保健油

粮食与油脂

42009年第8期

超声波技术在提取保健油脂中应用

冯棋琴，胡爱军，胡小华

（天津科技大学食品工程与生物技术学院， 天津 300457）

摘 要：该文介绍超声波提取技术基本原理和特点，综述超声波技术在保健油脂提取中最新研究

进展，同时分析超声波技术在保健油脂提取方面存在问题及将来研究方向。

关键词：超声波；油脂提取；保健油脂

Applicationofultrasonictechniquesinhealthoilextraction

FENGQi-gin，HUAi-jun，HUXiao-hua

（CollegeofFoodEngineeringandBiotechnology，TianjinUniversityof

ScienceandTechnology，Tianjin300457，China）

Abstract：Inthispaper，thebasisprincipleandcharactersofultrasonicextractionandtherecent

stingproblemsandfuturerearchdirectionsofultrasonic

extrationinthehealthoilisalsodiscusd.

Keywords：ultrasonic；extractionofoilandfat；healthoil

中图分类号：TS224.4全世界最好的大学 文献标识码：A文章编号：1008―9578（2009）08―0004―03

收稿日期：2009–06–30

基金项目：国家“十一五”科技支撑项目“功能性食品研制和开发”课题部分内容（2006BAD27B03）

作者简介：冯棋琴（1982~），女，硕士研究生，研究方向：物理场技术在食品科技中应用。

1超声波提油原理及特点

1.1超声波提油原理

超声波系指频率为20kHz~50MHz左右电磁波，

是一种具有波动与能量双重属性机械波，其振动可产

生并传递强大能量，需要能量载体―介质―进行传

播。超声波提取分离强化作用主要来源于空化效应，

空化现象包括气泡形成、成长和崩溃过程，能引起湍

动效应、聚能效应、微扰效应及界面效应。其中湍动效

应使边界层减薄，增大传质速率；微扰效应强化微孔

扩散；界面效应增大传质表面积；聚能效应活化分离

物质分子。在超声波作用下，空化泡在瞬间迅速涨大

并破裂，破裂时把吸收声场能量在极短时间和极小空

间内释放出来，能产生高达几千个大气压瞬时压力，

同时伴随有强大冲击波和微声流，从而破坏细胞壁结

构，使其在瞬间破裂，植物细胞内油脂能得以充分释

放，从而提高出油率〔4~5〕。

1.2超声波提油特点

与传统提油法相比，超声波提油具有以下特点：

（1）提油温度低。在超声波提油过程中，温度一

般控制在50℃以下，不破坏油脂中热不稳定性、易氧

化成分，保证毛油高品质。

（2）常压提取。安全性好，操作简单易行，易维护

保养。

（3）提取效率高。超声波强化提取30分钟左右

便可达到最高提取率，提取时间远少于传统提油法。

（4）具有广谱性。适用性广，大多数保健植物油

脂都可采用此法提取。

（5）能耗少。由于超声波提油时无需加热，且提

取时间短，因此大大降低能耗。

（6）超声波提取工艺成本低，综合经济效益显著。

（7）采用超声波辅助提取，有机溶剂使用量少，一

方面降低成本，另一方面降低毛油中有机溶剂残留量。

总之，超声波提取具有节时、节能、节料、高效、提

油率高等特点。

2超声波技术在提取保健油脂中研究进展

在油脂浸出过程中，若用超声波技术进行强化，

可提高提油率、缩短提油时间、减少提取溶剂用量等；

可见，该技术在很多方面都优于传统提油技术，下面

介绍超声波提取技术在提取保健油脂中研究进展。

2.1葡萄籽油

葡萄籽油含大量不饱和脂肪酸及棕榈酸、硬脂

酸和微量月桂酸、肉豆蔻酸等，不饱和脂肪酸含量达

90%以上，其中，亚油酸含量高达76%，同时还含有维

生素A、E、D、K、P及多种微量元素〔6~7〕。

提取葡萄籽油方法有压榨法、溶剂浸提法，超临界

液体萃取法。压榨法虽工艺简单，易实现工业生产；但

由于葡萄籽核坚硬，出油率低，饼渣残油量高，杂质含

量多，且能耗大，易使机轴断裂；在挤压过程中内部形

成高温，易使不饱和脂肪酸氧化，制得毛油品质差，色

泽较深。溶剂浸提法出油率较高，操作简易；但存在提

取时间长，毛油溶剂残留量高等缺点。超临界流体萃

取法制得油脂在保存过程中易氧化，稳定性明显低于

传统方法制得油脂；且超临界流体萃取涉及高压技术，

对操作要求严格，设备价格昂贵，不易实现工业化生

产。超声波提取作为一种优良提取方法，具有操作简

便、提取温度低、提取率高等特点。史晓东等〔7〕进行超

声波提取葡萄籽油工艺研究，实验最佳工艺为：以石油

醚（60~90）为提取溶剂，超声时间25min，超声波功率

500W，循环泵转速1200r/min，料液比1∶15，在此条

件下提取率达94.12%。刘文洁等〔10〕采用常规浸提法

提取葡萄籽油，正交试验结果显示：以石油醚（30~60）

作为提取剂，提取温度65℃，提取时间3h，料液比为

1∶12，葡萄籽毛油得率为20.78%（w/w）。可见，超声

波提取大大缩短提取时间，且提高得率。

2.2苹果油

苹果籽仁粗脂肪平均含量为21.98%，蛋白质平

均含量为38.53%，且品种间差异较小。与核桃、板栗

种仁相比，除脂肪低于核桃仁（68.74%），钾低于板栗

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（0.75%）外，其余营养物质均高于两者。LuYinRong

