亞臨界丁烷萃取澳洲堅果油的工藝及品質研究

許 良 葉麗君 邱瑞霞 秦廣雍 黃雪松

（暨南大學理工學院食品科學與工程系1，廣州 510632）

（河南省亞臨界萃取工程技術中心2，鄭州 450001）

亞臨界丁烷萃取澳洲堅果油的工藝及品質研究

許 良1葉麗君1邱瑞霞1秦廣雍2黃雪松1

（暨南大學理工學院食品科學與工程系1，廣州 510632）

（河南省亞臨界萃取工程技術中心2，鄭州 450001）

為提高澳洲堅果的出油率，采用亞臨界丁烷萃取技術提取其油脂，優化溫度、時間、料液比、萃取次數等工藝參數，并分析其主要理化指標及脂肪酸組成等品質指標。結果表明，亞臨界丁烷萃取澳洲堅果油的最佳工藝參數為：萃取溫度45℃、萃取時間15min、料液比1∶5 g／mL、萃取4次，該條件下澳洲堅果油得率可達80.7%。所制備的油脂品質好，可省去大部分精煉工序；脂肪酸組成以油酸（58.99%）和棕櫚油酸（17.59%）為主，并含少量的棕櫚酸（9.29%）和硬脂酸（4.15%）。上述結果表明，亞臨界丁烷提取澳洲堅果油脂具有操作溫度低、產品質量優良的特點。

澳洲堅果油 亞臨界流體萃取 丁烷 理化性質

澳洲堅果（Macadamia integrifolia）又稱夏威夷果、昆士蘭栗，屬山龍眼科澳洲堅果屬。原產于澳大利亞，我國自1910年引種以來，已在華南多個省市（自治區）推廣種植，主要分布于云南和廣西等地區［1］。澳洲堅果享有“干果之王”的美稱，極具營養和保健價值。堅果果仁含油近80%［2］，其中不飽和脂肪酸比例80%～85%，且其中以油酸和棕櫚油酸這2種單不飽和脂肪酸為主。研究表明：長期食用澳洲堅果油，可以有效調節人體血液中的膽固醇含量，降低血液黏稠度，進而有效的保護心腦血管系統［3］；澳洲堅果油還可以補充皮膚老化而流失的油脂，是皮膚、頭發護理的最理想基礎油之一［4］。堅果果仁蛋白質質量分數約9%，作為天然的優質蛋白，含17種氨基酸，其中7種為人體必需氨基酸［5］。此外，果仁中還富含維生素 B1、B2、B6，維生素E及鈣、磷、鐵、鋅等維生素和礦質元素［3］。因此，提取澳洲堅果油對于提高澳洲堅果的經濟價值和商業價值有重要意義。

目前，澳洲堅果油的提取方法主要是壓榨法。熱壓榨在預處理和壓榨過程中的高溫易使油脂氧化敗壞、破壞油脂中的功能性成分，甚至產生反式脂肪酸、油脂聚合體等有害物質［6］，所得餅粕蛋白質變性嚴重，大部分只能用做飼料。冷壓榨雖可避免高溫對加工產生的不利影響，但出油率較低。因此，有必要研究操作溫度低、提取率較高的提油技術。

亞臨界萃取技術利用壓縮液化氣體作為萃取溶劑，在密封、無氧、低壓的條件下，對物料進行萃取分離并能夠實現低溫脫溶。除具有無毒無污染、產物不氧化、簡化油脂精煉、蛋白不變性等優點外，更具有設備成本低，工作壓力安全（0.3～0.7 MPa），生產規模大（0.1～200 t／d）等［7］優勢。

本研究以亞臨界丁烷為萃取溶劑，分析萃取溫度、萃取時間、料液比、萃取次數等因素對澳洲堅果油得率的影響，以獲得亞臨界萃取澳洲堅果油的最佳工藝條件，并對所得產品的主要理化指標和脂肪酸組成進行分析。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

