（食品科学专业论文）火龙果种仁及其种仁油脂提取方法的研究.pdf

摘要 摘要 本论文研究了火龙果种仁的营养成分，初步探讨了正己烷、超临界和微波萃 取火龙果种仁油脂的条件，对超临界和微波分别萃取的火龙果种仁油脂的成分和 性质进行了比较。本论文的具体研究内容和结果如下： 本论文首次对火龙果种仁的营养成分进行了分析，实验结果表明火龙果种仁 的主要营养成分为：水分5 8 0 9 l o o g ，蛋白质2 2 0 6 9 l o o g ，脂肪 3 2 0 2 9 1 0 0 9 ，淀粉2 1 0 3 9 1 0 0 9 ，灰分3 1 8 9 1 0 0 9 ，粗纤维6 7 6 9 l o o g ， 还原糖0 7 8 9 1 0 0 9 ，总糖1 7 5 9 1 0 0 9 。火龙果种仁蛋白质中氨基酸种类齐 全。谷氨酸含量最高占氨基酸总量的2 3 3 6 ，鲜昧氨基酸占氨基酸含量的 3 7 ，6 5 ，甜味氨基酸占氨基酸含量的9 0 4 。火龙果种仁的八种必需氨基酸的 含量为2 6 ，2 3 ；如果加上半必需氨基酸组氨酸，则必需氨基酸的含量为 3 0 2 4 ；火龙果种仁氨基酸的第一限制氨基酸为赖氨酸l y s ，种仁氨基酸的评 分为3 0 。 正己烷提取火龙果种仁油脂的优选方案为：提取温度为5 0 ，溶剂比为 1 ：6 ，提取时间为6 0 m i n ，在此条件下火龙果种仁油脂提取的产率为2 9 3 ；影 响提取产率大小的因素顺序为：温度 溶剂比 时间。超临界萃取压力分别为 1 5 、2 0 、2 5 、3 0 m p a ，随着萃取压力增大火龙果种仁油脂的量也逐渐增加。微波 萃取火龙果种仁油脂的优选方案为：萃取功率为4 9 5 w ，萃取溶剂比为1 ：1 6 ， 萃取时间为6 0 s ，此条件下的油脂萃取的产率为3 0 ：影响萃取产率大小的因素 顺序为：功率 溶剂比 时间：在微波萃取过程中温度随着功率的增大而上升， 并且微波萃取产率随着温度增大。 超临界萃取得到的火龙果种仁油中含有八种脂肪酸，其中4 种为不饱和脂 肪酸，不饱和脂肪酸含量高达8 0 8 3 ；微波萃取得到的火龙果种仁油脂含有九 种脂肪酸，其中也有4 种为不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸含量为6 3 7 5 。超 临界萃取和微波萃取各有特点：超临界萃取得到的油脂贬油酸含量比较高，微波 萃取得到的油脂的多不饱和、单不饱和及饱和脂肪酸的比例较好，接近1 ：1 ： l ：并且比较了超临界萃取和微波分别萃取的油脂的碘价、酸价和皂化价。 关键词t火龙果种仁油萃取 a b s t r a c t a b s t r a c t t h i st h e s i sr e s e a r c h e si n t ot h en u t r i t i o n c o m p o n e n t s o fs e e dk e r n e lo f w h i t ep i t a y a c o n d i t i o n so ft h eo i le x t r a c t i o nf r o mw h i t ep i t a y as e e dk e r n e lb y n - h e x a n ee x t r a c t i o n ，s f ea n dm a ea r ed i s c u s s e dr e s p e c t i v e l y c o m p o n e n t s a n dc h a r a c t e ro ft h eo i le x t r a c t e db ys f ea n dm a ea r ea n a l y z e di nd e t a i l t h e c o n t e n ta n dr e s u l t so ft h i st h e s i sa r ed e s c r i b e da sf o l l o w i n g ： t h en u t r i t i o nc o m p o n e n t so fs e e dk e r n e lo fw h i t ep i t a y aa r ea n a l y z e df i r s t i nt h i st h e s i s ，e x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tt h ep r i m a r yn u t r i t i o nc o m p o n e n to f s e e dk e r n e lo fw h i t e p i t a y aa r e ：m o i s t u r e ，5 8 0 9 1 0 0 9 ，c r u d ep r o t e i n ， 2 2 0 6 9 1 0 0 9 ，c r u d ef a t ，3 2 0 2 9 1 0 0 9 ，s t a r c h ，2 1 0 3 9 1 0 0 9 ，c r u d e a s h ， 3 1 8 9 1 0 0 9 ，c r u d ef i b e r ，6 7 6 9 1 0 0 9 ，r e d u c i n gs u g a r0 7 8 9 1 0 0 9 ，t o t a ls u g a r 1 7 5 9 1 0 0 9 m o s to ft h ef a m i l i a ra m i n oa c i d sa r ef o u n d i nt h ep r o t e i no fw h i t e p i t a y as e e dk e r n e l t h eg l u t a m i ca c i dc o m p o n e n ti sh i g h e s t ，w h i c hi s 2 3 3 6 ， g r e e na m i n oa c i di s 3 7 6 5 。