核桃油提取复配及功效研究进展

邓新宇 黄敏茹 黄达荣 杜 冰 黎 攀

(华南农业大学食品学院，广东 广州 510642)

核桃(JuglansregiaL.)是胡桃科胡桃属植物，与扁桃、腰果、榛子并称为世界著名的“四大干果”[1]，在中国新疆、云南、山西、河北、陕西、山东等省份均有大面积的栽培[2]。根据联合国粮食及农业组织最新发布的2019年全球核桃产量表中，中国为252.2万t、美国为59.2万t、伊朗为32.1万t、土耳其为22.5万t、墨西哥为17.1万t、法国为3.5万t，其中中国核桃产量约占全球总产量的40%，居于全球50多个培育核桃的国家之首[3]。核桃仁中的含油量是目前已知木本油料作物中最高的，其含油量高达65%～70%，被誉为“树上的油库”[4]。

核桃油是从核桃仁中提取的一种高价值的植物油，被广泛应用于食品和保健中生产。近年来，中国对核桃油的开发利用已初有成效，但整个产业还存在很多问题。近10年中国核桃产量和出口量以及国内的消费量都保持总体上升的趋势，为发展完善核桃油产业提供了契机。文章拟从营养成分、提取方法、功效作用、加工复配四方面对核桃油的研究及其存在的问题进行综述和探讨，以期为核桃油产业的深入发展提供参考。

1 营养成分

1.1 脂肪酸

脂肪酸是由碳、氢、氧3种元素组成的一类化合物，是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。核桃油含有丰富的不饱和脂肪酸，以α-亚麻酸(49%～63%)和亚油酸(8%～15.5%)为主[5]。α-亚麻酸是核桃油主要的功效成分，属于n-3多不饱和脂肪酸，是人体的必需脂肪酸。其具有调节血脂、防止动脉粥样硬化，缓解糖尿病症状，抑制过敏反应，保护视力，增强记忆力等作用[6-7]，在食品保健行业领域应用广泛。因此，食用核桃油是补充该类脂肪酸的有效方式。核桃油中的脂肪酸由于品种不同会造成成分与含量有所差异，但大致都含有棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸等(如表1所示)。不同产地的核桃油脂肪酸组成大体相同，含量少许有差异。这可能由于不同地区的气候、湿度和土壤等影响。核桃油较其他植物油含有较丰富的不饱和脂肪酸，且α-亚麻酸含量较多，因此深入研究核桃油的功效机制是未来方向之一。

表1 核桃油与常见食用油脂肪酸含量的比较

1.2 微量元素

核桃油是K、Na和Zn等矿质元素的优质来源[15]。核桃油中K(654.450 μg/g)含量最高，其次是P(254.468 μg/g)、Ca(138.500 μg/g)、Na(123.538 μg/g)、Zn(25.317 μg/g)、Fe(15.327 μg/g)；重金属Cu(2.365 μg/g)、Mn(3.265 μg/g)及有害元素Ni(0.976 μg/g)、Cr(1.130 μg/g)含量较低[16]。其微量元素对细胞修复、消炎、抗病毒、抗血栓等方面有好的作用[17]。

1.3 生育酚

核桃油是生育酚的极好来源，并含有α-、β-、γ-和δ- 4种形式的生育酚[18]。生育酚可以抑制植物油中的脂质氧化。除了作为天然的抗氧化剂外，生育酚在人类癌症中的抗炎和抗增殖作用也很显著，同时也可以增强人体免疫力、减少心血管疾病的发病率[19-21]。Abdallah等[22]对6个品种核桃油的研究结果表明，其生育酚的总含量从186.5 mg/kg到436.2 mg/kg不等。有研究[23-24]认为，地理位置是影响核桃生育酚含量的主要因素。徐飞等[25-26]通过分析发现，核桃油中的生育酚含量：γ-生育酚>δ-生育酚>α-生育酚>β-生育酚。

2 核桃油的提取

2.1 冷榨法

冷榨法是利用物理机械作用在低温下进行制油，无需使用化工原料对油脂进行精炼即可达到食用标准[27-28]，是提取核桃油常见的方法之一。采用冷榨法可以防止高温导致核桃油中的不饱和脂肪酸氧化或变性，但冷榨饼残油量一般为热榨饼的2～3倍，而且能耗高[29]，因此成本较高。

