釀酒葡萄殘渣中植物油的提取及氧化穩定性研究

王晴 王雅婷 錢玉梅 李紅俠 翟科峰 曹穩根

【摘? ?要】? ?為提高蕭縣釀酒葡萄殘渣的利用率，采用索氏提取法，以石油醚為溶劑，從釀酒葡萄殘渣中提取植物油，利用氣相色譜-質譜聯用探究植物油中脂肪酸組成及含量。以酸價和過氧化值為依據，探究溫度、水分、氧氣、金屬離子、抗氧化劑對植物油氧化穩定性的影響。結果表明，石油醚對釀酒葡萄殘渣中植物油的提取率為（22.01±0.78）%，其中含有21種脂肪酸，包括三種必需脂肪酸：亞油酸（42.67%）、α-亞麻酸（7.11%）、花生四烯酸（0.10%），不飽和脂肪酸總量高于飽和脂肪酸。溫度、水分、氧氣、金屬離子均會在一定程度上影響釀酒葡萄殘渣中植物油的氧化穩定性，而加入一定量的抗氧化劑可抑制其氧化酸敗，其中沒食子酸丙酯的效果最好。

【關鍵詞】? ?釀酒葡萄殘渣;植物油;脂肪酸;酸價;過氧化值

Study on the Extraction and Oxidative Stability of Vegetable

Oil from the Wine Grape Residues

Wang Qing1，2， Wang Yating1， Qian Yumei1， Li Hongxia1， Zhai Kefeng1， Cao Wengen1

（1. Suzhou University， Suzhou 234000， China; 2. Suzhou Engineering and Technological

Research Center of Natural Medicine and Functional Food， Suzhou 234000， China）

【Abstract】? ? In order to improve the utilization rate of wine grape residue in Xiaoxian， in our experiment， soxhlet extraction method was used for extracting the oil from wine grape residue， which took petroleum ether as the extractant. The fatty acid composition and content in oil was implemented using gas chromatography-mass spectrometry. By considering acid value and peroxide value as index， the influence of temperature， moisture， oxygen， metal ions， antioxidants in oil oxidation stability was investigated. The results indicated that the extraction rate of oil in wine grape residue extracted by petroleum ether was （22.01±0.78）%. The oil contained 21 kinds of fatty acid which included three essential fatty acids. Among them， the content of linoleic acid was 42.67%，α-linolenic acid was 7.11%， and arachidonic acid was 0.10%. The total amount of unsaturated fatty acids was higher than saturated fatty acids. Temperature， moisture， oxygen， and metal ions affected on the oxidative stability of oil in wine residues to a certain extent， and added a certain amount of antioxidants could inhibit its oxidative rancidity， and propyl gallate showed the best effect.

【Key words】? ? ?winegrape residues; vegetable oil; fatty acid; acid value; peroxide value

〔中圖分類號〕? TQ646.2? ? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A ? ? ? ? ? ? ?〔文章編號〕 1674 - 3229（2022）01- 0055 - 05

0? ? ?引言

蕭縣位于安徽省最北部，地處蘇魯豫皖交界處，是我國四大葡萄種植區域之一，有“葡萄之鄉”的美譽。由于鮮食葡萄存在儲存周期短、銷售范圍窄、渠道單一、價格便宜等缺點，近些年蕭縣開始加速發展葡萄深加工。葡萄酒作為蕭縣主要的葡萄深加工產品之一，生產過程中產生了大量釀酒葡萄殘渣，僅有少量被回收利用，絕大部分用做肥料、飼料甚至被當作垃圾扔掉，造成了資源的極大浪費，也給環境帶來了巨大的壓力。因此，如何合理利用釀酒葡萄殘渣成為蕭縣葡萄產業發展中亟待解決的問題。F3D9B4C2-B8AC-449F-9694-5068F248BE2D

