龙眼籽油的开发与利用

2020-12-15 21:28李鹏程王艳霞周蕾石洁张瑶
中国果菜 2020年1期
关键词:籽油龙眼超临界

李鹏程,王艳霞,周蕾,石洁,张瑶

(山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博 255000)

龙眼原产于我国南部地区,生长在南亚热带地区,喜温暖湿润气候,能忍受短期霜冻,在0~4的低温条件下,短期内不会冻死。龙眼核即龙眼的种子,又名桂圆核仁,质量占龙眼果实质量的17%。据《滇南本草图说》记载,龙眼核在中医上有很多功效,可以治疗刀伤出血,内服外用均有一定的止痛功效。龙眼核中有大量的黄酮,具有很强的抗氧化作用,能够清除体内的自由基,并具有抗心脑血管疾病、抗炎镇痛、调节免疫力、降血糖、治疗骨质疏松、抑菌抗病毒、抗衰老、抗辐射等作用[1-5]。现在市场上龙眼核的处理方法主要是燃烧或丢弃,有极少量的龙眼核作为种子销售用于种植,对龙眼核的进一步加工利用更是鲜有研究。这些处理方法不仅造成了大量的资源浪费,而且导致了环境污染。随着经济的发展,油料资源日益短缺,因此,积极地寻找开发新的油料资源是未来研究的发展方向。植物籽油富含多种生物活性物质,价格低廉,具有较好的开发前景。龙眼籽中脂肪含量约为2.47%[6],含有较为丰富的脂肪油,且油中含大量不同碳链的环丙烷类脂肪酸和二氢苹婆酸,相比其他植物核油,龙眼籽中环丙烷类脂肪酸的含量相当高,因此,大力开展龙眼籽油的相关研究具有重要意义。但目前市场上龙眼籽油产品较少,仅有很少龙眼籽精油以及龙眼籽山茶复合油产品,对其开发利用尚不充分。本文详述了近年来对龙眼籽油的研究现状,以期为龙眼籽油的进一步开发利用提供参考。

1 龙眼籽油的主要成分

龙眼核中含有丰富的淀粉(60.9%)、还原糖(14.13%)、蛋白质(5.59%)和氨基酸等营养成分,以及钾(0.41%)、钙(0.13%)、镁(0.16%)、磷(0.16%)等多种矿物元素。其中维生素A 的含量<0.56 滋g/100 g,维生素E 含量为0.55 mg/kg。龙眼核是开发保健食品的良好营养源[7-9]。据报道,龙眼核中至少含有17 种以上氨基酸,以谷氨酸、天氨酸、精氨酸、苏氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸和组氨酸为主,含有人体必需氨基酸。以100 g 干基计,龙眼核中总氨基酸含量合计为4.88 g,其中人体必需氨基酸为1.72 g,占35.25%[10-15]。龙眼籽油是从龙眼核中提取的油脂。有研究表明,通过对龙眼籽油的气质联用分析,共检测出包括油酸(42.07%)、棕榈酸(20.45%)、水杨酸苯乙酯、顺式十八碳烯酸(12.03%)等在内的22 种成分[16]。此外,纪漫等[17]通过对龙眼核活性脂质的分析及其细胞增殖活性的研究发现,龙眼核中含有CEP-2 等多种生物活性脂质。后续的研究还发现,龙眼核中总甾醇含量为518.26 mg/g,此外还有神经酰胺类、鞣质及酚类等物质。有研究表明[18],龙眼核精油提取物中有多种具有生物活性的物质,如多糖类、黄酮类、多酚类、色素类、生物碱类等。

2 龙眼籽油的提取方法

果蔬籽油的提取方法多种多样,常见的方法有机械压榨法、超临界流体萃取法、有机溶剂浸提法、索氏提取法、超声波提取技术和复合酶法等。就目前的研究状况来说,超临界CO2萃取法是最为适宜的提取方法,相比于传统的提取方式,这种方法有着独特的优越性(速度快、产率高、油脂色泽浅,脱酸、脱色、脱蜡、脱臭等在萃取器内一次完成),未来的提取研究应立于此基础之上研究更适合的提取条件,以增加提取率,保持良好的风味。

