陳茜文，梅文靜，高旭暉，李曌君，谷 睿 ，李年存，趙培瑞

（1.中南林業(yè)科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004；2.湖南省農(nóng)委 機(jī)關(guān)二處綠色食品安全中心，湖南 長沙 410005）

無患子Sapindus mukorossi Gatren.屬無患子科Sapindaceae無患子屬Sapindus的高大落葉喬木，別名為黃金樹，洗手果等，分布在江西、福建等淮河以南省地，在印度、日本等國[1]也有栽培。無患子作為一種可綜合利用型樹種，可以用來研發(fā)添加有皂苷的日化用品，其無毒、易分解，可減少化工洗滌劑的污染和危害；以無患子油生產(chǎn)生物柴油，對(duì)于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，減少環(huán)境污染都有重要意義；無患子籽仁中含有各種營養(yǎng)素、抗氧化物，對(duì)其加以利用，對(duì)于人類社會(huì)的健康發(fā)展也有重大意義。

無患子籽油常用的提取工藝有壓榨法、浸出法（又稱萃取法）。吳燕等人[2]探討了以超臨界CO2萃取法提取無患子籽仁油的工藝條件；王娜等人[3]研究了微波預(yù)處理對(duì)提取工藝的影響情況。但是，所用設(shè)備投資高，而提取得率低，故對(duì)其提取工藝尚需改進(jìn)。為給無患子籽仁油的開發(fā)利用提供理論依據(jù)，筆者研究了以石油醚萃取無患子籽仁油的工藝流程及主要工藝參數(shù)對(duì)籽仁油提取得率的影響情況，以探尋較優(yōu)的提取工藝條件；還采用氣質(zhì)聯(lián)用儀，對(duì)無患子籽仁油中的脂肪酸成分及含量進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)其它成分——氰甙和油脂的主要理化性質(zhì)進(jìn)行了分析，現(xiàn)將研究結(jié)果分析報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 供試材料、試劑與儀器設(shè)備

供試的無患子籽仁產(chǎn)于廣西壯族自治區(qū)貴港地區(qū)。

化學(xué)試劑：石油醚、正庚烷、2,4,6-三硝基苯酚、甲醇、硫酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉。

儀器設(shè)備：SHZ-D（III）型循環(huán)水式真空泵，鞏義市子華儀器有限責(zé)任公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海雅榮生化儀器設(shè)備有限責(zé)任公司；GZX-9070電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；HH-S1s數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市大地自動(dòng)化儀器廠；索氏抽提器；實(shí)驗(yàn)室用粉碎機(jī)；超聲波儀，寧波新芝生物科技股份有限公司；氣質(zhì)聯(lián)用儀7890A-5975C，美國Agilent（安捷倫）。

1.2 方 法

1.2.1 無患子籽的預(yù)處理

將無患子種子于烘箱中85 ℃烘4 h后，敲開試驗(yàn)用無患子籽殼，取出籽仁，測(cè)得含仁率為22.66%，將籽仁用植物粉碎機(jī)粉碎至20～40目，備用。

1.2.2 無患子籽含水率的測(cè)定

稱取1 g（精確到0.000 1）無患子籽仁，置于（100±3）℃的烘箱中烘4.0 h，冷卻0.5 h后稱量，而后繼續(xù)將稱量瓶移入烘箱中烘1.0 h，冷卻稱量，如此反復(fù)，直至質(zhì)量恒定[8]，計(jì)算含水率。

1.2.3 無患子籽油提取試驗(yàn)方法

以預(yù)處理的無患子籽仁為原料，以石油醚作為溶劑，準(zhǔn)確稱取籽仁質(zhì)量（即無患子籽仁粉末質(zhì)量，G）10.00 g，將籽仁及石油醚按照一定比例裝入圓底燒瓶中，并置于一定溫度下的恒溫水浴鍋中，回流浸提一定時(shí)間后取出，對(duì)所得浸提液進(jìn)行抽濾，用同樣條件重復(fù)1次，合并兩次提取液，減壓蒸餾脫除有機(jī)溶劑，分離得到棕黃色無患子籽仁油[4-5]。干基得率（V，%）的計(jì)算公式為：

