不同工艺制备核桃油品质比较及相关性分析

        蔡   达，刘红芝，刘  丽，胡  辉，王  强

（中国农业科学院 农产品加研究所，农业部农产品加工与质量控制重点开放实验室，北京100193）

Quality comparison of walnut oil extracted by different processes and correlation analysis of quality indexes 
 

(Key laboratory of Agricultural product processing and Quality control,Ministry of Agriculture,Institute of Agro-products processing Science and Technology, Chinese Academy of Agricyltural Science ,beijing100193,china)

Abstract :The sensory qualities (colour ) , physicochemical and nutrironal qualities(moisture and vola-tile matter contents ,fatty acid composition ,vitamin  E isomer and phytosterol contents) and processing
Qualiries ( induction  time ,peroxide value, acid value and fatty acid proportional modes) of the solvent-extracted walnut oil and the cold -   pressed walnut oil were determined. The correlation analysis of the quality indexes of the walnut oils was conducted .The results showed that the cold – pressed walnut oil had better processing quality with longer induction time (1.92 h),lower peroxide value (1.44mmol/kg) and acid value (0.69 mgKOH/g), higher ratio of oleic acis to linoleic acid (0.33) and higher contents of oleic acid(19.97%) and unsat uraturated fatty acids(90.96%) than solvent – extracted walnut oil . Fur- thermore ,collour and induction time were markedly positive correlated, while oleic acid and linoleic acid were significantly negative correlated( r=-0.944), and induction time was remarkably correlated with oleic acid , linoleic acid ,monounsaturated fatty acids ,polyunsaturated fatty acids and ratio of oleic acid to linoleic acid.
Key words : walnut oil; cold pressing ; solvent extraction ; quality analysis
核桃油富含油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸，具有很高的营养价值。大量的流行病学和临床营养实验研究发现，长期食用核桃油可以降低血液中胆固醇含量，减少心血管疾病的发生[1]，对人体具有重要的生理作用和药用价值。在发达国家，核桃油作为功能油脂，受到越来越多消费者的欢迎。
国内有研究[2-5]报道了不同提取方法如热榨法、溶剂提取法、超临界CO2流体萃取法对核桃油理化性质及脂肪酸组成的影响，但尚未涉及低温压榨核桃油的品质分析。国外有研究[6]报道了不同提取方法如低温压榨法、溶剂提取法、超临界CO2流体萃取法对核桃油中过氧化物提取量的影响，但关于低温压榨与溶剂提取的核桃油品质如感官品质、理化营养品质及加工品质的分析比较尚未见报道。此外，目前研究报道也尚未涉及核桃油各品质指标之间的相关性分析，本研究对对低温压榨和溶剂提取的核桃油进行了感官品质、理化营养品质及加工品质分析，并通过相关性分析明确了各指标之间的相关性，以期为核桃油的制备、贮藏和品质保持提供技术支持。
1 材料与方法
  1.1 实验材料
  1.1.1 原料与试剂
 市售核桃仁，产地新疆。
豆甾醇、β – 谷甾醇标准品，美国Sigma公司；菜油甾醇标准品，日本生化株式会社；脂肪酸甲酯标准品，美国Nuchek公司；甲醇、乙腈为色谱纯，美国Merk公司；正已烷、石油醚、碘化钾、三氯甲烷、冰乙酸、硫代硫酸钠、无水乙醇、乙醚、无水硫酸钠、抗坏血酸、氢氧化钾、硫酸等均为分析纯。
1.1.2  仪器与设备
1525Waters 高效液相色谱仪，美国Waters 公司；SB – 780气相色谱仪，日本Shimadzu公司；CA59G- CA59G3冷榨油机，德国Komet公司；FCJ011034Q全自动凯式定氮仪、Soxtec Avanti 2050自动索式总脂肪分析系统，瑞典Foss公司；Lovibond PEXi 罗维朋比色计，英国Lovibond公司；743Rancimat 油脂氧化稳定仪、848电位滴定仪，瑞士Metromn公司；3K15高速冷冻离心机，美国Sigma公司；V – clas-sic旋涡混合仪，意大利Velp公司；RE- 52AA旋转蒸发仪；HZQ – F160恒温振荡培养箱；THZ- 82A型恒温水浴振荡器；101A-2B电热鼓风干燥箱；电热恒温水浴锅；FW100高速万能粉碎机。
1．2 实验方法
1.2.1  核桃仁常规指标的测定，参照GB/T 14772 —2008《食品中粗脂肪的测定》；粗蛋白质含量的测定，参照GB/T 14772 —2008《粮油检验 植物油料粗蛋白质的测定》；水分及挥发物含量的测定，参照GB/T 14772 —2008《油料 水分及挥发物含量测定》。
1.2.2  核桃油的制备
1.2.2.1   低温压榨法  
     采用CA59G – CA59G3 冷榨油机，对干燥（50℃，2 h）后的核桃仁进行低温压榨，得到核桃油，以4 500 r/min的转速离心20min去除杂质.