2.1 机械压榨法

将油脂从植物种子中提取出来的最常见的方法是机械压榨法。该方法的优点是使用较少的设备和资金、操作简单,榨出的油能保持植物原本的天然特色,且生产灵活,对油料的适应能力强。机械压榨法提取龙眼籽油的主要工艺流程为烘龙眼核干→破碎→软化→轧坯→烘干龙眼核→浸出→蒸发→毛油。压榨过程中,压力、黏度和油饼成型是压榨法制油的三要素。压力和黏度是决定榨料排油的主要动力和可能条件,油饼成型是决定榨料排油的必要条件。但是机械压榨法制油有一定的缺点,如压榨后的油饼残油量高、出油效率较低、动力消耗大、零件易损耗,所得产品易混入其他杂质,易变质等。此方法适用于绝大多数蔬菜水果籽油的提取。

2.2 有机溶剂萃取法

有机溶剂萃取法是利用一种溶质组分在两个互不混溶的液相中竞争性溶解和分配性质上的差异进行分离操作的方法。在提取植物原料中的油脂或脂溶性物质方面,溶剂萃取法是一个成熟的方法。目前在生产葡萄籽油的提取工艺上普遍采用溶剂萃取法[19]。溶剂的种类和性质、萃取的时间和条件等都会影响萃取的效果。有机溶剂萃取法的流程为烘干龙眼核→分离剥壳→破碎龙眼核→轧坯→烘干龙眼籽→加入溶剂浸提→毛油→精炼→精油。但溶剂萃取法具有一定的缺陷,因为提取需要的溶剂较多、萃取时间长,故导致成本增高;就安全性而言,有机溶剂会出现一定的残留问题,安全性得不到很好的保障。目前利用有机溶剂萃取龙眼籽油的研究尚且不足,但此方法已在多种水果籽油的提取中得到应用,证明了其可行性。例如在葡萄籽中已成功应用有机溶剂萃取法提取葡萄籽油,并探究出了各个步骤对提取效果的影响,得出最优提取条件。其中预处理是最关键的影响步骤之一。

2.3 超临界CO2流体萃取法

超临界萃取法是近十几年来才发展起来的一种新型技术,它利用超临界流体作为萃取剂,从液体和固体中提取某种高沸点的成分,以达到分离或提纯的目的。超临界流体是处于临界温度和压力以上的液体,在这种条件下,流体即使处于临界温度下,也不会浓缩为液体,但流体的密度随压力增大而增加,此时超临界流体既不同于一般液相,也有别于一般气相。其密度接近于液体,黏度却接近于普通气体,扩散能力比液体大100 倍。与一般液体溶剂相比,在超临界流体中可更快地进行传质,在短时间内达到平衡,从而高效地进行分离。超临界二氧化碳流体萃取则是利用二氧化碳的某些性质,如溶解性等,通过超临界流体技术改变二氧化碳的溶解性,从而使其更好地溶解某些特殊物质,达到提取的效果。在超临界状态下的二氧化碳可以有选择性的依次萃取各种成分。通过控制压力可以控制要萃取的某种成分或者某些成分的比例,在萃取结束后,通过减压等方法使超临界二氧化碳变成普通气体,从而得到纯净的提取物。与其他提取方法相比,超临界二氧化碳流体萃取法的优势为提取效率比较高,提取的纯度高。且由于CO2是一种无毒无害的气体,所以这种方法安全性好,也更环保,这种方法也是目前龙眼籽油常用的方法。此方法的缺点是只能萃取亲脂性、分子量较小的物质。童汉清等[16]对龙眼核油的超临界CO2萃取条件进行了单因素试验研究,确定了适宜的萃取条件:萃取压力20 MPa、龙眼核粒度60~80 目、萃取温度40、解析温度35,并发现影响萃取率的主次因素为龙眼核粒度>萃取温度>解析温度>萃取压力。超临界二氧化碳萃取法是目前看来较为理想的提取方法。

