APPS | 超声波辅助提取10份软枣猕猴桃籽油的理化性质和营养品质的比较与评价

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Abstract

作为加工产品的副产品，水果种子的最佳处理方法是榨油。软枣猕猴桃种子占果重的7%～10%，目前产油量为20.8%。为更有效地利用软枣猕猴桃种子，本试验采用超声辅助提取法，通过单因素试验和响应面试验得到最优的油脂提取技术。比较分析了籽油的酸值、过氧化值、碘值、色差（亮度（L*值）、红度（a*值）、黄度（b*值））、主要脂肪酸（亚麻酸和亚油酸）和抗氧化活性（DPPH和三价铁离子还原抗氧化力（FRAP））等理化指标。采用主成分分析和相关性分析方法对10份种子进行综合评价，探讨理化指标与抗氧化指标的关系。结果表明，最佳油脂提取工艺为：液固比为10∶1（mL/g），提取时间为98 min，提取功率为161 W，提取温度为40 ℃，提取油率为（30.06±0.21）%。综合评价，14号得分最高，最具开发籽油潜力。碘值与亚油酸呈正相关，DPPH和FRAP呈正相关，亚油酸与亚油酸呈负相关。本研究提高了软枣猕猴桃籽油产量，筛选出最具潜力的籽油资源，实现了副产物的合理利用，为籽油在食品和化妆品行业的应用提供了宝贵的思路。

Introduction

软枣猕猴桃在植物学上被归类为猕猴桃科的浆果，也称为耐寒猕猴桃和猕猴桃浆果，因其丰富的VC而深受消费者欢迎。目前在美国、智利、新西兰、澳大利亚、中国和欧洲大部分地区都有商业栽培，在中国东北地区拥有丰富的野生资源。果实光滑无毛，可直接食用。尽管如此，由于其储存性差，加工是新鲜食品的最佳处理替代方案，正确利用加工副产品对农业食品工业和民间社会来说是一个挑战。果蔬损失和浪费高达总产量的60%，主要包括果皮、润发油、果下、茎、叶、种子和果肉。通常，种子占果实总重量的15%～40%，但未得到充分利用。而且种子富含蛋白质和脂质，是蛋白质和脂质的来源。因此，有必要找到种子合理利用的方法。

软枣猕猴桃的种子具有发育油的潜力。除了天然抗氧化剂外，具有抗氧化特性的植物籽油最近也成为研究重点。例如，葡萄籽油通过缓解氧化应激条件、清除自由基、抑制脂质氧化或减少氢过氧化物的形成，在体内显示出抗氧化活性。然而，需要更多关于软枣猕猴桃籽油的物理化学成分抗氧化剂的报告。因此，对果油进行有效提取和准确定量是副产品加工利用的必要条件。

目前，关于果油提取的报道很少。在果籽油提取中发挥了多种技术的作用，包括超声辅助提取（UAE）、溶剂提取、冷压、超临界流体提取（SFE）、微波辅助提取（MAE）。其中，UAE和SFE近年来备受关注。然而，SFE方法的设备价格昂贵，运行成本高，难以实现连续生产，不能满足大规模工业生产的要求，这在很大程度上限制了该方法的应用。UAE被认为是提高萃取率、减少萃取时间和溶剂消耗的有效方法，并具有良好的可扩展性。在超声辅助溶胶排气提取（USSE）过程中，由于液体的收缩和膨胀而形成微气泡，超声给予的能量逐渐增加气泡，并在内部积累能量，直到气泡破裂，称为空化。气泡爆裂会释放出大量的热能，有利于破坏植物细胞壁，从而加快提取速度，提高外出率。最终，随着时间的推移，当植物细胞壁破裂时，细胞间油将被释放。研究人员研究了超声波萃取变量（即超声波功率、时间、温度和溶剂固比）对不同植物来源的石油采收率的影响。在最佳提取条件下，石榴油的收率高于常规方法。然而，尚无关于在不同超声提取条件下提取软枣猕猴桃籽油的研究报道。

本研究旨在建立一种有效的UAE提取软枣猕猴桃籽油方法。通过单因素试验筛选了籽油提取的关键参数，采用Box-Behnken设计（BBD）确定了籽油的最佳提取条件。其次，在最佳提取条件下提取10份软枣猕猴桃籽油，研究其生理化学性质（酸价（AV）、过氧化值（PV）、碘值（IV）、色泽、脂肪酸）和抗氧化活性，探讨所得软枣猕猴桃籽油在食品和化妆品工业中的应用潜力。本研究将为软枣猕猴桃籽油的加工利用提供理论指导，提高软枣猕猴桃工业副产物的高效利用。

