标题：Subcritical butane fluid extraction enhances the quality of sea buckthorn seed oil: A multi-omics comparative study of extraction techniques

发表期刊：Food Chemistry

影响因子：9.8

合作单位：江苏省农业科学院农产品加工研究所

百趣提供服务：新一代代谢组学NGM 2 Pro、脂质组学

研究背景

沙棘籽油(Sea buckthorn seed oil , SBSO)是一种具有重要药理价值的珍贵食用油。本研究通过多组学分析，系统评估了溶剂萃取法(SE)、微波辅助溶剂萃取法(MWSE)、超临界二氧化碳萃取法(SPFE)和亚临界丁烷萃取法(SCFE)对沙棘籽油整体质量的影响。研究表明，SCFE法能获得高品质沙棘籽油，其氧化稳定性更强，生物活性代谢物更丰富，香气特征独特，说明该方法作为一种绿色高效的提取技术，在生产功能性沙棘籽油衍生产品中具有很大潜力。

图1.沙棘 (Hippophae rhamnoides L.)的形态学特征

长按二维

研究结论

01.SBSO的提取率

用四种不同方法提取SBSO，四种方法的提取率为：MWSE＞SE＞SCFE＞SPFE（表1），但SE和MWSE存在溶剂残留、热敏感成分降解等问题，SCFE和SPFE提取率虽低，但能规避溶剂残留风险，且更好保留油脂的氧化稳定性和生物活性成分，表明提取SBSO需要根据目的来选择适配的方法。

02.不同提取方法获得的SBSO的常规质量参数

酸值是评估植物油质量和可食用性的关键参数（表1）。SE组高酸值可能是加热过程加速甘油三酯水解，释放游离脂肪酸(FFA)，同时溶剂残留可能带入杂质，进一步升高酸值；SPFE组高酸值可能是超临界CO₂与样本残留水分在高压下形成弱酸性碳酸，催化甘油三酯水解，导致FFA含量增加；SCFE组低酸值可能是亚临界丁烷提取条件温和且丁烷可低温脱除，避免了高温水解和酸碱催化反应，最大程度保留油脂的天然状态；MWSE组中等酸值可能是微波预处理破坏细胞结构，但提取时间缩短不少，减少了甘油三酯水解的时间。过氧化值可反映SBSO的氧化稳定性（表1）。SPFE组氧化严重可能是高压注射和快速减压过程产生的机械应力破坏了油脂内源抗氧化系统，促进氢过氧化物生成；SCFE组氧化最轻可能是温和的压力和温度条件，减少了油脂氧化分解，且丁烷提取环境接近无氧，进一步抑制氧化反应；SE与MWSE组中等氧化可能是高温提取过程虽促进轻微氧化，但未达到SPFE组的剧烈程度，与热敏感成分降解规律一致。以上参数结果表明，提取条件的温和性（温度、压力）是决定SBSO品质的关键因素。

03.不同提取方法获得SBSO的脂肪酸组成

研究对SBSO的脂肪酸组成进行了分析（表1）。四种方法均鉴定出12种脂肪酸，以亚油酸和α-亚麻酸为主要成分，呈现多不饱和脂肪酸(PUFA)＞单不饱和脂肪酸(MUFA)＞饱和脂肪酸(SFA)的特征。其中，SCFE组PUFA占比最高，SPFE组最低，且SPFE组SFA占比显著高于SCFE组，推测与SPFE高压导致PUFA氧化降解有关。MWSE组亚油酸含量最高，SE组α-亚麻酸和油酸含量较高。四种方法的MUFA含量无显著差异，SCFE、SE、MWSE组的SFA和PUFA含量也无统计学差异，表明提取方法主要影响PUFA与SFA的比例，SCFE法更利于保留高营养价值的不饱和脂肪酸。

表1.不同方法提取沙棘籽油的产量、质量指标及脂肪酸组成比较

04.不同提取方法获得SBSO的脂质组成

从SBSO中共鉴定出1676种脂质，按LIPID MAPS分类为5大类43亚类（图2A），四种方法都检测到1447种脂质，不同方法测到的脂质组成有差异，反映溶剂极性对脂质选择性提取的影响（图2B），五大类脂质在不同提取方法中的含量也有差异（图2C）。从PCA结果来看，不同提取方法的样本明显分离，证明提取方法是脂质差异的核心驱动因素（图2D）。通过VIP>1、p<0.05、FC>2或<0.5筛选差异脂质，并最终获得 MWSE vs SE（52种）、SPFE vs SE（97种）、SCFE vs SE（89种）关键差异脂质（图3）。

