中亚地区植物油籽的浸提工艺优化及脂肪酸组成分析

杨丽，李兰，王伟，吕新明，房芳，徐鑫

1.阿拉山口海关技术中心（阿拉山口 833418）；2.乌鲁木齐海关技术中心（乌鲁木齐 830000）；3.哈密市市场监督管理局（哈密 839000）

近年来，为满足持续增长的植物油料油脂消费需求，利用国际市场大量进口植物油料油脂成为弥补国内供给不足的重要手段[1]。新疆阿拉山口口岸作为进境粮食指定口岸之一，每年从中亚国家进口大量的油料，输往全国各地，主要进口的植物油料有红花籽、葵花籽、亚麻籽和油菜籽。

植物油料品质检测技术是高质量贸易的关键[2]。而脂肪是衡量油料品质的一项重要质量指标[3]。脂肪含量的测定是油脂生产过程中的关键环节，而含油量的高低和脂肪酸的组成是作为评定油料质量的重要依据[4]。植物油中脂肪酸含量和组成通常使用气相色谱-质谱（GS-MS）或气相色谱-火焰电离检测（GCFID）技术进行测定。植物油的制备方法主要包括有机溶剂萃取、冷压和热压、超临界CO2流体萃取、超声辅助溶剂萃取、酶辅助水萃取、脉冲电场萃取、微波辅助萃取[5-6]。其中，有机溶剂萃取、超声辅助溶剂萃取因其操作简单而被广泛应用于实验室检测中。但存在提取效率低的缺点，给后续检测带来不便。

综上所述，选取中亚地区葵花籽、亚麻籽、红花籽、油菜籽4种跨境植物油料为分析对象，利用改进的油脂制备方式，结合气相色谱-质谱（GC-MS）法对脂肪酸组成进行分析鉴定，为我国植物油料油脂产业可持续发展的战略选择提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂原料

葵花籽、亚麻籽、红花籽及油菜籽样品（均来自中亚地区进口）；异辛烷、甲醇（色谱纯，上海西格玛奥德里奇贸易有限公司）；硫酸氢钠、氢氧化钾（分析纯，天津市致远化学试剂有限公司）；37种脂肪酸甲酯混标（北京北纳创联生物技术有限公司）。

样品制备：将样品研磨，均质化，筛分（635 mm，约25目），真空包装，并冷藏（-18 ℃）直至分析。

1.2 仪器与设备

气相色谱串联质谱仪（ISQ LT，赛默飞世尔仪器公司）；粉碎机（AF-08A，奥力中药机械有限公司）；脂肪浸提仪（Soxtec 8000，丹麦福斯分析仪器公司）；油脂提取装置（自制）；分析天平（XP205，瑞士梅特勒-托利多公司）；多功能静音型超声波清洗机（DTC-27F，湖北鼎泰公司）；旋转蒸发仪（RV 10，德国IKA）；烘箱（FED115，德国宾得公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 油脂制备

1.3.11 油籽干燥温度的优化

在GB/T 14488.1—2008《植物油料 含油量测定》中提到油籽在进行提取前要在80 ℃温度下进行预干燥，准确称取油籽类样品，设置干燥温度60，65，70，75和80 ℃，通过得到葵花籽油、红花籽油、亚麻籽油和菜籽油的含量，分析提取效果，选出最佳干燥温度。

1.3.12 油籽干燥时间的优化

准确称取油籽类样品，在最佳干燥温度下，设置干燥时间4，8，12，16，20和24 h，通过得到葵花籽油、红花籽油、亚麻籽油和菜籽油的含量，分析提取效果，选出最佳干燥时间。

1.3.13 油脂提取溶剂的优化

据文献[7]可知，通过使用不同溶剂，可方便地提取含有高含量脂质的固体样品的脂质部分。考察的溶剂有石油醚、甲醇、正己烷、二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）和丙酮-正己烷（1︰4，V/V）。

在最佳干燥温度和时间等条件下，准确称取油籽类样品，分别用一定量石油醚（沸程30～60 ℃）、甲醇、正己烷、二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）和丙酮-正己烷（1︰4，V/V）进行提取，通过得到葵花籽油、红花籽油、亚麻籽油和菜籽油的含量，分析提取效果，选出最佳提取溶剂。

1.3.14 油脂辅助提取方式的选择

在GB/T 14488.1—2008《植物油料 含油量测定》中提取方法的基础上进行优化，采用脂肪浸提仪和自制油脂提取器2种辅助提取方式进行提取，通过得到葵花籽油、红花籽油、亚麻籽油和菜籽油的含量，分析提取效果。选出最佳提取方式。

