烟籽油提取工艺的优化及脂肪酸评价

马文广， 宋碧清， 郑昀晔， 邵健丰， 古吉， 徐盛春， 李素娟*

(1.玉溪中烟种子有限责任公司，云南 玉溪 653100； 2.浙江省农业科学院，浙江 杭州 310021)

烟草种子含高油高蛋白[1-2]，含油量可达40%左右[3]。烟籽油是从烟草种子中提取的油脂，有研究表明，烟籽油可用于生产生物柴油[4-5]和醇酸树脂[6]；烟籽油中富含不饱和脂肪酸，占比高达90%，其中亚油酸含量高达70%左右，可以作为亚油酸的原料[7]。由于人体自身不能合成不饱和脂肪酸，而不饱和脂肪酸对于软化血管、促进胆固醇代谢以及预防和治疗高血压、动脉硬化等心脑血管疾病有着很重要的作用，所以烟籽油在成为新型食用油原料及保健功能油类产品方面具有巨大潜力[8-9]。而在成为一种新型食品或保健产品，对其安全性的考虑是重中之重。烟籽油中还含有哪些脂肪酸成分，不同提取工艺对烟籽油脂肪酸成分是否有影响，关于这方面的报道目前相对较少。因此，研究烟籽油提取工艺及对对不同提取工艺来源的烟籽油中脂肪酸成分进行差异分析显得尤为迫切和重要。

种子油的提取方法包括物理方法和化学方法2种。有研究[10]报道，柑橘种子油以超临界CO2萃取法最佳，出油率较高，油脂感官品质较好，油脂中活性物质柠檬苦素、诺米林及β-谷甾醇的含量较高；水酶法提取的油茶籽油酸值、VE、β-胡萝卜素含量显著高于浸出法和压榨法，多酚含量、磷脂含量显著低于浸出法和压榨法；浸出法提取的核桃油脂中总饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量最高，水酶法提取的油脂中单不饱和脂肪酸含量最高[11]；低温压榨法提取的杏仁油和苦杏仁油油脂品质最好[12-13]。Srbinoska等[7]研究认为,超声预处理提取烟籽油可提高收油率，缩短提取时间，防止亚油酸氧化，但该方法提取的烟籽油无法作为食品、保健品进一步开发。可见，不同种子所适用的油脂提取方法不同，提取方法对油脂的出油率、成分及品质有显著影响。因此，本研究采用压榨法和索氏提取法优化烟籽油脂提取工艺，评价不同提取工艺获得的烟籽油脂肪酸，可为烟籽油开发应用提供基础支撑，对拓展烟草种子产业新业态、推动种子产业化进程和烟草种子产业持续健康发展具有现实意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以种植于云南西双版纳州的MS云烟85(2008年种子和2019年种子)、MS云烟87(2009年种子)和MS K326(2011年种子)为材料。

1.2 处理设计

按照GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准—食品中水分的测定》进行烟籽含水率的测定，并将符合标准的烟籽洗净晾干、研磨过筛(50目)。分别以索氏提取法和压榨法对烟草种子油进行提取工艺的优化，并对不同提取来源的烟籽油进行脂肪酸成分分析和评价。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 烟籽油提取率

索氏提取法采用GB/T 14488.1—2008《植物油料—含油量测定》中的索氏提取法进行提取。将烟草种子研磨后，准确称取一定量的样品，分别以正己烷、石油醚、95%乙醇为溶剂，用不同温度梯度、不同料液比及不同提取时间来优化烟籽油的提取工艺。烟籽油索氏提取法提取率计算公式为：X=(m1-m0)/m2×100%，X为提取率(%)，m1为恒重后接收瓶和油的含量，m0为接收瓶的质量，m2为试样的质量，单位均为g。

压榨法首先准确称取一定量研磨后的样品，记为m0。将接油盆洗净、烘干至恒重，并称量记为m1，榨油机预热15 min后进行压榨。将接完油后的接油盆称量记为m2。烟籽油压榨法提取率计算公式为：X=(m2-m1)/m0×100，式中X是提取率(%)，m2是恒重后接收盆和油的含量，g，m1是接收盆的质量，g，m0是试样的质量，单位均为g。

