鲜食核桃油的超声辅助萃取及其成分分析

褚朝森 ，周梅生*，顾明华，王晓丽，李庆锋，胡玉涛

1. 江苏联合职业技术学院连云港中医药分院（连云港 222007）；2. 连云港康诚生物科技有限公司（连云港 222007）；3. 海州区田园盛宴家庭农场（连云港 222241）

核桃（Juglans regiaL.）是胡桃科核桃属多年生落叶乔木[1]，学名胡桃。核桃中含有60%以上的油脂成分[2]，而且其中含有大量的不饱和脂肪酸，尤其是油酸、亚油酸及亚麻酸，是易消化和防治高血脂、冠心病等老年病的优良食用油[3]。此外，核桃油中含有人体必需的矿物质K、Na、Zn等，且富含维生素E、维生素K和维生素A，是一种高级营养保健油[4]。

核桃油的传统提取方法为压榨法[5]，该方法设备投资低、操作简单，但存在出油率低、杂质多、色泽过深的缺点。近年来，高新技术在核桃油提取中的应用备受关注。季泽峰等[6]采用水酶法在室温下完成了山核桃油的提取，所得油脂酸价低，过氧化值高，富含维生素E。刘雪芳等[7]采用索氏提取法提取了香玲核桃中的油脂，该法在较低温度（60 ℃以下）下进行，有效实现了油脂中高温不稳定物质的保护。仲山民等[8]采用超临界流体技术提取了山核桃油，所得核桃油具有较高的品质。王翔宇等[9]采用超声波辅助溶剂浸出法提取了巴塘核桃油，提油率为58.9%，该法省时、高效、提油率高。总体看来，新技术较传统方法有着提取率高、油品质好的优点。但目前核桃油的提取多以核桃干品为研究对象，对鲜食核桃直接提取核桃油的研究鲜见报道。

核桃干燥过程必然带来营养成分的流失和变质[10]，鲜食核桃能更好地保存营养物质，近年来，鲜食核桃因其较高的营养价值以及独特的风味逐渐成为消费时尚[11]。然而鲜食核桃相关研究的滞后和产业支撑缺乏，难以实现其商品的价值属性，其中鲜食核桃的加工及相关产品的开发是亟需解决的问题之一。试验采用简便、高效的超声辅助萃取法对鲜食核桃油的制取工艺进行了研究，测定了核桃油的理化性质，并采用GC/MS对核桃油的脂肪酸组分进行了分析。

1 材料与方法

1.1 试验材料、设备及仪器

鲜食核桃：2018年9月，取自江苏省连云港海州田园盛宴家庭农场，取样后放冷库保存。

超声波清洗器（上海科导超声仪器有限公司，SK8210LHC）；高速中药粉碎机（浙江省永康市溪岸五金药具厂，HX-200A）；旋转蒸发器（巩义市予华仪器有限责任公司，YRE-501）；电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司，DUG-9240A）；电子天平（上海越平科学仪器有限公司，FA1004）；气相色谱-质谱联用仪（美国安捷伦公司，GC-MS-7890B-5977）；试验所用试剂均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 鲜食核桃油超声提取试验

1.2.1 超声提油的基本流程

新鲜核桃去果壳，果仁用粉碎机粉碎至一定粒度，称取10 g加入到250 mL锥形瓶中，加入一定量的石油醚，混匀。将锥形瓶放入超声波清洗器中超声，设置超声功率、频率、时间、温度。超声结束后，过滤收集滤液，滤饼用少量石油醚洗涤，将滤液于旋转蒸发仪中减压蒸除溶剂，残留物即为核桃油，参照文献[12]方法计算萃取率。

1.2.2 不同因素对核桃油萃取的影响试验

依次考察不同果仁粒度（10，20，40，60和80目）、液料比（3∶1，5∶1，7∶1，9∶1和11∶1 mL/g）、超声功率（200，250，300，350和400 W）、超声频率（30，35，40，45和50 kHz）、超声温度（20，30，40，50和60 ℃）、超声时间（20，30，40，50和60 h）对鲜食核桃油萃取率的影响。

1.3 测定方法

核桃油理化性质测定：水分含量采用GB/T 14489.2—2008测定；相对密度采用GB/T 5009.2—2003测定；酸值采用GB/T 5530—2005测定；碘值采用GB/T 5532—2008测定；皂化值采用GB/T 5534—2008测定；折光指数采用GB/T 5527—2010测定。

