孫喜榮 冉軍艦 樊明濤

摘 要： 以‘戶太八號葡萄籽為原料，利用微波輔助提取葡萄籽油，在單因素基礎(chǔ)上，采用二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)建立數(shù)學(xué)回歸模型，并用氣相色譜測定了葡萄籽油的脂肪酸組成和含量。結(jié)果表明，以正己烷為提取溶劑，優(yōu)化的工藝條件為：提取溫度50 ℃，料液比1∶11，提取時間23 min，微波功率700 W，在此條件下，數(shù)學(xué)回歸模型預(yù)測提取率為92.85%，驗(yàn)證試驗(yàn)葡萄籽油提取率92.45%，說明數(shù)學(xué)模型可靠。葡萄籽油中含有大量的亞油酸，占葡萄籽油的71.45%。

關(guān)鍵詞：戶太八號；葡萄籽油；微波輔助提??；脂肪酸

中圖分類號：TS255.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.09.024

Microwave-assisted Extraction of ‘Hutai NO.8 Grape Seed Oil and Fatty Acid Analysis

SUN Xi-rong1，2， RAN Jun-jian1， FAN Ming-tao1

（1. College of Food Science and Engineering ， Northwest Agricultural and Forestry University， Yangling， Shaanxi 712100， China， 2. Shaanxi Institute of Metrology， Xi'an， Shaanxi 710065， China）

Abstract： Microwave-assisted method was used to extract oil from ‘Hutai NO.8 grape seed. The extraction conditions were optimized by quadratic rotation-orthogonal combination design，and the quadratic regression equation was established.Gas chromatograph was applied to detect fatty acids. The results showed that the optimal parameters of extraction temperature，ratio of grape seed to solvent（hexane），extraction time and microwave power were 50 ℃，1∶11，23 min and 700 W，respectively.Under the optimal conditions，the extraction rate of grape seed oil was up to 92.85% and 93.22% in the verified experiment， which suggested the predication modal was good. The grape seed oil contained a large amount of linoleic acid， accounting for 71.45%.

Key words： Hutai NO.8； grape seed oil； microwave-assisted extraction； fatty acid

‘戶太8號系西安葡萄研究所（原戶縣太河園藝場）在1996年培育出來的優(yōu)良品種，該品種是從歐美雜交品種奧林匹亞芽變中選育出來的，可鮮食也可加工[1-3]?！畱籼?號根系發(fā)達(dá)，生長旺盛，具有多次結(jié)果的能力，一年可5次開花，3次結(jié)果，產(chǎn)量達(dá)30 000 kg·hm-2，該品種著粒極緊，果皮較厚，貯藏性能極好，耐高溫、耐寒，抗病能力強(qiáng)。陜西秦嶺北麓是‘戶太8號的優(yōu)生區(qū)，該地區(qū)晝夜溫差大，進(jìn)入12月后低溫反復(fù)出現(xiàn)，戶太8號可繼續(xù)生長，隨著晝夜溫差的加大，葡萄果實(shí)出現(xiàn)了皺縮、結(jié)冰，但落粒較少，可用于生產(chǎn)高質(zhì)量的冰葡萄酒[4]。

已有很多研究表明，葡萄籽是一種優(yōu)良的油料種子，葡萄籽中油脂含量約為8%～20%[5]，另外還含有10%～20%的多酚類物質(zhì)[6-7]，其中90%的油脂為不飽和脂肪酸。葡萄籽油中含有大量的亞油酸和油酸[8]，另外還含有一定量的亞麻酸、生育酚、植物甾醇等生物活性物質(zhì)[9]，具有很大的開發(fā)利用價值。

微波輔助萃取法的原理是在微波場中，吸收微波能力的差異使得機(jī)體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離，進(jìn)入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對較差的萃取劑中[10-12]。因此，采用微波輔助法進(jìn)行植物活性物質(zhì)提取可以有效的節(jié)省時間，降低試劑消耗，減少環(huán)境污染等，同時該法設(shè)備簡單，便于自動化管理，生產(chǎn)效率高，因此，可以在社會中廣泛使用。筆者對微波輔助提取葡萄籽油進(jìn)行了研究，為豐富油脂微波提取理論和葡萄籽油的綜合利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