2.4 索氏提取法

索氏提取法是实验室中常用的提取脂肪的方法,是从固体物质中萃取化合物的一种方法,常用于粗脂肪含量的测定。具体方法是将干燥的样品充分研磨,用脱脂滤纸包好,放入索式提取器的溶提管中,加入无水乙醚,乙醚经虹吸管流入烧瓶,放入水浴锅加热提取。此方法可以保证每一次都用纯溶剂提取,使固体中被萃取出的可溶性成分富集到烧瓶中。索氏提取法除了可以提取脂肪外,还可一同提取出样品中的磷脂、挥发油、蜡质及色素等类脂物质,因而索氏提取法只能用于粗脂肪提取和测定。此方法能耗低、选择性好、设备简单、操作简便;缺点是耗时长,只适用于实验室使用。目前由于对龙眼籽油的研究不够充分,加之此方法只能测定粗脂肪,因此尚未有人用此方法进行研究,但索氏提取法已经应用到其它果籽油的提取研究中,例如柚类籽油、番荔枝籽油等。例如梁敏等[20]利用索氏提取法提取番荔枝籽油,油脂提取率达到29.2%。因此,今后实验室可以采用索氏提取法初步提取龙眼籽油进行研究分析。

2.5 超声波辅助提取法

超声波辅助提取技术主要是在超声波的作用下,利用超声波增大物质分子运动频率和速度,增加溶剂的穿透力,提高某种成分的溶出速度和溶出次数,以缩短提取时间,提高提取效率,最后将混合提取液分离提纯,得到目标成分[21]。超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形,使有效成分提取更充分,提取率比传统的压榨法和有机溶剂萃取法显著提高50%~500%,是近些年发展起来的一项新技术;超声波辅助提取的时间短、提取温度低、适应性广(超声提取不受成分极性、分子量大小的限制,适用于绝大多数种类果蔬籽油和各类成分的提取)、提取药液杂质少,有效成分易于分离纯化、提取工艺运行成本低、操作简单易行,设备维护、保养方便,但是此方法也有一定的缺点,如超声波会不断衰减,它的作用区域为环形区域,倘若容器过大,会在容器里形成空白区,使器件损坏。周如金等[22]成功采用此法提取出了核桃仁油,并研究出了最佳提取工艺。其研究结果表明,超声强化提取可以提高核桃仁油总不饱和脂肪酸的含量,节约成本,提高提取效率。

2.6 酶法提取

植物油料的细胞壁能够阻止油脂的释放,在细胞内部,油脂通常以油脂体的形式存在,并与蛋白质和碳水化合物结合在一起,构成脂蛋白、脂多糖等复合体。只有将油料组织的细胞结构以及油脂复合体破坏,才能将油和蛋白质提取出来。水酶法工艺是在油料经过机械破碎之后,在试验的基础上,添加分解酶和水,在pH 值、温度和时间等因素影响下提取油和蛋白质[23-27]。酶法提取油脂的基本原理是将微生物所产生的酶作为工具,利用它的催化或转换等作用,选择性脱出油脂中的抗营养因子。国内外已研究的酶法提油工艺主要有酶解冷浸出法、水酶法、酶解萃取法、酶解冷榨法等四种。这些提取方法优点是可避免高温处理油料,其蛋白质性能得到良好的保持,提取出的油脂质量优于传统方法;缺点是对操作条件要求高,酶用量和酶解时间不容易控制,目前还不能进行大规模的工业化生产。王晓峰等[15]对水酶法提取油茶籽的工艺研究表明,利用水酶法较好地提取了油茶籽油,通过对比得出了水酶提取法的最佳条件,为龙眼籽油的提取提供了参考。

3 龙眼籽油的功效

3.1 龙眼籽油的生物活性与应用

龙眼籽油中富含油酸、棕榈酸等不饱和脂肪酸,对人体有一定的保健作用,如对软化血管有一定的效用,在人和动物的新陈代谢过程中也起着重要作用。

龙眼籽油富含植物甾醇、神经酰胺、三萜类等多种生物活性物质,植物甾醇在人体内可以起到抗炎的作用,具有营养价值高、生理活性强等特点。植物甾醇在人体内通过与胆固醇的竞争作用来降低胆固醇,从而预防和治疗一系列的心血管疾病。此外,植物甾醇是甾体药物和维生素D3的生产原料,还可以促进皮肤的新陈代谢,对皮肤具有一定的保护作用。神经酰胺对人体有屏障作用,可在一定程度上保湿皮肤和抗衰老。而三萜类化合物有广泛的药理作用,如抗癌、解热、抗炎、镇痛、抗菌抗病毒等[28]。