甲酯化：参照文献[13]方法，取1.0 mL核桃油至25 mL容量瓶中，加入4 mL正己烷-乙醚（2∶1）和2 mL 0.5 mol/L NaOH甲醇溶液，加水至刻度，摇匀，超声处理2 min，取出移至离心管中，以4 000 r/min离心2 min，吸取上层脂肪酸甲酯作GC/MS分析。

脂肪酸的测定采用气相色谱-质谱联用法：HP-5 MS色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），进样口温度200 ℃，分流进样比20∶1。程序升温：80 ℃保持2 min，以10 ℃/min升到200 ℃后保持20 min；接口温度280 ℃，电离方式EI，离子源温度230 ℃，质量扫描方式SCAN，溶剂延迟2 min，质量扫描范围33～350 amu。

2 结果与分析

2.1 不同因素对鲜食核桃油萃取率的影响

2.1.1 果仁粒度对鲜食核桃油萃取率的影响

在液料比7∶1（mL/g）、超声功率250 W、超声频率40 kHz、超声温度20 ℃、超声时间30 min的条件下，考察不同果仁粒度对核桃油萃取率的影响，所得结果见图1。

由图1可知，随着果仁目数的增大，萃取率逐渐上升。果仁目数增大，粉碎度提高，颗粒表面积增大，与溶剂接触更加充分，进而提高了核桃油的萃取率。当目数达60目时，萃取率为37%；目数升高至80目，萃取率无明显变化。从节约能源的角度考虑，选择60目作为最佳核桃果仁粉碎粒度。

图1 果仁粒度对核桃油萃取率的影响

2.1.2 液料比对鲜食核桃油萃取率的影响

果仁粉碎粒度为60目，设置超声功率250 W、超声频率40 kHz、超声温度20 ℃、超声时间30 min，考察液料比对核桃油萃取率的影响，所得结果见图2。

由图2可知，随着溶剂量的增加，核桃油的萃取率明显上升，当液料比达到9∶1（mL/g）时，萃取率达42%，之后增大溶剂使用量，萃取率无明显变化。过量的溶剂增大后续浓缩操作压力，综合考虑，选择9∶1（mL/g）作为最佳液料比。

2.1.3 超声功率对鲜食核桃油萃取率的影响

果仁粉碎粒度为60目，液料比为9∶1（mL/g），设置超声频率40 kHz、超声温度20 ℃、超声时间30 min，考察不同超声功率对核桃油萃取率的影响，所得结果见图3。

由图3可知，随着超声功率增大，核桃油萃取率呈上升趋势，这是由于超声功率增大，分子运动加剧，组织细胞破裂，提取物更容易被溶剂浸出，进而提高了核桃油的萃取率。当超声功率为300 W时，核桃油萃取率最高，达49%，因此最佳超声波功率为300 W。

图2 液料比对核桃油萃取率的影响

图3 超声功率对核桃油萃取率的影响

2.1.4 超声频率对鲜食核桃油萃取率的影响

果仁粉碎粒度为60目，液料比为9∶1（mL/g），设置超声功率300 W、超声温度20 ℃、超声时间30 min，考察超声频率对核桃油萃取率的影响，所得结果见图4。

由图4可知，随着超声频率增大，核桃油的萃取率逐渐上升。当频率较低（30 kHz）时，萃取率仅有38%；当频率上升至45 kHz时，萃取率达53%，证实较高的频率有利于核桃油的提取，之后提高频率，萃取率无变化。故优选45 kHz为最佳超声频率。

图4 超声频率对核桃油萃取率的影响

2.1.5 超声温度对鲜食核桃油萃取率的影响

果仁粉碎粒度为60目，液料比为9∶1（mL/g），设置超声功率300 W、超声频率45 kHz、超声时间30 min，考察超声温度对核桃油提取率的影响，所得结果见图5。

由图5可知，随着温度的升高，核桃油的萃取率有所上升，但变化范围较小。当温度升至50 ℃时，核桃油的萃取率最高，达58%。继续升高温度，核桃油的萃取率有所下降。研究结果表明，温度对核桃油的萃取率影响不大，综合考虑，最佳超声温度为50 ℃。