澳洲堅果仁粒：西雙版納云墾澳洲堅果開發有限公司（真空包裝，含水量＜5%）；熱榨澳洲堅果油：廣西南亞熱帶農業科學研究所。

CBE－5L型亞臨界流體萃取實驗室成套裝置：河南省亞臨界生物技術有限公司；743食用油氧化穩定性測定儀：瑞士萬通。

1.2 工藝路線與操作要點

1.2.1 工藝路線

工藝路線見圖1。

圖1 亞臨界丁烷萃取澳洲堅果油技術路線

1.2.2 操作要點

粉碎裝料：將澳洲堅果仁輕微粉碎，過3mm篩網后裝入萃取罐。

加入溶劑：將萃取罐抽真空，利用壓力差將溶劑罐中丁烷注入萃取罐內，并控制料液比。

萃?。涸谕耆忾]的環境中，以一定的溫度、時間、料液比為條件，萃取一定的次數。

混合油脫溶與溶劑回收：萃取后將混合油放入蒸發罐，減壓蒸發，獲得澳洲堅果毛油。氣化后的丁烷經壓縮、過濾、冷凝液化后，回到溶劑儲存罐中循環使用。

毛油精制：將所得澳洲堅果毛油減壓抽濾，即得到澳洲堅果油產品。

1.3 試驗設計

1.3.1 單因素試驗設計

1.3.1.1 不同萃取溫度下澳洲堅果油得率的測定

在萃取溫度分別為 25、35、45、55℃，料液比1∶10 g／mL，萃取 2次，每次萃取時間 15min的條件下對澳洲堅果油進行亞臨界丁烷萃取，萃取結束后，收集澳洲堅果毛油稱重，并計算得率。

1.3.1.2 不同萃取時間下澳洲堅果油得率的測定

在萃取溫度為35℃，料液比1∶10 g／mL，萃取2次，每次萃取時間分別為5、10、15、20min的條件下對澳洲堅果油進行亞臨界丁烷萃取，萃取結束后，收集澳洲堅果毛油稱重，并計算得率。

1.3.1.3 不同料液比下澳洲堅果油得率的測定

在萃取溫度為35℃，萃取時間15min，萃取2次的條件下，分別設定料液比為 1∶5、1∶10、1∶15 g／mL對澳洲堅果油進行亞臨界丁烷萃取，萃取結束后，收集澳洲堅果毛油稱重，并計算得率。

1.3.1.4 不同萃取次數下澳洲堅果油得率的測定

在萃取溫度為35℃，萃取時間15min，料液比為1∶10 g／mL的條件下，分別萃取 1、2、3、4、5次，萃取結束后，收集澳洲堅果毛油稱重，并計算得率。

1.3.2 正交試驗優化

根據單因素試驗結果，以萃取溫度、萃取時間、料液比及萃取次數為試驗因素，設計L9（34）正交試驗以優化提取條件，正交試驗因素水平如表1所示。

表1 正交試驗因素水平表

1.4 測定方法

1.4.1 油脂得率的計算

澳洲堅果油得率＝（萃取出油的質量／澳洲堅果仁的質量）×100%

1.4.2 澳洲堅果油主要理化指標測定

油脂折光指數的測定：參照GB／T 5527—2010；油脂水分和揮發物含量測定：參照 GB／T 9696—2008；油脂酸值測定：參照 GB／T 5530—2005；油脂過氧化值的測定：參照GB／T 5538—2005；油脂碘值測定：參照GB／T 5532—2008；油脂皂化值的測定：參照GB／T 5534—2008。

1.4.3 澳洲堅果油氧化穩定性測定

采用743型Rancimat油脂氧化酸敗儀測定澳洲堅果油的氧化穩定性。測定條件：油樣用量3.0 g，溫度120℃，空氣流速10 L／h。

1.4.4 澳洲堅果油脂肪酸組成測定

取油30～50 mg（1滴）于50mL圓底燒瓶中，加入0.5mol／L的 KOH甲醇溶液2 m L，置于70℃水浴回流皂化反應約10min，反應過程中不時振蕩，至油脂溶解，適當冷卻2min，然后加入3mL BF3甲醇溶液，置于70℃水浴回流反應5min，使甲酯化完全。然后冷卻，加入3mL正己烷，輕輕搖蕩以促進甲酯在正己烷中的溶解，再加入飽和食鹽水使正己烷上升至瓶口，稍等約1min，吸取上層正己烷相于裝有少量無水Na2SO4的樣品瓶中，取上層清液待用。