1. 溶剂提取法

将核桃仁粉碎后置于三角瓶,按料液比1:6 加入正已烷,于恒温振荡培养箱中常温振荡浸提24 h , 振荡速度160 r/min，提取3次，然后将混合提取液以4 500 r/min的转速离心20min,收集上清液旋转蒸发回收正已烷,得到核桃油.

1. 核桃油感官指标的测定

色泽测定,罗维朋比色计法,采用Lovibond PFXi 罗维朋比色进行测定.

1. 核桃油理化营养指标的测定
   1. 核桃油水分及挥发性物含量的测定

     参照GB/T 14772 —2008《动植物油脂 水分及挥发物含量测定》.

1. 核桃油脂肪酸组成分析

甲酯化:准确称取50mg 核桃油于厌氧管,加入2ml 硫酸- 甲醇溶液,振荡混匀,置于70℃水浴加热 1 h,期间每隔 20min 振摇1次;水浴完成取出厌氧管,冷却后向其中加入2 ml正已烷,混匀,加蒸馏水至与厌氧管瓶颈齐平;待分层完全,吸取上层正已烷相并将其用水硫酸钠干燥后进行气象色谱分析. 
   气相色谱条件：色谱柱为sp – 2560（100m×0.25mm，0.2µm）；进样量1.0µL ，进样口温度260℃，压力210.1kPa,分流比5：1，载气为高纯氮气，流速0.9mL/min;采用程序升温，起始温度130℃，以4 Ċ/min升至240℃,保持20min; FID 检测器温度285℃.
   分析方法:根据各脂肪酸成分的保留时间进行定性分析;按峰面积归一化法进行定量分析.

1. 核桃油Ve含量、植物甾醇含量的高效液相色普法（HPLC）测定。

   样品前处理：准确称取核桃油5.00g，加入5mL100g/L抗坏血酸溶液和50mL 1 moI/L 氢氧化钾 – 乙醇溶液，充分混匀后煮沸回流60min ，提取其中的不皂化物，用2 mL乙醇溶解，将其过0.45µm滤膜，滤液密封保存用于HPLC测定。
  Ve含量测定色谱条件：Waters Sunfire C18 色谱柱（4.6mm×250mm，5µm）；流动相为甲醇 – 水（体积比98：2），流速1.2mL/min;紫外检测波长300nm ；进样量20µL；柱温30℃ 。
植物甾醇含量测定色谱条件：Waters Sunfire C18 色谱柱（4.6mm×250mm，5µm）；流动相为乙腈 – 水（体积比98：2），流速1.5mL/min；紫外检测波长210nm ；进样量10µL；柱温30℃ 。
分析方法：保留时间定性，外标法定量。

1. 核桃油加工品质指标的测定

加速氧化测试，参照GB/T21121 – 2007《动植物油脂 氧化稳定性的测定（加速氧化测试）》；过氧化值的测定，参照GB/T5538 – 2005《动植物油脂过氧化值测定》；酸值的测定，参照GB/T5530 - 2005《动植物油脂 酸值和酸度测定》

