杜仲籽浸出取油条件及籽油与仁油品质比较研究
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杜仲籽浸出取油条件及籽油与仁油品质比较研究

  杜仲是我国特有的单科、单属、单种植物,又名丝连木、丝棉皮、思仲、胶树等[1],在我国被广泛种植,自然中心在中部地区,国外仅有少量的栽培。目前我国杜仲栽培面积已发展到35 hm2,占世界杜仲总量的99% 以上。

  杜仲翅果富含油脂,且油脂中富含α-亚麻酸,是一种优质的木本油料资源,卫生部200912号公告将杜仲籽油确定为新资源食品。杜仲翅果为棕黄色,狭长椭圆形,扁而薄,梭子形状,线形长3039 mm,宽813 mm,中间部位的种壳内有1粒种仁,种壳的周围有薄翅。种壳由纤维素、木质素和细丝状的杜仲胶组成。种壳含胶可高达17%(杜仲整籽含胶达12%)。杜仲胶的分子式结构为反式-聚异戊二烯,具有独特的()-()二重性,是十分珍贵的优质天然橡胶资源。但杜仲翅果种壳中密布的胶丝使得杜仲籽剥壳取仁榨油非常困难。如果将杜仲翅果直接粉碎后用正己烷、石油醚等溶剂浸出取油,由于溶剂对种壳中杜仲胶的溶胀作用,给浸出工艺带来困难,且浸出毛油中含有大量的杜仲胶。为此,杜仲籽和杜仲籽仁制取食用油受到很大限制。国内外对杜仲翅果浸出取油和油中杜仲胶脱除的研究报道很少。本研究首先对杜仲翅果粉碎,筛选除去一部分成絮团状的杜仲翅果壳,以降低杜仲胶含量、提高含油率,再对这种预处理物料进行溶剂浸出取油,并对浸出混合油进行冷冻脱杜仲胶,脱除溶剂后得到杜仲籽油。将所得杜仲籽油与杜仲籽仁油进行检测及对比分析,研究溶剂浸出和冷冻脱杜仲胶对杜仲籽油品质的影响。目的是为杜仲籽油生产工艺技术的开发应用提供支持。

  实验方法

1. 原料的脱壳预处理

  将杜仲翅果粉碎过4 mm分样筛,筛上物再重复粉碎过2 mm分样筛,筛上物为成絮团状的杜仲翅果壳,筛下物为提取油脂的物料。

2. 预处理物料浸出取油及溶剂优选

  溶剂的优选:选取不同的溶剂分别对脱壳预处理物料进行浸出取油,对浸出混合油进行抽滤。若抽滤时有物料堵塞滤纸,则认为浸出混合油中溶胀有杜仲胶。浸出混合油经冷冻、离心分离去除杜仲胶,旋蒸,除去溶剂得到杜仲籽油。若混合油抽滤顺畅,则认为这种溶剂对杜仲胶没有或很少有溶胀作用,浸出混合油直接旋蒸脱溶即得杜仲籽油。

  正己烷浸出取油及脱杜仲胶:称取杜仲籽脱壳预处理后的物料,在一定的条件下进行溶剂浸出取油,将浸出混合油在-20 ℃冷冻1 h,离心分离出的杜仲胶烘干后称重,计算出胶率;浸出混合油旋蒸脱溶后得到杜仲籽油,称重并计算出油率。

  出油率=提取油脂质量/浸提物料质量×100%

  出胶率=提取杜仲胶质量/浸提物料质量×100%

3. 杜仲籽仁的浸出取油

  手工剥壳得到较为纯净的杜仲籽仁,粉碎, 乙醚为溶剂,索氏抽提装置抽提8 h,旋转蒸发除去乙醚直至恒重,3 000 r/min离心5 min去除杂质,得到杜仲籽仁油。

