酿酒葡萄残渣中植物油的提取及氧化稳定性研究

王晴 王雅婷 钱玉梅 李红侠 翟科峰 曹稳根

【摘   要】   为提高萧县酿酒葡萄残渣的利用率，采用索氏提取法，以石油醚为溶剂，从酿酒葡萄残渣中提取植物油，利用气相色谱-质谱联用探究植物油中脂肪酸组成及含量。以酸价和过氧化值为依據，探究温度、水分、氧气、金属离子、抗氧化剂对植物油氧化稳定性的影响。结果表明，石油醚对酿酒葡萄残渣中植物油的提取率为（22.01±0.78）%，其中含有21种脂肪酸，包括三种必需脂肪酸：亚油酸（42.67%）、α-亚麻酸（7.11%）、花生四烯酸（0.10%），不饱和脂肪酸总量高于饱和脂肪酸。温度、水分、氧气、金属离子均会在一定程度上影响酿酒葡萄残渣中植物油的氧化稳定性，而加入一定量的抗氧化剂可抑制其氧化酸败，其中没食子酸丙酯的效果最好。

【关键词】   酿酒葡萄残渣;植物油;脂肪酸;酸价;过氧化值

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

〔中图分类号〕  TQ646.2                 〔文献标识码〕  A              〔文章编号〕 1674 - 3229（2022）01- 0055 - 05

0     引言

萧县位于安徽省最北部，地处苏鲁豫皖交界处，是我国四大葡萄种植区域之一，有“葡萄之乡”的美誉。由于鲜食葡萄存在储存周期短、销售范围窄、渠道单一、价格便宜等缺点，近些年萧县开始加速发展葡萄深加工。葡萄酒作为萧县主要的葡萄深加工产品之一，生产过程中产生了大量酿酒葡萄残渣，仅有少量被回收利用，绝大部分用做肥料、饲料甚至被当作垃圾扔掉，造成了资源的极大浪费，也给环境带来了巨大的压力。因此，如何合理利用酿酒葡萄残渣成为萧县葡萄产业发展中亟待解决的问题。F3D9B4C2-B8AC-449F-9694-5068F248BE2D

酿酒葡萄残渣主要由葡萄皮、葡萄籽、葡萄梗构成，约占酿酒葡萄总重的25%，一般葡萄的出皮率为20%～25%、梗10%～15%、籽8%～10%[1]。Mehmet Gülcü等人[2]探究了梅洛葡萄生产葡萄酒时产生的废弃料中的活性物質，表明葡萄酒废弃料中油的含量在4.2%～12%，且葡萄酒废弃料中皮籽的比例不同会导致含油量的波动;Choi等人[3]研究表明葡萄籽含油量为8%～15%，且其中含有较多的不饱和脂肪酸;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。目前主要的研究和应用均集中在葡萄籽油上，对于总量更大的其他残渣中油的相关研究较少。酿酒葡萄残渣中葡萄皮、梗的质量约为葡萄籽的3～4倍，含有油、酚类物质、膳食纤维等，且脂肪酸的含量组成与葡萄籽油相近，因此酿酒葡萄残渣其余组分也可作为一种潜在的油脂资源，和葡萄籽共同开发利用。综合利用酿酒葡萄残渣不仅能解决资源浪费问题，也必将带来巨大的经济效益。

本研究以萧县酿酒葡萄残渣为原料，采用索氏提取法提取植物油，采用气相色谱-质谱联用法分析其中脂肪酸的种类和含量，并探究温度、水分、氧气、金属离子及抗氧化剂对植物油储存过程中过氧化值和酸价变化的影响，以期为有效利用萧县酿酒葡萄残渣，提高萧县葡萄产业的经济价值，综合评价萧县葡萄皮渣提供理论依据和技术支持。

1     材料与方法

1.1   材料

1.1.1   原料与试剂

赤霞珠酿酒葡萄残渣来自萧城葡萄酒厂;石油醚、硫酸铁、氯化钾、碘化钾、可溶性淀粉均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司;丁羟基茴香醚、二丁羟基甲苯、没食子酸丙酯为食品级，张家界久瑞生物科技有限公司;三氟化硼、甲醇为色谱级，德国CNW科技公司。

