不同提取溶剂对余甘子核仁油品质的影响

张雯雯,李 坤,2,郑 华,2,刘兰香,葛双双,张 弘,2,*

(1.中国林业科学研究院资源昆虫研究所,云南昆明 650233;2.国家林业局特色森林资源工程技术研究中心,云南昆明 650233)

不同提取溶剂对余甘子核仁油品质的影响

张雯雯1,李 坤1,2,郑 华1,2,刘兰香1,葛双双1,张 弘1,2,*

(1.中国林业科学研究院资源昆虫研究所,云南昆明 650233;2.国家林业局特色森林资源工程技术研究中心,云南昆明 650233)

研究旨在探寻不同提取溶剂对余甘子核仁油品质的影响,为余甘子核仁油的进一步开发与利用提供参考依据。以机械压榨法为参照,对比了8种不同类型提取溶剂对余甘子核仁油品质的影响,结果发现:采用压榨法提取余甘子核仁油的含油量仅为4.71%,与压榨法相比,溶剂法更适合余甘子核仁油的提取,含油量均大于14%。在此基础上,以GC-MS(气相色谱质谱联用)法对提取所得余甘子核仁油的脂肪酸组成进行分析后发现,余甘子核仁油的主要脂肪酸组成为α-亚麻酸、亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸等5种脂肪酸,其相对百分含量之和达98%以上。余甘子核仁油中的多不饱和脂肪酸为α-亚麻酸和亚油酸,二者相对百分含量之和超过60%,其中含量最高的多不饱和脂肪酸为α-亚麻酸,其相对百分含量超过44%。通过整体分析看出,在选取的8种不同类型溶剂中,长链小极性溶剂更有利于提高余甘子核仁油的品质。其中,正己烷为余甘子核仁油的理想溶剂,不仅油脂提取率高,油脂色泽和透明度优于其他几种溶剂,P/S值(不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸含量的比值)也相对较高,且含有微量菜油甾醇。

余甘子核仁油,理化性质,脂肪酸,品质分析

余甘子亦称滇橄榄,为大戟科叶下珠属余甘子(PhyllanthusemblicaL.)植株的果实[1]。作为藏族的习用药材,余甘子入药在我国已有近2000年的历史[2],并已载入《中华人民共和国药典》[3]。由于余甘子果实中含有丰富的多酚、蛋白质、生物碱、黄酮类、维生素及微量元素等营养成分[4],使得其具有降血脂[5]、抗氧化[6]、抗癌[7]、抑菌[8]等多种保健功效[9-10],并于1998年列入卫生部药食两用原料名单[11]。目前,有关余甘子的报道多集中在余甘子果肉的成分及功能等研究领域[12-14],余甘子核仁则多被当做生产加工的废弃物丢弃。近年来,随着余甘子核仁油提取及组成等研究报道的出现[15-16],人们逐渐开始认识到这种富含多不饱和脂肪酸油脂的特殊利用价值[17-19]。显然,余甘子核仁油的提取及制备是其开发与利用的基础。然而,余甘子核仁种皮坚硬、密实,加之本身含油率较低[20-21],使得余甘子核仁油的提取及制备具有一定特殊性。此外,由于余甘子核仁油的利用价值主要体现在其富含的多不饱和脂肪酸上,因此,以提高其有效组分为目标的余甘子核仁油提取方法研究的必要性凸显。在目前报道的余甘子核仁油的主要提取方法中,超临界CO2提取对设备要求高、投入大[22],针对余甘子核仁加工来说难以应用于生产实践;溶剂浸提和机械压榨是便于油脂工业化生产的主要方法[23]。本文选择了代表性的8种溶剂系统来制备余甘子核仁油,包括了传统的醚类、烷烃类和新型浸出溶剂短碳链醇类和酮类,并以机械压榨法作为参照,详细分析了不同提取溶剂及方法对所得油脂的品质的影响,以期为余甘子核仁油的进一步开发和利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

余甘子核仁 云南天启生物科技有限公司;无水乙醇、甲醇、正己烷 分析纯,广东光华科技股份有限公司;氢氧化钠、异丙醇、硫代硫酸钠、石油醚(60-90) 天津市风船化学试剂科技有限公司;正己烷、异辛烷、环己烷、冰醋酸 西陇化工股份有限公司;无水硫酸钠、一氯化碘 阿拉丁试剂上海有限公司;氯仿、乙醚 利安隆·博华(天津)医药化学有限公司;丙酮、碘化钾 上海申博化工有限公司;苯 天津市致远化学试剂有限公司;乙酸乙酯 天津欧博凯化工有限公司 均为分析纯。