Results and Discussion

单因素试验

选取液固比、提取时间、提取功率、提取温度4个因子来优化提取效果。不同因素对软枣猕猴桃籽油产量的影响如图1所示。液固比、提取时间、提取力和提取温度的范围分别为23.37%～28.51%、23.52%～29.04%、23.41%～29.32%和23.62%～29.58%。4个因素的影响趋势相同，先增加后减少。为获得最佳提取工艺，RSM选择液固比（8∶1、10∶1、12∶1（mL/g））、提取时间（80、100、120 min）、提取功率（140、160、180 W）和提取温度（35、40、45 °C）。

图1 液固比、提取时间、提取功率、提取温度对软枣猕猴桃籽油产量的影响

理化性质及抗氧化活性

颜色

油的颜色产生的视觉表现对于其在食品和化妆品中的潜在应用非常重要。植物油中的主要色素化合物是胡萝卜素和叶绿素。软枣猕猴桃籽油的颜色是参照GB19641–2015和试验结果确定的。按照最佳提取工艺提取的10个软枣猕猴桃种质如图2A所示。可以直观地观察到，软枣猕猴桃籽油的颜色为淡黄色，2号和3号籽油明显较其他籽油浅。L*、a*和b*值如图2B所示，L*值测量亮度，范围从完美白色的100到黑色的0。软枣猕猴桃籽油的L*、a*和b*值均显著（P＜0.05），与图2A的结果一致。2号和3号的L*值显著高于其他值，b*显著低于其他值。在比较a*值时，所有负值都更倾向于绿色，3号籽油的绿色值最小。b*值表示所有油脂均呈黄色，其中14号籽油的黄色值最高。主要视觉效果是通过去除种子和颗粒来评估油的外观。

图2 （A）10份软枣猕猴桃籽油来源及实际颜色；（B）色差仪测定结果

AV和PV含量

AV和PV是表征油品质量的重要指标。据报道，新鲜油的AV和PV应分别小于4 mg KOH/g和10 mmol/kg。本研究中10份软枣猕猴桃种油种质全部达标。AV与油中的游离脂肪酸（FFA）含量直接相关。FFA水平越高，指数越高。AV的大小可以通过观察油中FFA的含量来判断油的质量。AV的大小代表油的氧化程度。数值越小，氧化程度越小，油品质量越好，油品质量越差。软枣猕猴桃籽油的AV为1.50～2.03 mg KOH/g，差异有统计学意义（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个关键参数。根据PV可以看到润滑脂的氧化。PV越高，油中初级氧化产物的含量越高，表明油的酸败性越强。软枣猕猴桃籽油的PV为6.13～8.94 mmol/kg，差异有统计学意义（P＜0.05），其中PV最高为3号，最低为HY。

IV含量

除了在特定条件下与碘反应外，100 g油所需的碘克数是油的IV。IV可以判断不饱和油的程度，并且IV与不饱和油的程度呈正相关。IV的大小也可以评估脂肪的干燥程度。干性油脂是一种IV浓度高于130 g I2/100 g的油，如亚麻籽油、桐油等。半干油的IV量在100～130 g I2/100 g之间。软枣猕猴桃籽油的IV量高达140.16−165.85 g I2/100 g，表明软枣猕猴桃籽油含有大量不饱和双键，属于干油，与不饱和脂肪酸含量超过80%的研究结果一致，其中最高的IV为6号（图3C）。化妆品中油的IV量低于100 g I2/100 g，以避免其在空气中氧化。可以进一步提炼软枣猕猴桃的油，并通过结合黏度、比重和熔点来探索其适用性。

脂肪酸

软枣猕猴桃籽油中2种主要不饱和脂肪酸（PUFA）为亚麻酸和亚油酸，其含量如图3C所示。亚麻酸含量最高的是5号，最低的是14号，最高的是3号，最低的是5号。软枣猕猴桃籽油中的不饱和脂肪酸含量高达80%，有助于维持皮肤完整性。此外，亚油酸在维持皮肤水屏障的完整性、促进水合作用、协助皮肤病和晒伤的愈合过程中具有直接作用。软枣猕猴桃的籽油具有作为合适的化妆品材料的潜力。

DPPH和FRAP

软枣猕猴桃籽油的抗氧化活性如图3D所示。所有种质中油样DPPH和FRAP含量的差异均具有统计学意义（P＜0.05）。在FRAP测定中，36号的最高值为（74.71±2.98）mg Trolox/kg，5号的最低值为（59.20±1.56）mg Trolox/kg。在DPPH测定中，36号的最高值为（29.50±0.85）%，而5号的最低值为（27.06±0.35）%。种质之间抗氧化活性的差异可能是由于基因型、生长区域以及其他研究（如ABTS和FRAP分析）采用的不同抗氧化活性评估。2种抗氧化能力的表达结果一致。研究表明，FRAP的大小与油酸和亚油酸的含量有关，最高的亚油酸在36号，最低的亚油酸在5号。化妆品行业中使用的天然抗氧化剂能够减少皮肤氧化应激或防止产品的氧化降解。此外，抗氧化剂的摄入可以防止细胞内氧化，这与促进健康和预防大多数退行性疾病有关。