1.3.1.4.1 脂肪浸提仪提取法

准确称取2.00 g样品，移入滤纸桶内，接收皿中加入一定量提取溶剂，用脂肪浸提仪提取140 min，取下接收皿，自然挥发至恒重，得到红花籽油、亚麻籽油、葵花籽油和菜籽油样品。

1.3.1.4.2 自制油脂提取装置提取法

自制油脂提取装置[8]由外层装置（1）、推动装置（2）、过滤装置（3）、密封装置（4）、承载装置（5）组成，见图1。

图1 自制油脂提取装置

准确称取2.00 g样品，放入自制油脂提取装置中，加入一定量提取溶剂，超声提取140 min，过滤，于旋转蒸发仪上浓缩至恒重，得到红花籽油、亚麻籽油、葵花籽油和菜籽油样品。利用式（1）得到脂质含量。

式中：X为脂质含量，%；m1为油脂质量，g；m2为原料质量，g。

1.3.2 样品的皂化和甲酯化利用酯交换法进行甲酯化，吸取上层溶液到进样瓶中，上GC-MS进行分析测定。

1.3.3 GC-MS分析条件

色谱柱：DB-1701（30×0.25 mm×0.25 mm）石英毛细管柱；载气为氦气；升温程序：初始温度100℃，保持5 min，以2 ℃/min升温至200 ℃，保持40 min，以4 ℃/min升温至230 ℃，保持40 min。

MS条件：离子源EI源，温度230 ℃，扫描周期0.2 s，传输线温度250 ℃。

1.3.4 脂肪酸组成的定性与定量分析

经GC-MS分析得到4种不同样品的总离子流图，检测结果采用GC-MS分析软件进行分析，结合各种脂肪酸标准物质保留时间对比确定脂肪酸的组成，根据面积归一化法计算脂肪酸的相对含量。每个样品3个平行。

1.4 数据处理

使用SPSS Statistics 26.0进行方差分析及多重比较，经Tukey检验，差异有统计学意义（P＜0.05，0.01，0.001和0.000 1）。结果以“平均值±标准偏差（SD）”表示。采用Origin 2017软件作图。

2 结果与分析

2.1 油籽干燥温度的选择

4种植物油籽在不同温度下进行干燥试验（见图2），结果显示，在不同温度下，亚麻籽的脂质含量达到显著水平（P＜0.05），葵花籽、红花籽、油菜籽的脂质含量均达到显著水平（P＜0.01）。随着温度的升高，不同油籽的脂质含量均呈上升趋势，在80℃时，4种油籽的脂质含量最高，即葵花籽30.30%、红花籽25.00%、亚麻籽41.00%、油菜籽30.00%。因此，最佳干燥温度为80 ℃。

图2 干燥温度对不同油籽中脂质含量的影响

2.2 油籽干燥时间的选择

在一定温度下，将4种植物油籽干燥不同时间（见图3），结果显示，亚麻籽和红花籽的脂质含量随干燥时间的变化呈显著水平（P＜0.01），葵花籽和油菜籽的脂质含量随干燥时间的变化呈显著水平（P＜0.05）。不同植物油籽的脂质含量随干燥时间的增加而升高，在16 h达到最高水平，即葵花籽31.71%、红花籽24.73%、亚麻籽40.70%、油菜籽33.71%。在16～24 h，4种油籽的脂质含量均没有明显变化。因此，最佳干燥时间为16 h。

图3 干燥时间对不同油籽中脂质含量的影响

2.3 提取溶剂的选择

将预处理好的籽类样品用甲醇、丙酮-正己烷（1︰4，V/V）、二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）等5种不同提取溶剂进行提取（见图4），结果显示，提取得到的脂质含量由高到低分别为甲醇、丙酮-正己烷（1︰4，V/V）、二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）、石油醚、正己烷。以亚麻籽为例，通过用甲醇提取测定的脂质含量为52.00%，比通过用较低极性溶剂（如丙酮-正己烷和二氯甲烷-正己烷）提取测定的含量（分别为41.00%和40.60%）高约1.2倍。这很可能也是因为提取非脂质。提取的脂质含量及提取的非脂质含量随着所用溶剂的极性而增加[9]，石油醚、二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）和丙酮-正己烷（1︰4，V/V）的提取效果相差不大，以二氯甲烷-正己烷（1︰4，V/V）和丙酮-正己烷（1︰4，V/V）最好，通过2种溶剂提取时，葵花籽、红花籽、亚麻籽、油菜籽的脂质含量分别为31.50%，23.00%，41.00%和34.00%（以脂质最大量计）。出于安全原因，优选丙酮-正己烷（1︰4，V/V）作为提取溶剂。

