郭彥玲，黃 婕，李佳佳，李慧婉

（邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邯鄲 056900）

核桃又名胡桃、羌桃，屬于胡桃科核桃屬植物，著名的四大干果之一，是重要的木本糧油資源［1］，是我國非常重要的經(jīng)濟(jì)干果之一，種植面積和產(chǎn)量均位居世界第一［2］。

核桃仁中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪酸（尤其是不飽和脂肪酸）、糖類和維生素E 等［3］，這些都是人體不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，具有很好的保健作用和醫(yī)療價(jià)值[4-7]。核桃仁中通常含有60%以上的油脂，具有豐富的亞油酸和亞麻酸，其中亞麻酸的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它常見種類的植物油，可以成為人體獲得脂肪酸的重要來源。

核桃油是從核桃提取而來的，具有核桃仁大部分的營養(yǎng)保健及藥理功效成分。研究表明，核桃油富含多種不飽和脂肪酸、生育酚、磷脂、角鯊烯和黃酮類等物質(zhì)，具有健腦、抗炎、抗氧化、抗癌、抗腫瘤、降低膽固醇和預(yù)防心腦血管疾病等多種功效[8-10]。

核桃在我國種植非常廣泛，主要分布在云南、陜西和河北等地。雖然分布廣泛，但是卻沒有得到應(yīng)有的開發(fā)和利用。在加工產(chǎn)品中，大部分都是以初級(jí)食用油為主，產(chǎn)品的附加值較低。同時(shí)，這種初級(jí)的開發(fā)程度并沒有將核桃的藥用價(jià)值開發(fā)出來。所以，在核桃油的加工中，必須要對(duì)其進(jìn)行深層開發(fā)，生產(chǎn)出科技含量更高、價(jià)值更好的產(chǎn)品，才能發(fā)揮核桃的應(yīng)有價(jià)值。

1 核桃油的提取方法

國內(nèi)外對(duì)植物油提取的研究主要有：壓榨法、索氏提取法、亞臨界提取法、超臨界CO2提取法、水代提取法等方法，這些提取方法各有優(yōu)點(diǎn)和缺陷，是否適合核桃油提取和蛋白質(zhì)分離仍需研究和探索。

1.1 壓榨法

壓榨法是生產(chǎn)核桃油的主要方法，是一種物理制取方法，是指通過機(jī)械外力的擠壓，把油脂從油料中提取出來。需要通過破碎和蒸炒等前期處理破壞油料的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，再利用機(jī)械巨大的壓力將油脂從細(xì)胞空隙中擠壓出來，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾分離后就能得到原油。壓榨制油的優(yōu)勢(shì)在于采用物理方法，操作簡便，不需添加其它原料，能適應(yīng)大多數(shù)油料，獲得的原油品質(zhì)和顏色香味均優(yōu)于其它油料[11]。但缺點(diǎn)是由于機(jī)械壓榨較為粗略，殘?jiān)暮吐瘦^高，從而導(dǎo)致出油率和生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本與勞動(dòng)強(qiáng)度較高[12]。有的壓榨法需對(duì)油料進(jìn)行機(jī)械和熱力學(xué)預(yù)處理，提油后蛋白質(zhì)嚴(yán)重變性而難以再利用，造成資源的浪費(fèi)。