式中：G1為無患子籽仁殘?jiān)|(zhì)量（g），G為無患子籽仁提取前的質(zhì)量（g），M為無患子籽仁的含水率（%）。

1.2.4 提取方法與提取工藝

在熱回流法的工藝基礎(chǔ)上探討索氏抽提法、浸漬法、超聲輔助提取法[6]的工藝條件。

索氏提取法的提取工藝：用500 mL的索氏提取器，稱取5.0 g無患子籽仁粉末，用250 mL的石油醚抽提10 h，水浴溫度為90～95 ℃，每隔10～15 min回流1次。提取完成后過濾，烘干測(cè)定剩余渣的質(zhì)量，計(jì)算其得率，籽仁油留用檢測(cè)。

常溫浸漬法的提取工藝：稱取無患子籽仁粉末10. 0 g，于室溫條件下，將其浸漬在足量的石油醚（250 mL）中2 d。過濾，烘干，測(cè)定剩余渣的質(zhì)量，計(jì)算其得率，籽仁油留用檢測(cè)。

常溫浸漬超聲波輔助法的提取工藝：稱取無患子籽仁粉末10.30 g于室溫條件下，將其浸漬在足量的石油醚（250 mL）中2 d，輔助以超聲波25 KHz。過濾，烘干，測(cè)定剩余渣的質(zhì)量，計(jì)算其得率，籽仁油留用檢測(cè)。

1.3 檢測(cè)方法

1.3.1 氰甙的鑒定

取供試的無患子籽仁粉末0.5 g置于試管中，加入5%的硫酸溶液3 mL，充分搖勻，在試管口放入檢測(cè)氰甙試紙，加熱，觀察試紙條是否由黃色變?yōu)榇u紅色。

1.3.2 無患子籽仁油皂化值、酸值及碘值的測(cè)定

分別按照GB/T5530-2005、GB/T5534-2008、GB/T5532-2008中規(guī)定的方法依次測(cè)定無患子籽仁油的酸值、皂化值和碘值。

1.3.3 無患子籽仁油成分的GC-MS分析

對(duì)分別以熱回流法、索氏抽提法、浸漬法、超聲輔助提取法[7]提取的無患子籽仁油進(jìn)行氣-質(zhì)聯(lián)用色譜（GC-MS）分析。將無患子籽仁油進(jìn)行甲酯化處理，取0.5 g油樣，加入5 mL正庚烷，再加入2mol·L-1的 KOH-CH3OH 溶液 0.25 mL，振蕩搖勻，靜置分層，取上層液進(jìn)樣，進(jìn)行色譜分析[8-9]。

采用 Thermo science GC-MS 檢測(cè)儀進(jìn)行分析。進(jìn)樣口溫度250 ℃，分流比為20∶1，柱流量為0.5 mL·min-1，傳輸輔助加熱250 ℃。升溫程序?yàn)椋?0 ℃保持2min，再以8℃·min-1升至250 ℃，250 ℃下保持10 min。離子源230 ℃，四極桿150 ℃，離子能量70 ev，色譜柱HP-5MS。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱回流法正交試驗(yàn)確定提取工藝

經(jīng)查閱與參考有關(guān)文獻(xiàn)資料[2-4,10]得出，影響回流提取的四個(gè)主要因素可設(shè)為料液比（因素A）、提取溫度（因素B）、提取時(shí)間（因素C）、提取次數(shù)（因素D），選用正交表L9(34)安排正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果Table1 Results of L9(34) orthogonal experiment

