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槟榔(Areca catechu L.)是棕榈科槟榔属植物槟榔的种子,槟榔既是药用植物,又可嚼食,但加工和食用不当会有致癌的可能性。因此,槟榔产品的毒性是槟榔安全特性急需解决的问题。同时在生产食用槟榔嚼块的休闲咀嚼食品时,槟榔籽作为废弃物被抛弃,而槟榔籽大部分功能活性成分集中在籽部位。
为推进食用槟榔减害增益加工技术,促进槟榔产品综合利用,提高产品附加值,延长产业链和减少槟榔加工副产物对环境影响等,开展槟榔籽油提取技术、分离纯化技术和食品毒理学特性和功能特性的研究具有重要理论意义和实践价值。
本研究以食用槟榔加工废弃的槟榔籽为原料,研究有机溶剂提取法、超声波辅助提取法和超临界萃取法的提取得率、提取工艺和后处理工序等关键技术,优选提取方法;进一步利用经典薄层色谱分离技术测定槟榔籽油甘油三酯含量,优化分子蒸馏纯化槟榔籽油工艺参数,并利用HPLC分析槟榔籽油的脂肪酸分布;另外,针对嚼食槟榔易导致口腔纤维性病变等食用安全性问题,对槟榔籽油食用安全性进行了探讨,在确定食用安全性的基础上,研究了槟榔籽油在调节心肌凋亡、降血脂及防止动脉粥样硬化等功能特性等方面的作用,希望对槟榔籽油开发提供理论基础。
(1)槟榔籽提取油可行性分析:采用GB(国标)法检测经晒干槟榔果核主要化学成分是:蛋白质(粗蛋白):7.26±0.87g/100g、粗脂肪:15.52±2.42g/100g、粗纤维:2.45±1.41g/100g、槟榔碱0.32±0.04g/100g、灰分:3.94±0.27g/100g、水分:12.56±1.37g/100g;采用索氏提取法提取海南产槟榔籽含油量为:14.57±2.11g/100g;槟榔籽油提取量是比槟榔壳的提取量4.4倍。因此,本研究以海南槟榔籽作为槟榔籽油提取的原料用于进行进一步研究。
(2)槟榔籽油提取方法:以提取粗油理化性质、工艺操作、后工序处理和脂肪酸组成为主要指标,研究并优化有机溶剂提取法、超声波辅助提取法和超临界提取法工艺参数,通过比较三种方法提取方法,经对比研究表明超临界CO2萃取法提取的槟榔虽提取率低,但粗油理化性质和感官状态,检测脂肪酸组份等都优于其它两种方法,且无溶剂残留。因此,将超临界CO2萃取法萃取的槟榔籽油用于进一步的研究
(3)槟榔籽油的分离纯化及成分分析:采用经典色谱分离纯化槟榔籽油,用正已烷-丙酮按照8:2(体积比)的比例组成的混合体系作为洗脱液。利用AOCS推荐检测方法,检测到槟榔籽油中甘油三酯含量为85.59%;经GC-MS检测分子蒸馏前后槟榔籽油中的主要成分和相对含量,共鉴定出占总成分89.79%(相对含量)的8种主要成分,且纯化后槟榔籽油中能检测到5.46%(相对含量)的亚麻酸。光照、空气、高温等都会加速槟榔籽油的氧化。
(4)槟榔籽油甘油三酯脂肪酸的组成及分布:通过HPLC方法对槟榔籽油甘油三酯脂肪酸的组成及其位置分布进行了分析,结果发现经分子蒸馏纯化后槟榔籽油甘油三酯脂肪酸的主要成分为亚麻酸、亚油酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、十七碳酸、棕榈酸、油酸,其中不饱和脂肪酸(亚麻酸、亚油酸、油酸)占35.31%,主要分布于Sn-2,位,饱和脂肪酸除棕榈酸和癸酸外大部分集中于Sn-1,3位,癸酸全部集中于Sn-2位。
(5)槟榔籽油食用安全毒理性试验:采用改良寇氏法对槟榔籽油的急性毒性试验发现,槟榔籽油经口LD50>21.03g/kgbw,样品属于无毒级;小鼠骨髓微核实验结果表明,阳性对照组微核率与阴性对照组比较有显著性差异(P<0.05),PCE/NCE均大于0.1,为阴性;Ames实验槟榔籽油对4株试验菌均未见致突变作用;高、中、低剂量组小鼠精子畸形率分别为2.05%、2.10%和3.10%,均在正常范围内,对雄性动物生殖细胞无遗传毒性;30d经口摄入槟榔籽油喂养实验结果发现,摄食量增加,体重增加,血液学和血液生化测定指标均在正常范围内,脏器指数和病理学检查无异常;通过大鼠心、肝、肾、脾等的组织病理切片各剂量组与对照组无显著性差异(P>0.05),槟榔籽油对大鼠没有明显毒性作用,是安全的。
(6)槟榔籽油功能特性:经建立肥胖型模型组,采用高中低三种剂量组研究表明,中剂量(0.16g/kg·BW)的槟榔籽油能够显著降低大白鼠的血清TC浓度及AI值(P<0.05),能够显著提高大白鼠的血清HDL-C浓度(P<0.05);在槟榔籽油中添加低剂量槟榔碱(3mg/kg)能够极显著降低大白鼠的血清TC及AI值(P<0.01),能够极显著提高大白鼠的血清HDL-C浓度(P<0.01);各受试物实验组动物的血清TG浓度都有显著的下降(P<0.05),表明槟榔籽油具有降血脂及防止动脉粥样硬化功能,微量槟榔碱与槟榔籽油在调节血脂方面具有增效作用。
采用中剂量槟榔籽油喂养大鼠60d,检测槟榔籽油饲养组凋亡系数为13.281±2.561%,其显著低于对照组20.543±3.213%(P<0.05);Bcl-2/Bax比值为1.550±0.210显著高于对照组0.604±0.204(P<0.05),槟榔籽油饲养组心肌中NO的含量0.968±0.182μmol/g protein,显著高于对照组中NO的含量0.857±0.141μmol/g protein(P<0.05),提示槟榔籽油通过升高Bcl-2/Bax来调控心肌细胞凋亡,也提高心肌中NO的含量,可拮抗心肌缺血损伤。