a n de x t r ad r ya m i n oa c i di s9 0 4 t h ec o n t e n t o f e i g h t c l a s si n d i s p e n s a b l e a m i n oa c i d si s2 5 2 3 t h ec o n t e n t o f i n d i s p e n s a b l e a m i n oa c i d si s3 0 2 4 i ft h ec o n t e n to fh i s t i d i n ei sa d d e d 。 w h i c hi ss e m i - d i s p e n s a b l ea m i n oa c i d t h ef i r s tr e s t r i c ta m i n oa c i di sl y s i n e ， a n dt h es c o r eo ft h es e e dk e r n e lo fw h i t ep i t a y ai s3 0 t h eb e s tm e t h o do fe x t r a c t i n gt h es e e dk e r n e lo i lo fw h i t ep i t a y ab yn h e x a n ee x t r a c t i o n i s ：d i s t i l l i n gt e m p e r a t u r e ，5 0 ，s o l v e n t r a t i o ，1 ：6 ，a n d e x t r a c t i o nt i m e ，6 0 m i n t h eo i lp r o d u c t i v er a t eo fw h i t ep i t a y as e e dk e r n e li s 2 9 3 u n d e ra b o v ec o n d i t i o n s t h ed o m i n a n ta f f e c t i n gf a c t o r si n v o l v e dw i t h p r o d u c t i v er a t ea r et e m p e r a t u r e ，s o l v e n tr a t i oa n dt i m ei nt u r n t h ee x t r a c t i o n p r e s s u r e o fs f ei s 1 5 、2 0 、2 5 、3 0 m p ar e s p e c t i v e l y ，q u a n t i t y o ft h eo i l i n c r e a s e sw h e np r e s s u r ei sa d d e d t h eb e s tm e t h o do fm a ei s ：e x t r a c t i o n p o w e r 4 9 5 w ，e x t r a c t i o ns o l v e n tr a t i o ，1 ：1 6 ，a n de x t r a c t i o nt i m e ，6 0 s t h eo i l p r o d u c t i v er a t e o fw h i t ep i t a y as e e dk e r n e li s3 0 u n d e ra b o v ec o n d i t i o n s t h ed o m i n a n t a f f e c t i n g f a c t o r si n v o l v e dw i t h p r o d u c t i v e r a t ea r e p o w e r ， s o l v e n tr a t i oa n dt i m ei nt u r n t h et e m p e r a t u r ei n c r e a s e sw h e np o w e r i sa d d e d ， a n dt h ep r o d u c t i v er a t ei n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s i n go ft e m p e r a t u r e t h e r ea r ee i g h tk i n d so ff a t t