豆康寧 白春?jiǎn)?/p>

(漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校食品營(yíng)養(yǎng)系1，漯河 462002)(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院;糧食儲(chǔ)藏與安全教育部工程研究中心;糧食儲(chǔ)運(yùn)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室2，鄭州 450001)

甘草為多年生草本植物，屬豆科，是一種藥食兩用資源，其提取物廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、日用化工等領(lǐng)域。甘草油脂含有豐富的必需脂肪酸，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。而且，甘草油脂具有醫(yī)療保健作用，甘草油脂對(duì)濕疹、皮炎、潰瘍等皮膚病具有一定的保健和治療作用[3-4]。

目前，對(duì)甘草油脂的提取工藝、脂肪酸成分分析及其理化性質(zhì)鮮有研究報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以甘草(根部)為原料，研究各種提取條件對(duì)甘草油脂提取率的影響，對(duì)提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)甘草油脂進(jìn)行脂肪酸成分分析，進(jìn)一步測(cè)定了甘草油脂的基本理化性質(zhì)，為甘草的綜合利用和甘草油脂的開(kāi)發(fā)利用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

烏拉爾甘草：產(chǎn)地寧夏鹽池；無(wú)水乙醚、甲醇、氫氧化鉀、正己烷、碘化鉀：均為分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器

FT-200型萬(wàn)能粉碎機(jī)：溫嶺市林大機(jī)械有限公司；SXT-06型索氏抽提器：上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司；202A型電熱恒溫干燥箱：南京萊步科技實(shí)業(yè)有限公司；RE-52 A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；F48000型馬弗爐：蘇州柏兆科學(xué)儀器有限公司；100Conc型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：Agilent公司；SQ456-GC型毛細(xì)管氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國(guó)布魯克公司。

1.3 方法

1.3.1 營(yíng)養(yǎng)成分分析

蛋白質(zhì)測(cè)定：GB5009.5—2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定；水分測(cè)定： GB5009.3 —2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定；還原糖測(cè)定：GB 5009.7—2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中還原糖的測(cè)定；脂肪測(cè)定：GB5009.6—2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定；灰分測(cè)定：GB5009.4—2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定；粗纖維測(cè)定：GB/T5009.10—2003 植物類食品中粗纖維的測(cè)定。

1.3.2 甘草油脂的提取

將甘草用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎成20～40目的粉末，稱量5.0 g甘草粉樣品，放入索氏抽提器的圓底燒瓶中，加入一定量的正己烷，將索氏抽提器安裝在恒溫水浴鍋上，加熱并冷凝回流提取甘草油脂。提取結(jié)束后，將冷卻的提取液轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中蒸餾回收溶劑，濃縮液在恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干至質(zhì)量恒定后得到甘草油脂。每次實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3次。根據(jù)差量法計(jì)算甘草油脂提取率。甘草油脂提取率計(jì)算公式為：

注:M1為甘草油脂質(zhì)量/g；M0為甘草粉質(zhì)量/g；W為含水量/%。

1.3.3 甘草油脂提取工藝參數(shù)與優(yōu)化

選擇提取溫度、提取時(shí)間、液料比3個(gè)工藝參數(shù)開(kāi)展單因素實(shí)驗(yàn)，設(shè)定溫度40、50、60、70、80 ℃，提取時(shí)間3、4、5、6、7 h，液料比5、10、15、20、25 mL/g。通過(guò)L9( 34) 正交實(shí)驗(yàn)定甘草油脂最佳提取工藝條件。

1.3.4 甘草油脂脂肪酸成分分析

甘草油脂甲酯化方法及氣質(zhì)色譜條件按照GB5009.168—2016《食品中脂肪酸的測(cè)定》方法進(jìn)行。脂肪酸GC-MS定性與定量分析采用Wiley7n.1標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)檢索進(jìn)行定性，通過(guò)氣相色譜法按色譜峰面積計(jì)算各組分的相對(duì)含量。

1.3.5 甘草油脂理化指標(biāo)的測(cè)定

色澤：GB/T5525—2008《植物油脂透明度、氣味、滋味鑒定法》；折光指數(shù)：GB/T5527—2010《動(dòng)植物油脂折光指數(shù)的測(cè)定》；熔點(diǎn)：GB/T24892—2010《動(dòng)植物油脂在開(kāi)口毛細(xì)管中熔點(diǎn)(滑點(diǎn)) 的測(cè)定》；酸價(jià)：GB/T5009.37—2003《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》；碘值：GB/T5532—2008《動(dòng)植物油脂碘值的測(cè)定》；皂化值：GB/T5534—2008《動(dòng)植物油脂皂化值的測(cè)定》；過(guò)氧化值：GB/T5538—2005 《動(dòng)植物油脂過(guò)氧化值測(cè)定》。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS軟件計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，采用正交設(shè)計(jì)助手軟件設(shè)計(jì)L9(34) 正交實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行極差、方差等指標(biāo)計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘草基本營(yíng)養(yǎng)成分