AB204-S电子天平 梅特勒·托利多集团;HR83水分测定仪 瑞士梅特勒-托利多(中国)有限公司;WSL-2A比较测色仪 上海现科仪器有限公司;N-1000V-W旋转蒸发仪 日本东京理化器械株式会社;VOS-300VD真空干燥箱 日本东京理化器械株式会社;116型中药粉碎机 浙江瑞安市永历制药机械有限公司;HG101-2A电热鼓风干燥箱 南京实验仪器厂;ITQ900气相色谱质谱联用仪 赛默飞世尔科技有限公司;904 Titrando型电位滴定仪 瑞士万通(中国)公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料预处理 称取200 g余甘子核仁置于中药粉碎机中,粉碎1 min后取出,过20目筛备用。

1.2.2 原料含水率的测定 参照国标GB5497-85粮食、油料检验水分测定法进行。

1.2.3 油脂含油量的测定 参照国标GB/T 14488.1-2008植物油料 含油量测定中的方法进行。

1.2.4 油脂理化指标的测定 色泽:GB/T22460-2008动植物油脂罗维朋 色泽的测定;透明度:GB/T5525-2008植物油脂透明度、气味、滋味鉴定法;碘值:GB/T 5532-2008动植物油脂 碘值的测定;酸值:GB/T5530-2005动植物油脂酸值和酸度测定;皂化值:GB/T 5534-2008动植物油脂 皂化值的测定;折光指数:GB/T 5527-2010 动植物油脂折光指数的测定。

1.2.5 余甘子核仁油的制备 称取粉碎后的余甘子核仁于圆底烧瓶中,加入不同溶剂在40 ℃下搅拌回流提取2 h,抽滤,滤液进行旋蒸回收溶剂,得到余甘子核仁油。

1.2.6 油脂脂肪酸的组成

1.2.6.1 余甘子核仁油的甲酯化 根据文献[24]中的方法将余甘子核仁油进行甲酯化。

1.2.6.2 气质联用检测 气相色谱检测条件:色谱柱型号:Agilent J&W GC Columns Select FAME 100 m×0.25 mm×0.25 μm;载气:He,流速:1.0 mL/min;分流比:20∶1;进样器温度:250 ℃;进样量:1 μL;升温程序:初始温度100 ℃,保持20 min,以10 ℃/min的速度升至150 ℃,保持10 min,再以5 ℃/min的速度升至210 ℃,保持10 min,最后以5 ℃/min的速度升至250 ℃,保持10 min。

质谱检测条件:离子源温度设为250 ℃;气相色谱与质谱接口温度250 ℃;扫描质荷比范围(m/z):50～650 u,经NIST谱库检索和分析进行定性,得出样品中脂肪酸的组成,并采用面积归一化法进行相对百分含量的确定。

1.2.7 数据统计学分析 采用SPSS统计软件包(SPSS Statistics 17.0)考察数据,进一步用单因素方差分析(One-way ANOVA)比较不同提取溶剂制备的余甘子核仁油理化指标的差异。

2 结果与讨论

2.1 油脂理化性质

9种方式制备的余甘子核仁油的含油量及理化指标见表1。

由表1中数据可以看出,固定黄值Y30,用罗维朋比色计测定的几种油脂的色泽有较为明显的深浅差别,且极性较大的溶剂提取出的余甘子核仁油颜色偏深,透明度较差。

8种溶剂对余甘子核仁油的含油量从14.32%(质量分数)到17.08%,有显著差异。正己烷、环己烷和石油醚的含油量较大,乙醚和乙酸乙酯的含油量次之,较低的溶剂为丙酮、氯仿和异丙醇。8种萃取溶剂的极性大小顺序已经在表1中列出,基本符合极性小的溶剂油脂含油量高于极性较大的溶剂油脂含油量这个规律。陆占国等[25]对酸浆果籽油的研究发现,酸浆果籽油更易溶于极性大的溶剂,分析后发现酸浆果籽油中亚油酸含量高达70%[26],亚油酸易溶于乙醚、氯仿等极性相对较大的溶剂,可见脂肪酸组成的差异会导致溶解性不同。

表1 不同溶剂提取余甘子核仁油含油量及理化性质Table 1 Oil content and physicochemical properties in the seed oil of Phyllanthus emblica L. with different solvents extraction

注:同列不同小写字母表示差异显著(p<0.05,n=3);“-”表示该项目无此数据。

研究发现异丙醇、氯仿和丙酮提取的油脂有不同程度的浑浊,单从外观品质来看,小极性溶剂更适用于余甘子核仁油的浸出。研究还首次对余甘子核仁进行机械压榨制油,不过油脂含油量仅有4.71%,且油脂微浊,分析是因为余甘子核仁的种皮较厚,占种子质量的63.86%,这也表明余甘子核仁油的理想提取方式是溶剂浸提。

