APPS | 超聲波輔助提取10份軟棗獼猴桃籽油的理化性質和營養品質的比較與評價

本文系Agricultural Products Processing and Storage原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Abstract

作為加工產品的副產品，水果種子的最佳處理方法是榨油。軟棗獼猴桃種子占果重的7%～10%，目前產油量為20.8%。為更有效地利用軟棗獼猴桃種子，本試驗采用超聲輔助提取法，通過單因素試驗和響應面試驗得到最優的油脂提取技術。比較分析了籽油的酸值、過氧化值、碘值、色差（亮度（L*值）、紅度（a*值）、黃度（b*值））、主要脂肪酸（亞麻酸和亞油酸）和抗氧化活性（DPPH和三價鐵離子還原抗氧化力（FRAP））等理化指標。采用主成分分析和相關性分析方法對10份種子進行綜合評價，探討理化指標與抗氧化指標的關系。結果表明，最佳油脂提取工藝為：液固比為10∶1（mL/g），提取時間為98 min，提取功率為161 W，提取溫度為40 ℃，提取油率為（30.06±0.21）%。綜合評價，14號得分最高，最具開發籽油潛力。碘值與亞油酸呈正相關，DPPH和FRAP呈正相關，亞油酸與亞油酸呈負相關。本研究提高了軟棗獼猴桃籽油產量，篩選出最具潛力的籽油資源，實現了副產物的合理利用，為籽油在食品和化妝品行業的應用提供了寶貴的思路。

Introduction

軟棗獼猴桃在植物學上被歸類為獼猴桃科的漿果，也稱為耐寒獼猴桃和獼猴桃漿果，因其豐富的VC而深受消費者歡迎。目前在美國、智利、新西蘭、澳大利亞、中國和歐洲大部分地區都有商業栽培，在中國東北地區擁有豐富的野生資源。果實光滑無毛，可直接食用。盡管如此，由于其儲存性差，加工是新鮮食品的最佳處理替代方案，正確利用加工副產品對農業食品工業和民間社會來說是一個挑戰。果蔬損失和浪費高達總產量的60%，主要包括果皮、潤發油、果下、莖、葉、種子和果肉。通常，種子占果實總重量的15%～40%，但未得到充分利用。而且種子富含蛋白質和脂質，是蛋白質和脂質的來源。因此，有必要找到種子合理利用的方法。

軟棗獼猴桃的種子具有發育油的潛力。除了天然抗氧化劑外，具有抗氧化特性的植物籽油最近也成為研究重點。例如，葡萄籽油通過緩解氧化應激條件、清除自由基、抑制脂質氧化或減少氫過氧化物的形成，在體內顯示出抗氧化活性。然而，需要更多關于軟棗獼猴桃籽油的物理化學成分抗氧化劑的報告。因此，對果油進行有效提取和準確定量是副產品加工利用的必要條件。

目前，關于果油提取的報道很少。在果籽油提取中發揮了多種技術的作用，包括超聲輔助提取（UAE）、溶劑提取、冷壓、超臨界流體提取（SFE）、微波輔助提取（MAE）。其中，UAE和SFE近年來備受關注。然而，SFE方法的設備價格昂貴，運行成本高，難以實現連續生產，不能滿足大規模工業生產的要求，這在很大程度上限制了該方法的應用。UAE被認為是提高萃取率、減少萃取時間和溶劑消耗的有效方法，并具有良好的可擴展性。在超聲輔助溶膠排氣提取（USSE）過程中，由于液體的收縮和膨脹而形成微氣泡，超聲給予的能量逐漸增加氣泡，并在內部積累能量，直到氣泡破裂，稱為空化。氣泡爆裂會釋放出大量的熱能，有利于破壞植物細胞壁，從而加快提取速度，提高外出率。最終，隨著時間的推移，當植物細胞壁破裂時，細胞間油將被釋放。研究人員研究了超聲波萃取變量（即超聲波功率、時間、溫度和溶劑固比）對不同植物來源的石油采收率的影響。在最佳提取條件下，石榴油的收率高于常規方法。然而，尚無關于在不同超聲提取條件下提取軟棗獼猴桃籽油的研究報道。