ya c i da n df o u rk i n d so fu n s a t u r a t e df a t t ya c i d i nt h eo i le x t r a c t e d b y s f e t h e c o m p o n e n t o fu n s a t u r a t e d f a t t y a c i di s 8 0 8 3 t h e r ea r en i n ek i n d so ff a t t ya c i da n df o u rk i n d so fu n s a t u r a t e df a t t y l 华南理工大学硕士学位论文 a c i di nt h eo i le x t r a c t e db ym a e ，t h ec o m p o n e n to fu n s a t u r a t e df a t t ya c i di s 6 3 7 5 e x t r a c t i o nm e t h o d so fs f ea n dm a eh a v ed i f f e r e n tc h a r a c t e r s ：t h e c o m p o n e n t o fl i n o l i ca c i di nt h eo i le x t r a c t e db ys f ei sr a t h e rh i g h ，c o m p a r e d w i t h s f e ，t h e p r o p o r t i o n o f m u t i - u n s a t u r a t e d ，s i n g l e u n s a t u r a t e d a n d s a t u r a t e df a t t ya c i di nt h eo i le x t r a c t e d b ym a ei sb e t t e r ，w h i c hi sn e a r l y l ：1 ：1 i o d i n ev a l u e ，a c i d ev a l u ea n d s a p o n i f i c a t i o n v a l u eo ft h eo i l r e s p e c t i v e l ye x t r a c t e db ys f e a n dm a ea r ec o m p a r e di nt h i st h e s i st o o k e yw o r d s w h i t ep i t a y as e e dk e r n e lo i le x t r a c t i o n 华南理工大学 学位论文原创性声明 本入郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：澎够呀 日期：伽咩年6 月f 6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：别耖铅 导师签名：缈 日期：v u f 年月f 日 日期：硎午年多月t b 日 第一章绪论 1 1 火龙果简介 1 1 1 火龙果的分布 第一章绪论 火龙果是一种蔓藤类的仙人掌的果实，原产于中美洲的哥斯达黎加、巴拿 马、厄瓜多尔、古巴、哥伦比亚等地，是当地人民的主要水果。仙人掌的药用价 值早在5 0 0 0 千年前就被印第安人认识并利用，在墨西哥的古药典中有i 0 0 种仙 人掌药理作用、使用方法的记载，墨西哥的科研人员发现，仙人掌所含纤维素能 抑制胆固醇和脂肪的吸收，减缓对葡萄糖的吸收，因而可抑制和治疗动脉硬化和 肥胖症。近几年的科学研究证实，仙人掌对于治疗胃炎、结肠炎很有效，还发现 仙人掌及其不同配伍、剂型能控制和降低菜些糖尿病的血糖、胆固醇及甘油三酯， 并已试用于临床对糖尿病人的治疗。美国科学家从仙人掌中提取了一种有效成 分，临床实用证明对癌症有明显的抑制作用，对肺癌尤为有效。中医认为，仙人 掌可以行气活血、清热解毒，早在2 0 0 多年前。本草纲目拾遗就介绍过仙 人掌的药理性能和治病方法。 中美洲位于西半球的赤道附近，因此火龙果是一种热带植物，加上又是仙人 掌科，不但能在5 0 5 5 的高温下存活，而且还能开花结果。对火龙果及其 家族成员的不同称呼见表l “3 。在亚洲地区，火龙果主要分布在台湾和越南。目 前我国的一些沿海省份，如海南、广东、广西等省也有一定规模的火龙果种植。 表卜1 对火龙果家族成员的不同称呼 t a b l e1 1d i f f e r e n ta p p e l l a t i o no fw h i t ep i t a y af a m i l ym e m b e r 1 1 2 火龙果的成分和含量及作用 表卜2 是火龙果全果的成分分析表。 华南理工大学硕士学位论文 表卜2 火龙果成分分析 t a b l e1 - 2c o m p o s i t i o no fp i t a y a 1 1 3 火龙果的特点 火龙果是仙人掌科植物，首先火龙果有仙人掌的功能，在夜间吸收二氧化 碳，释放氧气，净化空气，保护环境。火龙果抗逆性极强，很少有病虫害发生， 各生长阶段都不需要喷施化学农药。