1.2 有機(jī)溶劑浸提法

采取有機(jī)溶劑浸提的方法提取油脂，是目前油脂加工行業(yè)普遍采用的方法，有機(jī)溶劑浸提法的基本原理是將油料放入索氏泵內(nèi)，采用溶劑回流和虹吸作用原理，將具有類似極性、易溶解油脂的有機(jī)溶劑進(jìn)行連續(xù)萃取，油料放入索氏萃取裝置內(nèi)，經(jīng)過反復(fù)的抽提、蒸發(fā)、回流、抽提，提取出來的油脂中的可溶性物質(zhì)在燒瓶中慢慢積累，經(jīng)過減壓蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，就可以獲得粗脂肪[13]，再經(jīng)過精制工藝，即可得到符合標(biāo)準(zhǔn)的食用油。工業(yè)化大規(guī)模植物油生產(chǎn)（比如菜籽油、大豆油、葵花籽油等）采用正己烷為萃取劑，經(jīng)萃取、溶劑蒸脫得到毛油，再經(jīng)過脫膠、堿練、脫色、脫臭等精制工藝即得到常見的商品食用油。有機(jī)溶劑浸出法具有出油率高，萃取劑容易獲得且價(jià)格低廉，工藝過程可實(shí)現(xiàn)高度連續(xù)化和自動(dòng)化控制等特點(diǎn)，但也存在溶劑固有的易燃易爆危險(xiǎn)及油脂、餅粕中殘留溶劑有害健康等問題。因?yàn)槿軇┩耆摮枰?00 ℃以上進(jìn)行，對(duì)于油脂中一些熱敏感物質(zhì)易造成變性，因此對(duì)于一些特種食用油特別是具有一定功效的高級(jí)食用油，這種提取方法的應(yīng)用受到限制。

1.3 亞臨界提取法

亞臨界狀態(tài)是物質(zhì)存在的狀態(tài)條件，是指溶劑在溫度高于其沸點(diǎn)但低于其臨界溫度的溫度區(qū)間內(nèi)，在一定壓力下以液體形式存在的狀態(tài)，當(dāng)溫度不超過某一數(shù)值，對(duì)氣體進(jìn)行加壓，可以使氣體液化，而在該溫度以上，無論加多大壓力都不能使氣體液化，這個(gè)溫度叫該氣體的臨界溫度。在臨界溫度下，使氣體液化所必須的壓力叫臨界壓力。亞臨界萃取(Sub-critical fluid extraction technology) 是利用亞臨界流體作為萃取劑，在密閉、無氧壓力容器內(nèi)，依據(jù)有機(jī)物相似相溶的原理，通過萃取物料與萃取劑在浸泡過程中的分子擴(kuò)散過程，使固體物料中的脂溶性成分轉(zhuǎn)移到液態(tài)的萃取劑中，再通過減壓蒸發(fā)的過程將萃取劑與目標(biāo)產(chǎn)物分離，最終得到目標(biāo)產(chǎn)物的一種萃取與分離技術(shù)。

亞臨界萃取技術(shù)使用壓力<10 MPa，萃取溫度30～70 ℃，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)植物原料高品質(zhì)油脂萃取，包括棉籽油、菜籽油、花生油工業(yè)化生產(chǎn)[14]等。

亞臨界流體萃取技術(shù)作為新型綠色的萃取分離技術(shù)對(duì)水產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品的開發(fā)不斷在進(jìn)行，已發(fā)現(xiàn)可以初步運(yùn)用于水產(chǎn)原料中高活性油脂、蛋白、多糖等營養(yǎng)組分和花生油的萃取，克服了傳統(tǒng)萃取技術(shù)溶劑殘留大的主要弊端，適合未來推進(jìn)開發(fā)大規(guī)模、連續(xù)性的亞臨界流體萃取分離設(shè)備。

但單一的亞臨界萃取技術(shù)并不能滿足某些水產(chǎn)品活性營養(yǎng)組分的產(chǎn)量和功能性維持的需求，需要結(jié)合新技術(shù)（如酶法、超聲波、微波等）優(yōu)化萃取工藝，保證產(chǎn)物品質(zhì)，這也將是未來亞臨界流體萃取技術(shù)研究的新方向。未來應(yīng)規(guī)?；糯笈?，攻克規(guī)模化生產(chǎn)中萃取物易高溫分解、易發(fā)生品質(zhì)劣變等技術(shù)難點(diǎn)，研究大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備。