图5 超声温度对核桃油萃取率的影响

2.1.6 超声时间对鲜食核桃油萃取率的影响

果仁粉碎粒度为60目，液料比为9∶1（mL/g），设置超声功率300 W、超声频率45 kHz、超声温度50℃，考察超声时间对核桃油萃取率的影响，所得结果见图6。

由图6可知，随着超声时间增加，核桃油的萃取率呈上升趋势。当超声时间由20 min增加至30 min时，萃取率显著提高，由30%上升至58%；随后延长超声时间，核桃油的萃取率上升缓慢；当超声时间为50 min时，核桃油萃取率最高，达63%。从节约时间、提高经济效益的角度考虑，最佳超声时间为50 min。

图6 超声时间对核桃油萃取率的影响

通过研究各因素对核桃油萃取率的影响，结果表明，果仁的粉碎粒度、液料比、超声功率、超声频率、超声温度和超声时间均对核桃油的萃取率有一定程度的影响，其中果仁的粉碎粒度、液料比、超声功率、超声时间对核桃油萃取率的影响显著。综合评价，核桃油的最佳萃取工艺条件为果仁粉碎粒度60目、液料比9∶1（mL/g）、超声功率300 W、超声频率45 kHz、超声温度50 ℃、超声时间50 min，此时核桃油萃取率最高，达63%。

2.2 鲜食核桃油理化性质测定

依据国标方法测定鲜食核桃油的水分含量、相对密度、酸值、碘值、皂化值和折光指数，结果见表1。由表1可知，鲜食核桃油的水分含量平均值为0.07%，符合国家标准[14]；对比文献[15]数据，鲜食核桃油的相对密度平均值为0.875，与文献报道一致；酸值平均值为0.350 mg/g，与文献报道的陕西核桃油数值接近，处于较低水平，说明鲜食核桃油精制程度高，质量好；碘值平均值为130.4 g/100 g，与文献报道的山西核桃油数值相当，处于较高水平，说明鲜食核桃油中不饱和脂肪酸含量较高；皂化值平均值为155.31 mg/g，与文献报道的新疆核桃油数值相当；折光指数平均值为1.475，略高于文献报道数值。总体看来，该工艺制备的鲜食核桃油具备市售核桃油的一般性质，具有较高的品质。

表1 鲜食核桃油的理化性质

2.3 脂肪酸组分检测

通过气相色谱-质谱联用技术对所提取的鲜食核桃油脂肪酸组分进行检测，结果见图7。鲜食核桃油中检测出含量较高的组分有四种，通过与标准品对比，鉴定为棕榈酸、亚油酸、油酸、硬脂酸，根据峰面积大小计算出四种脂肪酸的相对含量，结果见图8。

由图8可知，鲜食核桃油中亚油酸含量最高，为55.18%；其次为油酸，含量27.87%，两者均为不饱和脂肪酸；棕榈酸（含量10.51%）和硬脂酸（含量4.69%）含量较低，两者为饱和脂肪酸。研究结果表明，鲜食核桃油中以不饱和脂肪酸为主，由于不饱和脂肪酸具有抗氧化、抗衰老、降低胆固醇等功能[16]，该核桃油具有较高的营养价值。

图7 鲜食核桃油脂肪酸检测结果

图8 核桃油脂肪酸含量图

3 讨论和结论

通过考察果仁粒度、液料比、超声功率、超声频率、超声温度和超声时间对鲜食核桃油萃取率的影响，得出核桃油的最佳萃取工艺条件：果仁粉碎粒度60目、液料比9∶1（mL/g）、超声功率300 W、超声频率45 kHz、超声温度50 ℃、超声时间50 min。此条件下核桃油萃取率为63%。采用国标方法对鲜食核桃油的理化性质进行测定，并与文献报道数据进行对比分析，证实鲜食核桃油具有市售核桃油的一般性质，且精制度高，具有较高的品质。采用GC/MS分析了鲜食核桃油的组成成分，结果表明，鲜食核桃油中主要以棕榈酸、亚油酸、油酸和硬脂酸为主，其中棕榈酸含量为10.51%，亚油酸含量为55.18%，油酸含量为27.87%，硬脂酸含量为4.69%。此次试验为鲜食核桃的加工和产品开发提供了新的思路。