張明霞，龐建光*，蔡冬梅，王秀梅，金玉美，高賢良

1.河北工程大學（邯鄲 056038）；2.邯鄲市牧漁生物科技中心（邯鄲 056002）

核桃、杏仁和松子均屬于樹堅果，富含脂肪、蛋白質、碳水化合物和膳食纖維等多種營養(yǎng)素，是我國河北山區(qū)的重要堅果資源，年產果仁幾萬噸以上。3種堅果營養(yǎng)成分中脂肪含量均達50%以上，屬油料堅果，且其脂肪主要由不飽和脂肪酸組成[1]。尤其亞油酸、亞麻酸等人體必需脂肪酸的含量，高于其他非堅果食用油類，經常食用具有疏導清理血管、健腦益智等作用。近年來堅果油作為高級食用油，受到越來越多人們的關注[2]。由于不同種類堅果脂肪酸組成差異很大，即使同一種堅果，其成分也因品種和產地的不同而有所區(qū)別。陳逸鵬等[3]對花生、核桃、葵花籽、西瓜子、南瓜子、巴旦木、開心果和腰果8種堅果油脂中的脂肪酸進行分析，結果發(fā)現(xiàn)不飽和脂肪酸含量在78%～92%之間，其中多不飽和脂肪酸（亞油酸和亞麻酸）含量較高，核桃、葵花籽、西瓜子和南瓜子4種堅果亞油酸含量均在50%以上，可作為補充多不飽和脂肪酸的良好食材。

目前植物油脂的提取方法多采用傳統(tǒng)壓榨法、冷浸法和超臨界流體CO2萃取法等[4-5]。超臨界CO2萃取技術是近年來發(fā)展起來的一種新型分離技術，它克服了傳統(tǒng)壓榨法出油率低、精制工藝繁瑣等缺點，也克服了冷浸法在混合油蒸餾分離過程中油脂氧化酸敗，有機溶劑殘留和環(huán)境污染等缺點，成為倍受關注的油脂提取方法。但此法對設備要求較高，導致成本升高。近年來，超聲波技術在植物油脂提取中的研究應用日漸增多，利用超聲波的空化、粉碎和乳化等作用可以提高出油率、減少溶劑用量、縮短提取時間和提升油的感官品質[6-7]。目前，利用超聲波輔助提取堅果油脂的研究較少[8-10]。此次研究以河北山區(qū)常見油料堅果——核桃、杏仁和松子為原料，將超聲波技術應用到堅果油脂的提取中，考察了液固比、超聲時間、超聲功率和超聲溫度等因素對堅果出油率的影響，通過單因素試驗和正交試驗L9(33)優(yōu)化超聲提取條件，采用GC法對堅果油脂的脂肪酸組成進行解析。研究結果對堅果類食品消費和營養(yǎng)價值的充分利用有重要的指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

核桃（河北邯鄲山區(qū)）、松子（河北承德山區(qū)）、杏仁（河北張家口和承德山區(qū)）三種堅果，取其未經任何加工處理的果仁原材料于陰涼干燥處保存、備用。

石油醚（Bp：60～90 ℃）、無水硫酸鈉（使用前250 ℃烘箱中烘4 h）、甲醇、氫氧化鈉等（均為分析純）；正己烷（色譜純）；脂肪酸標準品（購自百靈威公司）。

1.2 儀器與設備

KQ5200DB型數(shù)控超聲清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；旋轉蒸發(fā)器RE-52AA（上海榮盛生化儀器廠）；TG16-W臺式高速離心機（湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司）；XW-80A型漩渦混合器（上海精密儀器儀表有限公司）；Agilent 6890N氣相色譜儀（美國安捷倫科技公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 超聲輔助提取油脂

堅果果仁于研缽中研碎（粒度＜1 mm），準確稱取5 g樣品于100 mL平底燒瓶中，加入不同體積石油醚為提取溶劑，在不同超聲時間、超聲功率和超聲溫度下提取油脂。取出平底燒瓶，氮氣保護下50 ℃旋轉蒸發(fā)除去石油醚，以2 500 r/min離心10 min后取上清液，即為堅果樣品粗脂肪，稱其質量，按式（1）計算堅果出油率。

設計單因素和正交試驗時，考慮到三種堅果中核桃容易獲得且價格最低，故利用核桃出油率確定最佳超聲提取工藝。粗脂肪轉移至具塞玻璃瓶中，室溫下微氮氣流吹干殘留溶劑，-20 ℃下保存，用于脂肪酸組成測定。