甘草基本營(yíng)養(yǎng)成分組成見(jiàn)表1。

由表1可知，甘草中粗蛋白、粗纖維和碳水化合物的含量較高，其他成分含量相對(duì)較低。其中粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.38%，這說(shuō)明甘草屬于低油脂植物資源，但由于甘草油脂不僅具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和醫(yī)療保健作用，而且還能促進(jìn)甘草資源的綜合利用，提高其附加值，因此，仍然具有開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值。甘草的營(yíng)養(yǎng)成分因品種、產(chǎn)地、生長(zhǎng)周期不同而不同，一般生長(zhǎng)3年以上的甘草，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高。

表1 甘草營(yíng)養(yǎng)成分

2.2 甘草油脂提取工藝參數(shù)確定

2.2.1 提取溫度、時(shí)間、液料比對(duì)甘草油脂提取率的影響

由圖1可知，隨著提取溫度的升高，甘草油脂提取率也逐步提高。隨著溫度的提高，分子的無(wú)秩序熱運(yùn)動(dòng)得到加強(qiáng)，溶劑和油脂的黏度下降，因而減小了傳質(zhì)阻力，提高了擴(kuò)散速度，油脂提取率增加。但是隨著溫度升高到 70 ℃以后，油脂的提取率又開(kāi)始下降。溫度超過(guò)正己烷的沸點(diǎn)69 ℃后，溶劑開(kāi)始?xì)饣?，?dāng)溫度超過(guò)70 ℃后，溶劑蒸發(fā)回流過(guò)快，反而導(dǎo)致油脂的提取率下降。因此，考慮到實(shí)際效果，確定提取溫度70 ℃比較適宜。

圖1 各因素對(duì)甘草油脂提取率的影響

隨著提取時(shí)間的增加，油脂提取率開(kāi)始的增加幅度較大，但當(dāng)提取時(shí)間達(dá)到6 h后，油脂提取率增加幅度變得很小。隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，油脂提取率逐漸向極限值靠近，致使油脂提取率變化幅度很小。物料顆粒度較小，料液充分混勻，提取時(shí)間較短，否則提取時(shí)間較長(zhǎng)。隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，耗能也越大，生產(chǎn)成本提高。因此，綜合考慮，確定提取時(shí)間為6 h比較適宜。

隨著溶劑用量的增加，甘草油脂的提取率開(kāi)始增加比較明顯。當(dāng)液料比達(dá)到20 mL/g時(shí)，甘草油脂的提取率基本達(dá)到最大區(qū)域，繼續(xù)增加溶劑用量，提取率增加幅度非常小。隨著溶劑量增加時(shí)，物料內(nèi)外油脂的濃度差增大，油脂浸出速度增加，油脂提取率也提高。但是，當(dāng)溶劑量增加到一定限度，油脂浸出速率和提取率受溶劑量的影響下降，而且造成溶劑中油脂濃度下降，增加油脂提取成本。因此，從降低生產(chǎn)成本考慮，采用液料比為20 mL/g比較適宜。

2.2.2 甘草油脂提取正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)前面甘草油脂提取單因素實(shí)驗(yàn)所得三因素三水平分別是：溫度：60、70、80 ℃，時(shí)間：5、6、7 h，液料比：15、20、25 mL/g。該三因素三水平按照L9(34)正交實(shí)驗(yàn)表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因素水平組合及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 甘草油脂提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

由表2中正交實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果極差R值可知，影響甘草酸提取率的因素大小順序依次是A>C>B，即提取溫度>液料比>提取時(shí)間，最佳因素水平組合是：A2C2B1，即提取溫度70 ℃、液料比20 mL/g、提取時(shí)間5 h，在此條件下，甘草油脂提取率為4.49%。

以空白列為誤差，在顯著水平為0.05的基礎(chǔ)上，對(duì)甘草油脂提取正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行方差分析，其結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 正交實(shí)驗(yàn)方差分析

注：*表示差異顯著。

由表3方差分析可知，提取溫度和液料比對(duì)甘草油脂提取率影響顯著，而提取時(shí)間對(duì)甘草酸提取率影響不顯著，說(shuō)明提取時(shí)間在5～7 h范圍內(nèi)，甘草油脂提取率變化不顯著。