由表1可以看出,除了石油醚,其余几种方法得到的余甘子核仁油折光指数差异不显著。油脂的折光指数随着脂肪酸双键和共扼程度的增大而增加[27],α-亚麻酸的折光指数为1.480[28],余甘子核仁油的折光指数接近α-亚麻酸,这说明余甘子核仁油的脂肪酸中双键数较多,不饱和程度高。

9种方式得到的余甘子核仁油的碘值在176.350～187.287 g/100 g之间,除了异丙醇提取油脂碘值较低外,其余几种差异不显著。碘值的高低与油脂中不饱和双键的多少有关,双键的数目越多碘值就越高,常见的大豆油、玉米油、菜籽油的碘值在90～130之间[29],由此可见,余甘子核仁油中含有大量不饱和双键,这与油脂的折光指数较高互相吻合和印证。

几种方式得到的余甘子核仁油酸值在16.263～20.752 mg/g之间,且不同方式差异显著,大极性溶剂提取的油脂酸值整体高于小极性溶剂,正己烷提取的油脂酸值最低,乙酸乙酯提取的油脂酸值最大。酸值主要反映的是油脂的精制程度、原料保存状况等,分析在余甘子核仁油提取过程中,核仁中的游离脂肪酸、色素、磷脂等物质也被一同浸提出来,尤其是极性较大的溶剂提取的油脂中游离脂肪酸、脂肪醇等的含量可能更高。

几种方式得到的余甘子核仁油皂化值在183.76～192.85 mg/g KOH之间,皂化值是指皂化1 g油脂需要消耗氢氧化钾的毫克数。研究发现皂化值越高,油脂中低分子量的脂肪酸含量越高,也意味着油脂中游离脂肪酸的量比较大[29-30],这个也印证了该油脂的高酸值。

2.2 余甘子核仁油脂肪酸的组成

9种方式得到的余甘子核仁油在甲酯化后直接进入GC/MS进行分析,总离子流图如图1所示,脂肪酸组成及相对百分含量见表2。

图1 正己烷提取余甘子核仁油总离子流图Fig.1 TIC of Phyllanthus emblica L. seeds oilextracted by n-hexane注:a.棕榈酸甲酯;b.硬脂酸甲酯;c.油酸甲酯;d.亚油酸甲酯;e. α-亚麻酸甲酯;f.菜油甾醇。

几种方式得到的余甘子核仁油中共鉴定出11种成分,图1中标出了含量较高的几种脂肪酸和微量的菜油甾醇,其余脂肪酸的含量较低,在图中显示不明显,就未一一标出。各脂肪酸的相对百分含量如表2所示,不同溶剂提取的余甘子核仁油脂肪酸组成基本一致,主要包括α-亚麻酸、亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸5种,其相对百分含量之和达98%以上。此外部分溶剂提取的核仁油中还有极少量的肉豆蔻酸、15-甲基-十六烷酸、花生酸、花生油酸及菜油甾醇。9种方式得到的余甘子核仁油中不饱和脂肪酸的含量都在75%以上,不饱和脂肪酸所占相对百分含量如表3所示,由分析结果看出,丙酮对α-亚麻酸的提取效果比其他几种要好,其余几种溶剂对余甘子核仁油脂肪酸的萃取具有一定选择性,但整体差异不大。

表2 不同溶剂提取余甘子核仁油脂肪酸组成Table 2 Fatty acids in the seed oil of Phyllanthus emblica L. with different solvents extraction

注:“-”表示该项目无此数据。

注:P/S为不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸含量的比值。

由表2数据可以看出,α-亚麻酸在余甘子核仁油所占的比例最高,9种方式得到的余甘子核仁油中α-亚麻酸的相对百分含量为44.21%～55.43%,其次为亚油酸和油酸,含量分别占检出化合物的19.08%～23.16%和9.34%～12.15%,此外还含有少量的棕榈油酸及花生油酸。不饱和脂肪酸能抑制胆固醇的吸收和促进分解,对防治心血管疾病有很大益处,α-亚麻酸为人体必需脂肪酸,也是维持人体神经系统和大脑必不可少的一种组分,α-亚麻酸还可以抑制肿瘤细胞的转移、预防癌变,针对目前常见的高血压、高血脂等疾病也有一定的作用,长期食用能延长生命期[31],余甘子核仁油中α-亚麻酸的含量与文献报道的植物油之王亚麻籽油相当[32],稍低于紫苏籽油[33]中α-亚麻酸的含量;亚油酸也是一种人体必需脂肪酸,全部依赖外界摄入,它是合成动物前列腺素的前体物质,具有降低血液胆固醇,预防动脉粥样硬化等生理功能[34]。利用石油醚、正己烷、环己烷和压榨方式得到的余甘子核仁油中还有微量的菜油甾醇,研究发现甾醇不能人体合成,但是甾醇对预防心血管疾病、降胆固醇、降血脂有重要意义[35-36],由此看出,余甘子核仁油是一种具有较高保健功能和应用前景的油脂。