釀酒葡萄殘渣主要由葡萄皮、葡萄籽、葡萄梗構成，約占釀酒葡萄總重的25%，一般葡萄的出皮率為20%～25%、梗10%～15%、籽8%～10%[1]。Mehmet Gülcü等人[2]探究了梅洛葡萄生產葡萄酒時產生的廢棄料中的活性物質，表明葡萄酒廢棄料中油的含量在4.2%～12%，且葡萄酒廢棄料中皮籽的比例不同會導致含油量的波動;Choi等人[3]研究表明葡萄籽含油量為8%～15%，且其中含有較多的不飽和脂肪酸;Davidov-Pardo等人[4]研究表明葡萄籽油中89%以上的脂肪酸都是必需脂肪酸。目前主要的研究和應用均集中在葡萄籽油上，對于總量更大的其他殘渣中油的相關研究較少。釀酒葡萄殘渣中葡萄皮、梗的質量約為葡萄籽的3～4倍，含有油、酚類物質、膳食纖維等，且脂肪酸的含量組成與葡萄籽油相近，因此釀酒葡萄殘渣其余組分也可作為一種潛在的油脂資源，和葡萄籽共同開發利用。綜合利用釀酒葡萄殘渣不僅能解決資源浪費問題，也必將帶來巨大的經濟效益。

本研究以蕭縣釀酒葡萄殘渣為原料，采用索氏提取法提取植物油，采用氣相色譜-質譜聯用法分析其中脂肪酸的種類和含量，并探究溫度、水分、氧氣、金屬離子及抗氧化劑對植物油儲存過程中過氧化值和酸價變化的影響，以期為有效利用蕭縣釀酒葡萄殘渣，提高蕭縣葡萄產業的經濟價值，綜合評價蕭縣葡萄皮渣提供理論依據和技術支持。

1? ? ?材料與方法

1.1? ?材料

1.1.1? ?原料與試劑

赤霞珠釀酒葡萄殘渣來自蕭城葡萄酒廠;石油醚、硫酸鐵、氯化鉀、碘化鉀、可溶性淀粉均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司;丁羥基茴香醚、二丁羥基甲苯、沒食子酸丙酯為食品級，張家界久瑞生物科技有限公司;三氟化硼、甲醇為色譜級，德國CNW科技公司。

1.1.2? ?儀器

JA5003N電子天平，上海菁海股份有限公司;R-1001LN旋轉蒸發儀，鄭州長城科工貿有限公司;Trace 1310 ISQ氣相色譜-質譜聯用儀，賽默飛世爾科技有限公司。

1.2? ?試驗方法

1.2.1? ?原料預處理

取釀酒葡萄殘渣，洗凈，置于80℃下熱風烘干，高速粉碎機將烘干的葡萄殘渣磨成粉，過80目篩，得到葡萄殘渣粉末，保存備用。

1.2.2? ?植物油的提取及提取率計算

稱取35 g葡萄殘渣粉末，置于濾紙筒中，于80℃下水浴加熱，石油醚回流提取4 h。旋轉蒸發回收溶劑，剩余物即為釀酒葡萄殘渣植物油（本文中簡稱為“植物油”），提取率按下式計算[5-6]：

植物油提取率=（植物油和圓底燒瓶的質量-圓底燒瓶的質量）/（葡萄殘渣粉末的質量）×100%

1.2.3? ?植物油中脂肪酸組成及含量測定

取2 mL植物油，加入等量 2% NaOH-CH3OH溶液，85℃水浴30 min后，加入3 mL 14% BF3-CH3OH溶液，85℃水浴30 min。降至室溫，加1 mL正己烷振蕩萃取2 min，靜置1 h。取上清液100 μL，正己烷定容至1 mL，0.45 μm濾膜過膜后上機測試。

色譜柱：HP-88? Agilent? 100 m*0.25 mm*0.20 μm，載氣為He;流速1.0 mL/min，進樣口溫度290℃。質譜條件：離子源為EI源，電子能量70 eV;離子源溫度280℃;傳輸線溫度280℃。質量掃描范圍：30～400 amu，溶劑延遲時間5 min。