1.3.2 脂肪酸组成

测量方法。称取40 mg样品移入具塞试管中，加入4 mL氯乙酰的甲醇溶液(1∶10)和1 mL用甲醇配制的1 mg·L-1十一碳酸甲酯内标溶液，密封后在80 ℃条件下水浴2.5 h。冷却至室温后加入5 mL的7% K2CO3水溶液。随后2 000 r·min-1离心1 min，取上清液过0.22 μm尼龙滤膜，用气相色谱仪进行测定。混合脂肪酸甲酯标准品用正己烷配制成适当浓度用于脂肪酸的定性分析。

气相色谱条件。以氮气为载气，流速为2 mL·min-1，进样量为1 μL，分流比为1∶29.5，进样口温度和检测器温度分别为270 ℃和280 ℃；初始柱温100 ℃保持3 min，以20 ℃·min-1升至170 ℃，保持10 min，再以10 ℃·min-1升至200 ℃，保持5 min，最后以2 ℃·min-1升至230 ℃，保持5 min。通过对照标准品保留时间对样品中脂肪酸进行定性，使用内标法定量。

1.4 数据处理

利用Excel 2003进行数据整理，利用SPSS 22.0软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 索氏提取法条件优化分析

2.1.1 烟籽粒径对索氏提取法烟籽油提取率的影响

根据GB/T 14488.1—2008《植物油料—含油量测定》的要求，小粒油料需要过16目筛，而烟籽样品在不研磨的前提下可过30目筛，满足标准的要求。但是为了提高提取率，称取相同质量的研磨且过50目筛的烟籽和未研磨的烟籽，分别在55 ℃的石油醚溶液中索氏提取8 h。按索氏提取法进行烟籽油的提取，根据索氏提取法计算公式进行烟籽油提取率的计算。结果表明，研磨且过50目筛的烟籽油提取率为(38.53±2.01)%，未研磨的烟籽油提取率为(1.64±0.03)%(图1)，两者差异显著，因此，选用研磨且过50目筛的烟籽进行索氏提取试验。

柱上不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)，图2同。图1 烟籽粒径对索氏提取法烟籽油提取率的影响

2.1.2 有机溶剂对索氏提取法烟籽油提取率的影响

提取时间为8 h，3种溶剂提取条件分别如下：正己烷在85 ℃，料液比为1∶20 mg·L-1；石油醚在50 ℃，料液比为1∶25 mg·L-1；95%乙醇在95 ℃，料液比为1∶20 mg·L-1。按索氏提取法进行烟籽油的提取，根据索氏提取法计算公式进行烟籽油提取率的计算。结果表明，石油醚、正己烷和95%乙醇烟籽提取率分别为(46.21±1.33)%、(49.32±1.31)%和(11.43±2.31)%(图2)。不同溶剂提取效果依次为正己烷>石油醚>95%乙醇。95%乙醇提取率最低，而且由于提取温度高，容易引起油脂浑浊。虽然石油醚沸程较宽(30～60 ℃)，但是在加热回流过程中溶剂低沸点成分容易挥发流失，影响提取效果。正己烷不仅沸点适中，提取出的油脂清澈透亮，而且提取率最高。因此，本试验选择正己烷为试验溶剂进行进一步条件优化。

图2 不同有机溶剂对索氏提取法烟籽油提取率的影响

2.1.3 温度对索氏提取法烟籽油提取率的影响

以正己烷为溶剂、料液比为1∶20 mg·L-1、提取时间为8 h的条件下，分别以75、80、85和90 ℃按索氏提取法进行烟籽油的提取，根据索氏提取法计算公式进行烟籽油提取率的计算。结果如图3所示，4个温度的提取率分别为41.77%、44.09%、45.87%和45.81%。烟籽油提取率在温度为75～85 ℃之间随温度升高而升高，而温度到了85 ℃时提取率基本不再变化。所以选取85 ℃作为烟籽浸提温度。此温度下提取出的油脂清澈鲜亮，有利于后续研究。