2.4 辅助提取方式的选择

4种植物油籽在最佳提取条件下，分别采用脂肪浸提仪和自制油脂提取器对样本进行处理，得到的脂质含量及差异化分析见表1。

表1 2种油脂提取方法获得的脂质含量及其差异性分析

由表1可知，2种处理方法得到的样本脂质含量有显著差异（P＜0.01），利用自制油脂提取器提取时，出油率高于脂肪浸提仪，以亚麻籽为例，脂肪浸提仪法和自制油脂提取器法得到的含油量分别为40.18%和41.31%，其原因可能是自制油脂提取器在油脂提取过程中，在超声波持续超声的情况下，石油醚与样本接触更充分。

2.5 主要脂肪酸组成及含量分析

经GC-MS分析，得到4种油脂主要脂肪酸的总离子流色谱图（见图5），通过计算各主要脂肪酸的相对含量进行差异性结果分析（见表2）。

表2 4种油脂不同脂肪酸含量及其差异性分析

图5 4种油籽脂肪酸的GC-MS总离子流色谱图

由图5可知，4种油籽的主要脂肪酸的种类大致相同，包括棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、油酸（C18∶1）、亚油酸（C18∶2）、亚麻酸（C18∶3）等。由表2可知，红花籽油、葵花籽油、亚麻籽油、菜籽油中脂肪酸相对含量存在差异（P＜0.05），其中，红花籽油和葵花籽油脂肪酸组成相似，均未检出十七烯酸（C17∶1）和花生酸（C20∶0），亚麻酸含量均为0.10%，硬脂酸含量最高的是葵花籽油，为4.61%，棕榈酸和亚油酸含量最高的是红花籽油，分别为7.02%和73.70%，花生烯酸和亚麻酸含量最高的是亚麻籽油，分别为4.13%和56.30%，其中，亚麻酸含量是油菜籽的4倍，有研究表明亚油酸和亚麻酸有改善心脑血管疾病、降血压、降血脂、预防动脉粥样硬化等优点[10-11]，亚油酸和亚麻酸都属于多不饱和脂肪酸，可预防动脉粥样硬化[12]，促进头发生长。油酸含量最高的是菜籽油，达57.62%，为其他3种油脂的3倍，油酸具有降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇，且能减少心血管疾病风险的功效[13-14]。与王冉冉等[15]的研究结果相比，各类油脂脂肪酸组成相似，各成分相对含量存在差异，以与样本中的最大值比较为例：试验中红花籽油的棕榈酸（C16∶0）、油酸（C18∶1）含量分别高出0.70%和1.52%，其他成分相差不大；葵花籽油的棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）和亚油酸（C18∶2）含量分别高出0.30%，0.69%和5.58%，其他成分相差不大；亚麻籽油的亚麻酸（C18∶3）和花生烯酸（C20∶1）含量分别高出12.79%和4.13%，其他成分相差不大；菜籽油的油酸（C18∶1）和亚麻酸（C18∶3）含量分别高出2.90%和2.85%，其他成分相差不大。

2.6 不同植物油脂饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量对比

由图6可知，饱和脂肪酸含量由高到低的顺序依次为葵花籽油＞亚麻籽油＞红花籽油＞菜籽油，含量分别为10.87%，9.71%，9.57%和6.77%。单不饱和脂肪酸含量最高的是菜籽油，为57.63%，约为其他3种油的3倍。葵花籽油、红花籽油、亚麻籽油的多不饱和脂肪酸含量分别差异不大，范围是70.43%～73.08%，约为菜籽油的2倍。总不饱和脂肪酸含量差异不明显，均高于90.00%。4种植物油的单不饱和脂肪酸与多不饱和脂肪酸的比值由高到低依次为菜籽油＞葵花籽油＞亚麻籽油＞红花籽油。有研究表明，植物油中单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的比值越高越有利于油脂的稳定[16-17]。因此，菜籽油最易于保存。

图6 4种植物油脂饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量对比

3 结论

通过优化葵花籽、亚麻籽、红花籽、油菜籽4种植物油脂的提取条件，得到最优的提取工艺：植物油籽经80 ℃烘干16 h后，以丙酮-正己烷（1︰4，V/V）作为提取溶剂，以自制油脂提取器作为辅助提取方式，进行提取，得到植物油。植物油脂经GC-MS分析得到的脂肪酸相对含量之间存在显著差异，亚麻酸含量最高的是亚麻籽油，为56.30%，油酸含量最高的是菜籽油，为57.62%，亚油酸含量最高的是红花籽油，为73.70%，植物油中的亚油酸易被氧化，必须密闭保存[18]。饱和脂肪酸含量由高到低的顺序依次为葵花籽油＞亚麻籽油＞红花籽油＞菜籽油，总不饱和脂肪酸含量差异不明显，均高于90.00%。