1.3.2 堅果油脂的甲酯化與色譜分析

取60 mg上述粗脂肪樣品于具塞玻璃試管中，加4 mL正己烷和2 mL氫氧化鈉甲醇溶液，渦旋混合10 s，在50 ℃條件下加熱10 min甲酯化。冷卻分層后吸出上層脂肪酸甲酯溶液，無水硫酸鈉脫水，用針式濾膜過濾轉移至樣品瓶中，冷藏供氣相色譜分析。

色譜條件：氫火焰離子化檢測器（FID）280 ℃，KB-FFAP 脂肪酸色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 mm，美國Kromat公司）；程序升溫160 ℃（2 min），8 ℃/min至250 ℃（10 min）；進樣口溫度250 ℃；載氣為高純氦氣，流速0.8 mL/min；氫氣流量30 mL/min；空氣流量300 mL/min；分流進樣，分流比15∶1；進樣量1 μL。每個樣品平行測3次。

根據脂肪酸標準品的保留時間確定待測樣品中脂肪酸的組成。采用峰面積歸一化方法確定各脂肪酸的相對含量。

2 結果與分析

2.1 超聲提取條件對出油率的影響

2.1.1 液固比對出油率的影響

石油醚為提取溶劑，超聲功率 300 W、超聲時間30 min、超聲溫度30 ℃條件不變，考察液固比對核桃出油率的影響，結果如圖1所示。隨著液固比的增大，出油率呈上升趨勢。原因是對于固定質量的核桃仁，提取溶劑體積增加時，導致溶劑中脂肪的濃度降低，則核桃仁與溶劑接觸界面處的濃度差增大，從而提高了傳質速率，出油率增大。當液固比增大到8∶1（mL/g）以后，隨溶劑用量增加，出油率沒有明顯變化，表明脂肪已基本被提取出來。繼續(xù)增大液固比，后期溶劑揮發(fā)會造成少量核桃油的損失。從經濟角度考慮，選擇液固比8∶1（mL/g），與寧宇等[9]研究結果一致。

圖1 液固比對核桃出油率的影響

2.1.2 超聲功率對出油率的影響

控制液固比8∶1（mL/g）、超聲溫度30 ℃，在功率100～600 W條件下超聲處理30 min，核桃出油率見圖2。從圖2可知，當超聲功率從100 W上升到200 W時，出油率急劇上升，之后速度變慢，400 W時出油率達到最大，隨后出油率變化不大略有下降。原因主要為隨超聲功率增大，空化、乳化和粉碎等作用加強，界面層分子擴散速度加快，從而核桃仁中的脂肪浸出速度加快。但功率過大（500 W以上），脂肪分子的結構和性質可能被破壞，導致出油率稍微下降。所以選取400 W為最佳功率條件，高于文獻報道值[11]。

圖2 超聲功率對核桃出油率的影響

2.1.3 超聲處理時間對出油率的影響

在液固比8∶1（mL/g）、超聲溫度30 ℃、功率400 W條件下處理10～50 min，核桃出油率如圖3所示。由圖3可以看出，20 min前，隨著超聲時間的延長，核桃出油率顯著上升，20 min后上升趨勢變緩。原因是超聲波產生的能量使物料溫度有一定程度的上升，導致脂肪溶出速率增大，但超聲處理時間過長可能會導致脂肪發(fā)生分解使出油率下降。故選擇20 min為最佳超聲時間，既節(jié)省時間又能保證出油率。

圖3 超聲時間對核桃出油率的影響

2.1.4 超聲溫度對出油率的影響

由于研究所用石油醚的沸點范圍在60～90 ℃，故超聲溫度設在較低范圍?？刂埔汗瘫?∶1（mL/g）、超聲功率400 W，在溫度20～45 ℃條件下超聲處理20 min，核桃出油率如圖4所示。由圖4可知，隨著溫度升高，核桃出油率上升趨勢非常小，從經濟效益考慮，升高溫度會造成成本增加，而出油率變化不大，所以選擇在常溫下進行超聲提取。