图3 温度对索氏提取法烟籽油提取率的影响

2.1.4 料液比对索氏提取法烟籽油提取率的影响

以正己烷为溶剂、温度为85 ℃、提取时间为8 h条件下分别以1∶10、1∶15、1∶20、1∶25 mg·L-1料液比按索氏提取法进行烟籽油的提取，根据索氏提取法计算公式进行烟籽油提取率的计算(图4)。不同料液比的提取率分别为45.68%、45.13%、45.81%和40.97%。整体来看在料液比为1∶10～1∶20 mg·L-1时，随料液比的降低，提取率并没有明显的变化趋势，而是具有波动性，其中料液比为1∶20 mg·L-1时烟籽油的索氏提取效果最好，所以选取1∶20 mg·L-1为最佳料液比。

图4 料液比对索氏提取法烟籽油提取率的影响

2.1.5 提取时间对索氏提取法烟籽油提取率的影响

以正己烷为溶剂、温度为85 ℃、料液比为1∶20 mg·L-1的条件下分别用4、6、8和10 h按索氏提取法进行烟籽油的提取，根据索氏提取法计算公式进行烟籽油提取率的计算(图5)。不同提取时间的提取率分别为35.06%、41.60%、45.81%和43.68%。起初，随着索氏提取时间的增加，提取率不断升高。当时间为8 h时烟籽的提取率达到最大值，随后提取率随时间的增加而降低。因此，选取8 h为提取时间。

图5 提取时间对索氏提取法烟籽油提取率的影响

2.2 压榨法条件优化分析

2.2.1 进样量对压榨法提取效果的影响

由于烟籽样品稀少且珍贵，所以用白芝麻籽代替烟籽进行进样量的优化试验。在压榨温度为200 ℃、白芝麻含水率为4%(与烟籽保持一致)、物料粒径为30目的条件下，分别将50、80、100和200 g做为压榨进样量，按压榨法进行芝麻油的提取，根据压榨提取法计算公式进行提取率的计算(图6)。白芝麻油的提取率依次为53.81%、59.83%、54.16%和52.13%。其中进样量为80 g时白芝麻籽的压榨效果最好，为最佳进样量，所以在以后的试验中选择80 g为进样量。

图6 进样量对压榨法提取效果的影响

2.2.2 粒径对压榨法提取效果的影响

对烟籽直接压榨，发现并未能压榨出油。将烟籽研磨至50目时，可以压榨出油。索氏提取法所选取的粒径也为50目，粒径相同更有可比性，所以压榨法烟籽油的提取选取50目粒径进行进一步优化。

2.2.3 温度对压榨法提取效果的影响

在物料粒径50目、含水率为4%的条件下，压榨温度分别为160、200和240 ℃按压榨法进行烟籽油的提取，根据压榨提取法计算公式进行提取率的计算(图7)。烟籽油提取率依次为25.67%、35.82%和28.28%。可以看出在200 ℃时可以获得最高提取率，所以压榨提取烟籽油的最佳提取温度为200 ℃。

图7 温度对压榨法提取烟籽效果的影响

2.3 不同方法提取的烟籽油脂肪酸组成对比

对3种索氏提取法和一种压榨法提取的烟籽油进行脂肪酸组成分析。索氏提取法提取条件：提取溶剂正己烷提取时间8 h，料液比1∶20，温度85 ℃，提取率为49.32%；提取溶剂石油醚提取时间8 h，料液比1∶25，温度50 ℃，提取率为46.21%；提取溶剂95%乙醇提取时间8 h，料液比1∶20，温度95 ℃，提取率为11.43%。压榨法提取条件：温度200 ℃，提取率为35.82%。

