《LWT》：Effect of Seed Pretreatment, Screw Speed, and Pressing Conditions on Yield, Quality, and Fatty Acid Distribution of Pumpkin Seed Oil
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本研究针对南瓜籽油(PSO)提取过程中工艺参数对油脂得率、理化品质及脂肪酸分布的影响机制尚不明确的问题，系统探讨了种子预处理（整粒、烘烤、脱壳）、压榨类型（热压H、冷压C）及螺杆转速（SP1=30、SP2=40、SP3=50 rpm）的协同效应。结果表明，热压(H)虽能获得最高油得率(47.87%)，但会升高酸值并降低油酸含量；冷压(C)则能更好地保留营养成分，如更高的油酸含量(最高19.32%)及更低的过氧化值和酸值。脱壳处理可改善皂化值及烟点(最高212°C)，烘烤则提升风味但降低氧化稳定性。亚油酸(C18:2)为优势脂肪酸(56.08–59.43%)。研究为功能性食品及营养制剂领域的PSO定制化生产提供了工艺优化依据。
在南瓜籽油的生产与应用领域，如何平衡高提取率与优质营养成分的保留一直是个核心挑战。南瓜籽（Cucurbita pepo）富含油脂（35-50%）、蛋白质及多种矿物质，其油脂中含有丰富的多不不饱和脂肪酸、植物甾醇和生育酚，具有抗炎、降血糖及保护心血管等多种健康功效，因此在功能性食品、药品和化妆品行业中备受青睐。然而，南瓜籽油的最终品质高度依赖于提取工艺。种子预处理方式（如整粒使用、烘烤或脱壳）、压榨时的温度条件（热压或冷压）以及螺杆挤压机的转速等因素，都可能独立或协同地影响油脂的得率、一系列理化指标（如酸值、过氧化值、碘值、皂化值、烟点等）以及关键的脂肪酸组成。尽管已有研究分别探讨过这些单一因素的影响，但它们之间的交互作用及其对油脂综合品质的调控机制尚不清晰，这限制了高品质南瓜籽油的标准化生产。
为了深入揭示这些工艺参数的协同效应，研究人员在埃塞俄比亚巴赫达尔大学理工学院的组织下，开展了一项系统性的实验研究。该研究采用完全随机设计（3×3×2），将三种种子预处理（整粒WG、烘烤R、脱壳D）、三种螺杆转速（30、40、50 rpm）和两种压榨类型（热压H、冷压C）进行组合，共形成18种处理条件。研究团队从当地市场（Fogera Woreda）采购南瓜并分离种子，经过清洗、晒干等预处理后，使用实验室规模的榨油机进行油脂提取。热压过程中对种子进行了预热，而冷压则在室温下进行。对提取出的原油，研究人员依据AOAC（美国官方分析化学师协会）的标准方法，系统测定了油脂得率、pH值、折射率、粘度、比重、水分含量、皂化值、碘值、过氧化值、可滴定酸度、酸值和烟点等一系列理化参数。尤为关键的是，他们采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对油脂中的脂肪酸组成进行了精确分析，将脂肪酸转化为甲酯（FAMEs）后进行定性和定量分析。所获数据通过方差分析（ANOVA）和Tukey HSD事后检验进行统计学处理，以评估各因素的主效应和交互作用，同时还利用主成分分析（PCA）对脂肪酸谱进行了多变量分析，旨在揭示不同处理条件对油脂脂质组学的整体影响模式。
主要研究结果
1. 预处理、压榨类型和螺杆转速对南瓜籽油得率及物理品质参数的影响
油脂得率受所有实验因素的显著影响，范围在38.4%至47.87%之间。热压普遍比冷压获得更高得率，最高得率出现在热压整粒种子在最高螺杆转速（SP3=50 rpm）条件下。这表明升温降低了油脂粘度，促进了细胞壁破裂和油脂释放。相反，脱壳处理反而降低了得率，可能源于脱壳过程中的机械损失。冷压脱壳种子在SP1转速下得率最低。烘烤预处理并未显著提高得率，甚至可能因挥发或氧化造成油脂损失。物理指标方面，脱壳种子的油样pH值更接近中性（最高7.18），可能与减少了热降解产物有关。热压整粒种子的油样折射率最高（1.60），暗示不饱和脂肪酸或生物活性成分含量可能更高；而烘烤种子的油样折射率较低（最低1.24），可能由于发色团降解或聚合物形成。冷压脱壳种子的油样粘度最高（26.43 mPa·s），反映了高温下油脂流动性增加（热压脱壳种子粘度最低，22.7 mPa·s）。热压整粒种子的油样比重最高（0.91 g/cm3），而烘烤种子油样比重异常偏低（最低0.62 g/cm3），可能与热分解产生轻组分或夹带空气有关。水分含量普遍较低（0.04%-0.11%），烘烤和热压有助于进一步降低水分，有利于油脂保存。