等〔8〕报道苹果籽油脂肪酸组成：亚油酸含量为

63.45%，棕榈酸为13.01%，亚麻酸为6.94%，硬脂酸

和油酸含量分别为5.33%、5.08%。苹果籽油含有大

量不饱和脂肪酸，具有降血压、降胆固醇、促进血液循

环及排除体内毒素等功能。赵雁武等〔9〕研究苹果籽

仁油对高脂血症模型大鼠血脂、主动脉组织形态学及

肝组织抗氧化活性影响，结果表明，苹果籽仁油对高

脂血症大鼠有降脂趋势，并具有一定抗氧化作用。

在苹果籽油提取工艺研究中，超声波辅助提油技

术受到许多研究人员重视。高霞等〔10~11〕通过二次回

归正交旋转组合试验探讨超声波辅助提取苹果籽油最

佳工艺条件，研究液料比、提取时间、提取温度和超声

波频率对苹果籽油提取率影响。试验结果表明，提取

溶剂为石油醚，当液料比为8∶1，提取时间为35min，

提取温度为35℃，超声波频率为60kHz时，苹果籽油

提取率最高，可达23.94%；而冷榨提取苹果籽油时，其

得油率仅为3.86%。经对冷榨与超声波辅助提取所得

苹果籽油相比，其相对密度、折光指数、酸值、皂化值、

碘值等指标无明显差异。罗仓学等〔11~12〕应用超声波

法提取苹果籽油，采用单因素和正交设计法研究超声

功率、超声温度、超声时间、物料粒度和溶剂用量对苹果

籽油提取率影响，研究结果表明，在超声强度为175W，

超声温度为60℃，超声时间为30min，溶剂用量（液固

比）为8ml/g，物料粒度为60目条件下，苹果籽油平

均得率为26.5%。仇农学等〔12~13〕也研究超声波辅助

提取苹果籽油工艺条件，同时，还建立超声波辅助提取

苹果籽油提取率与液料比、提取时间、提取温度、超声波

频率四因子数学回归模型。

2.3杨梅核仁油

陈健初等〔13~14〕对杨梅核仁油的脂肪酸成分进行

GC–MS分析，共检测出9种脂肪酸，不饱和脂肪酸总含

量为85.63%，其中，亚油酸含量为40.36%。亚油酸是人

体必需脂肪酸之一，在人体内可转化为亚麻酸和花生四

烯酸，花生四烯酸能促进脑细胞代谢，对老年人和婴幼

儿特别有益。这表明杨梅核仁油具有较高营养价值，是

一种优良保健油。

成纪予等〔14~15〕以杨梅核仁为原料，利用超声波技

术辅助提取杨梅核仁油，研究超声波频率、提取时间、

及料液比对出油率影响；且测定杨梅核仁油理化特性

及其氧化稳定性。单因素和正交结果表明，其最佳工

艺条件为，超声频率60kHz，超声功率10W，提取时

间30min，料液比1∶12，得油率为58.75%。

2.4文冠果籽油

文冠果种仁含油量为66.39%，油含不饱和脂

肪酸量高达94%，其中亚油酸占36.9%，油酸等占

57.16%，系为比橄榄油、茶油营养更加丰富高级食

用油。邓红等〔15~16〕以文冠果籽为原料，利用超声波

辅助提取文冠果籽油，通过单因素及二次回归旋转组

合试验研究超声波频率、料液比、提取温度及提取时

间等因素对出油率影响，确定超声波辅助提取文冠果

籽油最佳工艺条件，建立提取回归数学模型。结果表

明，在试验范围内各影响因素对文冠果籽出油率作用

大小依次为：超声波时间＞料液比＞提取温度＞超

声波频率，以沸程60℃~90℃石油醚为溶剂提取文

