香樟籽油的響應面優化提取及其抗氧化研究

2014-06-11 02:44:48耿敬章劉軍海

中國糧油學報 2014年2期

耿敬章劉軍海

(陜西理工學院生物科學與工程學院1，漢中 723000)(陜西理工學院化學與環境科學學院2，漢中 723000)

香樟 (Cinnamomumcamphora)，別名樟樹、芳樟等，屬樟科，樟屬植物, 主要分布在長江以南地區[1]。樟樹是一種用途廣泛的經濟樹種，其根莖、枝葉可以提煉樟腦和樟腦油等[2]。此外香樟含有揮發油，尤其以籽中為多，其脂肪酸組成以癸酸、月桂酸等中碳鏈脂肪酸為主，占90%左右[3]。香樟籽有一定的生理作用，能散寒祛濕，行氣止痛，治吐瀉，胃寒腹痛，腳氣，腫毒，具有降血脂及降膽固醇等作用[4-5]?！毒V目拾遺》記載：“磨涂腫毒；治中酒、心胃疼皆效?！薄稄V西中藥志》記載：“治嘔吐，水瀉，腹痛?！薄逗纤幬镏尽酚涊d：“利尿，解酒”[4]。研究以香樟籽為原料，對香樟籽油的響應面提取工藝進行優化，并對其體外抗氧化活性進行研究，以期為香樟籽的綜合利用提供理論基礎。

1 材料及方法

1.1 原料

香樟籽：采集于陜西理工學院香樟路，將采集到的香樟籽洗凈后烘干并用粉碎機粉碎后備用；CO2，食用級。

1.2 試驗儀器與設備

HA231-50-06-C型超臨界C02流體萃取裝置:華安超臨界萃取有限公司；RE52-AA旋轉蒸發儀:廣東凱文設備公司；FY135中藥草粉碎機:天津市泰斯特儀器有限公司；TU-1221紫外-可見分光光度計:日本島津;TDL-40B型飛鴿牌離心機:上海安亭;Al204型電子天平:梅特勒-托利多儀;DHF-9055A型電熱鼓風干燥箱:上海一恒。

1.3 試驗方法

1.3.1 香樟籽油超臨界CO2提取工藝流程

香樟籽→烘干→破碎→去殼→篩分→稱量→裝于萃取器→控制CO2流量→設定壓力、溫度和時間→超臨界CO2提取萃取→分離→精制香樟籽油[4]

1.3.2 香樟籽油得率計算

1.3.3 還原力的測定

采用普魯士藍法[5]。

1.3.4 DPPH·清除率的測定

將香樟籽油溶液取0.1 mL與3 mL120 μmol/L的DPPH·溶液加入同一試管中，搖勻，在黑暗中放置30 min，以無水乙醇為空白在517 nm測定其吸光度[6]，并按下式計算其清除率：

清除率=[(Ac-Ai) /Ac]×100%

式中：Ac為無水乙醇加DPPH·溶液的吸光度；Ai為香樟籽油加DPPH·溶液的吸光度。

2 結果與分析

2.1香樟籽油的超臨界CO2提取條件的優化試驗

2.1.1 CO2流量對香樟籽油萃取得率的影響

設定萃取壓力為30 MPa，溫度為50 ℃，萃取時間為2.5 h，研究20、25、30、35、40、45 kg/h 6個梯度的CO2流量對香樟籽油萃取得率的影響[7]。按方法1.3.1提取香樟籽油。由圖1可以看出，CO2流量應控制在35 kg/h左右較為適宜。

圖1 CO2流量對香樟籽油得率的影響

2.1.2 萃取壓力對香樟籽油萃取得率的影響

設定CO2流量為35 kg/h，溫度為50 ℃，萃取時間為2.5 h，研究20、25、30、35、40、45 MPa 6個梯度的萃取壓力對香樟籽油萃取得率的影響。按方法1.3.1提取香樟籽油。由圖2可以看出，萃取壓力應控制在30 MPa左右較為適宜。

圖2 萃取壓力對香樟籽油得率的影響

2.1.3 萃取時間對香樟籽油萃取得率的影響

設定CO2流量為35 kg/h，溫度為50 ℃，萃取壓力為30 MPa，研究1、1.5、2、2.5、3、3.5 h 6個梯度的萃取時間對香樟籽油萃取得率的影響[8]。按方法

圖3 萃取時間對香樟籽油得率的影響

1.3.1提取香樟籽油。由圖3可以看出，萃取時間應控制在2.5 h左右較為適宜。

2.1.4 溫度對香樟籽油萃取得率的影響

設定CO2流量為35 kg/h，萃取時間為2.5 h，萃取壓力為30 MPa，研究40、45、50、55、60、65 ℃ 6個梯度的溫度對香樟籽油萃取得率的影響[9]。按1.3.1方法提取香樟籽油。由圖4可以看出，溫度應控制在50 ℃左右較為適宜。

圖4 溫度對香樟籽油得率的影響

2.1.5 響應面法優化香樟籽油超臨界CO2萃取工藝條件

在單因素試驗的基礎上，選取CO2流量、萃取壓力、萃取時間、溫度各因素的最優試驗范圍，研究按照表1的因素水平表，以香樟籽油得率為響應值，采用響應面分析法對其進行優化，以確定香樟籽油得率超臨界CO2萃取最佳工藝條件。試驗結果、回歸方程圖及響應面方差分析結果見表2、表3。

表1 試驗因素水平及編碼

根據香樟籽油提取的試驗結果，由響應面分析法得出關于香樟籽油提取率的二次回歸擬合方程：

提取率=30.09+0.80A+0.42B+0.92C-1.46D-3.02AB+0.71AC+2.35AD-0.91BC+0.57BD-1.36CD-2.25A2-3.22B2-2.52C2-1.62D2(式中：A為CO2流量，B為萃取壓力，C為萃取時間，D為溫度)

對香樟籽油提取的試驗結果進行多元回歸分析，由回歸方程各項的方差分析結果(表3)可以看出，Model的F值為7 067.70，P值為<0.000 1，表明Model極顯著，同時CO2流量、萃取壓力、萃取時間和溫度都是顯著因素， CO2流量與萃取壓力、萃取時間、溫度的交互作用都顯著，萃取壓力與萃取時間、溫度的交互作用也都顯著，萃取時間與溫度的交互作用也顯著。而失擬項的F值為4.26，P值為0.102 0，說明了該模型與香樟籽油提取實際情況擬合程度比較好，可以預測香樟籽油提取最佳條件。根據回歸分析結果(表3)，做出相應曲面圖，見圖5～圖10。