‘戶太8號葡萄籽，從實(shí)驗(yàn)室釀酒后的葡萄渣中分選，自然風(fēng)干后粉碎過0.42 mm篩，置于干燥陰涼處備用，水分含量為10.5%。

1.2 試劑與設(shè)備

正己烷，石油醚，乙酸乙酯，丙酮均為分析純，購于天津科密歐公司。FW-135中藥粉碎機(jī)，XH-100A微波催化合成萃取儀，R-200旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，101-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱，島津GC-2014C氣相色譜儀。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 葡萄籽中粗脂肪含量及理化指標(biāo)測定 粗脂肪測定參照GB/T 5512—2008；相對密度測定參照GB/T 5526—1985；酸值測定參照GB/T5530—2005；碘值測定參照GB/T 5532—2008；水分及揮發(fā)物測定參照GB/T 5528—2008；皂化值測定參照GB/T 5534—2008；過氧化值測定參照GB/T 5538—2005。

1.3.2 微波輔助提取葡萄籽油 稱取一定量葡萄籽粉末于干燥的錐形瓶中，加入一定比例的浸提溶劑，封口放入微波提取設(shè)備中，設(shè)定提取溫度、功率和時間進(jìn)行提取。提取結(jié)束后，混合物進(jìn)行抽濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到葡萄籽毛油，將其置于50 ℃恒溫干燥箱中烘干至恒質(zhì)量，得到葡萄籽油并稱質(zhì)量，計(jì)算葡萄籽油提取率。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

葡萄籽粗脂肪的提取采用索氏法進(jìn)行。

提取率=×100%

1.3.3 葡萄籽油脂肪酸組成與含量分析

（1）樣品甲酯化。取0.5 mL葡萄籽油樣品于50 mL圓底燒瓶中，在樣品中加入3 mL 0.5 mol·L-1 KOH-甲醇溶液皂化，在70 ℃水浴加熱回流5 min，取出冷卻至室溫；加入5 mL BF3溶液，在70 ℃水浴加熱回流5 min，取出冷卻至室溫；加入3 mL己烷在70 ℃水浴加熱回流5 min，取出冷卻至室溫；加入飽和氯化鈉溶液至瓶頸處，靜置3～5 min，取上層油樣1 mL于試樣瓶中進(jìn)行氣相色譜分析。

（2）氣相色譜分析條件。載氣氦氣，柱前壓為109.8 kPa，分流比為50∶1，進(jìn)樣溫度為250 ℃，進(jìn)樣量為1 μL，接口溫度270 ℃；程序升溫：從150 ℃以10 ℃·min-1的速率增至220 ℃，在220 ℃保持5 min。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄籽中粗脂肪含量

參照GB/T 5512—2008索氏抽提法對葡萄籽粗脂肪進(jìn)行提取，得到葡萄籽中粗脂肪含量為18.86%，依此數(shù)據(jù)作為葡萄籽的粗脂肪，計(jì)算微波提取法的提取效率。

2.2 提取溶劑的選擇

準(zhǔn)確稱取4份10 g的葡萄籽粉末，在料液比為1∶10、提取溫度50 ℃、微波功率700 W下提取15 min。不同提取溶劑（丙酮、乙酸乙酯、沸程60～90 ℃石油醚、正己烷）對葡萄籽油提取率的結(jié)果如圖1所示。

由圖1可看出，丙酮和乙酸乙酯對葡萄籽油提取率較低，且乙酸乙酯所得油脂外觀渾濁，丙酮所得油脂顏色偏深且有沉淀物，故認(rèn)為該兩種溶劑不宜作為提取溶劑。沸程60～90 ℃石油醚和正己烷提取率較高，所得油脂澄清且色澤較淺，可以作為提取溶劑，但是工業(yè)上常用的是正己烷，且價格低，綜合考慮選用正己烷作為提取溶劑，以下試驗(yàn)都用正己烷進(jìn)行。