同时，火龙果植株的渗透压极低，几乎不可 以直接施入盐类物质，因此，火龙果是很好的无毒、无污染、无公害的水果，是 一种消费概念上的绿色、环保果品和具有一定疗效的保健营养食品。除在火龙果 生长初期需要喷洒少量农药防治蚂蚁、毛虫、蜗牛外，其余生长时间基本不必使 用农药，是一种不可多得的绿色果品。 火龙果是橄榄状果形，鲜红色外皮亮丽夺目，硕大的果实每个重5 0 0 1 ， 2 0 0g 。果肉甜而不腻，清淡中有一点芬芳，胜似哈蜜瓜。果内有数千粒芝麻状 黑色小种子，从口感和神植方式来看，可称为“树西瓜”1 。火龙果不必冷藏就 可保存数星期，冷藏可保鲜两个月。 2 第一章绪论 图1 1 火龙果的半果图 f i g u r e1 1 t h eh a l ff r u i tp h o t o g r a p ho fw h i t ep i t a y a 图1 - 2火龙果的种仁图 f i g u r e1 2t h es e e dk e r n e lp h o t o g r a p ho fw h i t ep i t a y a 1 2 植物种仁的研究现状 植物种仁是由胚胎和种子储藏物构成的整体。它是植物生命之源，植物种仁 的营养一般都很丰富。对种仁的研究可以追溯商代，那时人们就发现桃仁，杏仁 可以作药用。目前人们也没有停止对各种植物种仁的研究：皂角种子含有较丰富 的氨基酸，含油量达3 2 ，脂肪油组成以不饱和脂肪酸为主。其中人体必需脂肪 酸亚油酸含量为6 0 4 ，具有较高的营养价值，所以皂角种子油具有开发利用价 值”1 。张秀春等分析测定了海边月见草种子的营养成分，结果表明：种子含油率 达3 0 ，亚油酸含量很高，达7 1 8 ，并含有对人体有重要作用的y 一亚麻酸。 此外，粗蛋白含量为1 9 9 8 ，含有17 种氨基酸，必需氮基酸占2 7 3 。分析测 定结果为海边月见草种子的开发利用提供科学依据。张廷雨等用超临界二氧化 碳萃取技术对紫草籽进行了加工，并对所提取的紫草籽油进行了脂肪酸定性及相 3 华南理工大学硕士学位论文 对含量分析，为紫草籽的开发利用提供参考”3 。曹亚玲等对国产2 4 种野生蔷薇 种子油含量，主要脂肪酸组成及种子在果实中占的比例分析。结果表明：蔷薇种 子油含量一般在l o 以下，大多数种类的种子油含量在5 9 之间。脂肪酸组 成以油酸、亚油酸和亚麻酸三种不饱和脂肪酸为其主要成分，不饱和脂肪酸含量 占脂肪酸总量的9 0 3 ，其中尤以亚油酸含量最高，一般在4 0 6 0 之间，其 均值超过5 0 ，属优质植物油。饱和脂肪酸主要有棕榈酸、硬脂酸和花生酸。对 6 种野生蔷薇种子油资源潜在的开发利用价值进行了评价”1 。高建华等对荔枝种 仁的营养成分进行了测定。结果表明：荔枝鲜种仁中各成分的含量为：淀粉 4 0 7 2 、粗纤维2 4 5 5 、蛋白质4 9 3 。种仁脂肪中含量最高的是油酸和荔枝 酸，分别为2 9 和2 8 ：其次是亚油酸，为1 9 。这说明荔枝种仁是开发中老年 保健食品的良好营养源。花椒种籽含有较多的脂肪及蛋白质，可做为脂肪及蛋 白质资源开发利用。花椒种籽油所含脂肪酸以不饱和脂肪酸为主，其中人体必需 脂肪酸亚麻酸、亚油酸达6 0 左右，因此，制取的花椒油经精练后，可做为食用 油旧1 。用中华猕猴桃种子提取不饱和脂肪酸，其油脂得率约为种子质量的2 8 ， 亚麻酸与亚油酸含量占总脂肪酸含量的8 9 4 。中华猕猴桃在加工饮料过程中， 产生大量猕猴桃种子，利用它提取、加工成不饱和脂肪酸，进而制成降血脂的保 健食品或药品，其经济效益与社会效益明显”1 。 1 3 油脂的分类及其风味评价 传统上油脂根据其来源分为植物油和动物脂肪，前者不饱和脂肪酸含量高， 后者与前者相比饱和脂肪酸的比例更高。植物油根据其碘价进一步分为干性、半 干性、非干性油。油脂按传统方法分为十类，其中有六类是食用植物油。主要的 植物油类型见表卜3 ，常见的脂肪酸见附录“”。 表卜3 植物油的主要类型 t a b l e1 - 3p r i m a r yt y p eo fv e g e t a b l eo i l 主要脂肪酸 来源 月桂酸 棕榈酸 油酸 椰子油，棕榈仁油，巴巴苏油 棕榈油 橄榄油，低芥酸菜子油，花生油， 高油酸葵花籽油，红花油 亚油酸( 中等含量)玉米油，棉籽油，芝麻油，大豆油 亚油酸( 高含量)葵花籽油，红花籽油 芥酸菜籽油 4 第一章绪论 在食用油中，有些油脂具有不同于其他油脂的特性，对人体有特殊的保健作 用。为了与普通油脂相区别，促进其研究开发工作的不断深入，我们称之为特种 油脂。特种油脂的特征可概括为：高亚油酸类、高亚麻酸类、y 一娅麻酸类、高 v 。类以及调味油3 。 通过感官对油脂风味品质进行评价分类，常用以下描述定义“”： 1 奶油昧：即指被评审油样具有新鲜甜奶油的芳香，绝无陈化或酸败的奶油 味，使人嗅之能引起食欲且有愉悦之感。 2 豆腥味：是豆油产品的风味，浓烈时亦称“野草味”，令人作呕不愉快。 3 油耗昧：这种风味常发生在储存已久的油脂中，它具有尖锐的、苦涩的或令 人作呕的风味。 4 鱼腥味：类似鱼肝油的风味，味浓或强烈时使人厌恶作呕。 5 温和味：类似新鲜的山核桃风味，味淡时使人愉悦；当风味强烈时，就像橡 胶在高温情况下所产生的气味，使入讨厌。 