差异脂质中，SPFE和SE组的三酰甘油(TAGs)含量更高，体现超临界CO₂对中性脂质的优先萃取特性；SPFE组的二酰甘油基三甲基高丝氨酸(DGTS)和二酰甘油(DAG)含量普遍较低，提示SPFE过程中脂质水解、氧化及相互转化更剧烈；MWSE和SCFE组富集更多甘油磷脂(GPs)分子，SPFE组大部分的GPs含量较低，可能与高压下多不饱和脂肪酸(PUFA)氧化相关；SPFE组游离脂肪酸(FFA)含量最高；糖脂(SLs)的GlcADG亚类和鞘脂(SPs)的HexCer亚类在SE、MWSE、SCFE组更富集，SPFE组则以AcylGlcADG亚类为主（图4）。

图2.SBSO的脂质组成

图3.差异脂质分析

图4.不同提取方法制备的SBSO的差异脂质

05.不同提取方法获得SBSO的代谢物组成

从SBSO中共鉴定出667种非脂质代谢物，分为5大类（图5A），不同方法测到的脂质组成有差异（图5B），其中SCFE组特有的山茶苷B、异牡荆素等代谢物具有抗氧化、抗炎活性，SCFE组的苯丙素类、萜类、聚酮类含量显著高于其他组；SPFE组的苯丙素类含量与SCFE组接近，但萜类含量低于SCFE组；SE组因长时间高温提取，热敏感代谢物降解，各类代谢物含量普遍较低（图5C）。PCA结果也显示四组样本差异明显，SE组与MWSE组的代谢物组成较为相似（图5D）。通过VIP>1、p<0.05、FC>2或<0.5筛选差异脂质，并最终获得MWSE vs SE（20种）、SPFE vs SE（61种）、SCFE vs SE（116种）关键差异代谢物（图6）。

差异代谢物中，约40种萜类在SCFE组富集，14种萜类在SPFE组含量更高，萜类对温度敏感，SCFE的温和条件更利于其保留；多数苯丙素类在SCFE组含量显著高于其他组，这类成分具有强抗氧化活性，可减少油脂氧化降解，这也解释了SCFE组较低的过氧化值；11种聚酮类在SCFE组富集，该类成分具有抗氧化、抗菌等功能，进一步凸显SCFE对功能性代谢物的提取优势；7种生物碱在SCFE组含量较高，但生物碱trigonelline在SPFE、MWSE、SE组更富集，说明提取方法对生物碱的选择性富集作用；4种脂肪酸衍生物是不饱和脂肪酸的氧化产物，在高温或高压条件下易降解，SCFE组这类成分含量较低，反映其氧化程度轻，进一步验证了SCFE对油脂的保护作用（图7）。

图5.SBSO的代谢物组成

图6.差异代谢物分析

图7.不同提取方法制备的SBSO的差异代谢物

06.不同提取方法获得SBSO的挥发性物质组成

通过GC-IMS鉴定出24种挥发性物质，分为8大类（图8A）；SCFE组物质种类最丰富，含β-蒎烯、柠檬烯等特有优势成分，SE组以乙酸丁酯为主，MWSE组以1-羟基-2-丙酮为主，SPFE组则富集(E)-2-戊烯醛、甲苯等氧化相关成分（图8B）；SE和MWSE组气味较单一，以“醚味”、“甜味”为主，SPFE组气味复杂，含“辛辣味”、“果香”、“脂肪味”；SCFE组以“甜味”、“草本味”、“果香”为核心，气味更清新宜人，体现其对香气成分的高效保留（图8C）。SE和SCFE组以酯类占比最高，其中SCFE组萜类占比显著高于其他组；MWSE和SPFE组以酮类、酯类、杂环化合物为主，SPFE组醛类占比明显高于其他方法，反映其脂质氧化程度较高（图9）。

PCA结果表明，SE与MWSE组挥发性特征相似（图10A）。乙酸丁酯和1-羟基-2-丙酮是区分SE/MWSE与SCFE/SPFE的关键成分；β-蒎烯、柠檬烯等是SCFE组的特征贡献成分，(E)-2-庚烯醛是SPFE组的标志性成分（图10B-C）。通过VIP>1筛选出7种关键差异挥发性化合物，包括2,3-丁二酮、乙酸乙酯、β-蒎烯等，这些成分可作为区分不同提取方法的特异性标志物（图10D-F）。

图8.SBSO的挥发性物质组成

图9.不同方法提取的SBSO的挥发性物质占比

图10.差异挥发性物质分析

研究总结

本研究总结了四种提取方法对SBSO品质的影响。结果表明，提取技术显著影响SBSO的得率与品质：MWSE得率较高，但易引发磷脂氧化；SPFE得率最低，且游离脂肪酸含量显著升高；SCFE得率中等，但优势突出，所获SBSO酸值和过氧化值最低，多不饱和脂肪酸含量最高，脂肪酰基含量低，且苯丙烷类、萜类等生物活性代谢物及挥发性化合物含量丰富，氧化稳定性与感官品质更优。综上，SCFE是绿色高效的高品质SBSO提取技术，未来需优化工艺并开展规模化研究以评估其工业应用潜力。