由表1可知，料液比、提取溫度、提取時(shí)間和提取次數(shù)各影響因素的不同水平均值間的極差值分別為3.960、4.760、1.333和9.176，極差值越大，表明該因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響越顯著，由此得出，各影響因素對(duì)無患子籽仁油得率的影響主次順序?yàn)椋禾崛〈螖?shù)＞提取溫度＞料液比＞提取時(shí)間。較優(yōu)的提取條件為：料液比1∶5，提取溫度80 ℃，提取時(shí)間2 h，提取2次。以此參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，提取的得率分別是41.30%、41.50%、42.10%，平均得率為41.63%。

2.2 采用幾種工藝提取的得率比較

采用索氏提取、浸漬提取、超聲提取、熱回流工藝提取的得率分別為41.26%、34.26%、42.22%、41.63%。幾種工藝的提取得率的大小順序?yàn)椋撼暎緹峄亓鳎舅魇希窘n。

由于熱回流的時(shí)間、溫度、溶劑量等條件都達(dá)到了較優(yōu)水平，故以此工藝提取的得率較高。超聲波具有機(jī)械效益、空化效益和熱效應(yīng)，增大介質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)速度，有助于增大介質(zhì)的穿透力，使物質(zhì)更有效地被提取，所以其得率大于以其他三種工藝提取的得率。浸漬的時(shí)間是2 d，處理時(shí)間足夠長，所用溶劑量也相當(dāng)多，但溫度不高，分子運(yùn)動(dòng)較小，擴(kuò)散的推動(dòng)力較小，并且溶劑量較大，回收溶劑時(shí)也會(huì)造成一定質(zhì)量的損失，故其得率最低。而索氏抽提器的容積雖然小，溶劑量也不大，但此方法的濃度差在這四種工藝中是最大的，主要因?yàn)樘崛囟容^熱回流的低，所以得率略低。

2.3 無患子籽仁油中的化學(xué)物質(zhì)分析

2.3.1 氰甙的鑒定分析

檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，并無磚紅色產(chǎn)生，說明無患子籽仁油中不含氰甙成分。氰甙在人的胃中會(huì)分解出氫氰酸，如果食用過量就會(huì)致命。這一檢測(cè)結(jié)果說明，無患子籽仁油無毒性，可用于食品生產(chǎn)。

2.3.2 無患子籽仁油理化特性及脂肪酸組成分析

采用不同方法提取的無患子籽仁油其主要理化指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果見表2。

采用氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)以四種提取方法提取得到的無患子籽仁油進(jìn)行色譜分析，并將分析結(jié)果與質(zhì)譜庫中的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜進(jìn)行對(duì)比分析，得出的以四種方法提取到的無患子籽仁油中脂肪酸的成分及含量分別如圖1與表3所示。由圖1和表3可知，在允許的一定誤差范圍內(nèi)，以四種方法提取的無患子籽仁油中所含的脂肪酸比例相差無幾。由此可知，超聲波和提取溫度等因素對(duì)某種脂肪酸在籽仁油中所占的比例并無影響。

無患子籽仁的含油量達(dá)42%左右，其含油率

較高，接近于油茶籽仁的含油率（45%），高于油菜籽的含油量（33%），其籽仁油無論用作食用油還是生物柴油都是高產(chǎn)油。由表3 可知，無患子籽仁油由11種脂肪酸組成。其中，不飽和脂肪酸含量為83%，油酸含量達(dá)50%左右，這兩種脂肪酸的含量均低于茶油卻高于菜籽油和花生油；亞油酸和亞麻酸含量分別為8.5%和1.5%，均接近茶油。亞油酸和亞麻酸均為動(dòng)物必需的脂肪酸，動(dòng)物本身不能合成，只能從食物中攝取[11-12]。如果將無患子籽仁油作為食用油開發(fā)，就必須進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行毒理學(xué)的安全評(píng)價(jià)，了解其功能特性，而目前這方面的研究報(bào)道較少。

表2 采用不同方法提取的籽仁油其主要理化指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果Table2 Main physical and chemical indexes of kernel oil extracted by different methods

圖1 采用不同方法提取的無患子籽仁油的GC-MS分析結(jié)果Fig.1 GC-MS analysis results of S. mukorossi kernel oil extracted by different methods

