閆帥航 宋艷秋 吳蘇喜

（長(zhǎng)沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410114）

火麻籽作為一種藥食兩用的?？浦参锎舐椋–annabis sativa L.）的干燥成熟果實(shí)，具有潤(rùn)腸通便［1］、鎮(zhèn)痛［2］、抗疲勞和免疫調(diào)節(jié)［3］的作用。火麻籽油具有抗氧化［4］、抗炎［5］、降低高血脂、抗動(dòng)脈硬化［6］、延緩衰老［7-9］等功能特性，具有廣泛的藥用和食用價(jià)值［10］。素有長(zhǎng)壽之鄉(xiāng)之稱的廣西巴馬地區(qū)就以火麻籽油為主要食用油。

目前，火麻籽油提取方法有水酶法、液壓壓榨法和溶劑浸出法等。水酶法提油率不高，存在廢水難利用的問題；壓榨法提油率雖有所提高，但蛋白質(zhì)變性嚴(yán)重，不利于后續(xù)利用；溶劑浸出法存在溶劑殘留的問題。超臨界流體萃取技術(shù)以二氧化碳為萃取介質(zhì)，綠色、低溫、安全、提油率較高，既克服了其他方法的缺陷，又能最大程度地保留油的生理活性物質(zhì)、減少對(duì)熱不穩(wěn)定成分的破壞，油脂品質(zhì)更好［11-12］。

1 材料和方法

1.1 材料和試劑

火麻籽：廣西巴馬；無水硫酸鈉：廣東省臺(tái)山市化工廠；石油醚：天津市化學(xué)試劑研究所；三氯甲烷：衡陽市凱信化工試劑有限公司；無水乙醇：長(zhǎng)沙安泰精細(xì)化工實(shí)業(yè)有限公司；氫氧化鈉：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；硫代硫酸鈉：汕頭市西隴化工廠有限公司；正己烷、乙酸、碘化鉀：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，均為分析純；CO2氣體，純度99.99%（食用級(jí)）。

1.2 儀器和設(shè)備

GC-14C氣相色譜：日本島津公司；WSL-2A比較測(cè)色儀：上海先科儀器有限公司；高速萬能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科技有限公司；HA121-50-01-C超臨界流體萃取裝置：江蘇南通華安超臨界萃取有限公司；6YY-190型液壓榨油機(jī)：洛陽金廈液壓機(jī)械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 油脂理化指標(biāo)測(cè)定方法

油料含油量測(cè)定參照GB／T 10359—2008石油醚提取法。水分含量測(cè)定參照GB／T 5528—2008電烘箱105℃恒質(zhì)量法。色澤測(cè)定參照GB／T 22460—2008羅維朋比色計(jì)法。酸價(jià)測(cè)定參照GB／T 5530—2005酸堿中和滴定法。過氧化值測(cè)定參照GB／T 5538—2005。透明度、氣味測(cè)定參照 GB／T 5525—2008感官鑒定法。

1.3.2 超臨界流體萃取

將火麻籽粉碎，過10目篩，在60℃條件下干燥至水分4%左右。取200 g干火麻籽粉裝入萃取釜中，設(shè)定不同條件進(jìn)行萃取。進(jìn)行超臨界流體萃取時(shí)，每隔15 min放出1次油，觀察出油情況及其色澤。

出油率＝萃取液重／原料重×100%

出油效率＝出油率／原料含油率×100%

1.3.3 液壓壓榨制取火麻油

將火麻籽粉碎，過10目篩，在60℃條件下干燥至水分4%左右。取500 g干火麻子粉，在40 MPa壓力、60℃溫度下進(jìn)行壓榨2 h。按1.3.2計(jì)算出油效率。

1.3.4 氣相色譜分析

參照GB／T 17376—1998對(duì)油脂進(jìn)行甲酯化處理，然后用氣相色譜法分析。色譜分析條件為：Clarity中文色譜工作站；Supelcowax 10毛細(xì)管柱，30 m×0.32 mm×0.25μm；FID檢測(cè)器；進(jìn)樣口溫度280℃；檢測(cè)器溫度280℃；載氣（N2）壓力100 kPa；氫氣壓力60 kPa，空氣壓力50 kPa，進(jìn)樣量1.0μL，分流比1∶10；色譜柱升溫程序?yàn)椋?80℃停留15 min，以5℃／min速度升至200℃停留0 min，再以15℃／min升至240℃停留5 min，最后2℃／min升至242℃停留2 min。

采用面積歸一化法進(jìn)行脂肪酸相對(duì)含量分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料火麻籽成分分析

油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)28.40%，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)10.08%，蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)26.08%。

2.2 超臨界流體萃取工藝條件優(yōu)化

在不同的溫度、壓力和時(shí)間條件下，以出油效率為指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果見表1。從表1可以看出，超臨界流體萃取過程中對(duì)出油效率影響最大的因素是壓力，其次為時(shí)間和溫度。本試驗(yàn)的最佳工藝條件為溫度45℃、壓力35 MPa、時(shí)間2 h。在此最優(yōu)條件下驗(yàn)證試驗(yàn)的火麻籽油萃取效率為90.68%。