2.2 超临界CO2萃取法

超临界CO2萃取法具有低临界温度(31.1 ℃[30])、低临界压力、高溶解性、提取迅速、提取产品质量高、安全环保[31]等优点，同时克服了溶剂提取法有机溶剂残留、提取加热造成氧化酸败等缺点，也克服了压榨法工艺复杂、提取率低等问题[32]。闫师杰等[33]在萃取温度45 ℃，萃取压力30 MPa，分离温度50 ℃，分离压力8 MPa，CO2流量40 L/min的条件下得到的提取率高达93.98%，且核桃油清澈透明，风味良好。然而当化合物的相对分子质量很高或极性很强时该萃取方法也存在局限性，并且存在成本高的问题，所以该提取方法多于活性物质的萃取，实际生产目前应用不普及[34]。

2.3 有机溶剂浸出法

有机溶剂浸出法是提取食用油的常用方法之一，根据各种物质的溶解度存在差异然后通过溶解和挥发等方式将样品中物质分离出来。该提取法的优点是提取效率高，现在的大部分植物油厂实行大规模生产普遍使用该种提取方式，其中核桃油一般采用6号溶剂和正己烷提取时出油率和出油效率最高[35]。但该法存在重金属残留、后续需要精炼操作、对环境污染大等缺点[36]。

2.4 超声波辅助提取法

超声波辅助提取法是利用超声波产生的空化效应对样品的细胞进行破坏，使溶剂渗透到细胞内加速提取效率[37]。空化作用同时会引发湍动效应、聚能效应、微扰效应及界面效应，使提取效率大大提高，提取时间大大减少，提取时间较传统机械压榨方法缩短2/3以上[38]。超声波辅助法的优点还有减少溶剂剂量使用、减少提取杂质、降低提取温度和有效降低提取工艺成本等[39]，但此法对设备要求高，且受超声波衰减的制约，超声波的有效区域呈环形，很有可能形成超声的空白区域，造成提取率低。因其没有配套成熟的工业化超声波提取设备，所以中国未广泛地工业化推广。

2.5 水酶法

水酶法提取技术是一种比较新兴的技术，在机械破坏油料的基础上利用生物酶(蛋白酶、维生素酶等)使其降解释放[40]。水酶法目前已经被应用到多种油料作物的提取，核桃油的水酶法提取也有开始应用，但是相关研究比较少，仍然处于起步阶段[41]。水酶法的主要工艺流程有调温、酶解、乳化和离心等步骤，因此酶的选择以及成本、酶解的时长和乳化液的分离往往是制约水酶法的因素。但是与传统工艺相比，水酶法有更多的优点，其简化了提取工艺、保证了生产的安全性、提高了提取效率、提高了得油率、对环境污染较小，符合“绿色、环保、高效”的制取要求[42-43]。

2.6 索氏提取法

索氏提取法是利用油脂能溶解脂溶性溶液的特点，再通过溶剂回流和虹吸原理将油脂提取出来[44]。索氏提取法拥有选择性好、造价低、体积小、能耗低、设备简单以及操作方便等优点，且刘雪芳等[45]对索氏提取核桃油工艺进行优化，在提取温度60 ℃、时间5 h、料液比(m核桃∶V石油醚)=1∶30 (g/mL)的条件下使提油率高达99.19%。但由于没有工业化相关设备、耗时长且对设备要求高，目前只在试验研究中使用。

2.7 其他

核桃油的提取方法还有水代法、机械压榨法等。水代法就是不添加酶进行直接水提油，其优点主要是反应条件温和，生产设备成本较低，对环境影响较小[46]。机械压榨法是借助机械外力把油脂从核桃中挤压出来的过程。

