絞股藍籽油脂的提取工藝研究及成分分析

樂 意，劉 力

（貴州大學藥學院，貴州貴陽550025）

絞股藍籽油脂的提取工藝研究及成分分析

樂 意，劉 力*

（貴州大學藥學院，貴州貴陽550025）

通過單因素和正交試驗對超聲波輔助提取絞股藍籽油脂的工藝條件進行優化，并對所得油脂進行成分分析。研究結果表明，超聲提取采用石油醚為提取溶劑時，最佳油脂提取工藝條件為料液比1∶8（g∶mL），超聲時間30 min，超聲功率400 W，超聲溫度50℃。在此最佳工藝條件下，絞股藍籽油脂提取率可達35.37%。所得絞股藍籽油脂密度0.915 1 g/mL，酸值0.739 8 mg KOH/g，皂化值185.919 7 mg KOH/g，平均分子質量908.845 9 u，水分和揮發物含量0.281 9%。油脂中含有9種脂肪酸，其中6種為不飽和脂肪酸，占總脂肪酸含量的95%，含量最多的是α-桐酸（56.24%）。

絞股藍籽；提取工藝；超聲波；α-桐酸；不飽和脂肪酸

絞股藍（Gynostemma pentaphyllum）主要分布在秦嶺南坡、長江流域及其以南地區[1]。研究發現，絞股藍中含有皂甙[2-3]、多糖[4]、黃酮[5]等化學成分，具有抗腫瘤[6-7]、保護心血管[8]、降血糖[9]等多種藥理作用，這引起人們對絞股藍開發利用的極大興趣。目前，對絞股藍的研究主要集中于絞股藍的種植技術[10]、絞股藍中皂甙[11-13]和多糖[14]等的提取工藝，針對絞股藍籽的研究較少。姜東亮等[15-16]研究發現絞股藍籽中含大量不飽和脂肪酸，尤其是α-桐酸含量非常豐富。本試驗主要對絞股藍籽油脂的提取方法及其工藝進行研究，并采用氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）對提取出的油脂成分進行分析，為進一步開發利用絞股藍籽提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

絞股藍籽購自陜西省安康平利縣，去皮，干燥，待用；石油醚（沸程60～90℃）、無水乙醇、乙酸乙酯、乙醚、苯、甲醇均為分析純：天津市富宇精細化工試劑有限公司；氫氧化鉀（分析純）：重慶川江化學試劑廠；無水硫酸鈉（分析純）：江蘇強盛功能化學股份有限公司。

1.2 儀器與設備

RE-3000型旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠；FW200型高速中藥粉碎機：天津華鑫儀器廠；QP2010型氣相色譜-質譜聯用儀：日本SHIMANZU公司；HF-2B型超聲循環提取機：北京弘祥隆生物技術開發有限公司；FY172型壓榨機：上海二龍糧油設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 提取方法

（1）壓榨法：直接將烘干的絞股藍籽投料進壓榨機進行榨取，壓榨溫度控制在90℃左右，榨取次數1～3次，得絞股藍籽油脂粗品。

（2）索氏提取：稱取20 g絞股藍籽粉于濾紙包中，放入索氏提取器，在250 mL燒瓶中加入石油醚，水浴60℃回流一定時間后減壓蒸餾烘干至恒質量，得絞股藍籽油脂粗品。

（3）超聲波輔助提取：稱取300 g絞股藍籽粉置于超聲提取器中，加入一定量石油醚，在功率800 W，頻率20 KHz、溫度50℃條件下超聲提取30 min。超聲結束后減壓蒸餾烘干至恒質量，得到絞股藍籽油脂粗品。

1.3.2 油脂成分的GC-MS色譜分析

（1）脂肪酸的甲酯化[17]：吸取油脂0.2 mL于10 mL容量瓶中，加入2 mL石油醚-苯（1∶1，V/V）的混合溶液，搖動，待油脂溶解后，加入4mL0.5mol/LKOH甲醇溶液，振搖，50℃恒溫靜置60 min后，加入蒸餾水至刻度，靜置分層，取上層清液，加入Na2SO4干燥后，進GC-MS分析，采用面積歸一化法對各脂肪酸的相對含量進行計算。