1.2.4? ?過氧化值的測定

參照GB 5009. 227-2016[7]測定過氧化值，取1.0 g植物油，加入20.0 mL CHCl3-CH3COOH混合溶液，溶解，加入1.0 mL飽和KI溶液，振蕩30 s;避光反應3 min，加100 mL蒸餾水，用0.002 mol/L Na2S2O3標準溶液滴定至淺黃色，再加入1.0 mL的1%淀粉指示劑，振蕩，溶液變為藍紫色，再滴至無色透明，記錄所消耗標準溶液的體積。另以不加入油樣做空白試驗。

過氧化值的計算：

X=[（V-V0）×c×0.1269/m]×100? （1）

X — 過氧化值（g/100g）

V — 消耗Na2S2O3標準溶液的體積（mL）

V0 — 空白試驗消耗Na2S2O3體積（mL）

c — Na2S2O3濃度

m — 稱取植物油的質量（g）

1.2.5? ?酸價的測定

參照GB 5009. 229-2016[8]測定酸價，向100 mL錐形瓶中加入20 mL的乙醚-異丙醇混合溶液，再滴加3滴10 g/L的酚酞指示劑，搖晃均勻后，用0.01 mol/L NaOH溶液滴定至溶液呈微紅色且15 s不褪色停止滴定;然后加入1 g植物油，搖晃使其溶解，再繼續滴定直至溶液呈微粉色且15 s內不褪色即為滴定終點。記錄消耗的NaOH溶液的體積V。

酸價的計算：

XAV=（V×c×40）/m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

XAV — 酸價（mg/g）

V — NaOH溶液消耗的體積（mL）

c — NaOH溶液的濃度（mol/L）F3D9B4C2-B8AC-449F-9694-5068F248BE2D

m — 稱取植物油的質量（g）

1.2.6? ?釀酒葡萄殘渣植物油氧化穩定性試驗

1.2.6.1? ?溫度對植物油氧化穩定性的影響

在4個離心管中分別加入8 g植物油，1份密封避光置于4℃冰箱中，其他3份分別置于25℃、40℃、60℃的水浴鍋中密封避光存放，每3天測定一次酸價和過氧化值[9]。

1.2.6.2? ?水分對植物油氧化穩定性的影響

在兩個離心管中分別加入8 g植物油，其中一離心管按1%加入蒸餾水，另一離心管按2%加入蒸餾水。密封避光室溫下存放，以空白試驗為對照組，每3天測定一次酸價和過氧化值。

1.2.6.3? ?氧氣對植物油氧化穩定性的影響

稱量8 g植物油兩份，一份作為對照組，放置于離心管中，于室溫下密封避光存放;另一份為試驗組，敞口放置于燒杯中，室溫下避光存放，每3天測定一次酸價和過氧化值。

1.2.6.4? ?金屬離子對植物油氧化穩定性的影響

取4個離心管，分別加入8 g植物油，向其中3個離心管中分別加入0.5 mL的0.5 mol/L的硫酸鐵、0.5 mol/L硫酸銅、0.5 mol/L氯化鉀，第四個離心管中加入0.5 mL蒸餾水作為對照組，每3天測定一次過氧化值和酸價[10]。

1.2.6.5? ?抗氧化劑對植物油氧化穩定性的影響

取4個離心管，分別加入20 g植物油，其中3個離心管分別按0.02%的質量比加入丁羥基茴香醚、二丁羥基茴香甲苯和沒食子酸丙酯，第四個離心管作為空白對照，均放置于60℃的水浴鍋中密封避光儲存，每3天測定一次酸價和過氧化值[11]。

2? ? ? 結果與分析

2.1? ?釀酒葡萄殘渣植物油提取率

石油醚作為常用的植物油提取劑，其提取效果好且沸點低易去除，故本研究采用索氏提取法，石油醚提取葡萄殘渣中植物油，并測得植物油的提取率為（22.01±0.78）%，高于楊婷茹[12]優化后的超臨界CO2萃取葡萄籽油提取率14.83%及王麗娟[13]優化的超聲波輔助提取葡萄籽中油脂的提取率21.94%，由此可見，蕭縣釀酒葡萄殘渣中植物油含量豐富且易于提取，具有潛在的利用價值。