1.4 超臨界CO2 萃取法

超臨界CO2萃取法是在超臨界萃取實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)，在低溫和高壓條件下，將CO2加壓，使其達(dá)到超臨界流體狀態(tài)，從而獲得特殊的溶解性和擴(kuò)散性，然后以此為溶劑對(duì)核桃中的油脂進(jìn)行提取，在超臨界流體條件下，油料的溶解特性發(fā)生變化[14]，從而將油脂從油料中分離出來。其優(yōu)點(diǎn)是作為溶劑的CO2成本低廉、在運(yùn)輸和保存的過程中都很安全、比較容易揮發(fā)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，由于沒有化學(xué)溶劑的殘留，在低溫條件下實(shí)現(xiàn)提取，可以最大限度保留油脂中的熱敏感物質(zhì)，特別是一些具有功效作用的成分，特別適用于高附加值具有療效作用的油脂提取，如牡丹籽油等中藥油脂提取[15]。其不足之處是，所需的設(shè)備昂貴，投資費(fèi)用特別高。因而此法在實(shí)際中推廣應(yīng)用較困難。

1.5 水代提取法

水酶法制油最成功的例子即是小磨香油的制取，與其它提取芝麻油的方法相比，水酶法生產(chǎn)出來的芝麻油在風(fēng)味上具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，盡管現(xiàn)代制油技術(shù)早已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，但小磨香油所采用傳統(tǒng)的水酶法制油仍沿用至今，其生產(chǎn)工藝不僅沒有被取代，反而被賦予文化特征而得到傳承。水酶法萃取技術(shù)的基本原理是對(duì)油料進(jìn)行機(jī)械粉碎預(yù)處理，將蛋白酶、纖維素酶等酶與經(jīng)過處理的油料粉充分混合，植物細(xì)胞的細(xì)胞壁主要由果膠和纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等多糖類物質(zhì)組成，其中嵌入一些功能性蛋白質(zhì)，油脂通常與其它大分子物質(zhì)(蛋白質(zhì)、碳水化合物等) 結(jié)合構(gòu)成脂多糖、脂蛋白等復(fù)合體。因此，采用酶解工藝可快速有效地瓦解細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，促使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)釋放出來［16］。這可能是由于在提取過程中蛋白酶酶解了細(xì)胞中包被在油脂周圍的蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)膜，使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)瓦解，從而使油脂從脂質(zhì)體中釋放出來［17］。水酶法的最大優(yōu)勢(shì)在于其反應(yīng)柔和，且不會(huì)在油品中形成殘留量，更環(huán)保。但水酶提取法存在提取效率低下、耗時(shí)長、破乳技術(shù)難和酶消耗量大等缺點(diǎn)。在水代法提取核桃油過程中，由于核桃蛋白質(zhì)含量較高，容易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，降低了核桃油的提取率。因此，亟需對(duì)水代法中所產(chǎn)生的乳狀液進(jìn)行破乳研究。

2 核桃蛋白質(zhì)—油脂分離理論研究進(jìn)展

核桃產(chǎn)品加工領(lǐng)域存在廣泛的脂質(zhì)分離方法需求[18-20]，因核桃油中富含DHA、EPA,具有易于氧化的特點(diǎn)，因此提取條件需要格外溫和。核桃加工領(lǐng)域涉及核桃油的加工方法主要有脫脂和核桃油抽提（多為干法和濕法壓榨）兩類。對(duì)核桃油的提取有三種處理方式：其一，機(jī)械破壞，如壓榨法等；其二，萃取，如有機(jī)溶劑萃取、超臨界萃取法等，其三，破乳分離，包括淡堿水解法、酶解法等。核桃油脂通常是與蛋白質(zhì)等大分子結(jié)合存在，各種油脂提取方法均需要破壞這種結(jié)合作用。因?yàn)楹颂耶a(chǎn)品中富含蛋白質(zhì)，在油脂提取過程中，蛋白質(zhì)會(huì)進(jìn)入水相，一些蛋白的疏水片段和親水片段分別暴露在油滴與水相中，降低了界面張力，因此由于蛋白質(zhì)的乳化作用會(huì)與油脂形成穩(wěn)定的乳化液，是限制核桃產(chǎn)品油脂提取的主要因素。同時(shí)這些蛋白乳化液也嚴(yán)重影響其他植物油脂的提取率［21-22］。