6 西瓜味：类似西瓜皮或黄瓜皮的苦辣味，味轻时就使人生厌；当风味强烈 时，便使人作呕。 7 氧化油味：该风味是因油脂被氧化( 尤其是棉籽油、米糠油) ，酸败时所特有 的风味，非常令人讨厌，亦称“金属味”。 8 青草味：类似绿色青草的收敛性和苦味引起的风味，当油脂经日光暴晒，就 会产生青草味，当风味较浓烈，亦可将此术语改为“辣味”。 9 蘑菇味：该风味是由油脂中的一种亚油酸裂解得到的化合物产生的，类似新 鲜蘑菇清新、鲜美使人愉快的风味。 1o 番茄味：此风味是由油脂中的亚油酸衍生所得的化合物产生的，具有番茄 的清香、酸甜。 1 4 油料种子组织中的油脂 油料种子组织中的油脂聚集在分散的约1 0om 的油脂体中，油脂的积累遵 循特定的动力学过程，不同的植物有所不同，例如红花的子叶在授粉后的1 2 1 4 天后主动地积累油脂8 1 0 天以上，几乎7 5 的油脂是在授粉后的1 6 2 0 天 中积累的。不同种植物积累油脂的时间不同，受植物激素、光合作用影响因子、 细胞分裂与扩增及发育的组织中基因的影响。常见油籽平均含油率( 正常水分含 量) 见表卜4 “。 5 华南理工大学硕士学位论文 表卜4常见油籽的平均油脂含量 t a b l e1 - 4a v e r a g ec o n t e n to fo i lo f c o m m o n l ys e e dk e r n e l 油籽产率，油籽产率 巴巴苏( 仁) 6 3花生3 5 蓖麻籽4 5苏籽 3 7 椰子( 椰干)6 3罂粟籽40 玉米( 胚芽) 4 5菜籽 3 5 棉籽 1 8米糠1 4 亚麻籽 3 4红花籽2 8 大麻籽 2 4芝麻4 7 大棉籽 2 0大豆1 8 奥的锡卡( 仁)6 0向日葵籽 2 5 棕桐( 非洲种)( 仁) 4 5茶籽 4 8 油棕 4 0桐籽3 5 1 5 油脂的用途及其风险性评价 1 5 1 油脂的用途 油脂的用途很多，油脂可以用于制造肥皂和油漆，可以用于去污、皮革加工 和纺织加工，还可以用做外用药品以及用在化妆品中“”。在食品工业中，油脂 可以制成烹调油、色拉油、起酥油和色拉调料等“”。人类日常生活及饮食所需 要的油脂主要来自动植物，其中7 1 来源于植物h ”。每克油脂提供的热量是等 量碳水化合物和蛋白质的2 2 5 倍，当摄入的蛋白质和碳水化合物超过身体需要 的时候，其碳链结构被转化为脂肪酸以甘三酯的形式贮存于脂肪组织中，食品所 含的油脂是维生素a 、维生素d 、维生素e 、维生素k 等油溶性维生索的来源， 并促进它们的消化与吸收，植物油是生育酚和胡萝b 素的丰富来源，它们都是人 体重要的天然抗氧化剂“。 实验和临床研究都表明油脂在人体生理机能上有重要作用，对癌症和冠状动 脉疾病的预防、血小板凝集、血栓形成、胆固醇及甘油三酪( t a g ) 的增减均有正 负面的作用。因此，消费者都希望在日常饮食中获得高品质、安全和营养均衡的 植物油脂“。大多数国家都在逐步减少动物脂的比例，增加植物油的供应，如 美国，1 9 1 3 年每人每天食用植物油脂2 1 9 ，动物油脂为1 0 4 9 ，动物脂占总油脂 量的8 3 2 。到1 9 7 9 年植物油为6 0 9 ，动物脂为8 7 9 ，动物脂所占比例下降到 5 9 2 “”。主要植物油的特点和用途见表卜4 ”。 6 第一章绪论 表卜5主要植物油的特点和用途 t a b l e l 5c h a r a c t e r i s t i ca n du s eo f p r i m a r yv e g e t a b l eo i l 植物油特点和用途 菜籽油 玉米油 大豆油 芝麻油 花生油 棕榈油 红花油 橄榄油 葵花籽油 菜籽油具有的特点是饱和脂肪酸含 量低，单不饱和脂肪酸相对较高而 且含相当数量的n 一3 脂肪酸和n 亚 麻酸。 玉米油能提供较多的能量，易消 化，为人体提供必需脂肪酸和维生 素e ，且富含多不饱和脂肪酸，这对 花生四烯酸的合成、调整血液中胆 固醇含量和降低血压起很大作用。 大豆油是必需脂肪酸亚油酸的良好 来源，而且大豆油的生育酚和胡萝 h 素的含量都高，这也是有利于人 类健康的一个因素。 芝麻油是天然的色拉油，是极少数 不需要任何精炼就可以直接食用的 植物油。芝麻油呈草黄色，具有愉 悦、温和的滋味和卓越的稳定性， 高稳定性使它成为皮下或者静脉注 射药物的适合载体。 花生油的主要食用用途是制备起酥 油、人造奶油和蛋黄酱，并可作烹 调油、煎炸油和色拉油。 人体对棕榈油的消化和吸收率达9 7 以上，在许多地区，棕榈油为正常 健康的新陈代谢提供足够量的必需 脂肪酸一亚油酸，是人体能量的重 要来源。 红花油有两个特殊用途，一个是用 于各种药水和软膏的染色和调色以 及作为温和的泻药和风味剂，另一 个是用于化妆品配料。 橄榄油中不饱和脂肪酸含量高达8 0 以上。橄榄油中的饱和脂肪酸、单 不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的 比例接近于理想中的比例。 葵花籽油的多不饱和脂肪酸含量很 高，这有利于降低血清胆固醇，葵 花子油的维生素e 含量在所有主要 植物油中含量最高。 