索式提取牡丹籽油，S1超声辅助碱性蛋白酶6 L及S3超临界CO2萃取牡丹籽油酸价均低于市售牡丹籽油，这是由于两种方法提取牡丹籽油未经过脱酸精炼过程；与未精炼溶剂浸提牡丹籽油相比，溶剂浸提牡丹籽油酸碱是超声辅助碱性蛋白酶6 L提取牡丹籽油1.2倍，其原因是游离脂肪酸会部分溶于水中使油脂酸价降低［26-27］。超声辅助水酶法提取牡丹籽油酸价为0.798 mg KOH·g-1，抗氧化性较好，且低于国家食用油标准（GB 2716-2005，酸价≤3mg KOH·g-1）。

6种牡丹籽油碘值差异显著，碘值是衡量油脂不饱和程度及不饱和脂肪酸含量重要指标，碘值低说明样品易氧化。由表3可知，S3超临界CO2萃取碘值最高，其次为S1超声辅助碱性蛋白酶6L，S5市售牡丹籽油碘值最低，表明超临界CO2和超声辅助水酶法牡丹籽油中产生氧化酸败物质少，这也说明6种牡丹籽油脂肪酸组成存在差异，该结果与GC-MS分析结论一致（见表2）。植物油碘值主要与不饱和脂肪酸中多不饱和脂肪酸含量关系密切［28］。表3中超临界CO2和超声辅助水酶法牡丹籽油多不饱和脂肪酸含量高，S5市售牡丹籽油含量低。

过氧化值是评定油脂和脂肪酸等氧化程度重要指标之一，反映油脂氧化酸败程度。由表3可知，S2索氏提取牡丹籽油过氧化值最高，可能是溶剂法反应温度高，提取时间长，油脂更易氧化。而S1超声辅助碱性蛋白酶6 L反应条件温和，抗氧化物质变性少，油脂氧化程度低，此外酶降解蛋白产生水解蛋白具有抗氧化活性，减缓油脂氧化速率［29］。超声辅助水酶法牡丹籽油过氧化值低于GB 2716-2005中国家食用油标准，超声辅助水酶法牡丹籽油品质较好。目前，受装备、技术成熟度、生产规模等制约，超声辅助碱性蛋白酶6 L提取牡丹籽油比市售压榨法成本高10%～20%，但随着制备技术水平提高和规模化生产，酶法制油的优势将逐渐显现。

3　结论

a.6种牡丹籽油外观品质对比发现，超声辅助碱性蛋白酶6L提取牡丹籽油透明度高、无杂质、风味浓郁、无异味、口感良好，其外观品质与市售牡丹籽油相近。

b.从6种牡丹籽油脂肪酸组成看，牡丹籽油中主要含3种脂肪酸，即油酸、亚油酸、亚麻酸，除S5市售牡丹籽油外，其他脂肪酸含量差异不显著。超声辅助碱性蛋白酶6 L（提取率22.13%）提取牡丹籽油不饱和脂肪酸含量（92.85%）较三种市售牡丹籽油高，超临界CO2萃取牡丹籽油饱和脂肪酸含量最低，仅为1.85%±0.08%，综合提取质量和效率，超声辅助碱性蛋白酶6 L是提取牡丹籽油较为理想方法。

c.从6种脂肪酸理化性质分析看，S3超临界CO2萃取牡丹籽油理化性质最好，其次为S1超声辅助碱性蛋白酶6 L提取牡丹籽油，综合成本及效率比较，S1超声辅助碱性蛋白酶6 L提取牡丹籽油理化性质最佳，其相对密度、酸价、碘值、过氧化值分别为0.9278、0.798 mg KOH·g-1、169.2 g·100 g-1、1.61 meq·kg-1，符合国家标准规定。

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Comparative study on peony seed oil by different methods

WANG Xibo1，WANG Haiqing1，LI Qiuhui1，WU Yanhua1，LI Yang1，2，SUI Xiaonan1，QI Baokun1，JIANG Lianzhou1，2
（1. School of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China；2.National Research Centre of Soybean Engineering and Technology，Harbin 150030，China）

Compared with sensory index and fatty acid composition of peony seed oil，the paper has established the effect on the quality of peony seed oil by different extraction process，including ultrasonicassisted aqueous enzymatic extraction，supercritical carbon dioxide extraction，solvent extraction and commercially available oil.The results showed that the apparent quality and density of ultrasonic-assisted aqueous enzymatic extraction of peony seed oil（extraction yield 22.13%）expressed near the commercially available peony seed oil，and it had peony seed oil natural smell and taste and high content of unsaturated fatty acid（92.85%），the relative density（20℃），acid value，iodine value，peroxide value were 0.9278，0.798 mg KOH·g-1，169.2 g·100 g-1and 1.61 meq·kg-1，complied with the national standard limit.

peony seed；altrasonic assisted extraction；enzyme-assisted aqueous extraction processing；quality

TS201.2

A

1005-9369（2016）09-0046-06

2016-06-22

国家大豆产业技术体系专项（CARS-04-PS25）

王喜波（1975-），男，副教授，博士，研究方向为食品科学。E-mail：wangxibo@yahoo.cn

江连洲，教授，博士，博士生导师，研究方向为食品科学。E-mail：jlzname@163.com