綜上可知從核桃產(chǎn)品中提取油脂時(shí)會(huì)受到蛋白質(zhì)成分的影響，蛋白成分的存在會(huì)使體系穩(wěn)定性增加，致使常規(guī)方法較難破壞油脂與蛋白質(zhì)的相互作用，致使油脂提取率較低。因此蛋白質(zhì)是影響油脂提取率的關(guān)鍵因素，在植物油脂提取過程中存在蛋白乳化液破乳的需求。

破乳方法的研究一直是油脂和蛋白質(zhì)提取的重要研究內(nèi)容，在植物油脂提取過程中存在蛋白乳化液破乳的需求[23]。破乳的關(guān)鍵是將影響乳化液穩(wěn)定性的因素破壞，破乳的方法主要有物理方法、化學(xué)方法、生物酶法等。物理方法是通過物理手段加速乳狀液液滴的聚集與凝聚而使乳狀液失穩(wěn)；化學(xué)方法是通過化學(xué)試劑使乳狀液界面膜的性質(zhì)發(fā)生改變，從而使乳狀液失穩(wěn)；生物酶法是通過酶的作用改變界面蛋白的分子結(jié)構(gòu)，從而使乳狀液界面膜改變，乳狀液失去穩(wěn)定性。

2.1 物理破乳方法

傳統(tǒng)的物理破乳方法包括加熱法、離心法、冷凍法等。加熱法是乳化液經(jīng)加熱可增加乳狀液中液滴的平均動(dòng)能，使乳液的粘度下降，同時(shí)增加了表面活性劑在連續(xù)相中的溶解度，即降低了界面膜中表面活性劑的濃度，界面膜中分子排列松散，促使乳液中液滴聚并破乳[24-25]。膜法分離是將乳狀液通過具有吸附性的膜，由于膜對(duì)表面活性劑有很強(qiáng)的吸附作用，使表面活性劑由油-水界面轉(zhuǎn)移到膜表面，從而使乳化液破乳[26-28]；離心是在離心力的作用下，液滴擠壓在一起發(fā)生聚并，從而實(shí)現(xiàn)破乳[29]。冷凍解凍法是在冷凍過程中，乳狀液中出現(xiàn)油相結(jié)晶，這些脂肪晶體可以刺入水相，假如脂肪晶體恰好出現(xiàn)在相鄰油滴之間，則可以刺穿界面膜引起油滴的聚集，從而達(dá)到破乳的目的[30-31]。

2.2 化學(xué)破乳方法

目前主要有以下3 種化學(xué)方法進(jìn)行破乳：

調(diào)節(jié)pH 法：是通過改變?nèi)闋钜后w系pH 環(huán)境，達(dá)到改變界面膜的結(jié)構(gòu)和帶電性的目的，從而有效破乳。研究報(bào)道對(duì)于大豆乳狀液，調(diào)節(jié)pH 至4.5，具有破乳效果[22-23]，但是該方法的破乳率較低且引入了化學(xué)試劑，為后續(xù)處理增加了難度。

加入鹽離子：加入鹽離子會(huì)中和液滴表面所帶電荷，壓縮了靠排斥作用使乳液穩(wěn)定的雙電層，從而促使液滴聚并，發(fā)生破乳。在乳狀液中加入某些無機(jī)鹽，可能破壞穩(wěn)定油滴的蛋白質(zhì)雙電層，促使油滴之間發(fā)生聚集導(dǎo)致破乳。研究報(bào)道氯化鈉在一定程度上可破壞水酶法提取海膽性腺油形成乳狀液等[32]。

有機(jī)溶劑破乳：采用有機(jī)溶劑對(duì)水酶法提取菜籽油過程中形成的乳狀液進(jìn)行了破乳研究，結(jié)果表明，隨著破乳劑正己烷用量的改變，油脂提取率隨之改變[33-34]。