（2）氣相色譜（GC）條件：SE-54毛細管柱（30m×0.25mm× 0.25 μm），氦氣為載氣，恒流方式，流速0.5 mL/min。柱箱采用程序升溫，初始溫度50℃，以10℃/min升溫至240℃，維持20 min。分流比為20∶1，進樣口溫度為250℃。

（3）質譜（MS）條件：離子源溫度200℃，四級桿溫度150℃，質譜延時時間5min，電子倍增器（electronmultiplier，EM）電壓1.20kV，電離方式為電子電離（electronic ionization，EI），電子轟擊能量70 eV。質量掃描范圍20～400 m/z。

1.3.3 油脂理化性質測定

（1）密度（ρ）：根據密度的定義進行測定。

（2）酸值（acid value，AV）：采用國家標準GB 5530—2005《動植物油脂酸值和酸度測定》中的滴定儀法進行測定。酸值計算公式：

AV=56.1×V×C/m

式中：AV為油脂酸值，mg KOH/g；V為KOH標準溶液的體積，mL；C為KOH標準溶液的濃度，mol/L；56.1為KOH的摩爾質量，g/mol；m為試樣的質量，g。

（3）皂化值（saponification value，SV）：采用國家標準GB/T 5534—2008《動植物油脂皂化值的測定》中的方法進行測定。皂化值計算公式：

SV=（V0-V1）×C×56.1/m

式中：SV為油脂皂化值，mg KOH/g；V0為空白試驗所消耗的鹽酸標準溶液體積，mL；V1為試樣所消耗的鹽酸標準溶液體積，mL；C為鹽酸標準溶液的濃度，mol/L；56.1為KOH的摩爾質量，g/mol；m為試樣的質量，g。

（4）平均分子質量（M）：根據得到的皂化值和酸值，計算油脂的平均分子量[18]。油脂平均分子量計算公式：

式中：SV為油脂皂化值，mgKOH/g；AV為油脂酸值，mgKOH/g；56.1為KOH的摩爾質量，g/mol；3表示每中和1 mol甘油三酯需消耗3 mol氫氧化鉀。

（5）水分和揮發物含量：采用國家標準GB/T9696—2008《動植物油脂水分和揮發物含量測定》中的方法B進行測定。水分和揮發物含量的計算公式：

式中：X為水分及揮發物含量，%；m1為加熱前玻璃容器及測試試樣的質量，g；m2為加熱后玻璃容器及測試試樣的質量，g；m0為玻璃容器的質量，g。

1.3.4 油脂提取率計算

絞股藍籽油脂提取率計算公式：

式中：E為油脂提取率，%；m1為絞股藍籽油質量，g；m2為絞股藍籽粉質量，g。

2 結果與分析

2.1 提取方法考察

2.1.1 提取方法的確定

以石油醚作為提取溶劑，對3種提取方法提取絞股藍籽油脂進行比較，結果如表1所示。由表1可知，索氏提取法和超聲波輔助提取法的提取率較高。但索氏提取法處理量過低，難以滿足工業要求。超聲提取法提取周期短，提取率高，不需加熱，處理量大，溶劑用量少，比較適合工業生產過程[19]。因此，本試驗采用超聲波輔助提取法。

2.1.2 提取溶劑的確定

采用超聲波輔助提取法，在料液比1∶6（g∶mL），超聲溫度50℃，超聲功率500 W，超聲時間30 min條件下，考察提取溶劑（無水乙醇、乙酸乙酯、石油醚、乙醚）對油脂提取率的影響，結果如圖1所示。由圖1可知，乙酸乙酯、乙醚和石油醚，對油脂有較大溶解度。其中乙酸乙酯的提取率最高，但所得提取物顏色較深且雜質較多；石油醚的提取率次之，提取物雜質較少；乙醚的提取率與石油醚相仿，但乙醚的沸點較低危險性大。因此，本試驗采取超聲波輔助提取并以石油醚為提取溶劑。