2.3 微波輔助提取葡萄籽油單因素試驗(yàn)

2.3.1 提取溫度對提取率的影響 在料液比1∶10、提取時間15 min、微波功率700 W的條件下，不同提取溫度對葡萄籽油提取率的影響見圖2。

由圖2可看出，在溫度低于50 ℃時，微波輔助提取的提取率隨溫度的升高而增大，于50 ℃時達(dá)到最大值90.2%，這是由于溫度升高促進(jìn)了油脂分子和溶劑分子的擴(kuò)散，使提取率增大；當(dāng)溫度進(jìn)一步升高至60 ℃時，提取率出現(xiàn)下降趨勢，可能是由于溫度升高促進(jìn)了溶劑的揮發(fā)，料液比增大，降低了油脂分子與溶劑分子接觸的幾率，提取率降低；當(dāng)溫度繼續(xù)升高至70 ℃時，提取率進(jìn)一步下降，因此，試驗(yàn)選定提取溫度為50 ℃。

2.3.2 料液比對提取率的影響 在提取溫度50 ℃、提取時間15 min、微波功率700 W的條件下，不同料液比對葡萄籽油提取率的影響見圖3。

由圖3可看出，當(dāng)料液比低于1∶10時，隨著提取溶劑的增加，提取率明顯提高，當(dāng)料液比增大到1∶10時，提取率基本達(dá)到最大值，繼續(xù)增大料液比，提取率趨于穩(wěn)定，這是因?yàn)閷τ谝欢康钠咸炎眩黾尤軇┯昧坑欣诮档突旌嫌偷臐舛?，增大油脂與溶劑的濃度差，從而提高油脂和溶劑的擴(kuò)散速度，提高提取率；但當(dāng)溶劑用量繼續(xù)增加時，由于絕大部分油脂已被溶出，提取率趨于恒定，且溶劑用量的增加不僅會提高生產(chǎn)成本，還不利于后續(xù)回收溶劑的操作。綜合考慮，選擇料液比1∶10較為合適。

2.3.3 提取時間對提取率的影響 在料液比1∶10、提取溫度50 ℃、微波功率700W的條件下，不同提取時間對葡萄籽油提取率的影響見圖4。

由圖4可看出，隨著時間的延長，提取率顯著的升高，到15 min時，提取率基本達(dá)到最大值90.4%，繼續(xù)延長提取時間，提取率反而有所下降，可能是由于提取時間太長，造成葡萄籽油中某些揮發(fā)性成分損失，從而引起提取率下降。因此，選擇微波輔助提取時間為15 min。

2.3.4 微波功率對提取率的影響 在料液比1∶10、提取溫度50 ℃、提取時間15 min的條件下，微波功率對葡萄籽油提取率的影響見圖5。

由圖5可看出，在微波功率較小時，隨著微波功率的增加，葡萄籽油提取率隨微波功率的增大而上升，在700 W時，提取率達(dá)到最大值89.6%，繼續(xù)增加微波功率，當(dāng)微波功率大于700 W時，葡萄籽油提取率隨微波功率的增大反而下降?？赡苁且?yàn)閷τ谀撤N物質(zhì)，微波作用效果由微波功率和提取物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)共同決定，不同的提取物需要不同的微波功率，在提取物所適宜的微波功率范圍內(nèi)，微波功率越大，反應(yīng)體系中油脂分子和溶劑分子擴(kuò)散速度就越快，葡萄籽油提取率呈現(xiàn)上升趨勢，但微波功率進(jìn)一步提高會破壞提取物的分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致提取率下降。因此，本試驗(yàn)選定最佳微波功率為700 W。

2.4 微波輔助提取葡萄籽油工藝條件的優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以正己烷為提取溶劑，提取溫度、料液比、提取時間、微波功率為試驗(yàn)因素，以葡萄籽油提取率為試驗(yàn)指標(biāo)，利用統(tǒng)計(jì)分析軟件DPS（v7.55版）設(shè)計(jì)四因素二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)。每個試驗(yàn)組合重復(fù)3次，取平均值。試驗(yàn)因素及水平編碼見表1，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2，試驗(yàn)結(jié)果方差分析見表3。