4.杜仲胶含量测定

  将杜仲翅果粉碎后用石油醚(6090 ℃沸程)多次回流浸出,浸出液旋蒸脱溶后得到杜仲胶粗品,再经丙酮回流纯化后得到杜仲胶纯品,用铬酸氧化法测杜仲胶含量。

5.杜仲籽油和杜仲籽仁油中维生素E组分含量测定

  维生素E含量测定参照GB/T 26635—2011《动植物油脂 生育酚及生育三烯酚含量测定 高效液相色谱法》及文献。

  色谱条件:Waters 2475荧光检测器;大连依利特NH2(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相流速0.8 mL/min;柱温40 ℃;激发波长298 nm;发射波长325 nm

6.杜仲籽油与杜仲籽仁油中去甲基甾醇含量的测定

  参照COI/T.20/Doc.no.10《气相色谱法测定甾醇组成及甾醇含量》及文献,采用内标法计算样品中去甲基甾醇的含量,总去甲基甾醇的含量为几种单一去甲基甾醇含量之和。

结果与讨论

1.杜仲翅果及预处理物料的组成分析

  对杜仲翅果及脱壳预处理物料进行主要组分含量测定,

  从实验中可以看出,对杜仲翅果经粉碎并脱除一部分翅壳后,含仁率提高18.1个百分点,含油率提高7.5个百分点,杜仲胶含量降低9.0个百分点,这对提高浸出取油出油率及降低油脂中杜仲胶含量都是非常有利的。翅果壳中残留有少量籽仁,但富集了大量的杜仲胶,可作为提取杜仲胶的优良原料。

2. 杜仲籽浸出取油溶剂的优选

  经过粉碎脱壳预处理的物料中仍然含有杜仲胶,为减少浸出取油时溶剂对杜仲胶的溶胀作用,需要对浸提溶剂进行优选。石油醚、正己烷、无水乙醇、丙酮对杜仲籽油浸出和杜仲胶提取的影响。

  不同溶剂浸出所得杜仲籽油出油率及感官分析

  溶剂出油率/%是否溶胀杜仲胶油脂性状

  石油醚11.35是金黄色,较清澈

  正己烷13.14是金黄色,清澈

  无水乙醇2.48否墨绿色、流动性差

  丙酮8.65否深墨绿色、浑浊

  无水乙醇和丙酮作为溶剂浸出时,虽然油中不含杜仲胶,但出油率较低,对色素溶解能力较强,导致油的色泽呈很深的墨绿色。正己烷和石油醚浸出油中杜仲胶含量均较高,但考虑正己烷比石油醚的出油率高,因此优选正己烷为浸出溶剂。

3.杜仲籽油浸出单因素实验

3.1 浸出时间对杜仲籽油浸出效果的影响

  选取料液比1∶ 8,浸出温度45 ℃,浸出次数1次,考察不同浸出时间(510152025 min)对物料出油率和出胶率的影响。

  浸出时间超过15 min后,出油率随浸出时间的延长不再增加,原因可能是15 min之后随大量杜仲胶的溶出影响了对油脂的浸出。出胶率则随浸出时间的延长逐渐增大,尤其超过20 min后,溶剂对杜仲胶的溶解明显增大,这可能是因为随浸出时间延长正己烷大量渗透到杜仲胶的晶格内,破坏晶格使之润胀、溶解[8]。综合考虑出油率和出胶率,浸出时间选15 min为宜。

3.2 浸出温度对杜仲籽油浸出效果的影响

  选取料液比1∶ 8,浸出时间15 min,浸出次数1次,考察不同浸出温度(2535455565 ℃)对物料出油率和出胶率的影响。

浸出温度对出油率和出胶率的影响显著。从2555 ℃,随浸出温度升高出油率明显升高,超过55 ℃之后出油率有所降低,这可能是随杜仲胶溶胀作用的增强吸附了更多的油脂,导致出油率的下降。而出胶率则随浸出温度升高持续增大,这可能是因为随着浸出温度的升高,增加了分子之间的扩散作用,即浸出溶剂更易进入杜仲胶内破坏其晶格,使之溶胀并被提取。综合考虑出油率和出胶率,选取浸出温度55 ℃为宜。