1. 数据处理  

实验数据采用SPSS 17.0软件及 Excel 2003软件进行统计分析。

2. 结果与分析
   2. 核桃仁常规指标测定结果

   对核桃仁的粗脂肪含量、粗蛋白含量、水分及挥发物进行测定，结果分别为粗脂肪含量55.76%、粗蛋白含量17.46%、水分及挥发物含量4.00%.核桃仁含油量较高,显著高于传统油料如花生(44.3%)、大豆（16.0%）、芝麻（39.6%）等的含油量.此外,核桃仁中含有丰富的蛋白质.因此核桃仁是一种优质的植物油脂资源和蛋白质资源.

2. 核桃油感官品质分析

对核桃油的色泽进行测定,结果见表1
                 表1  核桃油色泽(25.4mm槽)               
核桃油             红 值              黄 值
低温压榨         2.7 ± 0.24          29.40 ± 0.73 
溶剂提取        1.48 ± 0.04          22.00 ± 0.00             
由表1可知，两种方法提取的核桃油均呈淡黄色透明状，并且色泽指标均符合国家标准。低温压榨核桃油色泽略深于溶剂提取的核桃油。

2. 核桃油理化营养品质分析
   1. 对核桃油的水分及挥发物含量进行测定。结果发现，低温压榨核桃油的水分及挥发物含量较低，为0.09%，符合国家标准，满足食用油的要求；溶剂提取的核桃油水分及挥发物含量偏高，为0.47%,未达到国家标准,原因可能是存在溶剂残留问题,需要进一步精炼才能满足食用油的要求.
   2.  核桃油脂肪酸组成及含量分析

核桃油脂肪酸组成及含量分析结果见表2
 
表2    核桃油脂肪酸组成及含量      %
脂肪酸           低温压榨          容量提取
C14:0                0                0.01
C16:0               5.33              6.04
C17:0               0.02              0.02      
C18:0               1.91              2.31
C16:1               0.17              0.13
C18:1               19.97            19.21
C18:2               60.11            60.37
C18:3               10.68            10.69
C20:1               0.03              0.02
  由表2可知，核桃油主要脂肪酸有9种，其中油酸（C18:1）和亚油酸（C18:2）在核桃油中含量最高，平均分量分别为19.59%和60.24%。两种方法提取的核桃油脂肪酸组成基本相同，含量略有差异，可能由于脂肪酸在溶剂中溶解度不同。有研究[7-8]报道，油酸具有降低胆固醇、调节血脂、降血糖等重要生理功能，营养学界把油酸称为“安全脂肪酸”，其含量多少是评定油脂品优劣的重要标志，故低温压榨核桃油的营养品质较好。
2.3.3  核桃油Ve 含量及植物甾醇含量分析
      核桃油中Ve 异构体、植物甾醇各组分的含量测定结果见表3.
    
 
 
 
表3 核桃油中Ve、植物甾醇含量      mg/100g
项目               低温压榨           溶剂提取
总Ve                 1.80               3.58
菜油甾醇             0.76               3.13 
豆甾醇               0.62               2.53
β –谷甾醇          6.64              16.77
总甾醇               8.02              22.43
 
由表3可知,两种方法提取的核桃油均含有α-Vе、γ – Ve、δ –Ve         和菜油甾醇、豆甾醇、β – 谷甾醇。其中γ – Ve在3种Ve异构体中所占比例最高，其次是δ –Ve ，α-Vе 含量最低，其平均含量分别为2.30、0.30、0.09 mg/100g；β – 谷甾醇在3种植物甾醇中所占比例最高，其次为菜油甾醇，豆甾醇含量最低，其平均含量分别为11.71、1.95、1.58mg/100g.
     溶剂提取的核桃油中Ve和植物甾醇含量高于低温压榨核桃油,原因可能是Ve和植物甾醇为植绒信息物质,溶剂提取时,几乎完全溶解于正已烷中,因而溶剂提取的核桃油近乎完全地保留了核桃仁中Ve和植物甾醇成分;而低温压榨时部分Ve植物甾醇残留在核桃饼中，造成油中Ve和植物甾醇含量偏低，但是低温压榨法制油避免了核桃蛋白因过度加热而变性，制油后的核桃蛋白保持了原有的天然特征，为核桃蛋白的开发奠定了基础。