采用GC－MS對澳洲堅果油進行分析。色譜條件：HP－INNOWAX石英毛細管柱（60 m×0.25mm，0.25μm），載氣高純氦氣（99.999%），流速 1.0mL／min，分流比 50∶1，進樣量 1μL，進樣口溫度 250℃；程序升溫：起始溫度 150℃，保持 1min，10℃／min升至 200℃，保持 5min，2℃／min升至 250℃。質譜條件：電子轟擊離子源（EI）溫度230℃，四級桿溫度150℃，接口溫度280℃，電子能量70 eV；掃描質量范圍30～400 u；溶劑延遲5min。

1.5 數據統計與分析

用Microsoft Excel軟件和SPSS 16.0軟件對試驗結果進行統計分析處理。

2 結果與分析

2.1 萃取溫度對澳洲堅果油得率的影響

圖2表明，隨萃取溫度的增加，澳洲堅果油的得率并沒有顯著變化。在亞臨界萃取過程中，溫度升高可以提高溶質的溶解能力，但過高的溫度會導致丁烷加速氣化，使系統壓力顯著升高，不僅不能提高得率，反而增加萃取系統的危險性。因此，選取萃取溫度在25～45℃范圍較為合適。

圖2 萃取溫度對得率的影響

2.2 萃取時間對澳洲堅果油得率的影響

圖3表明，隨萃取時間的增加，澳洲堅果油的得率有所增加。然而亞臨界萃取是一個間歇式萃取的過程，過度的延長時間，會導致油脂在萃取釜內溶解度更加趨于飽和，進而降低萃取效率，因此，選取萃取時間在10～20min范圍較為合適。

圖3 萃取時間對得率的影響

2.3 料液比對澳洲堅果油得率的影響

圖4表明，隨壓縮丁烷溶劑用量的增加，澳洲堅果油的得率有緩慢升高的趨勢。這是由于較多的溶劑可以增加萃取過程中的分子擴散濃度差［8］，更有利于油脂從物料進入溶劑中，但過多的溶劑又會增加混合油的脫溶時間，增加生產成本。因此，選取料液比在1∶5～1∶15 g／mL范圍較為合適。

圖4 料液比對得率的影響

2.4 萃取次數對澳洲堅果油得率的影響

圖5表明，隨萃取次數的增加，澳洲堅果油的得率顯著升高，在達到3次后趨于平穩。這說明隨著萃取次數的增加，油脂幾乎被完全萃取，再增加萃取次數，對生產意義不大。因此，選取萃取次數在2～4次較為合適。

圖5 萃取次數對得率的影響

2.5 正交試驗結果及分析

各因素對澳洲堅果油得率影響的大小順序為：萃取次數＞萃取時間＞料液比＞萃取溫度，試驗中，最優條件為第3組，但考慮到生產中要盡可能縮小料液比，減少萃取時間，因此，選取第8組作為最優條件更為合適，即最佳條件為A3B2C1D3，即萃取溫度45℃，萃取時間15min，料液比1∶5 g／mL，萃取4次，在此條件下，澳洲堅果油的得率可達80.7%。

表2 正交試驗結果

2.6 澳洲堅果油的脂肪酸組成分析及品質分析

2.6.1 脂肪酸組成分析

如表3所示，亞臨界丁烷萃取澳洲堅果油含11種脂肪酸，其中飽和脂肪酸占18.50%，分別是月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸和山崳酸；不飽和脂肪酸占81.50%，分別是棕櫚油酸、油酸、亞油酸，亞麻酸和花生油酸，其中單不飽和脂肪酸棕櫚油酸（17.59%）、油酸（58.99%）和花生油酸（3.03%）共占79.61%。亞臨界萃取法較熱榨法脂肪酸組成并沒有明顯的差別，但棕櫚油酸含量略高，硬脂酸含量略低，這可能與澳洲堅果產地不同有較大關系。