7 华南理工大学硕士学位论文 1 5 2 评价油脂安全性的风险因子 油脂是饮食的重要组成部分，是能量、必需脂肪酸和油溶性维生素a 、维生 素d 、维生素e 、维生素k 的主要来源。流行病学调查和实验研究都表明，饮食 脂肪的量与有些自发的或外界因素诱发的癌症的发病率有联系，表卜6 总结了 饮食脂肪引发的相关毒理学反应n 。 表1 - 6饮食脂肪与引发慢性病的关系 t a b l e1 6r e l a t i o n s h i pb e t w e e nd i e t a r yf a ta n d c h r o n i cc a u s i n gb yi t 油脂摄入状况毒理学结果 大量摄入脂肪 大量摄入饱和脂肪酸 大量摄入多不饱和脂肪酸 油脂过氧化物 氢化油 结肠癌、乳腺癌、冠心病 冠心病、抑制对外源毒素的解毒作 用 乳腺癌、汞的沉积、刺激肝中p 一 4 5 0 的活力 组织中的n 一生育酚量下降、结肠癌 引起必需脂肪酸缺乏、新生儿发育 迟缓 l d l 胆固醇升高 为正确地评价不同油脂及其组分地安全性，需要一种风险性评价策略。总的 来说，风险产生于可能性及这种可能性对风险评价的损害作用，风险存在的可能 性是由一系列因素的总和决定的，这些因素包括毒素的用量及动物个体对毒素的 敏感度差异等。具体来说，对油脂的安全性进行风险评价的学术要求有： 1 确定油脂的来源组成( 如饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸及氢化油间的比 例) ，这些因素蕴含了某些不安全性质。 2 确定摄取脂肪的量及其中可溶性组分( 如真菌毒素、棉酚、色素) 的量， 它反应了与动物器官接触的毒素的真实剂量。 3 考察一下能与动物器官发生分子水平相互作用的较强毒素的特性。 4 作最终风险评价的时候，需要确定能显示油脂及其组分不良影响的受试个 体的易感性。 8 第一章绪论 1 6 油脂的发展趋势 1 6 1 生物技术在油脂工业中的应用 生物技术作为2 1 世纪高技术的核心，受到各国的高度重视。发展油脂物生 技术，提高油脂工业的科技贡献率，是我国油脂科技工作的主要任务之一。利用 生物技术提高油料产量，改善油脂的脂肪酸组成和甘三酯结构，提高油脂氧化稳 定性，开辟新油源，生产生物医药产品等n “。 1 6 2 低能耗新型油脂加工技术的应用 传统的油脂加工技术能耗高，资源利用率低，废汽、废水、废液、废渣的 排放量大，严重污染环境，若利用酶法制油、膜处理技术及超i 临界流体浸出技 术，上述情况将得到极大改善，从而达到减少环境污染的效果。 1 7 油脂的提取方法 1 7 1 浸出油脂的溶剂 1 9 4 7 年m a c g e e 发表了关于溶剂浸出的早期综合评论，对许多溶剂如苯、航 空汽油、甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、二氯乙烷、四氯化碳、三氯乙烯及各种石 油轻馏分都做了评估。在1 9 4 7 年前后美国最常用的溶剂是石油馏分的轻烷烃， 如己烷、庚烷和戊烷。己烷，由于它易于气化且不留下残余的令人反感的气味和 味道，最后被选中。后来，此决定进一步得到e a v e s 等人的支持。他研究了用 五种商品溶剂浸出棉籽( 己烷、苯、乙醚、丙酮和丁酮) ，结论是作为棉籽的浸 出溶剂，没有一种比己烷更好。通常有两种类型的己烷，即正己烷和工业级浸出 用己烷。正己烷是纯的，在6 9 沸腾，浸出用己烷是不纯净的1 。 1 7 2 超临界c o ：萃取油脂 植物油脂传统的溶剂提取工艺流程长，设备多，操作繁杂，油的品质在加工 中受到一定的影响。超临界c o 。提取技术的发展为油脂加工提供了新的、有前途 的工艺。近三十年来，国外在超临界c o ：萃取植物油脂的基础理论研究和应用开 9 华南理工大学硕士学位论文 发上都取得了一定的进展，对超临界c 0 ：提取大豆油、小麦胚芽油、玉米胚芽 油、棉籽油、葵花籽油、红花籽油等都做了系统的研究，制造出容积超过 1 0 0 0 0 l 的提取装置，并在特种油脂方面已有工业化生产，德国、日本、美国在 这方面处于领先地位。国内近年来也对超临界提取植物油脂作了大量的开发性研 究，有多篇文章发表心。 c 0 。的临界压力p c = 7 3 8 m p a ，临界温度t o = 3 1 1 ，在临界点以上的状态 称为超临界态。超临界c o ，对油脂具有一定的溶解能力，在3 0 m p a ，3 5 的c o 。 中油脂溶解度为1 左右，与有机溶剂相比这小得多，己烷在传统操作条件下对 各种油脂溶解能力在3 0 一3 5 之间。但c 0 。具有很强的扩散能力和很低的粘度， 非常适合连续循环操作”“，具体来说它有以下优点”“： 1 超临界二氧化碳的萃取能力取决于流体的密度，可以容易地改变操作条件 ( 压力和温度) 而改变它的溶解度并实现选择性提取。 2 二氧化碳无味、无臭、无毒、化学惰性，不污染环境和产品，符合现代国 际社会对生产过程及产品质量越来越高的要求。在萃取过程结束后不残留在产品 和料渣中，所得产品质量好档次高。 3 操作温度接近室温，特别适合遇热分解的热敏性物料。在萃取天然物料 时，能取得风味逼真的萃取物，这是其它方法所不能解决得。 4 二氧化碳廉价易得，不易燃易爆，避免了有机溶剂提取危险，使用安全。 5 溶剂回收简单方便，节省能源。