2. 核桃油加工品质分析
2. 1.核桃油脂肪酸比例模式分析

对核桃油饱和脂肪酸（SFA）含量、多不饱和脂肪酸（PUFA）含量、不饱和脂肪酸（UFA）含量、UFA/ SFA、单不饱和脂肪酸（MUFA）含量、油酸/亚油酸（O/L）进行统计分析，结果见表4.
            表4  核桃油脂肪酸组成比例模式
脂肪酸比例模式        低温压榨         溶剂提取
 SFA/%                  7.26              8.38
PUFA/%                 70.79             70.06
UFA%                   90.96             90.42
UFA/ SFA               12.53             10.79
MUFA%                  20.17             19.36
O/L                     0.33              0.32
由表4可知,两种方法提取的核桃油的UFA含量均在90%以上,与王予沁等的研究结果一致.低温压榨核桃油的SFA和PUFA含量较溶剂提取的核桃油的低,分别为7.26%和70.79%,氧化稳定性较好;此外,低温压榨核桃油的UFA含量、UFA/ SFA、MUFA含量较溶剂提取的核桃油的高，分别为90.96%、12.53%、20.17%。营养价值相对较高；另外，低温压榨核桃油的O/L较高，为0.33，货架寿命较长，因此低温压榨核桃与的加工品质相对较好。

1. 核桃油氧化稳定性、过氧化值、酸值分析

核桃油120℃诱导时间、过氧化值、酸值的测定结果见表5.由表5可知，低温压榨核桃油的诱导时间较长，过氧化值、酸值较低，说明低温压榨核桃油的氧化稳定性较好，被氧化程度较低，核桃油中游离脂肪酸含量较低。因此，低温压榨核桃油的加工品质较好。
       表5 核桃油的诱导时间、过氧化值和酸值
提取方法    诱导时间/h     过氧化值/（mmol/kg）   酸值(KOH)/(mg/g)
低温压榨   1.92±0.02    1.44±0.14          0.69±0.14
溶剂提取   1.53±0.04    3.49±0.25          1.02±0.31

2. 核桃油品质指标相关性分析
   1. 感官品质指标与其他品质指标相关性

对感官品质指标（色泽）与其他品质指标相关性进行分析。结果发现，核桃油色泽红值和黄值均与油酸、亚油酸、MUFA、PUFA、O/L、δ –Ve、α-Vе、β –谷甾醇、诱导时间的相关性达到显著或极显著水平。其中，色泽红值、黄值与诱导时间Pearson相关系数分别为r=0.949、r=0.937，可见色泽与诱导时间的相关性较强，呈现显著正相关（P＜0.01），说明色泽越深的核桃油氧化稳定性越好，原因可能是色泽深的核桃油含有较多脂溶性色素如胡萝卜素等，具有一定的抗氧化作用。

1. 理化营养品质指标及其诱导时间相关性
   1. 脂肪酸组成之间的相关性

     对脂肪酸组成之间相关性分析，结果见表6
表6  核桃油脂肪酸组成之间的相关性
相关指标 C18:2  C14:0  C16:0  C17:0  C18:0  C16:1  C18:3  C20:1
C18:1   -0.944  0.228  -0.842  -0.005  -0.288  0.956  -0.857  0.307
C18:2          -0.392  0.622  0.017  -0.041  -0.885  0.974  -0.248
C14:0                 0.051  0.500  0.391   0.273   -0.498  -0.158
C16:0                       0.015  0.754   -0.841   0.469  -0.329
C17:0                             -0.014  0.079   0.025   -0.474  
C18:0                                    -0.388  -0.223   -0.212
C16:1                                           -0.804   0.050 
C18:3                                                   -0.158
 