表3 澳洲堅果脂肪酸種類和含量

2.6.2 主要質量指標分析

如表4所示，亞臨界丁烷萃取的澳洲堅果油與熱榨澳洲堅果油相比，折光率、水分及揮發物、碘值和皂化值并沒有太大的差別，但亞臨界萃取的澳洲堅果油的氣味滋味、酸值和過氧化值均明顯優于熱榨澳洲堅果油，這是因為熱榨工藝中焙烤和壓榨的高溫造成油脂的酸敗氧化使其品質變差。值得注意的是，熱榨澳洲堅果油的氧化穩定性甚至比亞臨界低溫萃取的澳洲堅果油更強，這可能是因為廣西南亞熱帶農業科學研究所提供的熱榨油為整果壓榨，而本試驗用亞臨界丁烷萃取的澳洲堅果油提取自已破碎的果仁粒，后者可能已經導致油脂的部分氧化，另外，高溫過程中羰基化合物和氨基化合物發生美拉德反應產生的抗氧化物質也可能影響到油脂的氧化穩定性［9］，具體原因有待進一步研究。

表4 澳洲堅果油主要理化指標

3 結論

通過單因素及正交試驗研究亞臨界丁烷萃取澳洲堅果油的最佳工藝條件，結果表明：在萃取溫度45℃，萃取時間15min的條件下，按料液比1∶5 g／mL萃取4次，澳洲堅果油的得率可達80.7%。亞臨界丁烷萃取澳洲堅果油的酸值、過氧化值均優于熱榨澳洲堅果油，可省去大部分精煉工序，較長的氧化誘導時間說明澳洲堅果油具有較高的穩定性。此外，澳洲堅果油中含有大量的不飽和脂肪酸（81.50%），且以油酸（58.99%）和棕櫚油酸（17.59%）這些單不飽和脂肪酸為主，進一步說明亞臨界萃取澳洲堅果油具有較高的穩定性和營養價值。

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［3］劉建福，黃莉.澳洲堅果的營養價值及其開發利用［J］.中國食物與營養，2005（2）：25－26

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Extraction Process and Quality Research of Macadamia Nut Oil by Subcritical Butane

Xu Liang1Ye Lijun1Qiu Ruixia1Qin Guangyong2Huang Xuesong1

（Department of Food Science and Engineering，College of Science and Engineering，Ji′nan University1，Guangzhou 510632）
（Henan Engineering Research Center for Subcritical Extraction2，Zhengzhou 450001）

In order to improve oil extraction rate of Macadamia nut，the Macadamia nut oil was extracted by subcritical butane，and the process parameters such as temperature，extraction time，the ratio of solid to liquid and the extraction timeswere optimized.Themain physicochemical properties and fatty acid composition were also analyzed.An optimum oil extraction yield of 80.7%was extracted under condition that1∶5 g／mL subcritical butane at the temperature of45℃ for 4 times，and 15min each time.Comparing to the hot pressing，most of refining processes could be omitted by above extraction.The quality of the oil extracted was excellentwith long oxidation induction time，and oleic acid（58.99%）and palmitoleic acid（17.59%）were themain unsaturated fatty acids（UFA）while palmitic acid（9.29%）and stearic acid（4.15%）were the main saturated fatty acids（SFA）present in the Macadamia nut oil.It was concluded from above results that the Macadamia nut oil extracted by subcritical butane was characterized by both lower operating temperature and better quality.

Macadamia nut oil，subcritical fluid extraction，butane，physicochemical property

TS224.4

A

1003－0174（2015）06－0079－05

公益性行業（農業）科研專項（201303077）

2014－01－20

許良，男，1990年出生，碩士，功能性食品

黃雪松，男，1957年出生，教授，博士生導師，功能性食品