冠果籽油最优工艺参数为：料液比1∶10（g/mL），提

取温度60℃，提取时间35min，超声波频率60kHz，在

该工艺条件下浸提三次总出油率60.18%，提取率达

92.47%；所建立数学回归模型能较准确预测文冠果籽

油出油率。同时还比较冷榨法、微波萃取、索氏提取、

超声波萃取等方法提取文冠果籽油，用气相色谱―质

谱法进行成分分析，结果是四种方法提取文冠果籽油

化学成分有差异。通过比较确定，超声波萃取文冠果

籽油品质较好、质量稳定、无需脱色，工艺简单，所以

超声波萃取法为提取文冠果籽油较理想方法。

2.5石榴籽油

石榴籽油具有防治乳腺癌、降血糖、抗腹泻等作

用。石榴籽油主要脂肪酸组份为石榴酸，石榴酸及其

共轭三烯异构体具有极强抗氧化能力，可有效抵抗人

体炎症和氧、自由基破坏作用，具有延缓衰老、预防动

脉粥样硬化等作用。石榴酸及其共轭三烯异构梦想翻译 体对鼠

肿瘤细胞和人单核白血病细胞有较强细胞毒活性。

高振鹏等〔16〕利用超声波及有机溶剂浸提联用

技术研究提取石榴籽油工艺。在单因素试验基础上，

通过正交试验确定超声波及有机溶剂浸提联用技术

提取石榴籽油较佳工艺条件。结果表明，较佳提取工

艺条件为：液料比12ml/g，超声波功率225W，超声

波处理时间15min，处理温度50℃，在该条件下石榴

籽油得率为23.84%。苗利利等〔17~18〕也进行超声波

辅助提取石榴籽油工艺研究，得到提取最佳工艺参数

为：原料粒度60目，超声波频率60kHz，料液比1∶10

（g/mL），提取温度40℃，提取时间60min，在该工艺

条件下，石榴籽油出油率达29.0%。比其它文献结肠癌的早期症状及表现 报道

超临界二氧化碳萃取法提油率要高。

2.6其它保健油脂

国内外研究者已将此技术应用于更多保健油脂

提取研究，并得到最佳提取工艺条件。如：

核桃仁油〔4〕：优化提取工艺参数为：提取温度

60℃、料液比1∶4.5、超声波功率和频率为25kHz、

300W、时间60min。与溶剂法相比，超声波强化提取

法可降低提取温度、缩短提取时间和节省溶剂耗量。

薏苡仁油〔18~19〕：优化后工艺参数为：提取温度

50℃，物料粒径60~80目，料液比1∶3.5，超声波功

率和频率25kHz、300W，提取时间40min。

元宝枫油〔19~20〕：优化后工艺参数为：超声波功

率80W，超声波时间50min，料液比1∶16，提取3次，

提取效果较为理想。

松籽油〔20~21〕：优化后工艺参数为：超声波强度

200Kw/m2，处理时间15min，料液比1∶7，超声波处

理2次，松籽油提取率可达59.8%，而传统压榨法和冷

浸法其提取率分别为38.2%和48.4%。

超声波除能对溶剂浸提油脂进行强化外，还可对

超临界流体萃取和微波萃取油脂进行强化。由于超

临界流体萃取存在萃取压力高、萃取时间长，对于一

些固体物料萃取效率低，即使较多萃取循环次数，也

很难将有效成分萃取出来，从而增加萃取成本，限制

其大规模工业化应用。Riera等〔24~25〕对超声波强化

超临界CO

2

流体从杏仁颗粒中萃取油脂进行研究，实