通过等温降压或等压升温被萃取物就可与 萃取剂分离。 6 超临界二氧化碳萃取集萃取、分离于一体，大大缩短了工艺流程，操作简 便。 7 检测、分离分析方便，能与g c 、i r 、m s 、g c m s 等现代分析手段结合起 来。 基于超临界萃取得以上优点，一些科研工作者在超临界提取油脂方面做了大 量研究。研究表明超临界萃取的预处理条件、时间、物料的粉碎度、夹带剂等因 素都对超临界萃取效果由一定影响。”2 ”。r e v e r c h o n 等分两步对茴香种籽进行 了c o 。s c f e 实验研究”“。s n y d e r 们等用c 0 ：超临界萃取植物种子油时，就物料 湿度和颗粒大小对萃取率的影响进行了实验研究。在相同条件下，将物料切成薄 片或粉碎后，出油率比大颗粒破碎的物料高。这是因为传质表面积增大，细胞壁 破碎程度大。采用超临界e o 。萃取，可以有效地将番茄籽中的番茄籽油萃取出 来。生产中可采用的工艺条件为，压力1 5 m p a 2 0 m p a ，温度4 0 5 0 ，流 量2 0 k g h ，时间1 h 2 h 。经超临界萃取的番茄籽油无异味，无溶剂残留”。 黄俊辉等研究了超临界萃取法提取海带多不饱和脂肪酸，结果表明，当c o 。流量 2 5 3 5 l h 、萃取压力2 5 m p a 、萃取温度3 0 、萃取时间3 h 、原料粒度4 0 1 0 第一章绪论 6 0 目、分离压力5 m p a 和分离温度3 5 时最利于海带脂质的提取，此萃取条件可 使海带总脂肪酸中多不饱和脂肪酸含量达到6 7 2 ”“。 袁成凌对c o ：超临界萃取技术富集微生物油脂中花生四烯酸进行了研究，结 果表明采用超临界c 0 ：富集微生物菌丝体中多不饱和脂肪酸的方法在工艺上是可 行的，富集样品的状态、压力、温度是影响油脂富集率的重要因素，最佳富集条 件为：萃取温度3 5 ，萃取压力3 5 m p a ，3 个分离器的压力依次为：8 m p a 、 6 m p a 、4 m p a 。 1 7 3 微波萃取油脂 与传统的萃取法相比，微波萃取的主要特点是快速、能耗小、溶剂用量少， 而且有利于极性和热不稳定的化合物，避免了长时间处于高温所引起的热分解， 且适用于同时处理多个样品”“，而且微波萃取法结果的重现性更好，标准偏差明 显低于索氏抽提法。微波的发生和试样的萃取都是在微波试样制备系统中进行 的，g a n z l e rk 等人开始进行微波萃取法研究时使用的是东芝e r 6 3 8 e t d 家用 微波炉1 “。 微波萃取的机理可从两方面考虑，一方面微波辐射过程是高频电磁波穿透萃 取介质，到达物料的内部维管束和腺胞系统。由于吸收微波能，细胞内部温度迅 速上升，使其细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力，细胞破裂。细胞内有效成 分自由流出，在较低的温度条件下萃取介质捕获并溶解。通过进步过滤和分 离，便获得萃取物料。另一方面，微波所产生的电磁场，加速被萃取部分成分 向萃取溶剂界面扩散速率，用水作溶剂时，在微波场下，水分子高速转动成为激 发态，这是一种高能量不稳定状态，或者水分子汽化，加强萃取组分的驱动力： 或者水分子本身释放能量回到基态，所释放的能量传递给其他物质分子，加速其 热运动，缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而使萃 取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度保证萃取的质量”。 溶剂的极性对萃取效率有很大的影响，从植物油料中萃取油脂，一般选用非 极性溶剂，这是因为非极性溶剂与油脂的介电常数很接近，且对微波呈穿透或部 分穿透，这样微波射线能自由透过溶剂到达物料内部微管束和细胞内，细胞在接 受微波能后温度突然升高，而溶剂对微波里穿透( 或部分穿透) ，所以受微波的影 响小，温度较低。连续的高温使细胞壁破裂，油滴流出转移到溶剂中。若选用极 性溶剂，会使体系的压力升高很快，会使溶剂沸腾而冲破密闭容器，使实验难以 进行，同时对密闭容器的要求要高。在没有特殊说明的情况下，萃取介质选用的 都是正己烷，因为它的介质常数比较低，只有1 9 ，微波很容易通过介质作用于 华南理工大学硕士学位论文 植物材料”“。王琴等研究了利用微波萃取芝麻油的新工艺，探讨了不同微波功 率、时间、料液比对提取率的影响”“。微波萃取法适用于提取西番莲籽油脂， 与传统的索氏提取法相比，具有萃取时间短，溶剂用量少，溶剂回收率高，产品 提取率高，所得油色泽清亮，气昧清雅的优点“。微波法萃取葵花籽油的出油 率比传统压榨法的出油率高，从产品油的油品质量来看，两种方法所得油的色 泽、清亮度及成分都相差不大。因此，用微波萃取法提取葵花籽油是可行的且是 有优越性的”“。此外还有以微波萃取法从植物和鱼组织中提取芳香油和其它油 类“，微波萃取效率高、纯度高、能耗小、产生废物少、操作费用少、符合环 境保护要求。可广泛用于中草药、香料、保健食品、化妆品、茶饮料、调味料、 果胶、高粘度壳聚糖等行业，目前在我国微波萃取已经用于多项中草药的浸取生 产线之中，如葛根、茶叶、银杏等。微波萃取已列为我国二十一世纪食品加工和 中药制药现代化推广技术之一。