1.1.2   仪器

JA5003N电子天平，上海菁海股份有限公司;R-1001LN旋转蒸发仪，郑州长城科工贸有限公司;Trace 1310 ISQ气相色谱-质谱联用仪，赛默飞世尔科技有限公司。

1.2   试验方法

1.2.1   原料预处理

取酿酒葡萄残渣，洗净，置于80℃下热风烘干，高速粉碎机将烘干的葡萄残渣磨成粉，过80目筛，得到葡萄残渣粉末，保存备用。

1.2.2   植物油的提取及提取率计算

称取35 g葡萄残渣粉末，置于滤纸筒中，于80℃下水浴加热，石油醚回流提取4 h。旋转蒸发回收溶剂，剩余物即为酿酒葡萄残渣植物油（本文中简称为“植物油”），提取率按下式计算[5-6]：

植物油提取率=（植物油和圆底烧瓶的质量-圆底烧瓶的质量）/（葡萄残渣粉末的质量）×100%

1.2.3   植物油中脂肪酸组成及含量测定

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。降至室温，加1 mL正己烷振荡萃取2 min，静置1 h。取上清液100 μL，正己烷定容至1 mL，0.45 μm滤膜过膜后上机测试。

色谱柱：HP-88  Agilent  100 m*0.25 mm*0.20 μm，载气为He;流速1.0 mL/min，进样口温度290℃。质谱条件：离子源为EI源，电子能量70 eV;离子源温度280℃;传输线温度280℃。质量扫描范围：30～400 amu，溶剂延迟时间5 min。

1.2.4   过氧化值的测定

参照GB 5009. 227-2016[7]测定过氧化值，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饱和KI溶液，振荡30 s;避光反应3 min，加100 mL蒸馏水，用0.002 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至浅黄色，再加入1.0 mL的1%淀粉指示剂，振荡，溶液变为蓝紫色，再滴至无色透明，记录所消耗标准溶液的体积。另以不加入油样做空白试验。

过氧化值的计算：

X=[（V-V0）×c×0.1269/m]×100  （1）

X — 过氧化值（g/100g）

V — 消耗Na2S2O3标准溶液的体积（mL）

V0 — 空白试验消耗Na2S2O3体积（mL）

c — Na2S2O3浓度

m — 称取植物油的质量（g）

1.2.5   酸价的测定

参照GB 5009. 229-2016[8]测定酸价，向100 mL锥形瓶中加入20 mL的乙醚-异丙醇混合溶液，再滴加3滴10 g/L的酚酞指示剂，摇晃均匀后，用0.01 mol/L NaOH溶液滴定至溶液呈微红色且15 s不褪色停止滴定;然后加入1 g植物油，摇晃使其溶解，再继续滴定直至溶液呈微粉色且15 s内不褪色即为滴定终点。记录消耗的NaOH溶液的体积V。

酸价的计算：

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

XAV — 酸价（mg/g）

V — NaOH溶液消耗的体积（mL）

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

m — 称取植物油的质量（g）

1.2.6   酿酒葡萄残渣植物油氧化稳定性试验

1.2.6.1   温度对植物油氧化稳定性的影响

在4个离心管中分别加入8 g植物油，1份密封避光置于4℃冰箱中，其他3份分别置于25℃、40℃、60℃的水浴锅中密封避光存放，每3天测定一次酸价和过氧化值[9]。

1.2.6.2   水分对植物油氧化稳定性的影响

在两个离心管中分别加入8 g植物油，其中一离心管按1%加入蒸馏水，另一离心管按2%加入蒸馏水。密封避光室温下存放，以空白试验为对照组，每3天测定一次酸价和过氧化值。

1.2.6.3   氧气对植物油氧化稳定性的影响

称量8 g植物油两份，一份作为对照组，放置于离心管中，于室温下密封避光存放;另一份为试验组，敞口放置于烧杯中，室温下避光存放，每3天测定一次酸价和过氧化值。

1.2.6.4   金属离子对植物油氧化稳定性的影响

取4个离心管，分别加入8 g植物油，向其中3个离心管中分别加入0.5 mL的0.5 mol/L的硫酸铁、0.5 mol/L硫酸铜、0.5 mol/L氯化钾，第四个离心管中加入0.5 mL蒸馏水作为对照组，每3天测定一次过氧化值和酸价[10]。