3.2 龙眼籽油的抗氧化性

童汉清等[16]对龙眼籽油的抗氧化性研究表明,龙眼籽油对猪油和花生油均有一定的抗氧化作用,对猪油的抗氧化性优于对花生油的抗氧化性。龙眼籽油的抗氧化能力明显弱于抗氧化剂TBHQ,对猪油的抗氧化能力弱于抗坏血酸和柠檬酸,对花生油的抗氧化能力略强于柠檬酸,与抗坏血酸接近。

3.3 提取龙眼精油

龙眼精油是以废弃的龙眼核为原料提取小分子、易吸收的芳香物质。植物精油具有显著的抑菌作用,包括细菌和部分真菌。目前的研究显示,植物精油大多应用于果蔬的保鲜。如韩林等[29]以草莓为试验材料,研究了不同浓度龙眼核精油浸泡处理对草莓采后低温保鲜的效果。结果表明,龙眼核精油对草莓采后具有显著的保鲜作用,可有效防止草莓的腐烂,减缓草莓中营养成分的流失,提高果实对DPPH 和ABTS 自由基的清除能力,维持其抗氧化活性,其中以精油浓度160 滋g/mL 处理组效果最好。

4 前景与展望

随着人们生活水平的提高,对食用油的要求也越来越高。大部分果籽油不仅可以食用,而且营养价值丰富、全面。迄今为止,荔枝、龙眼果皮和种子的提取物已被开发成功能性食品添加剂、化妆品和中草药,用于缓解神经疼痛和肿胀。龙眼籽油中含有大量的活性化合物,利用龙眼核提取龙眼籽油,能增加它在化妆品、食品和制药等行业中的使用和开发价值。目前对功能性植物油的开发报道较多,而且有很多已经投入生产,这些资源的开发利用将对龙眼籽油的开发起到较好的借鉴作用。龙眼籽油不论是作为食用油还是保健食品,亦或是功能性添加剂等都有非常广阔的市场。

另外,龙眼副产物是生物活性物质的优良来源,因此,从龙眼中提取有价值的物质,作为食品添加剂、化妆品和药物制剂,是未来科学家们的一项重要工作。研究者通过体内外实验和临床试验对荔枝、龙眼副产物提取物的药理作用进行了大量研究,并对新产品的安全性进行了评价[30],未来还可以作为药用制剂投入市场。

近年来,对植物精油的研究也越来越多,植物精油具有很好的抑菌活性,对细菌、酵母菌及真菌均有明显的抑菌作用[31],可以将龙眼精油应用于水果蔬菜保鲜。有研究报道,包括龙眼在内的植物精油会在8~10 min 渗透到皮肤中,再到达血液和淋巴液,将精油输送到体内的各个器官,使细胞获得充足养分,因而能加速身体的新陈代谢。研究还显示,植物精油可促进皮肤新细胞的生成、刺激体内细胞的生长,保养改善渐渐老化的肌肤,保湿润肤。此外,植物精油还能消毒受伤的肌肤、排解皮肤因受伤导致的感染,消肿消炎,增进肌肤的生化活力。促进疤痕的修复及伤口的愈合,加强皮肤对外来侵略的抵抗力,因此还可作为保健品进行开发。

在此之前,应先考虑开发有效的提取技术,重点是环境友好的回收技术。目前龙眼籽油提取的相关研究比葡萄籽油、苹果籽油要少,如何高效的大量提取是首先要解决的问题。就目前的研究状况来说,超临界CO2萃取法是最为适宜的提取方法,相比于传统的提取方式,这种方法有独特的优越性(速度快、产率高、油脂色泽浅,脱酸、脱色、脱蜡、脱臭等在萃取器内一次完成),未来的提取应立足于此基础之上分析更适合的提取条件,以增加提取率,保持良好的风味。

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