2.2 超聲波提取工藝的單因素考察

超聲波是頻率較高的聲波（＞20 kHz），常用于天然產物的提取過程[20-22]。超聲波在介質中傳播時能產生空化作用、機械作用、熱學作用以及化學作用[23-24]，從而能快速破壞細胞壁、細胞膜，加速物質的溶出分散過程。本試驗考察超聲時間、超聲功率、料液比、超聲溫度對油脂提取率的影響。

2.2.1 超聲時間

在提取溶劑為石油醚，料液比1∶6（g∶mL），超聲溫度50℃，超聲功率500W條件下，考察超聲時間（10min、20min、30 min、40 min、50 min）對油脂提取率的影響，結果見圖2。

由圖2可知，隨超聲時長增加，提取率不斷增加。超聲時間超過30 min后，提取率基本保持不變。說明提取時間越長，破壁越完全，溶質溶出越充分。在試驗條件下，超聲提取30 min即能將油脂基本提取完全。因此，在本試驗條件下，選擇30 min為適宜的超聲提取時間。

2.2.2 超聲功率

在提取溶劑為石油醚，料液比1∶6（g∶mL），超聲溫度50℃，超聲時間30min條件下，考察超聲功率（300W、400W、500 W、600 W、700 W）對油脂提取率的影響，結果見圖3。

由圖3可知，超聲功率越強，提取率越高。功率超過500W之后提取率變化不大，說明在相同的作用時間內，超聲提取時功率越強，破壁作用越強，油脂溶出量越多。在超聲功率500 W試驗條件下，已能將油脂基本提取完全。因此，在本試驗條件下，選擇500 W為適宜的超聲功率。

2.2.3 料液比

在溶劑為石油醚，超聲溫度50℃，超聲時間30 min，超聲功率500 W條件下，考察料液比（1∶6、1∶7、1∶8、1∶9、1∶10（g∶mL））對油脂提取率的影響，結果見圖4。

由圖4可知，溶劑用量的越多，提取率越高。料液比超過1∶8（g∶mL）之后，提取率變化不大。溶劑用量越大，油脂越容易滲透出來。結果表明，料液比達到1∶8（g∶mL）即能將油脂基本提取完全。因此，在本試驗條件下，1∶8（g∶mL）是適宜的料液比。

2.2.4 超聲溫度

在溶劑為石油醚，料液比1∶8（g∶mL），超聲功率500 W，超聲30min條件下，考察超聲溫度（20℃、30℃、40℃、50℃、60℃）對油脂提取率的影響，結果見圖5。

由圖5可知，超聲溫度增加，提取率也隨之增加，并在40℃達到最大值，繼續提高溫度，提取率反而有所下降。在一定條件下，溶劑提取速度主要由擴散系數決定，而擴散系數與溫度成正比，因而溫度越高提取速度越快。但當溫度過高時，揮發油類物質散失較多，反而使提取速率下降。而且，溫度太高會使不飽和脂肪酸氧化還原影響油脂組成[25]。因此，在本試驗條件下，選擇40℃為適宜超聲溫度。

2.3 提取工藝條件優化

根據單因素試驗結果，以絞股藍籽油脂提取率為評價指標，采用正交試驗L9（34）優化絞股藍籽油工藝條件，因素與水平見表2，結果與分析見表3，方差分析見表4。

由表3可知，各因素對絞股藍籽油提取率的影響主次順序依次為A＞B＞D＞C。優化后的組合為A2B2C1D3，即料液比為1∶8（g∶mL），超聲時間為30min，超聲功率為400W，超聲溫度為50℃。按此條件進行3次平行試驗，測得絞股藍籽油提取率平均值為35.37%。由表4可知，料液比對提取率的影響顯著，其余3個因素的影響均不顯著。