2.8 提取方法对核桃油脂肪酸组成及理化性质的影响

不同提取方式所得核桃油脂肪酸组成及理化性质如表2和表3所示。

由表2和表3可知，各种提取方法的理化性质和提取率有所差异，根据GB/T 22327—2019《核桃油》中给出的参考价值，碘值(以I2计)的范围为140～174 mg/g，皂化值(以KOH计)范围为183～197 mg/g，一级核桃油的酸价(以KOH计)≤1.0 mg/g，二级核桃油的酸价≤3.0 mg/g，上述提取方法除索氏提取法和超声波辅助提取法的碘值略低于国标，其余均符合国标要求，原因可能是索氏提取的有机溶剂和超声波对不饱和脂肪酸的双键产生了破坏。不同提取法采用的温度、pH和提取试剂等条件不同，造成了所提取的核桃油的理化性质不同。其中机械压榨法的酸价和过氧化值均最高，造成该情况的原因可能是因为机械压榨时采用的温度较高并且提取的时间也较长，前文提到核桃油具有丰富的不饱和脂肪酸，长时间保持高温会发生氧化反应；其中提取质量最好的是超临界CO2萃取法，因为该提取法具有低临界压力、高溶解性、提取迅速、提取温度低等特性，但目前存在成本过高和相对分子质量很高的化合物萃取较难等问题在工业上并没有普及运用。目前，工业上仍常使用压榨法和溶液浸出法两种方式，虽然不同的提取方法都有其优缺点，但是笔者认为其他提取方法的不饱和脂肪酸含量以及理化性质均高于传统的压榨法和溶液浸出方法，因此超声波辅助提取法、超临界CO2萃取法、水酶法拥有很大的发展空间。以超临界CO2萃取法为例，有文献[58-59]指出添加夹带剂可以增强萃取物在萃取过程中的溶解度，可有效减少萃取过程中的压力，但相对分子质量很高的化合物萃取较难的问题目前研究得较少，因此克服其缺点后该方法将可能在植物油提取领域得到更广泛的应用。

表2 不同提取方法所得核桃油脂肪酸主要组成成分及含量

表3 不同提取方法所得核桃油理化性质

3 功效作用

3.1 降血脂、预防动脉粥样硬化

核桃油中因为富含多不饱和脂肪酸(PUFAs)，包括亚麻酸和亚油酸，在预防冠心病中起着重要作用[60]。戚登斐等[61]以冷榨核桃油为原料，通过雄性昆明小鼠进行动物干预试验，证明核桃油含有的亚油酸能够降低患有高血脂症老鼠的体重、血清总胆固醇(TC)以及甘油三酯(TG)水平，并且可以提高血液高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平、降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平及动脉硬化指数(AI)的能力。因此核桃油很适合患有三高的人群食用，具有良好的保健作用。刘皓涵等[62-63]也通过小鼠试验得到了相同的结果，并且发现核桃油以质量分数5%～10%添加至小鼠每日食粮中抑制效果最佳。目前，对核桃油降血脂的相关研究和论文还很少，深入研究将会在食品、保健品和生物医药方面有很大的前景。

3.2 改善记忆

核桃油中具有改善记忆的成分有不饱和脂肪酸、多酚、维生素E以及黄酮等化合物[64-65]，这些物质属于神经保护化合物，有研究表明这些有效物质可以增强年轻人对工作学习的记忆甚至推理能力、减缓老年人因衰老而带来的记忆力下降与痴呆问题[66]，以及改善认知能力和运动障碍[67]。张清安等[68]以不同剂量核桃油给小鼠灌胃，每天1次连续2周，在被动回避装置上测定小鼠的跳台潜伏期(SDL)和逃避潜伏期(EL)，在复杂迷宫上测定小鼠的觅食时间结果显示，核桃油可使SDL延长30.4%～102.5%，使EL缩短35.3%～58.9%，使迷宫觅食时间减少3.3%～37.0%，并能明显改善NaNO2和乙醇引起的记忆损害，表明核桃油可明显改善小鼠学习记忆能力。

3.3 抗氧化、抗衰老、清除体内过多自由基

范学辉等[69]将40只5周龄的雄性小鼠分为4组，分别以低、中、高3个剂量组的核桃油连续灌喂3周后测定小鼠肝、脑组织中总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的活性。研究结果表明高剂量组核桃油提高酶的抗氧化作用效果最好。高盼[70]通过建立了DPPH模型、FRAP模型、ABTS模型和ORAC模型证明了核桃油的抗氧化能力，并且进一步证明核桃油的抗氧化能力随多酚、α-生育酚、豆甾醇物质的增加而增强，随δ-生育酚、β-谷甾醇、△5-燕麦甾醇物质的增加而减弱。还发现酚类物质通过捕获羟基自由基(HO·)、烷氧自由基(RO·)和过氧自由基(ROO·)，从而起到抗氧化的作用，δ-生育酚经过生育酚介导的过氧化反应，产生促氧化作用。

3.4 防癌抗癌

核桃油中富含的n-3脂肪酸可以与n-6脂肪酸争夺癌细胞代谢所需要的酶，破坏癌细胞的细胞膜从而抑制其生长，达到防癌抗癌的作用[71]。Batirel等[72]研究表明核桃油以剂量依赖性方式降低食管癌细胞的细胞活力，与对照相比，20 mg/mL核桃油可将细胞活力降低约50%。在高剂量核桃油处理的细胞中，核桃油处理可以通过在G0/G1阶段促进细胞阻滞来减缓细胞的生长，原因可能是核桃油抑制了NFκB的蛋白质水平。因此短期大剂量食用核桃油会降低食管癌细胞的细胞活力和转移能力，同时通过诱导坏死G0/G1期细胞周期停滞而表现出抗癌作用。