注：** 表示极显著相关（P＜0.01），*表示显著相关（P＜0.05）。下同。
   由表6可知，油酸（C18:1）与亚油酸（C18:2）呈极显著负相关（P＜0.01，r = -0.944），说明油酸含量往往较低。此外，油酸与C16:0、C16:1、C18:3呈极显著相关（P＜0.01），相关系数分别为 r = -0.885、r =0.974；C16:0与C16:1、C16:1与C18:3均呈极显著负相关（P＜0.01）。

1. 主要脂肪酸与诱导时间相关性

油酸和亚油酸是核桃油中含量较高的脂肪酸，故将油酸、亚油酸含量与诱导时间进行相关性分析。结果发现，油酸含量与诱导时间呈现极显著正相关（P＜0.01, r = 0.965）,说明油酸含量越高，核桃诱导时间越长，氧化稳定性越好，与李秋丽等的研究结果一致。亚油酸含量与诱导时间成绩显著负相关（P＜0.01, r = -0.994），说明亚油酸含量越高，核桃油诱导时间越短，氧化稳定性越差。

1. 内源抗氧化剂之间的相关性

     对内源抗氧化剂（Ve 、植物甾醇）之间相关性进行分析，结果见表7.由表7可知，除了γ – Ve与α-Vе、α-Vе与豆甾醇之间无显著相关外，其他两两之间均呈相关，菜油甾醇与豆甾醇的相关系数最高
（r =0.999），其次是γ – Ve与菜油甾醇的（r =0.995）.
表7  核桃油内源抗氧化剂之间相关性
相关指标  δ –Ve   α-Vе     豆甾醇    菜油甾醇    β –谷甾醇
  γ – Ve   0.796   0.327     0.999**    0.995**       0.882**
δ –Ve              0.818**   0.869**    0.844**       0.981**
α-Vе                         0.450      0.409         0.734* 
豆甾醇                                    0.999**       0.936**
菜油甾醇                                                0.920**

1. 加工品质之间的相关性

对脂肪酸比例模式与诱导时间的相关性进行分析。结果发现MUFA、PUFA、O/L与诱导时间的相关性均达到极显著水平（P＜0.01），相关系数分别为r = 0.937、r = -0.968、r = 0.968.

3. 结  论

核桃仁是含油量较高的特种油料。通过分析低温压榨、溶剂提取的核桃油的感官品质、理化营养品质及加工品质，结果表明两种方法提取的核桃油的品质存在一定差异。其中，低温压榨核桃油符合GB/T22327—2008《核桃油》的要求，加工品质较好，诱导时间较长，为1.92 h ，过氧化值和酸值（KOH）较低，分别为1.44 mmol/kg和0.69mg/g，且O/L较高，为0.33，其油酸含量（19.97%）及UFA含量（90.96%）较高，两种方法提取的核桃油中不饱和脂肪酸含量均在90%以上，其中亚油酸和亚麻酸总量在70%以上，核桃油具有很高的营养价值，在食品、医药、化妆品领域都具有广阔的开发前景。
    对核桃油各品质指标之间的相关性进行分析、结果表明色泽与诱导时间呈极显著正相关，色泽红值、黄值与诱导时间的相关系数分别为r =0.949、r =0.937；油酸与亚油酸呈极显著负相关（P＜0.01, r = -0.944）；油酸、亚油酸与诱导时间的相关性均达到极显著水平（P＜0.01），相关系数分别为r =0.956、r =- 0.994；γ – Ve、δ –Ve、豆甾醇、菜油甾醇、β –谷甾醇之间均呈正相关；MUFA、PUFA、O/L与诱导时间的相关性均达到极显著水平（P＜0.01），相关系数分别为r 0.937、r = -0.968、r = 0.968。