4种提取方法烟草籽油的脂肪酸组成分析结果见表1，气相色谱图见图8～11。分析了36种脂肪酸，检测出17种脂肪酸。油脂样品均主要含4种脂肪酸，即棕榈酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、亚油酸(C18∶2n6c)和α-亚麻酸(C18∶3n3)，这4种脂肪酸占总脂肪酸的98%以上。根据脂肪酸的不饱和程度，可分为饱和脂肪酸(saturated fatty acid，SFA)、单不饱和脂肪酸(monounturated fatty acid，MUFA)和多不饱和脂肪酸(polyunturated fatty acid，PUFA)。4种方法提取的烟草籽油饱和脂肪酸含量均值为12.82%，单不饱和脂肪酸含量均值为0.26%，多不饱和脂肪酸含量均值为86.93%，说明烟草籽油中脂肪酸以多不饱和脂肪酸为主，饱和脂肪酸为辅。其中多不饱和脂肪酸主要为亚油酸，饱和脂肪酸主要为棕榈酸。其他常见植物油脂中亚油酸含量分别为甘草油59.50%、菜籽油16.30%、油茶籽油12.20%、花生油41.3%、米糠油47.70%、大豆油49.30%、芝麻油50.30%、玉米胚芽油56.20%、核桃油64.90%、葵花籽油68.40%、葡萄籽油67.77%[14]。上述植物油脂中亚油酸含量均低于烟草籽油中亚油酸含量(84.72%)。亚油酸是人体不能自行合成的必需脂肪酸之一，是功能性多不饱和脂肪酸中最早被认识的一种，有助于生长、发育及妊娠，特别是有利于皮肤和肾的完整性，摄入大量亚油酸对高甘油三酯血症病人治疗效果较为明显。我国药典仍采用亚油酸乙酯丸剂、滴剂做为预防和治疗高血压、动脉粥样硬化及冠心病的药物。在预防高血压病的膳食研究中，更多的研究者倾向于亚油酸和钾与膳食纤维结合，在低脂饮食中发挥有益作用。棕榈酸具有提高血液胆固醇和低密度脂蛋白的作用，因此，棕榈酸含量越低对人体健康越有益。常见植物油脂中棕榈酸含量分别为榛子油2.82%、甘草油19.15%、巴塘核桃油5.06%、花生油10.09%、油莎豆油20.39%、茶油8.80%、橄榄油10.14%、牡丹籽油5.26%、菜籽油4.5%、大豆油10.50%[14-18]。烟草籽油中棕榈酸含量在8.45%～9.00%，与其他植物相比处于居中水平。有研究[19]表明，烟籽油可影响大鼠血清胆固醇水平及肝脏中胆固醇代谢相关调控基因的表达，具有明显的降低胆固醇作用。综上所述，烟草籽油既具有很高的营养价值，又含有部分对人体不利的脂肪酸。对比4种方法提取的烟草籽油脂肪酸组成可知，浸提和压榨获得的烟草籽油的脂肪酸含量与组成差异不显著。

表1 不同方法提取的烟籽油脂肪酸组成含量分析结果

图8 索氏提取法提取溶剂为正己烷的烟籽油脂肪酸气相色谱

图9 索氏提取法提取溶剂为石油醚的烟籽油脂肪酸气相色谱

图10 索氏提取法提取溶剂为95%乙醇的烟籽油脂肪酸气相色谱

图11 压榨法烟籽油脂肪酸的气相色谱

3 小结与小结

烟籽油作为新型油料，在功能油脂方面具有较高的开发价值。本文通过对烟草种子油脂提取工艺的研究，综合出油率和脂肪酸组分分析结果，确定出最佳的压榨和浸提工艺。压榨工艺为：研磨至粒度为50目大小的烟草种子粉末(含水率4.6%)，200 ℃压榨，出油率达35.82%。浸提工艺为：将同样含水率和粒度的烟草种子粉末，以正己烷为溶剂，料液比1∶20 mg·L-1，85 ℃浸提8 h，可获得最高出油率49.32%。结果表明，浸提法出油率明显高于压榨法，但压榨法更绿色安全无溶剂残留。浸提法提取温度低，而压榨法提取温度较高，长时间高温可能会使烟草籽油的品质有所下降。脂肪含量是评价油质量优劣的一个重要衡量标准。通过脂肪酸成分分析可知烟籽油中主要为多不饱和脂肪酸，含量达86.93%。同时烟籽油还含有对健康有害的棕榈酸，含量为8.67%，与其他油料作物相比处于居中水平。烟籽油既具有很高的营养价值和保健功能，又含有部分对人体不利的脂肪酸，可经过进一步对有益脂肪酸的提取获得更高价值的功能性产品，从而发挥更高的经济价值。通过对比不同提取方法的烟籽油脂肪酸含量和组成，处理间脂肪酸组成差异并不显著，说明压榨过程中的高温对脂肪酸的影响不大。综上所述，建议不考虑健康品质的工业生产可用高出油率的正己烷浸提法提取烟籽油；如用于食用油或者保健品，鉴于烟籽油是烟草行业的副产物，需进行进一步的品质分析及毒理学评价[20-21]。