本研究旨在建立一種有效的UAE提取軟棗獼猴桃籽油方法。通過單因素試驗篩選了籽油提取的關鍵參數，采用Box-Behnken設計（BBD）確定了籽油的最佳提取條件。其次，在最佳提取條件下提取10份軟棗獼猴桃籽油，研究其生理化學性質（酸價（AV）、過氧化值（PV）、碘值（IV）、色澤、脂肪酸）和抗氧化活性，探討所得軟棗獼猴桃籽油在食品和化妝品工業中的應用潛力。本研究將為軟棗獼猴桃籽油的加工利用提供理論指導，提高軟棗獼猴桃工業副產物的高效利用。

Results and Discussion

單因素試驗

選取液固比、提取時間、提取功率、提取溫度4個因子來優化提取效果。不同因素對軟棗獼猴桃籽油產量的影響如圖1所示。液固比、提取時間、提取力和提取溫度的范圍分別為23.37%～28.51%、23.52%～29.04%、23.41%～29.32%和23.62%～29.58%。4個因素的影響趨勢相同，先增加后減少。為獲得最佳提取工藝，RSM選擇液固比（8∶1、10∶1、12∶1（mL/g））、提取時間（80、100、120 min）、提取功率（140、160、180 W）和提取溫度（35、40、45 °C）。

圖1 液固比、提取時間、提取功率、提取溫度對軟棗獼猴桃籽油產量的影響

理化性質及抗氧化活性

顏色

油的顏色產生的視覺表現對于其在食品和化妝品中的潛在應用非常重要。植物油中的主要色素化合物是胡蘿卜素和葉綠素。軟棗獼猴桃籽油的顏色是參照GB19641–2015和試驗結果確定的。按照最佳提取工藝提取的10個軟棗獼猴桃種質如圖2A所示。可以直觀地觀察到，軟棗獼猴桃籽油的顏色為淡黃色，2號和3號籽油明顯較其他籽油淺。L*、a*和b*值如圖2B所示，L*值測量亮度，范圍從完美白色的100到黑色的0。軟棗獼猴桃籽油的L*、a*和b*值均顯著（P＜0.05），與圖2A的結果一致。2號和3號的L*值顯著高于其他值，b*顯著低于其他值。在比較a*值時，所有負值都更傾向于綠色，3號籽油的綠色值最小。b*值表示所有油脂均呈黃色，其中14號籽油的黃色值最高。主要視覺效果是通過去除種子和顆粒來評估油的外觀。

圖2 （A）10份軟棗獼猴桃籽油來源及實際顏色；（B）色差儀測定結果

AV和PV含量

AV和PV是表征油品質量的重要指標。據報道，新鮮油的AV和PV應分別小于4 mg KOH/g和10 mmol/kg。本研究中10份軟棗獼猴桃種油種質全部達標。AV與油中的游離脂肪酸（FFA）含量直接相關。FFA水平越高，指數越高。AV的大小可以通過觀察油中FFA的含量來判斷油的質量。AV的大小代表油的氧化程度。數值越小，氧化程度越小，油品質量越好，油品質量越差。軟棗獼猴桃籽油的AV為1.50～2.03 mg KOH/g，差異有統計學意義（P＜0.05）。最高的AV是第3位，最低的是第36位。

PV是用于表征油脂可食用性的另一個關鍵參數。根據PV可以看到潤滑脂的氧化。PV越高，油中初級氧化產物的含量越高，表明油的酸敗性越強。軟棗獼猴桃籽油的PV為6.13～8.94 mmol/kg，差異有統計學意義（P＜0.05），其中PV最高為3號，最低為HY。

IV含量

除了在特定條件下與碘反應外，100 g油所需的碘克數是油的IV。IV可以判斷不飽和油的程度，并且IV與不飽和油的程度呈正相關。IV的大小也可以評估脂肪的干燥程度。干性油脂是一種IV濃度高于130 g I2/100 g的油，如亞麻籽油、桐油等。半干油的IV量在100～130 g I2/100 g之間。軟棗獼猴桃籽油的IV量高達140.16?165.85 g I2/100 g，表明軟棗獼猴桃籽油含有大量不飽和雙鍵，屬于干油，與不飽和脂肪酸含量超過80%的研究結果一致，其中最高的IV為6號（圖3C）。化妝品中油的IV量低于100 g I2/100 g，以避免其在空氣中氧化。可以進一步提煉軟棗獼猴桃的油，并通過結合黏度、比重和熔點來探索其適用性。