验采用20kHz、50W超声波，结果显示，超临界CO

2

附加超声波与没有附加超声波相比，在相同萃取率

粮食与油脂

62009年第8期

下，杏仁油萃取时间缩短30%；并在相同萃取时间内，

萃取率提高20%。胡爱军采用超声波对超临界流体萃

取（USFE）进行强化，并与单一超临界流体萃取进行比

较。结果表明，USFE可明显降低萃取系统压力和温度，

减少夹带剂用量和缩短萃取时间，且萃取效率也有显

著提高〔25~26〕。李莹等〔26~27〕比较超声波、微波、超声

波辅助微波浸提三种方法提取效果，发现超声波辅助

微波法提取率明显高于单独使用两种方法提取率。

3存在问题与研究方向

超声波提取作为一种高新技术在保健油脂提取

中研究和应用已引起人们广泛关注；但目前该技术在

保健油脂提取中仍未能实现大规模工业化生产，主要

因存在以下几方面问题，而这些问题存在也决定超声

波在保健油脂提取应用研究方向。

（1）超声波强化提取油脂主要依赖超声波产生空

化作用，任何影响空化效应参数，如超声功率、超声频

率、超声作用时间、浸出体系性质等都将影响浸出效

果。超声波技术应用于保健油脂提取目前基本上还

处试验阶段，若要用于大规模生产就需加强超声设备

研制和超声强化浸出不同对象时工艺参数优化选择。

同时，还需进一步研究超声波在油脂提取中对油脂各

组分影响。

（2）目前，许多研究仅停留在对保健油脂提取工

艺方面优化，而对超声波各特征参数变化对提取体系

物性、传质速率、传质动力学及固有相界面平衡影响

研究则很少。此外，关于超声波作用机理和参数选择

方面，如空化强度测定、空化泡内压力与温度测定、频

率与功率选择第一批国家公园 、作用方式干煸鱿鱼须 是单频或多频、作用时间长

短等方面研究尚不够深入，因此，能指导实际工业应

用理论依据和实验基础数据相当缺乏。由此可见，深

入探讨超声强化技术机理，建立超声场特性参数及体

系物性与附加效应对应关系，如何将超声理论物质和

结构与性质联系起来是今后研究重点。

（3）至今，超声波用于油脂提取方面研究主要限

于单频率超声，而对两种或两种以上多频超声同时辐

照强化提取方面研究很少。由于多频超声充分发挥不

同频率超声波特点，消除驻场波，使声场更加均匀，有

实验显示双频、三频超声正交辐照可使声化学产额显

著提高。因此，将多频超声技术应用于保健油脂提取

及在提取时，频率选择、超声发射位置布局、功率搭配

等方面是有待研究重点。

（4）超声波除能强化溶剂浸提外，还能强化超临

界CO

2

萃取和微波提取等。有研究证明，利用超声波

强化超临界CO

2

或微波提取油脂效果远远好于单独

使用上述方法提取效果。因此，在保健油脂提取中，

将超声波提取技术与其它提取技术联合使用是值得

相关研究人员深入探讨又一方面。

综上所述，超声场技术作为一种强化提取新技

术，由于在油脂提取方面应用还不十分成熟，难免存

在许多问题。但随着超声强化提取机理和应用研究逐

步深入，及所存在问题不断解决，超声波技术必将在

提油工艺中发挥重要作用。

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