2.2? ?釀酒葡萄殘渣植物油中脂肪酸的組成及含量

氣相色譜-質譜聯用法可將油脂混合物氣化分離，并且通過質譜測出分離組分的分子量，從而準確地判斷出待測物的結構和種類[14]。結果如圖1和表1所示，從第16 min開始進樣，隨后植物油中的各脂肪酸逐漸分離，共檢測出21種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸的相對百分含量為67.65%，高于飽和脂肪酸。含亞油酸42.67%、α-亞麻酸7.11%、花生四烯酸0.10%，必需脂肪酸總量達49.88%。

2.3? ?溫度對植物油氧化穩定性的影響

由圖2可知，在各溫度下，植物油的酸價隨著儲存天數的增加均增加，當儲存天數相同時，儲存溫度越高，酸價值越高。酸價是油脂中游離羧酸基團數量的一個計量標準，可作為油脂變質程度的一個指標。油脂在貯藏過程中，由于微生物、酶和熱的作用發生緩慢水解，產生游離脂肪酸，使得酸價升高，而油脂儲存溫度越高，油脂分解越快，因此酸度越高;過氧化值隨著天數的增加基本呈增加趨勢，且溫度越高，過氧化值越大，但在60℃時過氧化值出現下降，其原因可能是在過高的儲存溫度下，前期會使植物油中的氫過氧化物快速分解，生成易揮發的小分子物質，致使其氧化速率加快，而后期氫過氧化物的分解速度大于生成速度，故過氧化值有所下降。

2.4? ?水分對植物油氧化穩定性的影響

由圖3可知，試驗組的酸價值均高于對照組，其中水分含量越高，酸價越高，原因是由于水分的存在，加速了脂肪的分解，使得游離脂肪酸含量增加，因此酸價增加;含有1%水分的試驗組與對照組的過氧化值相比差別不明顯，而含有2%水分的試樣的過氧化值含量相比較高，其原因可能是水分作為油水解酸敗的媒介，還能促進油中微生物的繁殖，導致了植物油氧化酸敗的加快，使得過氧化值增加。

2.5? ?氧氣對植物油氧化穩定性的影響

由圖4可知，植物油的酸價隨儲存時間的增長而增加，并且敞口放置植物油的酸價的增長速率要比密封存放的快，因為敞口放置接觸了氧氣，使得油脂的穩定性降低，分解加速，游離脂肪酸含量增加;同樣，植物油的過氧化值隨儲存時間的增長而增加，并且敞口放置的植物油的過氧化值比密封存放的高，其原因是植物油與氧氣接觸發生了自動氧化反應，氧氣作為反應物參與了植物油的氧化過程，故氧氣會促進植物油的氧化酸敗[15]。

2.6? ?金屬離子對植物油氧化穩定性的影響

由圖5可知，酸價和過氧化值的順序均為Fe3+>K+>Cu2+>對照組。加入金屬離子的植物油的酸價在保持上升的同時略有波動;在6 d，試驗組的過氧化值含量逐漸增加，而在12 d，過氧化值含量均呈現降低的趨勢，可見金屬離子可以有效地促進植物油的氧化酸敗，且Fe3+的影響最大。金屬離子是自由基發生劑，可以引起自由基的連鎖反應[16]，加快植物油氧化，而酸價的波動可能是由于陰離子的存在導致，過氧化值的下降可能是因為過氧化物的分解速率比生成速率大。

2.7? ?抗氧化劑對植物油氧化穩定性的影響

由圖6可知，加入抗氧化劑的植物油的酸價增長比對照組低，抗氧化劑能有效抑制油脂的分解，其中PG>BHA>BHT，植物油抗氧化值也表現出相似的結果，原因是抗氧化劑可以供給氫原子破壞自由基，終止自由基反應以實現油脂抗氧化酸敗的效果，游離脂肪酸量降低，從而使得酸價值和過氧化值小于對照組。F3D9B4C2-B8AC-449F-9694-5068F248BE2D

3? ? ?結論

本研究采用索氏提取法，以石油醚為溶劑從蕭縣釀酒葡萄殘渣中提取植物油，提取率為（22.01±0.78）%。通過GC-MS分析，植物油含有21種脂肪酸，包括3種必需脂肪酸：亞油酸（42.67%）、亞麻酸（7.11%）和花生四烯酸（0.10%），且含有豐富的不飽和脂肪酸。不飽和脂肪酸具有降低血液中膽固醇和甘油三酯、改善血液微循環等各種生理功效。