3.3 料液比对杜仲籽油浸出效果的影响

  选取浸出温度55 ℃,浸出时间15 min,浸出次数1次,考察不同料液比对物料出油率和出胶率的影响

  随着料液比的增加,出油率不断增加,这是因为随着料液比的增加,浸出浓度梯度和渗透压增大,油脂更容易被萃取出来,料液比 1∶ 14 时达到出油率的******值16.45%,此后出油率基本保持不变。由图3还可以看出,随着料液比的增大,出胶率总体呈现略微下降的趋势,可能是因为由于提出液较多,冷冻使浸出混合油所接触的容器面积大,胶丝析出时粘在容器壁上损失的多,导致所测得的出胶率略微下降。综合考虑出油率和出胶率,选取料液比1∶ 14为宜。

3.4 浸出次数对杜仲籽油浸出效果的影响

  选取浸出温度55 ℃,浸出时间15 min,料液比1∶ 14,考察不同浸出次数(12345)对物料出油率和出胶率的影响

  在浸出次数为4次时,出油率和出胶率均达到最高,分别为18.71%1.42%,之后再增加浸出次数,出油率和出胶率不再增加甚至有所降低。考虑到溶剂用量和出油率、出胶率的综合效果,浸出次数选取3次为宜。

杜仲籽油与杜仲籽仁油的理化指标对比分析

  对本实验所得杜仲籽油的主要指标进行测定,并与杜仲籽仁油的指标进行对比分析

 杜仲籽油与杜仲籽仁油的折光指数和相对密度相差不大,杜仲籽油的酸值(KOH)和过氧化值明显高于杜仲籽仁油(分别为41 mg/g5.3 mmol/kg0.8 mg/g2.6 mmol/kg),这可能是因为杜仲籽油不饱和程度高,用于浸提杜仲籽油的预处理物料的水分含量高,在机械化的粉碎筛分等工序过程中与空气接触时间更长,所以杜仲籽油与杜仲籽仁油相比,更容易氧化酸败。杜仲籽油的不皂化物含量为2.37%,明显高于杜仲籽仁油的不皂化物含量(0.87%)。实验中还发现,杜仲籽仁油冷冻试验合格,其皂化液加水后溶液是澄清的,而杜仲籽油冷冻试验不合格,其皂化液加水变浑浊,肉眼可见白色絮状物,这是否因其中残留少量杜仲胶所致,需要进一步的验证和研究。

杜仲籽油与杜仲籽仁油的脂肪酸组成对比分析

  杜仲籽油中主要含有α-亚麻酸、油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸。其中不饱和脂肪酸总量89.65%α-亚麻酸含量为58.74%,含量极为丰富,与亚麻籽油中α-亚麻酸含量(39%62%)相当[16]。杜仲籽油与杜仲籽仁油的脂肪酸组成相差不大,说明浸出混合油经冷冻脱除杜仲胶对油脂的脂肪酸组成没有明显影响

杜仲籽油与杜仲籽仁油微量成分对比分析

杜仲籽油和杜仲籽仁油中的维生素E含量很高,分别为1 081.41 108.2 mg/kg,且最主要组分均为γ-TPδ-TP(两组分之和占维生素E总量的95.54%95.83%)。杜仲籽油和杜仲籽仁油中甾醇含量分别为4 532.34 688.0 mg/kg,主要为β-谷甾醇和菜油甾醇,β-谷甾醇占甾醇总量的8874%88.63%。杜仲籽油与杜仲籽仁油的磷脂含量分别为0.464%0.689%

  结

  对杜仲翅果进行粉碎、筛选脱除部分翅壳,可以明显提高物料的含油量、降低杜仲胶含量。选用正己烷为溶剂,对该物料进行浸出取油,在浸出时间15 min、浸出温度55 ℃、料液比1∶ 16、浸出次数4次的******条件下,出油率为18.60%,出胶率为1.34%。对杜仲籽油与杜仲籽仁油的品质进行对比分析,结果表明,杜仲籽油的酸值和过氧化值均高于杜仲籽仁油,不皂化物含量也明显高于杜仲籽仁油。杜仲籽油和杜仲籽仁油的脂肪酸组成、维生素E、甾醇和磷脂含量相差不大,对杜仲籽浸出混合油进行冷冻后再经离心分离可将杜仲籽油中的杜仲胶基本去除。采用杜仲籽粉碎脱壳预处理后再浸出取油的工艺技术是可行的。



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