蔣新龍 蔣益花 張雨生

(浙江樹(shù)人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院，杭州 310015)

紫云英 (Astragalussinicus) 是豆科黃芪屬二年生草本植物，廣泛分布于北緯24°～35°地區(qū)[1]，集觀賞植物、蜜源作物、青貯飼料原料、食用于一身[2-4]，具有培肥改土、節(jié)能減排、改善生態(tài)環(huán)境等多種功能[2-3]，其種子具有祛風(fēng)明目之功效[5]。國(guó)內(nèi)外有關(guān)紫云英研究主要集中其回田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、結(jié)構(gòu)性、氮磷鉀養(yǎng)分、微生物和酶活性以及肥力狀況等的影響[6-10]，對(duì)于紫云英種子的研究主要集中在提高種子發(fā)芽率方法[11-12]和新品種選育與鑒定[13-14]。目前，關(guān)于紫云英籽油的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為了科學(xué)、充分地利用紫云英籽油資源，本研究以微波-超聲協(xié)同提取法(MUAE)、超聲輔助法(UAE)和溶劑提取法(SE)三種方法提取的紫云英籽油為原料，分析其理化指標(biāo)和脂肪酸成分，并采用烘箱法研究提取方法對(duì)其氧化穩(wěn)定性的影響，建立氧化動(dòng)力學(xué)模型，預(yù)測(cè)不同提取方法下的活化能，為紫云英籽油的生產(chǎn)和儲(chǔ)存提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

微波-超聲協(xié)同提取法(MUAE)、超聲輔助法(UAE)和溶劑提取法(SE)三種方法提取的紫云英籽油。

37種脂肪酸混合標(biāo)準(zhǔn)品；其他試劑均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

CW-2000微波-超聲協(xié)同萃取儀，101A-3B電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，Agilent 7890B氣相色譜儀，F(xiàn)W80高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，AB204型分析天平，KQ5200DE型超聲波清洗器，RV10旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，SXT-06型索氏抽提器。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 紫云英籽油的提取

超聲-微波協(xié)同提取法：精密稱取40目的紫云英籽粉末3.000 0 g，置于100 mL 儀器專用萃取瓶中，加入30 mL石油醚(沸程60～90 ℃，下同)后攪拌使樣品良好分散于溶劑中。將萃取瓶放于儀器萃取爐腔中，安裝好冷凝回流裝置，設(shè)置微波功率200 W、提取時(shí)間150 s，檢查完畢后開(kāi)啟微波及超聲(固定超聲條件，功率50 W，頻率40 kHz)進(jìn)行萃取。萃取結(jié)束后進(jìn)行減壓抽濾，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，濃縮物放恒溫鼓風(fēng)干燥箱干燥(110 ℃加熱30 min，下同)。所得紫云英籽油的出油率為31.45%。

超聲輔助提取法：準(zhǔn)確稱取3.000 0 g粉碎成40目的的紫云英籽粉，裝入燒瓶中，加入30 mL石油醚，在超聲功率160 W、超聲溫度60 ℃條件下超聲提取15 min，超聲結(jié)束后進(jìn)行減壓抽濾，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，濃縮物放恒溫鼓風(fēng)干燥箱干燥，直到恒重。所得紫云英籽油的出油率為31.55%。

溶劑提取法：準(zhǔn)確稱取3.000 0 g粉碎成40目的的紫云英籽粉，放入索氏抽提器的圓底燒瓶中，加入30 mL石油醚，將索氏抽提器安裝在恒溫水浴鍋上，80 ℃恒溫提取3 h并冷凝回流提取紫云英籽油。提取結(jié)束后，將冷卻的提取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，濃縮物放恒溫鼓風(fēng)干燥箱干燥，直到恒重。所得紫云英籽油的出油率為32.01%。

1.3.2 紫云英籽油理化性質(zhì)測(cè)定

酸值：中和滴定法(GB/T 5009.229—2016)；過(guò)氧化值(POV)：硫代硫酸鈉滴定法(GB 5009.227—2016)；碘值：硫代硫酸鈉滴定法(GB/T 5532—2008)；苯并(α)芘：反相高效液相色譜法(GB/T 22509—2008)；密度：密度瓶法(GB/T 5518—2008)；折光指數(shù)：折光儀法(GB/T 5527—2010)。平行3次，取平均值。