利用DPS軟件對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可得，葡萄籽油提取率Y與提取溫度X1、料液比X2、提取時間X3、微波功率X4的數(shù)學(xué)回歸方程為：

Y=91.015 00+0.555 00X1+1.128 33X2+0.577 50X3+1.121 67X4-1.328 96X12-0.447 71X22-0.191 46X32-1.325 21X42-0.052 50X1X2+0.057 50X1X3+0.252 50X1X4-0.116 25X2X3-0.353 75X2X4+0.131 25X3X4。

由表3可看出，回歸方程失擬項(xiàng)P=0.061 3>0.05，說明失擬項(xiàng)不顯著；回歸項(xiàng)P<0.01，顯著，說明二次回歸方程與實(shí)際情況擬合的較好，可以用來優(yōu)化、預(yù)測提取率。由各因素F值可得到對葡萄籽油提取率影響程度的主次順序?yàn)椋毫弦罕?微波功率>提取時間>提取溫度。在α=0.10顯著水平下剔除不顯著項(xiàng)得到簡化后的回歸方程為：Y=91.015+0.555X1+1.128X2+0.578X3+1.122X4-1.329X12-0.448X22-1.325X42。

經(jīng)軟件對其最大值進(jìn)行預(yù)測，可得試驗(yàn)最佳工藝參數(shù)為：提取溫度50 ℃，料液比1∶11，提取時間23 min，微波功率700 W。數(shù)學(xué)回歸模型所預(yù)測的葡萄籽油提取率可達(dá)92.85%。對最優(yōu)因素組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，重復(fù)3次取平均值，測得葡萄籽油實(shí)際提取率為92.45%，相對誤差為0.24%，進(jìn)一步驗(yàn)證了數(shù)學(xué)回歸模型的合理性。

2.5 理化指標(biāo)

以正己烷為浸提劑，在室溫下采用微波輔助法提取葡萄籽油，所得葡萄籽油理化指標(biāo)見表4。

由表4可知，和其他油脂相比，葡萄籽油的酸價和皂化值較低，說明葡萄籽油游離脂肪酸的含量少，油質(zhì)量較高，而葡萄籽油的碘值較高，說明葡萄籽油含有大量不飽和雙鍵。因此，葡萄籽油在加工、儲存、運(yùn)輸、加熱過程中，應(yīng)注意防止發(fā)生氧化、酸敗，造成營養(yǎng)物質(zhì)損失，失去其保健功效。

2.6 脂肪酸組成

將葡萄籽油甲酯化后，通過氣相色譜分析檢測葡萄籽油中脂肪酸組成及相對含量，結(jié)果見表5。

由表5可看出，葡萄籽油中主要4種脂肪酸所占比例高達(dá)97.97%，其他脂肪酸的比例很小，而且脂肪酸中含有大量的亞油酸和油酸，分別占葡萄籽油的71.45%和14.23%，與文獻(xiàn)中所述葡萄籽油的成分中亞油酸含量約為69%～78%，油酸15%～20%，棕櫚酸5%～11%，硬脂酸3%～6%結(jié)果相近[13]。亞油酸是人體必須脂肪酸，具有降低血清膽固醇和軟化血管、降血壓等功能，具有很高的營養(yǎng)開發(fā)利用價值。

3 結(jié)論與討論

通過試驗(yàn)確定正己烷為該試驗(yàn)的最佳提取溶劑；通過二次旋轉(zhuǎn)正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所選取的因素對葡萄籽油提取率的影響程度的主次順序依次為：料液比>微波功率>提取時間>提取溫度；微波輔助法提取葡萄籽油的最佳工藝條件為： 提取溫度50 ℃，料液比1∶11，提取時間23 min，微波功率700 W。在此條件下，數(shù)學(xué)回歸模型預(yù)測提取率為92.85%，實(shí)際提取率為92.45%；葡萄籽油中含有大量的亞油酸，占葡萄籽油的71.45%。

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