4 核桃油的复配

4.1 核桃油与维生素E复配

维生素E能够阻断细胞膜脂质过氧化物的链式反应，从而减少自由基含量达到抗氧化的效果[73]。王志平等[74]研究发现，连续灌喂高剂量的核桃油复合维生素E药物的小鼠脑缺血存活时间、耐缺氧时间以及负荷游泳时间最长，表明核桃油复合维生素E药物比单纯核桃油能够延长小鼠存活的时间。而且核桃油复合维生素E还可以大幅改善小鼠的睡眠质量以及大幅提高小鼠的记忆力。杨栓平等[75]研究表明，核桃油复合维生素E较核桃油能显著降低大鼠血中的TC、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)，升高血浆中的高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、提高动物的抗动脉粥样硬化指数(AAI)。对于雌性大鼠，还能额外降低血液中TG和Apo-B含量。朱振宝[56]44对核桃油与维生素E复合微胶囊的制备工艺进行了优化，结果表明采用包埋技术可以提高核桃油油脂的稳定性，而且核桃油中添加维生素E不仅可以增添营养，还可以充当天然的抗氧化剂。

4.2 核桃油与美藤果油复配

美藤果油含有丰富的不饱和脂肪酸、维生素E、植物甾醇、黄酮等物质，特别是维生素E高于其他常见植物油[76]，李清清等[77]研究发现将核桃油和美藤果油复配能够提高抗氧化效果，将美藤果油以质量分数20%添加至核桃油中，能提高核桃油生育酚和总酚含量，增强其清除自由基清除能力、还原能力以及Fe2+螯合能力。虽然机理尚不明确，但是该结论为核桃油复配的发展与应用提供了参考依据。

4.3 核桃油与橄榄油复配

橄榄油常以初榨橄榄油(VOO)的形式出售，因其独特的香气、味道和营养特征而受到消费者的高度赞赏。VOO最重要的特征之一是含有高达53%的油酸。这一事实加上具有强抗氧化特性的酚类化合物，使VOO对氧化降解特别稳定[78-79]。Torres等[80]将初榨橄榄油(VOO)和核桃油(WO)进行复配，研究不同比例混合油中脂肪酸成分(FAC)、生育酚和总酚含量(TPC)变化对氧化稳定性的影响。试验结果表明与纯WO相比，纯VOO的FAC和内源性抗氧化成分含量在DPPH等体外抗氧化性试验中表现最佳，因此核桃油与橄榄油复配可以提高其抗氧化性。

4.4 核桃油与棕榈硬脂复配

目前市面上的涂抹脂的基料油常用含反式脂肪酸较多的氢化植物油和成本较高的酯交换油脂。有文献[81]指出核桃油与棕榈硬脂以不同的比例混合可以改变两者的结晶性和相容性，因此可以应用到涂抹脂基料油中。毛琳璐等[82]将核桃油与棕榈硬脂以不同比例混合，测定其相容性、硬度、屈服值和流变性等指标，结果发现两者复配时核桃油比例大于20%时最适于涂抹脂的基料，温度大于33.3 ℃时不同比例混合的核桃油与棕榈硬脂均能相容。

5 结论与展望

核桃油含有丰富的不饱和脂肪酸，α-亚麻酸和亚麻酸尤为丰富；除此之外还富含微量元素和生育酚等。正是由于这些成分，而使核桃油具有抗癌、抗氧化、降血脂等功效，被应用于医药与保健行业。核桃油现有提取技术较多，目前应用于工业化生产的提取方式是压榨法与溶液浸出法，但存在提取率低和溶剂残留等问题，其余方法大部分仍然只停留在实验室阶段，目前关于核桃油与其他产品复配的研究报道还比较少，在这一领域有较大的探究与进步的空间。

为了促使中国核桃油的蓬勃发展，提出以下建议：① 深化核桃油提取工艺方面的研究，优化并完善工业生产的提取工艺条件，推动核桃油的产业发展，如缩短水酶法的酶解时长和优化乳化液的分离等问题，将大大提高核桃油的提取效率及产品质量；② 对核桃油的营养功效进行更深入的研究，针对α-亚麻酸的纯化分离投入更多的技术支持，为核桃油的食用保健领域谋求更大的发展；③ 对核桃油复配功效开展更多的研究，如抗氧化、降血脂等，并对各种复配方案进行探索，以谋求核桃油的高值化利用。