亚临界萃取葫芦巴籽油及其籽粕的开发利用研究

葫芦巴(Fenugreek,Trigonella foenum-graecum L.)是一种传统的药食两用资源,在我国有着广泛的种植,葫芦巴籽中含有6-12%的油脂,其中富含不饱和脂肪酸,并且含有丰富的膳食纤维、多糖、蛋白质、维生素和矿物质、生物碱、黄酮及皂苷等生理活性成分,具有极高的营养价值与诸多生理功效。亚临界萃取技术(Subcritical extraction technology)具有成本低、无毒环保、低温萃取、提取率高、产品品质好及脱脂粕不变性等优点,已经在食品行业得到了广泛应用与研究。本研究根据葫芦巴籽的研究及利用现状,选择利用亚临界萃取技术对葫芦巴籽中的油脂及挥发油进行提取,并对其籽粕中的多糖和蛋白质进行研究。主要的研究内容及结论如下:1.亚临界丁烷萃取葫芦巴籽油的研究:本研究首先采用亚临界丁烷萃取葫芦巴籽油,并对萃取过程进行了单因素及响应面优化实验,获得的最佳提取条件为:液固比30:1,原料粒径0.26 mm,萃取温度43.24℃,萃取时间32.80 min。验证实验表明,葫芦巴籽油的实际提取率(7.17±0.16%,n=3)与预测值(7.18%)无显著差异。除酸值略高以外,葫芦巴籽油的其余理化性质均优于国家食用油质量标准;葫芦巴籽油的氧化诱导时间较短,为2.850 h(120℃),这主要是因为其不饱和脂肪酸的含量较高;热重分析表明葫芦巴籽油具有足够的热稳定性。亚临界丁烷的提取率与加速溶剂萃取无显著差异,且均高于索氏提取;三种方法所得葫芦巴籽油在脂肪酸组成及含量方面差异不大,均富含亚油酸(42.69%–42.80%)、亚麻酸(26.01%–26.15%)和油酸(14.24%–14.40%)。2.葫芦巴籽挥发油的萃取研究:分别采用亚临界丁烷、亚临界二甲醚、超临界CO2萃取及乙醇浸提方法制备了葫芦巴籽挥发油。超临界CO2萃取的提取率最高,为0.41%,其次为亚临界二甲醚(0.38%)和亚临界丁烷(0.33%),传统乙醇提取的提取率最低(0.24%)。亚临界两种溶剂所得葫芦巴籽挥发油与超临界CO2萃取所得挥发油具有十分接近的外观和香味品质,并优于乙醇提取;4种挥发油中共鉴定出47种化合物,主要包括脂肪酸类、烯类、酯类及酮类等;4种挥发油在卷烟加香及感官评价中均表现出比较好的效果;分别对亚临界丁烷和二甲醚萃取的挥发油进行在线热裂解研究,2种挥发油的热裂解产物中共鉴定出138种化合物,其中亚临界丁烷萃取挥发油的热裂解产物77种,亚临界二甲醚100种,主要为醛类、醇类、酸类、芳烃类、酮类及烯类等物质;在此基础上对挥发油的致香机理进行了简单的分析探讨。3.葫芦巴籽粕多糖的亚临界水萃取及结构表征:采用box-behnken中心组合设计对其多糖萃取过程进行了响应面优化及验证,结果表明在液固比34:1,萃取温度125℃,萃取时间43min的最佳条件下,fsp的实际提取率为20.85±0.31%,与预测值20.94%无显著差异;所得粗多糖上deae-sepharosefastflow弱阴离子交换柱,分别用蒸馏水、0.1、0.3及0.5mol/l的nacl溶液进行阶梯式洗脱,再经浓缩、透析及冷冻干燥后得到两种多糖组分,分别标记为fsp-1和fsp-2;fsp-1和fsp-2的分子量分别为1587800g/mol和26753g/mol;单糖组成分析证实两种组分中的单糖主要为甘露糖和半乳糖,fsp-2中还有7.32%半乳糖醛酸存在;热重分析表明fsp-1和fsp-2两种多糖组分均具有较强的热稳定性;通过单糖组成、红外分析、核磁共振波谱及甲基化分析的结果,推测fsp-1为以→4-d-manp→1和→4,6-d-manp→1为主链,d-galp→1与→4,6-d-manp→1的c-6位连接作为支链的半乳甘露聚糖(m/g=1.08);扫描电镜观察显示两种多糖组分的外观均呈纤维状,fsp-1的结构较为致密且表面相对光滑,fsp-2的结构表面粗糙,伴有条纹状的褶皱及孔洞。4.葫芦巴籽粕浓缩蛋白的制备与表征:分别采用醇洗和碱提酸沉两种方法制备了葫芦巴籽粕浓缩蛋白,标记为fpi-1和fpi-2;fpi-1和fpi-2中蛋白质的含量分别为72.33%和91.42%,共检测到17种氨基酸,其中必需氨基酸的含量分别为31.35%和37.23%,非必需氨基酸的含量分别为40.62%和52.78%,fpi-2在氨基酸总量及必需氨基酸含量方面均优于fpi-1;fpi-1和fpi-2的吸水性分别为1.81g/g和2.63g/g,吸油性分别为3.42ml/g和5.27ml/g;fpi-2的乳化能力显著高于fpi-1(p0.05),两种浓缩蛋白在过酸和过碱条件下的乳化能力均显著高于其在等电点时的乳化能力(p0.05);fpi-2在各ph下的乳化稳定性也均不同程度地高于fpi-1,fpi-1和fpi-2的乳化稳定性在ph8时最高;在各ph下fpi-2的发泡能力均不同程度地高于fpi-1,在ph4.5时,两种浓缩蛋白的发泡能力较弱,在ph8.0时最强;在各ph值条件下fpi-2的发泡稳定性也均不同程度地高于fpi-1,当ph为4.5时fpi-1和fpi-2的发泡稳定性最高,当ph过酸或者过碱时,发泡稳定性降低。综上所述,本研究以实现对葫芦巴籽的综合开发利用为目的进行了系统的研究,为葫芦巴籽油、挥发油及其籽粕中多糖和蛋白质的基础研究与产业应用提供了技术与数据支撑,对实现葫芦巴籽的合理开发及综合利用具有极其重要的理论和现实意义。