表 3 采用不同方法提取的籽仁油其脂肪酸組成與相對(duì)含量Table3 Fatty acid composition and relative contents in S. mukorossi kernel oil extracted by different methods

由表2與表3還可得知，無患子籽仁油中油酸和亞油酸的含量均達(dá)54%以上，其酸值為2.46 mg·g-1，皂化值 202.46 mg·g-1，碘值 0.9853g·g-1。其酸值比麻瘋樹籽油的酸值（9.7 mg·g-1）低，說明無患子籽仁油中的游離脂肪酸含量低，低酸值的油脂生產(chǎn)出的生物柴油不僅可減少發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)由積炭的增加而造成的活塞磨損，而且可省去預(yù)酯化步驟，直接甲酯化生產(chǎn)生物柴油。無患子籽仁油的碘值為0.9853g·g-1，符合德國等國家現(xiàn)行生物柴油標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)碘值的要求（≤115 g/100 g），碘值的大小表征著其不飽和的程度，油脂的碘值越高，其不飽和程度越大，凝固點(diǎn)越低，易被氧化[12]；作為理想的生物柴油原料油，其皂化值越高越好，C20以下的直鏈脂肪酸占絕大多數(shù)。從表3中可以看出，無患子籽仁油的脂肪酸碳鏈長度在C16～C24之間，其中 C16～C20的脂肪酸占 97%。綜合這幾項(xiàng)指標(biāo)來看，無患子籽仁油符合生物柴油標(biāo)準(zhǔn)，是較為理想的生物柴油原料油。此外，無患子籽仁油中的油酸所占比例達(dá)到50%，適合用作洗滌劑原料，其二十碳烯酸、花生酸、亞油酸的含量也均相對(duì)較多，可用于醫(yī)藥行業(yè)。

3 結(jié)論與討論

以前的相關(guān)研究常僅探討單種提取方法的影響因素，本文在此基礎(chǔ)上對(duì)四種提取方法的出油率進(jìn)行了比較，得出了以下結(jié)論：熱回流提取法、索氏提取法、浸漬提取法、超聲輔助提取法對(duì)無患子籽仁油的組分及其比例均無明顯影響；以熱回流法、索氏提取法、浸漬提取法、超聲輔助提取法提取的得率分別為41.63%、41.26%、34.26%、42.22%，其得率的高低順序?yàn)榻n＜索氏＜熱回流＜超聲。

GC-MS分析結(jié)果表明，無患子籽仁油的脂肪酸碳鏈長度在 C16～C24之間，其包括棕櫚酸、棕櫚稀酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、花生酸、亞麻酸、二十碳烯酸、山崳酸、芥子酸、二十四烷酸等11種脂肪酸，含量較高的主要是油酸（18:1）和二十碳烯酸（20:1），其中，C16～C20的脂肪酸占 97%。其不飽和脂肪酸含量在83%以上，油酸和亞油酸的含量均在54%以上；無患子籽仁油的酸值為2.46 mg·g-1，皂化值202.46 mg·g-1，碘值 0.9853g·g-1；無氰甙成分。這一分析結(jié)果表明，無患子籽仁油可適用為生物柴油、洗滌劑、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)原料。

無患子籽仁油作為食用油開發(fā)，必須要對(duì)其進(jìn)行毒理學(xué)的安全評(píng)價(jià)，對(duì)其功能特性也有待于進(jìn)一步的研究。

限于試驗(yàn)條件，本文對(duì)無患子籽仁油的研究仍存在不足之處，試驗(yàn)僅針對(duì)無患子籽仁，未能對(duì)無患子的種殼進(jìn)行研究。無患子作為一種可以綜合利用型的樹種，既可作為天然洗滌劑的制造原料，也是生產(chǎn)生物柴油的原料之一。因此，擴(kuò)大無患子的種植規(guī)模，對(duì)于提高我國的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益都具有重要意義。

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