圖4 超聲溫度對核桃出油率的影響

2.1.5 超聲輔助提取油脂的工藝條件優(yōu)化

根據單因素試驗，溫度對出油率影響非常小，常溫即可保證高出油率。故試驗選擇液固比（A）、超聲功率（B）和超聲時間（C）設計三因素三水平正交試驗，試驗方案及結果見表1。

表1 超聲輔助提取油脂工藝條件L9(33)正交試驗設計及結果

由表1可知，各因素對出油率的影響程度為液固比（A）＞超聲波功率（B）＞超聲時間（C），分析得最優(yōu)組合為A2B2C3，即液固比8∶1（mL/g），超聲功率400 W，超聲時間25 min。與正交試驗表中出油率最高的第4組相符，出油率為65.52%，可確定此為最佳提取工藝條件。結果稍高于王翔宇等[8]報道巴塘核桃油產率，可能和核桃產地、浸出溶劑和工藝條件等因素有關。

2.1.6 三種堅果油脂的提取結果

利用核桃為原料建立的超聲輔助最佳提取條件處理河北山區(qū)三種常見油料堅果，結果見表2?？梢钥闯?，所測三種堅果出油率高低順序為松子（69.16%）＞核桃（65.52%）＞杏仁（52.95%）。三種堅果含油量均很高，可作為開發(fā)功能性保健油脂的重要原料。

表2 三種油料堅果中油脂的含量（n=3，a=0.05）

2.2 堅果油脂中脂肪酸組成的檢測結果與分析

三種堅果油脂中脂肪酸（FA）的GC色譜圖見圖5～圖7。各脂肪酸的含量采用峰面積歸一法定量?？梢钥闯觯瑘怨兄饕凶貦八?、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸，不飽和脂肪酸（UFA）含量占90%左右。圖7杏仁油中還檢測到微量的棕櫚油酸（0.85%），由于其油酸含量太高，導致保留時間2.8 min處硬脂酸峰被覆蓋。三種堅果油中飽和脂肪酸（SFA）含量較低，占FA組成的4%～7%，品種間差異不大。油酸（ω-9單不飽和脂肪酸）含量最高為杏仁油（73.31%），顯著高于松子油（21.51%）和核桃油（14.03%）。油酸和SFA同為非必需脂肪酸，可由人體內產生，也可從動植物油脂中攝取。研究表明，油酸在代謝過程中具有降低血壓、預防動脈粥樣硬化、燃燒脂肪和對抗感染等多種功效[12]。亞油酸含量以核桃油最高（68.26%），松子油次之（45.94%），杏仁油最低（20.94%）。亞麻酸的含量以松子油最高（17.00%），核桃油偏高（10.18%），杏仁油中僅檢測到微量亞麻酸（0.09%）存在，不同品種間差異較大。亞油酸（ω-6系列）和亞麻酸（ω-3系列）均為多不飽和脂肪酸（PUFA），屬必需脂肪酸，在體內不能合成，必須由食物供給。適量的攝入亞油酸和亞麻酸具有降低血液膽固醇含量、健腦益智、改善視力等功效。在油脂的評價指標中，PUFA的含量是評價食用油營養(yǎng)水平的重要依據。三種堅果油中PUFA含量占FA組成21%～79%，這些堅果類產品均可作為補充膳食PUFA的優(yōu)質食材。

圖5 核桃油脂肪酸色譜圖

圖6 松子油脂肪酸色譜圖

圖7 杏仁油脂肪酸色譜圖

3 結論

采用超聲波輔助技術提取堅果油脂，通過單因素試驗和L9(33)正交試驗，考察了液固比、超聲功率、超聲時間和超聲溫度對出油率的影響。結果表明，各因素對出油率的影響程度為液固比＞超聲波功率＞超聲時間＞超聲溫度，超聲波輔助提取堅果油脂的最佳工藝條件：液固比8∶1（mL/g），超聲功率400 W，在常溫下超聲處理25 min，核桃出油率可達到65.52%。在相同條件下松子和杏仁出油率分別為69.16%和52.95%。

GS法分析油脂脂肪酸結果表明，三種堅果油脂主要含有棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸，杏仁油中還檢測到微量的棕櫚油酸（0.85%）。其中油酸含量以杏仁油最高（73.31%），亞油酸含量以核桃油最高（68.26%），亞麻酸的含量以松子油最高（17.00%）。油脂中UFA含量占90%左右，且PUFA含量豐富，占FA組成的21%～79%，食用這些堅果類產品是補充膳食PUFA的很好途徑。