2. 预处理、螺杆转速和压榨条件对南瓜籽油化学品质参数的影响
化学品质指标同样受到工艺参数的显著调控。脱壳种子的油样皂化值最高（191.3 mg KOH/g），表明其中中等链长或低分子量脂肪酸酯的比例可能较高；烘烤种子的油样皂化值最低（183.3 mg KOH/g），可能与热致聚合或降解有关。碘值（衡量不饱和度）在103.1至117.7 g I2/100g之间变化，冷压烘烤种子的油样在SP3转速下碘值最高，说明冷压更好地保留了多不饱和脂肪酸；热压脱壳种子在SP1转速下碘值最低，提示热加工可能导致不饱和键发生变化。所有油样的过氧化值均较低（3.3-3.7 meq O2/kg），处于新鲜食用油的可接受范围内，表明初始氧化程度可控。酸值和可滴定酸度反映了油脂水解程度，热压烘烤种子的油样酸值最高（2.2 mg KOH/g），显示热和水分共同促进了水解；而脱壳和烘烤种子的油样酸值普遍较低（1.3 mg KOH/g），表明去除种壳减少了酶和水分，有利于稳定。烟点方面，冷压脱壳种子在SP2转速下的油样烟点最高（212 °C），适合高温烹饪；而冷压烘烤种子的油样烟点最低（175.7 °C），可能与烘烤产生的极性降解产物有关。
3. 南瓜籽油的脂肪酸分布
GC-MS分析显示，南瓜籽油的主要脂肪酸为亚油酸（C18:2, 56.08%-59.43%）、油酸（C18:1, 15.78%-19.32%）、棕榈酸（C16:0, 12.22%-13.60%）和硬脂酸（C18:0, 9.34%-10.13%）。热压倾向于提高亚油酸的相对含量（最高59.43%，热压脱壳SP2），但会降低油酸含量（最低15.78%，热压脱壳SP2），这可能是热促进了与油酸相关的酯键水解或导致其选择性降解/异构化。冷压则能更好地保留油酸（最高19.32%，冷压脱壳SP1）。饱和脂肪酸中，棕榈酸在冷压油样中含量略高，硬脂酸含量在不同处理间相对稳定。还检测到多种微量脂肪酸（如月桂酸C12:0、豆蔻酸C14:0、棕榈油酸C16:1等），其中壬二酸二甲酯（氧化裂解产物）在冷压油样中含量略高，原因待究。螺杆转速的影响相对复杂，在热压下提高转速通常会增加亚油酸但减少油酸和硬脂酸。
4. 基于主成分分析（PCA）的南瓜籽油脂质组学分析
主成分分析（PCA）成功地将不同处理组的脂肪酸谱区分开来，前两个主成分累计解释了约84%的方差（PC1=63%, PC2=21%）。分析结果显示，热压处理组（H, D, SP1-3）的脂肪酸组成与亚油酸（C18:2）和棕榈油酸（C16:1）的含量呈正相关，表明热压有助于富集这些不饱和脂肪酸。而冷压处理组（C, D, SP1-3）则与油酸（C18:1）和硬脂酸（C18:0）的含量更接近，反映了其更好地保留了单不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的原始比例。这一多变量分析结果直观地证实了压榨温度是导致脂肪酸谱差异的关键驱动因素。
研究结论与意义
本研究通过系统实验揭示，压榨类型、种子预处理和螺杆转速对南瓜籽油的得率、理化品质和脂肪酸分布具有显著且复杂的协同影响。热压工艺是追求高提取率的有效策略，但会以增加酸值和降低油酸含量为代价，表明存在一定程度的热降解。冷压工艺，特别是在脱壳种子和40 rpm螺杆转速（SP2）下进行时，能更好地保留油脂的营养品质，表现出更高的油酸含量和更优的氧化稳定性指标（更低的过氧化值和酸值）。脱壳预处理有助于提高油脂纯度（如更高的皂化值）和热稳定性（更高的烟点），而烘烤预处理则能在提升风味潜力的同时削弱氧化稳定性。亚油酸是南瓜籽油中最主要的脂肪酸，其释放在热压条件下更充分，但冷压条件有利于维持油酸等单不饱和脂肪酸的水平。主成分分析进一步从脂质组学层面证实了不同处理条件会导致差异化的脂肪酸谱。
该研究明确了在南瓜籽油生产中，存在提取率与营养品质之间的权衡关系。这为生产商根据最终产品定位（例如，作为功能性食品基料强调生物活性成分，还是作为日常烹饪油追求产量和稳定性）来精准优化工艺参数提供了坚实的科学依据。研究成果对推动高品质、高附加值南瓜籽油的标准化、定制化生产具有重要的指导意义，并为其在功能性食品、膳食补充剂等领域的应用开发提供了理论支持。未来研究可关注不同工艺所产油脂的长期储存稳定性及其感官特性，以全面评估其市场适用性。本研究论文已发表于食品科学与技术领域国际期刊《LWT》。