不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值(P/S)也是评价油脂质量的一个指标,P/S值越大油脂质量越好,由表3数据看出,丙酮提取油脂的P/S值最大,其余几种溶剂提取油脂的P/S值差别不大,但极性大的丙酮、乙酸乙酯、氯仿和异丙醇提取出的油脂得率相对较低,油脂颜色深,且丙酮、氯仿和异丙醇提取出的油脂还有少量浑浊。

通过对2.1和2.2所得结果的分析和讨论,综合余甘子核仁油含油量、外观品质、理化性质,不饱和脂肪酸组成、溶剂性质等因素分析发现,长链小极性溶剂有利于提高余甘子核仁油的品质,从本文的研究数据看出,正己烷提取的余甘子核仁油品质优于其他几种方式得到的油脂。

3 结论

余甘子核仁油的主要脂肪酸组成为α-亚麻酸、亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸等5种脂肪酸,其相对百分含量之和达98%以上。余甘子核仁油中的多不饱和脂肪酸为α-亚麻酸和亚油酸,二者相对百分含量之和超过60%;其中含量最高的多不饱和脂肪酸为α-亚麻酸,其相对百分含量超过44%。采用压榨法提取余甘子核仁油的含油量仅为4.71%,与压榨法相比,溶剂法更适合余甘子核仁油的提取,含油量大于14%。在本文所选取的8种不同类型溶剂中,长链小极性溶剂更有利于提高余甘子核仁油的品质。其中,正己烷为余甘子核仁油的理想溶剂,不仅油脂含油量高,得到的油脂色泽和透明度优于其他几种溶剂,P/S值相对较高,且含有微量菜油甾醇。但是,直接提取所得余甘子核仁油的色泽、酸值等指标仍未达到油脂的食用标准,后续需进一步精制。

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Quality analysis ofPhyllanthusemblicL.seed oil extracted by different solvents

ZHANG Wen-wen1,LI Kun1,2,ZHENG Hua1,2,LIU Lan-xiang1,GE Shuang-shuang1,ZHANG Hong1,2,*

(1.Research Institute of Resources Insects,Chinese Academy of Forestry,Kunming 650233,China;2.Research Center of Engineering and Technology of Characteristic Forest Resources,State Forestry Administration,Kunming 650233,China)

The purpose of this study was to explore the influence of different solvents on quality ofPhyllanthusemblicaL. seed oil,and provide the theory basis for further development.PhyllanthusemblicaL. seed oil was extracted by 8 kinds of solvents,the quality of them were compared,at the same time mechanical crushing method was to be referenced. The results showed thatPhyllanthusemblicaL. seed oil extraction rate was 4.71% by mechanical crushing method while solvent extraction rate was more than 14%,solvent extraction was more suitable compared with mechanical crushing method. Fatty compositions were detected by gas chromatography-mass spectrometry,α-linolenic acid,linoleic acid,oleic acid,palmitic acid and stearic acid were the main components inPhyllanthusemblicaL. seed oil,the relative contents of these five kinds of fatty acids were above 98%.α-linolenic acid and linoleic acid were polyunsaturated fatty acids in the oil,the relative content of them were more than 60%,whileα-linolenic acid was more than 44%. It was found that the quality of oil extracted by long chain and small-polar solvents was better than others we selected. N-hexane was a kind of ideal solvent,the oil extracted by n-hexane was better than other solvents in extraction rate,lovibond colour,transparency and P/S,furthermore,trace amount of campesterol was detected in it.

PhyllanthusemblicaL. seed oil;physicochemical properties;fatty acid;quality analysis

2016-07-18

张雯雯(1985-)，女，硕士，助理研究员，研究方向：天然产物开发与利用，E-mail：zhangwenwen1105@163.com。

*通讯作者:张弘(1963-)，男，研究员，研究方向：林业生物资源化学与工程，E-mail：kmzhhong@163.com。

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项 (riricaf2015003M)；国家重点研发计划项目(2016YFD0600806)。

TS225.1

B

1002-0306(2017)02-0261-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.02.042