中药研究机构的科研工作者，已经用微波萃取方 法处理上百种中药，微波萃取是目前国外正大力开发利用的一种新的萃取技术 4 3 - 45 1 7 4 水酶法和超声波法提取油脂 有效的植物油的溶剂浸出是依靠对细胞壁的破坏，而酶能够分解复杂的油 籽细胞壁组织，所以可以大大促进油脂的提取，通常采用的酶有n 一淀粉酶、蛋 白酶、纤维素酶、多糖酶、果胶酶、半纤维素酶等“。刘志强等“”研究表明采 用水酶法制油及提取花生蛋白可以有效解决传统水剂法制油出油率不高、蛋白质 得率低、花生蛋白中残油高的问题。倪培德等h ”探讨了水酶法提取蓖麻油的工 艺：水酶法应用于蓖麻籽取油除获得较高的出油率，提高饼粕的质量以外，还可 以脱除一部分毒素。申烨华等“”研究了超声波强化提取扁桃油，结论表明当提 取介质为石油醚，种仁粒度4 0 目，浸泡时间3 6 h ，超声时间0 5 h ，溶剂量1 ： 9 ( w v ) ，提取率高达5 8 5 5 ，为扁桃油提取的工业化生产提供参考。赵文斌 等拍叫实验得出苦杏仁的最佳超声提取条件为液固比为8 1 0 ，提取时间为1 0 2 0 分钟，超声频率为4 5 k h z 。 1 2 第一章绪论 1 8 本课题的主要研究内容与意义 1 8 1 研究意义 火龙果是一种新兴水果，被称为2 1 世纪保健食品“和2 1 果品珍品”“。目 前对火龙果的研究主要集中在火龙果的种植方面”圳。f 1 0 r i a nc s t i n z i n g ”对火龙果色素进行了初步研究，刘小玲等对火龙果色素的基本性质进行了研 究，并对火龙果色素的结构进行了鉴定”“。杜志坚等对火龙果红色素的稳定性 进行了研究”。舒娜、芮汉明研究了凝聚剂和絮凝剂在火龙果色素提取中的运 用“。火龙果种仁形似芝麻，目前国内外都没有对其研究的报告。 1 8 2 研究内容 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) 测定火龙果种仁的营养成分，即水分、粗蛋白、粗脂肪、总灰分、还原 糖、总糖、淀粉、粗纤维的含量以及种仁中十八种氨基酸的含量。 正己烷浸提火龙果种仁油脂的条件研究；不同压力下超临界二氧化碳萃取 火龙果种仁油脂的条件研究；微波萃取火龙果种仁油脂的条件研究。 对超临界二氧化碳萃取的火龙果种仁油脂以及微波萃取的火龙果种仁油脂 分别进彳亍g c - m s 分析，比较两种萃取方法萃取的油脂成分和性质的差异。 1 3 华南理工人学硕士学位论文 第二章火龙果种仁的营养成分分析 无论是人的身体结构还是促使生理机能运行的许多物质都是化学元素结合而 成的产物，不言而喻，这些产物的原料都来自食物，那么了解食物中这些原料的 含量和它们的可利用率，就可以为食物生产、加工和保藏以及膳食计划和营养评 价提供基本资料。蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质和纤维等都是人类膳食中 的必要成分，并且蛋白质中的氨基酸的多少和比例、脂肪中的脂肪酸分别是评价 蛋白质、脂肪的生物价值的依据。本章对火龙果种仁的营养成分进行了比较全面 的测定，从而对火龙果种仁的认识提供了一定的科学依据。 2 1 材料与试剂 2 1 1 实验材料 火龙果( 产自越南) ，购于广州百佳超市。 2 1 2 主要试剂 试剂 盐酸 氢氧化钠 无水乙醇 乙醚 乙酸锌 葡萄糖 硫酸铜 亚铁氰化钾 浓硫酸 甲醇 石油醚 冰醋酸 过氧化氢 等级 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 化学纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 1 4 生产厂家 广州化学试剂厂 广州化学试剂厂 广州化学试剂厂 广州化学试剂厂 广州化学试剂厂 广州化学试剂厂 广州化学试剂厂 广州化学试剂厂 广州化学试剂厂 天津市化学试剂一厂 广州化学试剂厂 广州市东红化工厂 广州市海珠区化学试剂 厂 第二章火龙果种仁的营养成分分析 2 2 主要仪器设备 名称 干燥箱 温度指示控制仪 电子天平 高效液相色谱仪 型号 l o l 一2 w m z k o l j j 型电子天平 h p - 1 0 5 0 5 0 1 0 型 1 0 0 m l s f e 超临界萃取 设备 家用微波炉 w d 8 0 0 b 气相色谱一质谱联用仪t r a c e 2 0 0 0 2 3 实验方法 2 3 1 火龙果的预处理 火龙果的果肉 ，揉碎+ 去果肉 - 粗糙纱布揉搓卜清洗_ 烘干 2 3 2 火龙果种仁的处理 生产厂家 上海实验仪器厂 上海医用仪器厂 美国双杰兄弟( 集团) 有限公司 美国惠普公司 美国w a t e r s 公司 华工一汉维新型分离技 术工程开发中心 广东顺德格兰仕有限公 司 美国f i n n i g a n 公司 _ 狄龙果种仁( 种仁外包有胶质) ( 4 0 ) - 放于烘箱中待用 预处理得到的火龙果种仁，研钵研磨，过4 0 目筛 2 3 3 处理要点 ( 1 ) 火龙果的选择：火龙果大的质量可达8 0 0 9 ，小的只有4 0 0 9 ，实验选择 质量均在5 0 0 9 左右的火龙果。 ( 2 ) 揉碎：由于火龙果的果肉的质感