2.4 油脂成分分析

2.4.1 絞股藍籽油脂的理化性質分析

對所得絞股藍籽油脂的理化性質進行測定，結果見表5。

由表5可知，絞股藍籽油脂的密度較低，平均分子量較小。其酸值符合一級花生油、大豆油和菜籽油的酸價標準（≤1.0 mg KOH/g）[26]，皂化值低于一般油脂，說明油中游離脂肪酸含量較低，油脂質量較好。

2.4.2 絞股藍籽油脂的組成成分分析

用GC-MS對油脂組成成分進行檢測，其總離子流色譜圖及質譜圖見圖6，各成分鑒定結果見表6。

由表6可知，絞股藍籽油中含有9種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸有6種。不飽和脂肪酸含量約占總脂肪酸含量的95%，其中含量最多的是α-桐酸，其相對含量高達56.24%。遠高于石榴籽和瓜蔞籽，與苦瓜籽相當[27]。試驗結果與姜東亮等[15]的測定結果類似，與劉世彪等[16]測定結果有差別。

α-桐酸（α-eleostearic acid，α-ESA）又稱為9Z,11E,13E-十八碳三烯酸，是共軛亞麻酸的一種異構體，在體內會代謝為c9,t11-CLA，具有抑制腫瘤[28]、降低膽固醇[29]、降低體內亞油酸含量[30]等作用。本研究結果表明，絞股藍籽含有豐富的不飽和脂肪酸，尤其是α-桐酸，具有進一步開發為營養補充劑或藥物的潛力。

3 結論

采用超聲提取工藝以石油醚為提取溶劑時，最佳油脂提取工藝條件為料液比1∶8（g∶mL），超聲時間30 min，超聲功率400 W，超聲溫度50℃。在此優化工藝條件下，絞股藍籽油脂提取率可達35.37%。絞股藍籽油脂組成中不飽和脂肪酸的含量約占總脂肪酸含量的95%，且主要為α-桐酸（56.24%）。

絞股藍籽中富含以α-桐酸為主的不飽和脂肪酸，因此絞股藍籽作為天然的α-桐酸資源，有潛力成為c9,t11-CLA新的天然膳食來源，具有進一步研究開發的價值。這對提高絞股藍資源的利用率，增加其商業附加值具有實際意義。

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Extraction technology and composition analysis ofGynostemma pentaphyllumseed oil

LE Yi,LIU Li*
(School of Pharmaceutical Sciences,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

Ultrasonic-assisted extraction process ofGynostemma pentaphyllumseed oil was optimized by single factor test and orthogonal test,and the composition of the seed oil extract wasanalyzed.Usingpetroleumetherasextractionsolvent,theoptimalultrasonic-assistedconditionswereasfollows: materialtosolutionratio1∶8(g∶ml),extraction time 30 min,ultrasonic power 400 W and extraction temperature 50℃.Under the optimized condition, the extraction rate of seed oil could reach 35.37%.Physicochemical properties of the seed oil including density,acid value,saponification value, average molecular weight and the content of moisture and volatile matter were 0.915 1 g/ml,0.739 8 mg KOH/g,185.919 7 mg KOH/g,908.845 9 u and 0.281 9%,respectively.GC-MS analysis revealed that there were 9 kinds of fatty acids inG.pentaphyllumseed oil,including 6 kinds of unsaturated fatty acids which accounted for 95%of the total fatty acids,and the major constituent was α-eleostearic acid(56.24%).

Gynostemma pentaphyllum;extraction technology;ultrasonic;α-eleostearic acid;unsaturated fatty acid

TS201.1

A

0254-5071（2015）06-0084-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.019

2015-05-03

貴州省科學技術基金（黔科合J字[2010]2225號）

樂意（1981-），女，講師，碩士，研究方向為分離工程。

*通訊作者：劉力（1976-），男，講師，博士研究生，研究方向為分離工程。