脂肪酸

軟棗獼猴桃籽油中2種主要不飽和脂肪酸（PUFA）為亞麻酸和亞油酸，其含量如圖3C所示。亞麻酸含量最高的是5號，最低的是14號，最高的是3號，最低的是5號。軟棗獼猴桃籽油中的不飽和脂肪酸含量高達80%，有助于維持皮膚完整性。此外，亞油酸在維持皮膚水屏障的完整性、促進水合作用、協助皮膚病和曬傷的愈合過程中具有直接作用。軟棗獼猴桃的籽油具有作為合適的化妝品材料的潛力。

DPPH和FRAP

軟棗獼猴桃籽油的抗氧化活性如圖3D所示。所有種質中油樣DPPH和FRAP含量的差異均具有統計學意義（P＜0.05）。在FRAP測定中，36號的最高值為（74.71±2.98）mg Trolox/kg，5號的最低值為（59.20±1.56）mg Trolox/kg。在DPPH測定中，36號的最高值為（29.50±0.85）%，而5號的最低值為（27.06±0.35）%。種質之間抗氧化活性的差異可能是由于基因型、生長區域以及其他研究（如ABTS和FRAP分析）采用的不同抗氧化活性評估。2種抗氧化能力的表達結果一致。研究表明，FRAP的大小與油酸和亞油酸的含量有關，最高的亞油酸在36號，最低的亞油酸在5號。化妝品行業中使用的天然抗氧化劑能夠減少皮膚氧化應激或防止產品的氧化降解。此外，抗氧化劑的攝入可以防止細胞內氧化，這與促進健康和預防大多數退行性疾病有關。

圖3 （A）AV和PV;（B）IV;（C）主要脂肪酸含量（亞麻酸和亞油酸）;（D）10種質軟棗獼猴桃籽油的抗氧化活性（DPPH和FRAP）

主成分分析與相關性分析

PCA

決定油品質量的因素很多，很難用單一的指標來評價油品的綜合質量。PCA是一種有效的數學方法，可以在保留大部分方差的同時降低多元數據的維數。通過PCA因子加載圖，可以確定每個指標的貢獻程度。本研究對10份軟棗獼猴桃種質的理化指標（AV、PV、IV、色差L*、a*、b*、亞麻酸、亞油酸）和抗氧化指標（DPPH和FRAP）進行PCA。結果如圖4所示。

第一前導因子（PC1）解釋了樣本間變異的52.0%，第二前導因子（PC2）解釋了23.1%的變異，第三前導因子（PC3）解釋了18.4%的變異，PC1、PC2和PC3的累積方差貢獻為93.6%（＞85%）。在PC1中，主要貢獻為L*、AV和PV，反映了籽油的理化品質；在PC2中，主要貢獻為DPPH和PRAP，反映了籽油的抗氧化能力；在PC3中，主要貢獻是亞油酸和IV。

圖4 主成分分析對10種質軟棗獼猴桃籽油理化性質及抗氧化活性的影響

相關性分析

圖5中總結了研究參數之間的相關系數（r）值，反映了解釋變化與總變化的比率。結果表明，AV與PV（r＝0.972）、L*值（r＝0.880）和亞油酸（r＝0.482）呈正相關，過氧化值與L*（r＝0.779）和亞油酸（r＝0.441）呈正相關。IV與b*值（r＝0.630）、a*值（r＝0.510）和亞油酸（r＝0.180）呈正相關，L*值與亞油酸（r＝0.420）、DPPH（r＝0.220）、FRAP（r＝0.176）和b*（r＝0.830）呈正相關。亞麻酸與a*（r＝0.180）、b*（r＝0.412）呈正相關，DPPH與亞油酸（r＝0.265）和FRAP（r＝0.975）呈正相關，FRAP與亞油酸呈正相關（r＝0.232）。AV的變化可影響L*值的變化80%以上，且DPPH與FRAP的相關性非常顯著，與軟棗獼猴桃籽油的變化一致。此外，酸值與a*（r＝?0.822）和b*（r＝?0.907）呈負相關，過氧化值與a*（r＝?0.760）和b*（r＝?0.820）呈負相關，L*值與a*（r＝?0.871）和b*（r＝?0.972）呈負相關。亞油酸與亞麻酸（r＝?0.870）和a*（r＝?0.633）呈負相關。亞油酸經δ-15去飽和酶和δ-6去飽和酶催化生成α-亞麻酸γ-亞麻酸，在酶正常運行下，亞油酸含量降低，亞麻酸含量增加。因此，兩種脂肪酸之間的負相關可能是由轉化引起的。研究表明，亞油酸和亞麻酸都是不飽和脂肪酸，但呈負相關，因此亞油酸與DPPH和FRAP呈正相關。亞麻酸與DPPH和FRAP呈負相關是合理的。