將植物油置于不同的條件下儲存，測定儲存過程中其過氧化值和酸價的變化。溫度越高，植物油的氧化酸敗速率越大;空氣中的氧氣會促進植物油氧化變質;水分的存在會加快植物油的氧化，且高水分含量對植物油的氧化酸敗促進作用更為明顯;金屬離子會加速釀酒葡萄殘渣植物油的氧化酸敗，其中Fe3+的影響最大;抗氧化劑可以抑制植物油的氧化酸敗，其中沒食子酸丙酯的抑制效果最佳。因此釀酒葡萄殘渣植物油在儲存時可放置在低溫、密封、干燥、不受金屬離子污染的條件下，還可以通過添加抗氧化劑來降低植物油氧化酸敗的速率，從而延長其保質期。

[參考文獻]

[1] BERES C， COSTA G N S， Cabezudo I， et al. Towards integral utilization of grape pomace from winemaking process： A review[J]. Waste Management， 2017， 68： 581-594

[2] G?LC? M， USLU N， ?ZCAN M M， et al. The investigation of bioactive compounds of wine， grape juice and boiled grape juice wastes[J]. Journal Food Processing and Preservation， 2019， 43（1）： 1-14 .

[3] CHOI Y S， CHOI J H， HAN D J， et al. Effects of replacing pork back fat with vegetable oils and rice bran fiber on the quality of reduced-fat frankfurters[J]. Meat Science， 2010， 84（3）： 557-563.

[4] DAVIDOV-PARDO G， MCCLEMENTS D J. Nutraceutical delivery systems： Resveratrol encapsulation in grape seed oil nanoemulsions formed by spontaneous emulsification[J]. Food Chemistry， 2015， 167： 205-212.

[5] 孫航， 徐娟， 劉祥義， 等. 麗江野生植物油的脂肪酸組成及氧化穩定性研究[J]. 中國油脂， 2017， 42（1）： 40-42+69.

[6] 杜宇， 張文斌， 楊瑞金， 等. 乙醇水提法提取葡萄籽油及其品質分析[J]. 中國油脂， 2019， 44（5）： 8-12+42.

[7] 中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會. GB 5009. 227-2016， 食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定[S]. 北京： 2016-08-31.

[8] 中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會. GB 5009. 229-2016， 食品安全國家標準 食品中酸價的測定[S]. 北京： 2016-08-31.

[9] 吳媛霞， 晉曉峰， 顧菲菲， 等. 不同溫度、光照對牡丹籽油氧化穩定性影響的研究[J]. 現代食品， 2017（11）： 116-118.

[10] 郭秀春， 郭小白， 李藝， 等. 葡萄籽油氧化穩定性研究[J]. 河南大學學報（醫學版）， 2018， 37（3）： 153-158.

[11] 吳雪輝， 周薇， 李昌寶， 等. 茶油的氧化穩定性研究[J]. 中國糧油學報， 2008（3）： 96-99.

[12] 楊婷茹. 葡萄籽油生產工藝優化及其微膠囊化[D]. 西安： 陜西師范大學， 2019.

[13] 王麗娟， 楊宋琪， 郭興霞， 等. 響應面法優化超聲波輔助提取葡萄籽中油脂及其脂肪酸成分分析[J]. 糧食與油脂， 2018， 31（3）：49-52.

[14] 吳越. 植物油中不飽和脂肪酸的分析與提取[D]. 長沙： 湖南師范大學， 2014.

[15] 王亮， 谷盼盼， 王芳梅， 等. 黑果枸杞籽油的氧化穩定性研究[J]. 中國油脂， 2019， 44（10）： 42-45+70.

[16] 閆子鵬， 趙志遠， 李芳威. 花生油氧化穩定性的研究[J]. 糧食與食品工業， 2016， 23（1）： 52-57+62.F3D9B4C2-B8AC-449F-9694-5068F248BE2D