图3 （A）AV和PV;（B）IV;（C）主要脂肪酸含量（亚麻酸和亚油酸）;（D）10种质软枣猕猴桃籽油的抗氧化活性（DPPH和FRAP）

主成分分析与相关性分析

PCA

决定油品质量的因素很多，很难用单一的指标来评价油品的综合质量。PCA是一种有效的数学方法，可以在保留大部分方差的同时降低多元数据的维数。通过PCA因子加载图，可以确定每个指标的贡献程度。本研究对10份软枣猕猴桃种质的理化指标（AV、PV、IV、色差L*、a*、b*、亚麻酸、亚油酸）和抗氧化指标（DPPH和FRAP）进行PCA。结果如图4所示。

第一前导因子（PC1）解释了样本间变异的52.0%，第二前导因子（PC2）解释了23.1%的变异，第三前导因子（PC3）解释了18.4%的变异，PC1、PC2和PC3的累积方差贡献为93.6%（＞85%）。在PC1中，主要贡献为L*、AV和PV，反映了籽油的理化品质；在PC2中，主要贡献为DPPH和PRAP，反映了籽油的抗氧化能力；在PC3中，主要贡献是亚油酸和IV。

图4 主成分分析对10种质软枣猕猴桃籽油理化性质及抗氧化活性的影响

相关性分析

图5中总结了研究参数之间的相关系数（r）值，反映了解释变化与总变化的比率。结果表明，AV与PV（r＝0.972）、L*值（r＝0.880）和亚油酸（r＝0.482）呈正相关，过氧化值与L*（r＝0.779）和亚油酸（r＝0.441）呈正相关。IV与b*值（r＝0.630）、a*值（r＝0.510）和亚油酸（r＝0.180）呈正相关，L*值与亚油酸（r＝0.420）、DPPH（r＝0.220）、FRAP（r＝0.176）和b*（r＝0.830）呈正相关。亚麻酸与a*（r＝0.180）、b*（r＝0.412）呈正相关，DPPH与亚油酸（r＝0.265）和FRAP（r＝0.975）呈正相关，FRAP与亚油酸呈正相关（r＝0.232）。AV的变化可影响L*值的变化80%以上，且DPPH与FRAP的相关性非常显著，与软枣猕猴桃籽油的变化一致。此外，酸值与a*（r＝−0.822）和b*（r＝−0.907）呈负相关，过氧化值与a*（r＝−0.760）和b*（r＝−0.820）呈负相关，L*值与a*（r＝−0.871）和b*（r＝−0.972）呈负相关。亚油酸与亚麻酸（r＝−0.870）和a*（r＝−0.633）呈负相关。亚油酸经δ-15去饱和酶和δ-6去饱和酶催化生成α-亚麻酸γ-亚麻酸，在酶正常运行下，亚油酸含量降低，亚麻酸含量增加。因此，两种脂肪酸之间的负相关可能是由转化引起的。研究表明，亚油酸和亚麻酸都是不饱和脂肪酸，但呈负相关，因此亚油酸与DPPH和FRAP呈正相关。亚麻酸与DPPH和FRAP呈负相关是合理的。

图510种质软枣猕猴桃籽油的理化性质及抗氧化活性相关热图

Conclusion

本研究采用单因素和响应面试验确定最佳采油工艺，然后在最佳工艺条件下提取10份软枣猕猴桃种子种质。比较分析了10份籽油种质的理化性质（AV、PV、IV、色素、亚麻酸和亚油酸）和抗氧化活性（DPPH和FRAP）。结果表明，2号和3号籽油的颜色与其他籽油存在显著差异。3号籽油的酸价和过氧化值最高，14号籽油的IV和亚油酸含量最高。5号亚麻酸含量最高，抗氧化活性最强，36号。采用PCA评分对籽油品质进行综合评价，选取4号籽油资源量最大。上述指标的相关性分析证明，IV与亚油酸呈正相关，DPPH与FRAP呈强正相关，亚油酸与亚麻酸呈强负相关。本研究为高效提取软枣猕猴桃籽油提供了一种新方法，并选取了适宜加工籽油的4号资源。此外，还解决了合理利用副产品的实际问题，为食品和化妆品行业提供了新的思路。

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

翻译：罗敬（实习）

编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇

封面图片来源：图虫创意

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