1.2.6.5   抗氧化剂对植物油氧化稳定性的影响

取4个离心管，分别加入20 g植物油，其中3个离心管分别按0.02%的质量比加入丁羟基茴香醚、二丁羟基茴香甲苯和没食子酸丙酯，第四个离心管作为空白对照，均放置于60℃的水浴锅中密封避光储存，每3天测定一次酸价和过氧化值[11]。

2      结果与分析

2.1   酿酒葡萄残渣植物油提取率

石油醚作为常用的植物油提取剂，其提取效果好且沸点低易去除，故本研究采用索氏提取法，石油醚提取葡萄残渣中植物油，并测得植物油的提取率为（22.01±0.78）%，高于杨婷茹[12]优化后的超临界CO2萃取葡萄籽油提取率14.83%及王丽娟[13]优化的超声波辅助提取葡萄籽中油脂的提取率21.94%，由此可见，萧县酿酒葡萄残渣中植物油含量丰富且易于提取，具有潜在的利用价值。

2.2   酿酒葡萄残渣植物油中脂肪酸的组成及含量

气相色谱-质谱联用法可将油脂混合物气化分离，并且通过质谱测出分离组分的分子量，从而准确地判断出待测物的结构和种类[14]。结果如图1和表1所示，从第16 min开始进样，随后植物油中的各脂肪酸逐渐分离，共检测出21种脂肪酸，其中不饱和脂肪酸的相对百分含量为67.65%，高于饱和脂肪酸。含亚油酸42.67%、α-亚麻酸7.11%、花生四烯酸0.10%，必需脂肪酸总量达49.88%。

2.3   温度对植物油氧化稳定性的影响

由图2可知，在各温度下，植物油的酸价随着储存天数的增加均增加，当储存天数相同时，储存温度越高，酸价值越高。酸价是油脂中游离羧酸基团数量的一个计量标准，可作为油脂变质程度的一个指标。油脂在贮藏过程中，由于微生物、酶和热的作用发生缓慢水解，产生游离脂肪酸，使得酸价升高，而油脂储存温度越高，油脂分解越快，因此酸度越高;过氧化值随着天数的增加基本呈增加趋势，且温度越高，过氧化值越大，但在60℃时过氧化值出现下降，其原因可能是在过高的储存温度下，前期会使植物油中的氢过氧化物快速分解，生成易挥发的小分子物质，致使其氧化速率加快，而后期氢过氧化物的分解速度大于生成速度，故过氧化值有所下降。

2.4   水分对植物油氧化稳定性的影响

由图3可知，试验组的酸价值均高于对照组，其中水分含量越高，酸价越高，原因是由于水分的存在，加速了脂肪的分解，使得游离脂肪酸含量增加，因此酸价增加;含有1%水分的试验组与对照组的过氧化值相比差别不明显，而含有2%水分的试样的过氧化值含量相比较高，其原因可能是水分作为油水解酸败的媒介，还能促进油中微生物的繁殖，导致了植物油氧化酸败的加快，使得过氧化值增加。

2.5   氧气对植物油氧化稳定性的影响

由图4可知，植物油的酸价随储存时间的增长而增加，并且敞口放置植物油的酸价的增长速率要比密封存放的快，因为敞口放置接触了氧气，使得油脂的稳定性降低，分解加速，游离脂肪酸含量增加;同样，植物油的过氧化值随储存时间的增长而增加，并且敞口放置的植物油的过氧化值比密封存放的高，其原因是植物油与氧气接触发生了自动氧化反应，氧气作为反应物参与了植物油的氧化过程，故氧气会促进植物油的氧化酸败[15]。