2.3 生物酶破乳方法

生物酶法破乳：蛋白質(zhì)和磷脂是影響乳狀液穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，油料細(xì)胞中的油脂在天然狀態(tài)下表面被蛋白和磷脂覆蓋，阻止了油滴的相互聚集。如果通過酶制劑降解蛋白質(zhì)等表面活性劑，改變界面膜的分子結(jié)構(gòu)，將會(huì)達(dá)到有效降低乳狀液穩(wěn)定性的目的[22，23，35]。

破乳方法的研究一直是油脂和蛋白質(zhì)提取的重要研究內(nèi)容。在物理破乳方法中，冷凍解凍法比加熱法破乳效果好，但其耗能較大，需要投入專用的設(shè)備；采用化學(xué)法破乳，油脂的提取率較低，而且引入了鹽類、酸、堿等化學(xué)試劑，需要專門的設(shè)備和工藝去除這些物質(zhì)，這樣會(huì)增加油脂和蛋白質(zhì)的提取成本，并對(duì)環(huán)境造成污染；采用生物酶法對(duì)乳狀液進(jìn)行破乳，破乳率較高，但是酶的成本較高且需要的時(shí)間比較長。

2.4 電場應(yīng)用于乳化液破乳和油脂提取的研究

電破乳技術(shù)是一種物理破乳方法，外加電場破乳是目前在石油領(lǐng)域研究和應(yīng)用較多的一種破乳方法，主要用于油包水型乳液的破乳[36]。油包水型乳化液破乳需要的電壓都較高。由于水的介電常數(shù)和導(dǎo)電率大于油，所以傳統(tǒng)理論認(rèn)為電破乳技術(shù)不適合水包油型乳液的破乳。

但近年來已有研究實(shí)現(xiàn)了水包油型乳化液的破乳，Ichikawa 等[37]采用低壓電場實(shí)現(xiàn)了水包油型乳液中油的快速破乳析出，并從理論上初步界定該破乳過程是電場作用使液滴表面靜電能壘降低，帶來液滴聚結(jié)。并且電場強(qiáng)度、電場波形、頻率和連續(xù)相中的電解質(zhì)濃度等因素對(duì)電破乳過程影響明顯，并用DLVO 理論對(duì)其做了簡單解釋[38]。但是其研究的乳化液體系穩(wěn)定性比較差，并沒有對(duì)蛋白乳化液的破乳進(jìn)行研究。

電場應(yīng)用于油脂提取的研究主要集中在脈沖電場輔助提取植物油脂和藻類脂質(zhì)[39-42]，發(fā)現(xiàn)電場使油脂提取率增加，且在提取過程中脈沖電場對(duì)油的一般化學(xué)和感官特性沒有影響。但是脈沖電場需要的電壓較高且設(shè)備費(fèi)用高。關(guān)于低壓電場用于油脂提取的研究鮮有報(bào)道，目前僅有研究指出低壓電場可以從小球藻中提取油脂，研究表明經(jīng)過低壓電場處理后的微藻與對(duì)照組相比，脂質(zhì)提取率顯著提高，與其它方法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)[43]。

3 結(jié)論與展望

中國核桃產(chǎn)量已位居世界第一位，核桃油和核桃蛋白質(zhì)對(duì)人體具有很好的保健功能，對(duì)核桃的綜合應(yīng)用研究必將是熱門方向之一。然而，核桃的價(jià)格較高，企業(yè)生產(chǎn)成本大，因此，因地制宜采取適當(dāng)?shù)囊?guī)模和可行的榨油方式，生產(chǎn)適宜的核桃油產(chǎn)品，同時(shí)注重脫脂核桃蛋白的研究與利用，可以提高企業(yè)產(chǎn)品價(jià)值及市場競爭力。目前，破乳方法的研究是核桃油脂提取的重要研究內(nèi)容，通過核桃油提取方法與蛋白質(zhì)—油脂分離理論研究，提高油脂提取率以及核桃蛋白的利用，提升綜合加工水平，才可帶動(dòng)我國核桃產(chǎn)業(yè)化的健康發(fā)展。