2.3 甘草油脂脂肪酸成分分析

甘草油脂脂肪酸甲酯經(jīng)GC-MS分析，可得其脂肪酸成分見(jiàn)表4，共有19種脂肪酸酸，占出峰物質(zhì)的98.36%。

表4 甘草油脂脂肪酸組成及含量

注：按照碳原子數(shù)從小到大順序排列。

由表4可知，十六烷酸/棕櫚酸(19.15%)、順-9-十八碳烯酸/油酸(4.92%)、9,12-十八碳二烯酸/亞油酸(59.5%)、9,12,15-十八碳三烯酸/亞麻酸(11.16%)這4種脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占總脂肪酸94.73%，說(shuō)明這4種脂肪酸為甘草油脂主要組成脂肪酸。

對(duì)表4中甘草油脂脂肪酸按照飽和度進(jìn)行分類總結(jié)可知：飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.31%，不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76.69%，其中單不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.71%，二不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59.83%，三不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.16%。這說(shuō)明，甘草油脂中以不飽和脂肪酸為主，不飽和脂肪酸中，以亞油酸為主。

亞油酸和亞麻酸是人體必需脂肪酸，具有多種生理功能[8-10]。甘草油脂中所含亞油酸為59.50%，高于菜籽油(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%)等常見(jiàn)富含亞油酸的油脂，但低于核桃油(64.90%)、葵花籽油(68.40%)、葡萄籽油(67.77%)[11-12]。甘草油脂中亞麻酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.16%，高于大豆油(7.95%)、菜籽油(8.01%)、花椒油(6.75%)、辣椒油(6.03%)等常見(jiàn)富含亞麻酸油脂[13]，但低于亞麻籽油(54.19%)[14]。這說(shuō)明，甘草油脂含有豐富的必需脂肪酸，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和應(yīng)用前景。

2.4 甘草油脂的理化性質(zhì)

甘草油脂的理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 甘草油脂的理化指標(biāo)

參考NY/T 751—2011《綠色食品食用植物油》中植物油脂的理化性質(zhì)，對(duì)表5中的甘草油脂的理化性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析。由表5可知，甘草油脂呈深黃色，說(shuō)明甘草中色素含量較高，甘草色素主要成分是異甘草黃素，為棕黃色[15]，因此，所提甘草油脂色澤較深。甘草油脂折光指數(shù)為1.467，接近玉米油折光指數(shù)，但低于亞麻籽油折光指數(shù)，折光指數(shù)隨著脂肪酸雙鍵和共扼程度的增大而增加[16]，說(shuō)明甘草油脂不飽和度較高，但低于亞麻籽油。熔點(diǎn)為-12 ℃，接近玉米油和菜籽油，說(shuō)明甘草油脂熔點(diǎn)較低。碘價(jià)為128.62 g，略高于玉米油，但低于亞麻籽油，這說(shuō)明甘草油脂不飽和度較高，但低于亞麻籽油，與折光指數(shù)反應(yīng)的油脂理化性質(zhì)相似。甘草油脂酸價(jià)為0.986 mg/g，該甘草油脂沒(méi)有精煉，因此酸價(jià)較高。甘草油脂皂化值為192 mg/g，接近常見(jiàn)的植物油脂，如大豆油、菜籽油，皂化值是酯值與酸值的總和，反應(yīng)了游離脂肪酸和甘三酯的含量。過(guò)氧化值為4.65 mmol/kg，這說(shuō)明所檢測(cè)的甘草油脂中含有少量的過(guò)氧化物，尚無(wú)氧化酸敗。

3 結(jié)論

3.1 采用單因素實(shí)驗(yàn)和L9 (34)正交實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)影響甘草油脂提取率的因素進(jìn)行了優(yōu)化。在實(shí)驗(yàn)設(shè)定的范圍內(nèi)，影響甘草油脂提取率的因素大小順序依次是溫度、液料比、時(shí)間，溫度和液料比對(duì)甘草油脂提取率影響顯著，時(shí)間影響不顯著，甘草油脂的最佳提取工藝條件為：提取溫度 70℃、液料比20 mL/g，提取時(shí)間5 h，甘草油脂提取率達(dá)4.49%。

3.2 利用GC-MS 鑒定出 19種脂肪酸，占比重較大的主要有4種，分別是十六烷酸/棕櫚酸(19.15%)、順-9-十八碳烯酸/油酸(4.92%)、9,12-十八碳二烯酸/亞油酸(59.5%)、9,12,15-十八碳三烯酸/亞麻酸(11.16%)。飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.31%，不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76.69%，其中單不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.71%，二不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59.83%，三不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.16%。這表明甘草油脂具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和較好的應(yīng)用前景。

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