1.3.3 紫云英籽油的GC 成分分析

脂肪酸組成：GC外標(biāo)法(GB/T 5009.168—2016)。

GC分析條件：色譜柱：CNW CD-2560(100 m×0.25 mm×0.20 μm)；檢測(cè)器類型：FID；檢測(cè)器溫度：260 ℃；進(jìn)樣量：1 μL；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；升溫程序：130 ℃保持5 min，再以4 ℃/min的速率升溫至240 ℃并保持30 min；載氣流速：0.5 mL/min；分流比：10∶1。

1.3.4 紫云英籽油的表觀活化能Ea測(cè)定

采用Schaal烘箱法[15]測(cè)定樣品POV隨儲(chǔ)藏溫度、時(shí)間的變化。將不同提取方法所得紫云英籽油置于碘量瓶中密封，分別置于45、55、65 ℃的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中。每隔2 d(共10 d)取樣，測(cè)定樣品POV0。

植物油的氧化符合一階動(dòng)力學(xué)反應(yīng)[16-17]。本研究根據(jù)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程ln (POV/POV0)=-kt，對(duì)不同時(shí)間t的POV進(jìn)行擬合，得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)，求得反應(yīng)速率常數(shù)k。根據(jù)Arrhenius反應(yīng)速率k與溫度T的關(guān)系經(jīng)驗(yàn)公式(lnk=lnk0-Ea/RT)，用lnk對(duì)1/T作圖，可得到一條斜率為-Ea/R的直線，由斜率可得表觀活化能Ea[17-18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化指標(biāo)測(cè)定

按1.3.1提取條件制備紫云英籽油并測(cè)定其理化性質(zhì)，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，MUAE、UAE和SE油脂質(zhì)量指標(biāo)均符合GB/T 2716—2018《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》。提取方法對(duì)紫云英籽油的酸值、過(guò)氧化值和碘值都有影響，且差異顯著(P>0.05)。兩種籽油的顏色、密度、折光率、苯并(α)芘等都比較接近。籽油理化性質(zhì)的差異不僅與提取過(guò)程中有無(wú)加熱、加熱溫度的高低及提取時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)[15]，還與有無(wú)微波處理有關(guān)[16]。溶劑提取法在相對(duì)較高溫度和較長(zhǎng)時(shí)間下提取，高溫加速自由基的生成從而加速油脂中氧化基質(zhì)的氧化，所以過(guò)氧化值偏高[15]。超聲-微波協(xié)同法提取時(shí)微波處理產(chǎn)生高溫而且微波作為種射線能夠加速自由基的生成從而加速油脂中氧化基質(zhì)的氧化[16]，所以過(guò)氧化值也偏高。因?yàn)镸UAE和SE兩種方法提取過(guò)程中溫度高，不飽和鍵容易受到破壞，致碘值減小[17]。

表1 不同提取方法制備紫云英籽油的理化指標(biāo)對(duì)比

2.2 脂肪酸組成分析

采用氣相色譜分析法對(duì)MUAE、UAE和SE脂肪酸組分進(jìn)行分析測(cè)定，結(jié)果如表2。由表2可看出，紫云英籽油脂肪酸組成成分非常豐富，主要含硬脂酸、棕櫚酸、亞油酸、亞麻酸、油酸等5種成分。紫云英籽油中不飽和脂肪酸含量高達(dá)82%以上，其中油酸12.8%～15.7%，亞油酸37.5%～42.1%，α-亞麻酸24.3%～31.1%。

表2可知，不同提取方法所得紫云英籽油在飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的總量上無(wú)明顯差異，但脂肪酸構(gòu)成上有較大差異，其中MUAE和UAE差異不大，但與SE差異明顯。油酸和亞油酸以SE最高且與MUAE和UAE差異明顯；亞麻酸以UAE最高，與MUAE差異不大，但與SE差異明顯；飽和脂肪酸棕櫚酸以UAE最高，但與MUAE和SE差異不明顯。提取方法對(duì)紫云英籽油脂肪酸組分含量有影響，且SE的影響較大，主要原因是SE需要在相對(duì)較高溫度和較長(zhǎng)時(shí)間下提取，隨著提取溫度增加和加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，脂肪酸的氧化速度就越快。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：亞麻酸氧化速度為亞油酸的兩倍[18]。油脂在高溫下“不飽和”的氫鍵就會(huì)因?yàn)榧託涠蔀椤帮柡汀?，油脂中的不飽和脂肪酸和亞麻酸之類的抗氧化物質(zhì)被氧化，變成飽和脂肪酸[19]。所以SE油脂油酸和亞油酸較高而亞麻酸較低。