圖510種質軟棗獼猴桃籽油的理化性質及抗氧化活性相關熱圖

Conclusion

本研究采用單因素和響應面試驗確定最佳采油工藝，然后在最佳工藝條件下提取10份軟棗獼猴桃種子種質。比較分析了10份籽油種質的理化性質（AV、PV、IV、色素、亞麻酸和亞油酸）和抗氧化活性（DPPH和FRAP）。結果表明，2號和3號籽油的顏色與其他籽油存在顯著差異。3號籽油的酸價和過氧化值最高，14號籽油的IV和亞油酸含量最高。5號亞麻酸含量最高，抗氧化活性最強，36號。采用PCA評分對籽油品質進行綜合評價，選取4號籽油資源量最大。上述指標的相關性分析證明，IV與亞油酸呈正相關，DPPH與FRAP呈強正相關，亞油酸與亞麻酸呈強負相關。本研究為高效提取軟棗獼猴桃籽油提供了一種新方法，并選取了適宜加工籽油的4號資源。此外，還解決了合理利用副產品的實際問題，為食品和化妝品行業提供了新的思路。

Comparison and evaluation of physicochemical properties and nutritional quality on 10 germplasms of Actinidia arguta seed oils by ultrasonic-assisted extraction

Miao Yan, Song Pan, Heran Xu, Guanlin Qian, Huanyu Wang, Lin Hui, Yuli Zhang, Guang Xin*

College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang, 110866, China

*Corresponding author.

Abstract

As a by-product of processed products, the best treatment of fruit seeds is oil extraction. Actinidia arguta seeds account for 7%?10% of fruit weight, and the current oil yield was 20.8%. To make more efficient use of A. arguta seeds, the ultrasonic-assisted extraction method was adopted in this experiment, and the optimal oil extraction technology was obtained through a single-factor experiment and response surface experiment. The physical and chemical indexes of seed oil, including acid value, peroxide value, iodine value, color difference (brightness (L* value), redness (a* value), yellowness (b* value)), main fatty acids (linolenic acid and linoleic acid), and antioxidant activity (DPPH and ferric ion reducing antioxidant power (FRAP)), were compared and analyzed. A total of 10 germplasms were comprehensively evaluated by principal component analysis and correlation analysis methods to explore the relationship between physical and chemical indexes and antioxidant indexes. The results showed the optimal oil extraction process: the liquid-solid ratio was 10:1 (mL/g), the extraction time was 98 min, the extraction power was 161 W, the extraction temperature was 40 ℃, and the oil extraction rate was (30.06?±?0.21)%. Through comprehensive evaluation, No. 14 had the highest score and the most potential to develop into oil. Iodine value was correlated with linoleic acid, DPPH and FRAP were positively correlated, and linoleic acid was negatively correlated with linoleic acid. This study improved the yield of A. arguta seed oil and selected the most potential seed oil resources. The rational utilization of by-products was realized, which provided a valuable idea for the application of seed oil in food and cosmetics industry.

Reference:

Yan, M., Pan, S., Xu, H. et al. Comparison and evaluation of physicochemical properties and nutritional quality on 10 germplasms of Actinidia arguta seed oils by ultrasonic-assisted extraction. Agric. Prod. Process. Sto. 1, 11 (2025). https://doi.org/10.1007/s44462-025-00005-9

翻譯：羅敬（實習）

編輯：梁安琪；責任編輯：孫勇

封面圖片來源：圖蟲創意

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