2.6   金属离子对植物油氧化稳定性的影响

由图5可知，酸价和过氧化值的顺序均为Fe3+>K+>Cu2+>对照组。加入金属离子的植物油的酸价在保持上升的同时略有波动;在6 d，试验组的过氧化值含量逐渐增加，而在12 d，过氧化值含量均呈现降低的趋势，可见金属离子可以有效地促進植物油的氧化酸败，且Fe3+的影响最大。金属离子是自由基发生剂，可以引起自由基的连锁反应[16]，加快植物油氧化，而酸价的波动可能是由于阴离子的存在导致，过氧化值的下降可能是因为过氧化物的分解速率比生成速率大。

2.7   抗氧化剂对植物油氧化稳定性的影响

由图6可知，加入抗氧化剂的植物油的酸价增长比对照组低，抗氧化剂能有效抑制油脂的分解，其中PG>BHA>BHT，植物油抗氧化值也表现出相似的结果，原因是抗氧化剂可以供给氢原子破坏自由基，终止自由基反应以实现油脂抗氧化酸败的效果，游离脂肪酸量降低，从而使得酸价值和过氧化值小于对照组。F3D9B4C2-B8AC-449F-9694-5068F248BE2D

3     结论

本研究采用索氏提取法，以石油醚为溶剂从萧县酿酒葡萄残渣中提取植物油，提取率为（22.01±0.78）%。通过GC-MS分析，植物油含有21种脂肪酸，包括3种必需脂肪酸：亚油酸（42.67%）、亚麻酸（7.11%）和花生四烯酸（0.10%），且含有丰富的不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸具有降低血液中胆固醇和甘油三酯、改善血液微循环等各种生理功效。

将植物油置于不同的条件下储存，测定储存过程中其过氧化值和酸价的变化。温度越高，植物油的氧化酸败速率越大;空气中的氧气会促进植物油氧化变质;水分的存在会加快植物油的氧化，且高水分含量对植物油的氧化酸败促进作用更为明显;金属离子会加速酿酒葡萄残渣植物油的氧化酸败，其中Fe3+的影响最大;抗氧化剂可以抑制植物油的氧化酸败，其中没食子酸丙酯的抑制效果最佳。因此酿酒葡萄残渣植物油在储存时可放置在低温、密封、干燥、不受金属离子污染的条件下，还可以通过添加抗氧化剂来降低植物油氧化酸败的速率，从而延长其保质期。

[参考文献]

[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， 刘祥义， 等. 丽江野生植物油的脂肪酸组成及氧化稳定性研究[J]. 中国油脂， 2017， 42（1）： 40-42+69.

[6] 杜宇， 张文斌， 杨瑞金， 等. 乙醇水提法提取葡萄籽油及其品质分析[J]. 中国油脂， 2019， 44（5）： 8-12+42.

[7] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. GB 5009. 227-2016， 食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定[S]. 北京： 2016-08-31.

[8] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. GB 5009. 229-2016， 食品安全国家标准 食品中酸价的测定[S]. 北京： 2016-08-31.

[9] 吴媛霞， 晋晓峰， 顾菲菲， 等. 不同温度、光照对牡丹籽油氧化稳定性影响的研究[J]. 现代食品， 2017（11）： 116-118.

[10] 郭秀春， 郭小白， 李艺， 等. 葡萄籽油氧化稳定性研究[J]. 河南大学学报（医学版）， 2018， 37（3）： 153-158.

[11] 吴雪辉， 周薇， 李昌宝， 等. 茶油的氧化稳定性研究[J]. 中国粮油学报， 2008（3）： 96-99.

[12] 杨婷茹. 葡萄籽油生产工艺优化及其微胶囊化[D]. 西安： 陕西师范大学， 2019.

[13] 王丽娟， 杨宋琪， 郭兴霞， 等. 响应面法优化超声波辅助提取葡萄籽中油脂及其脂肪酸成分分析[J]. 粮食与油脂， 2018， 31（3）：49-52.

[14] 吴越. 植物油中不饱和脂肪酸的分析与提取[D]. 长沙： 湖南师范大学， 2014.

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

[16] 闫子鹏， 赵志远， 李芳威. 花生油氧化稳定性的研究[J]. 粮食与食品工业， 2016， 23（1）： 52-57+62.F3D9B4C2-B8AC-449F-9694-5068F248BE2D