表2 不同提取方法制備紫云英籽油的脂肪酸組成/%

2.3 紫云英籽油的表觀活化能Ea測(cè)定分析

圖1為不同提取方法所得紫云英籽油熱穩(wěn)定性POV值～t的對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由圖1可知，在45 ℃、55 ℃和65 ℃時(shí)，不同提取方法所得紫云英籽油的過(guò)氧化值變化趨勢(shì)大體相同。隨著溫度升高和加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，紫云英籽油的過(guò)氧化值逐漸升高，氧化速度加快。熱能夠引發(fā)油脂自動(dòng)氧化鏈反應(yīng)，促進(jìn)產(chǎn)生游離基，增加氧化反應(yīng)速度[15]。所以低溫儲(chǔ)存下紫云英籽油的氧化穩(wěn)定性較強(qiáng)。

根據(jù)1.2.3方法得到過(guò)氧化值的回歸方程。由表3可知，紫云英籽油的氧化反應(yīng)屬于一級(jí)反應(yīng)，其回歸系數(shù)R>0.97，擬合度高，與周嬋玉等研究結(jié)果一致[16，17，20]。且隨著溫度升高，氧化速率增大。

根據(jù)1.2.3 方法得到表觀活化能。表3可知，不同提取方法所得籽油的活化能相對(duì)大?。篠E>MUAE>UAE，說(shuō)明3種提取方法中，溶劑提取法所得紫云英籽油抗氧化穩(wěn)定性最好，超聲輔助提取法的抗氧化穩(wěn)定性最差。這是因?yàn)椴煌崛》椒ㄋ米显朴⒆延驮谥舅針?gòu)成上有較大差異所致。油酸和亞油酸以SE最高且與MUAE和UAE差異明顯；亞麻酸以UAE最高，與MUAE差異不大。油酸含量高，氧化穩(wěn)定性較好；亞油酸和亞麻酸含量高，其氧化穩(wěn)定性差。亞油酸和亞麻酸的氧化反應(yīng)速率分別是油酸的12倍和25倍[21]。Min等[22]研究表明三重態(tài)氧對(duì)油酸∶亞油酸∶亞麻酸氧化的速率比為1∶27∶77。油脂中多不飽和脂肪酸含量的不同，決定了油脂氧化速率的快慢[18]。所以不同提取方法的氧化穩(wěn)定性為SE>MUAE>UAE。

圖1 不同提取方法制備紫云英籽油在不同時(shí)間溫度下POV的變化

表3 植物油過(guò)氧化值的回歸方程及活化能參數(shù)

3 結(jié)論

3種提取方法中索氏溶劑提取的紫云英籽油的出油率最高，不同方法提取的紫云英籽油的顏色、折光率、密度、苯并(α)芘差異不明顯，過(guò)氧化值、酸值和碘值存在差異。其中超聲輔助法的碘值最高，溶劑提取法的酸價(jià)和過(guò)氧化值最高，但理化指標(biāo)均符合GB/T 2716—2018國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。另外，3 種方法提取的油脂脂肪酸組成以油酸、亞油酸和α-亞麻酸為主，不飽和脂肪含量均達(dá)到 82%以上。3 種方法提取的籽油，在飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的總量上無(wú)明顯差異，但對(duì)脂肪酸組分含量有影響，其中超聲輔助法的亞麻酸含量最高，溶劑提取法的油酸和亞油酸含量最高。抗氧化穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明，紫云英籽油的氧化均遵循一級(jí)化學(xué)反應(yīng)，溫度越高，氧化速度越快；3種提取方法的氧化穩(wěn)定性順序?yàn)槿軇┨崛》?微波-超聲協(xié)同提取法>超聲輔助法。綜合評(píng)定紫云英籽油油品及其脂肪酸成分，選擇超聲輔助法較好，但建議低溫避光儲(chǔ)存。