表1 不同條件下提油效果的正交表

2.3 色澤分析

在2 h的超臨界流體萃取過程中，觀察每隔15 min所放出油的顏色，發(fā)現(xiàn)每個(gè)壓力條件下萃取均出現(xiàn)同一種現(xiàn)象：前1～2個(gè)15 min放出來的物質(zhì)為混濁的油水混合物，隨后的幾個(gè)15 min放出來的物質(zhì)為淺黃色油，具有淡淡的火麻籽清香氣味；最后出現(xiàn)墨綠色油脂，并有較大的刺激性氣味。不同壓力下出現(xiàn)墨綠色油脂的時(shí)間不同，而溫度對(duì)出油色澤的影響較小。不同壓力下出現(xiàn)墨綠色油脂的時(shí)間及墨綠色油所占總油的比重（簡(jiǎn)稱“占比”）如表2所示。萃取所得不同顏色油樣的比色結(jié)果見表3。

表2 不同壓力下出現(xiàn)墨綠色油的時(shí)間及其占比

表3 不同顏色的火麻籽油比色結(jié)果

從表2可以看出，壓力越大，則出現(xiàn)墨綠色油脂的時(shí)間越早，其占比也越大。其原因可能是超臨界流體萃取壓力與火麻籽中黑色素的溶出呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。從表3可以看出，淺黃色油樣和墨綠色油樣的色澤區(qū)別主要體現(xiàn)在紅色值上，墨綠色越深者，其紅色值越大。在2 h的萃取過程中，不同時(shí)間段出油的感官品質(zhì)有所不同，一般來說，萃取前期的出油顏色呈淺黃色，氣味清淡；萃取后期的出油呈墨綠色，氣味刺激。因此，想要得到顏色較淺的火麻籽油，可在提取過程中將壓力適當(dāng)減小。

綜合考慮壓力對(duì)出油效率（表1）和出油品質(zhì)（表2、表3）的影響，得到超臨界流體萃取火麻籽油的最優(yōu)工藝條件為溫度45℃、壓力30 MPa、時(shí)間為2 h。此最優(yōu)條件正是正交試驗(yàn)表（表1）中的第5號(hào)試驗(yàn)條件，其出油效率88.43%也是較好的結(jié)果之一，所得油脂的色澤為黃35紅2.0。

2.4 脂肪酸組成

將在最佳工藝條件下萃取得到的火麻籽油進(jìn)行氣相色譜分析，并與標(biāo)準(zhǔn)色譜圖比對(duì)，得到火麻籽油氣相色譜圖及各組成脂肪酸名稱，分別見圖1和表4。

圖1 火麻籽油的氣相色譜圖

表4 火麻籽油的脂肪酸組成及相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

從表4可以看出，火麻籽油的不飽和脂肪酸相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)90.65%，其中亞油酸和亞麻酸分別高達(dá)55.55%和25.70%。由于亞油酸和亞麻酸都是人體必需脂肪酸，具有良好的養(yǎng)生保健功能，因此，以火麻籽油為主要食用油的廣西巴馬地區(qū)之所以獲得“長(zhǎng)壽之鄉(xiāng)”美譽(yù)就可以管窺一斑了。

2.5 不同制油方法的比較

按1.3.3操作的液壓冷榨制油試驗(yàn)結(jié)果：出油效率66.67%，其不飽和脂肪酸相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)89.68%，其中亞油酸和亞麻酸分別達(dá)51.24%和22.56%。幾種不同制油方法的比較見表5。由表5可見，超臨界流體制取火麻籽油具有出油品質(zhì)好、出油效率高、油脂的不飽和脂肪酸相對(duì)含量高等綜合優(yōu)越性。

表5 火麻籽油不同制取方法比較

3 結(jié)論

以出油效率為考察指標(biāo)而確定的超臨界流體萃取火麻籽油的最佳工藝條件為溫度45℃、壓力35 MPa、時(shí)間2 h，此條件下的出油效率達(dá)90.68%。壓力大小對(duì)出油色澤的負(fù)面影響顯著，壓力越大，則出現(xiàn)墨綠色油脂的時(shí)間越早，墨綠色油脂的占比越大。因此，綜合考慮壓力對(duì)出油效率和出油品質(zhì)的影響，超臨界流體萃取火麻籽油的最優(yōu)工藝條件為溫度45℃、壓力30 MPa、時(shí)間為2 h。

超臨界流體萃取火麻籽油的不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)90.65%，其中亞油酸和亞麻酸分別達(dá)55.55%和25.70%，高于現(xiàn)有文獻(xiàn)中其他工藝方法所制取火麻籽油的相應(yīng)成分含量，是一種天然優(yōu)質(zhì)的養(yǎng)生保健油。由于超臨界流體萃取工藝所用溫度低、無廢氣廢水排放，對(duì)火麻籽油中的天然活性物質(zhì)不會(huì)造成破壞或流失，因此，采用超臨界流體制取火麻籽油可為火麻籽油的進(jìn)一步研究利用奠定良好的基礎(chǔ)。

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