超臨界CO2萃取西伯利亞白刺籽油工藝研究

阿卜杜麥吉提·阿卜杜喀迪爾，馬依努爾·拜克力，張君萍，阿吉艾克拜爾·艾薩，*

（1.新疆醫科大學藥學院，新疆烏魯木齊830054；2.中國科學院干旱區植物資源化學重點實驗室，中國科學院新疆理化技術研究所，新疆烏魯木齊830011；3.省部共建新疆特有藥用資源利用國家重點實驗室培育基地，新疆烏魯木齊830011）

超臨界CO2萃取西伯利亞白刺籽油工藝研究

阿卜杜麥吉提·阿卜杜喀迪爾1，馬依努爾·拜克力2，3，張君萍2，3，阿吉艾克拜爾·艾薩2，3，*

（1.新疆醫科大學藥學院，新疆烏魯木齊830054；2.中國科學院干旱區植物資源化學重點實驗室，中國科學院新疆理化技術研究所，新疆烏魯木齊830011；3.省部共建新疆特有藥用資源利用國家重點實驗室培育基地，新疆烏魯木齊830011）

以西伯利亞白刺籽油的收率為評價指標，在單因素實驗基礎上，采用L9（34）正交實驗優化白刺籽油的超臨界CO2萃取工藝條件，并用GC-MS對最佳工藝條件萃取的白刺籽油脂肪酸成分進行分析。結果表明：超臨界CO2萃取白刺籽油的最佳工藝條件為萃取壓力40MPa，萃取溫度55℃，CO2流量10 L/min。從白刺籽油中分離并鑒定出8種成分，其中不飽和脂肪酸以亞油酸（65.671%）和油酸（25.747%）為主，占總含量的90%以上。

西伯利亞白刺籽油；超臨界CO2萃取；GC-MS；不飽和脂肪酸

西伯利亞白刺（Nitraria sibirica Pall.）是蒺藜科（Zygophyllaceae）白刺屬（Nitraria L.）植物，主要分布于我國新疆、華北、東北地區，是荒漠地區重要的建群植物，也是優良的固沙樹種，在防止風沙危害、改良土壤、保持沙區生態平衡中起著重要作用[1]。白刺也是維吾爾醫常用藥材，有健脾胃、調經活血、降壓作用，出現在多種傳統經典方劑中，療效顯著[2]。

在白刺資源中，白刺種子也是重要的資源，其顆粒較大，千粒重為16g～17 g，以超臨界CO2萃取唐古特白刺籽油，對籽油進行GC-MS分析研究表明有大量的脂肪酸，特別是不飽和脂肪酸含量高達90%以上[3-5]。目前對白刺籽油進行提取和成分分析的報道甚少，而采用超臨界CO2萃取技術，正交試驗法探究西伯利亞白刺籽油最佳提取工藝條件，并用氣象色譜-質譜聯用技術分析其成分的文獻未見報道。因此，本文研究了超臨界CO2萃取西伯利亞白刺籽油的最佳工藝條件，并用GC-MS技術對最佳條件下制備的籽油進行脂肪酸成分分析，為進一步開發利用西伯利亞白刺資源提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 原料

西伯利亞白刺果實采集于新疆和田，經新疆大學資源與環境科學學院教授努爾巴依·阿布都沙力克鑒定為蒺藜科白刺屬西伯利亞白刺（Nitraria sibirica Pall.）的果實。采摘的果實，去果肉，取籽，曬干，粉粹備用。

1.2 試劑

石油醚（沸程60℃～90℃）、甲醇、氫氧化鉀、乙醚、正己烷以及無水硫酸鈉均為分析純。CO2：食品級（純度為99.99%）。

1.3 儀器設備

SpeedTM SFE-2型超臨界CO2萃取裝置：Universal Analytical&Testing Instrument Ltd.；Agilent7890A-5975CGC-MS氣相色譜質譜聯用儀：美國安捷倫公司；ZFQ85A型旋轉蒸發器，CPA124S電子天平：德國賽多利斯；電熱恒溫鼓風干燥箱：上海齊欣科學儀器公司。

1.4 方法

1.4.1 單因素實驗

在預實驗中一次性投料量，粉粹粒度，萃取時間等因素對白刺籽油萃取率影響不顯著，所以正式實驗中將這3個因素定為一次投料200 g，粉粹粒度40目，萃取2 h，考察了其它因素對收率的影響。

白刺籽油收率/%=所得白刺籽油質量/所取白刺粉粹物質量×100%。

1.4.1.1 萃取壓力對萃取率的影響

萃取溫度45℃，CO2流量8 L/min條件下，考察了萃取壓力分別為30、35、40、45MPa時的白刺籽油萃取率。

1.4.1.2 萃取溫度對萃取率的影響

萃取壓力35MPa，CO2流量8 L/min，萃取溫度設定為40、45、50、55℃，分別進行萃取。

1.4.1.3 CO2流量對萃取率的影響

萃取壓力35MPa，萃取溫度45℃的條件下考察了CO2流量為6、8、10 L/min時的萃取率。

1.4.2 正交試驗設計

以萃取壓力，萃取溫度，CO2流量等因素為參數，采用L9（34）正交實驗優化超臨界CO2萃取白刺籽油的工藝條件。

1.4.3 驗證試驗

在優化的提取條件下，進行3組平行試驗，測得3次籽油的萃取率。

1.4.4 白刺籽油的GC-MS分析

1.4.4.1 油樣的甲酯化處理

取最佳工藝條件下萃取得到的白刺籽油100mg置于試管中，加20 mL石油醚使之完全溶解，再加入0.4mol/LKOH-甲醇溶液10mL，混勻，在40℃下恒溫水浴30 min，加入20 mL超純水，靜置，待分層清晰后取上清液，丙酮稀釋10倍后作為色譜試樣測定。

1.4.4.2 GC-MS分析條件

GC色譜條件：HP-INNOWAX毛細管柱（30m× 0.25mm×0.25μm）；汽化室溫度260℃；起始溫度為100℃，保持2min，以4℃/min的速率程序升溫至200℃，保持5min，以6℃/min升溫至240℃，保持5min；載氣為氦氣，流速為1.0 mL/min；壓力3.4 kPa；進樣量為1 L；分流比為30∶1。

MS條件：接口溫度250℃；離子源溫度230℃；電離方式EI離子源；電子能量70 eV；掃描質量范圍30 amu～350 amu；采用全離子掃描，排除溶劑峰，歸一化法對各組分進行定量分析，對GC-MS分離出的各組分質譜圖，檢索NIST 08譜圖數據庫。

2 結果與討論

2.1 萃取壓力對萃取率的影響

萃取壓力對萃取率的影響見圖1。

圖1 萃取壓力對萃取率的影響Fig.1 Effect of extraction pressure on yield

由圖1可見，萃取壓力對西伯利亞白刺籽油萃取率的影響比較明顯，萃取壓力為35MPa時最曲率達到最高值，再增加萃取壓力后萃取率開始下降。

2.2 萃取溫度對收率的影響

萃取溫度對收率的影響見圖2。

由圖2可見，隨著萃取溫度的升高，萃取率先增加后降低，這是由于溫度對萃取率有兩方面的影響，一方面，溫度的升高可以提高白刺籽油的擴散系數，有利于萃取；另一方面，升溫會降低CO2的密度，使油脂的溶解度下降，反而不利于萃取得率的增加。

圖2 萃取溫度對萃取率的影響Fig.2 Effect of extraction temperture on yield

2.3 CO2流量對萃取率的影響

CO2流量對萃取率的影響見圖3。

圖3 二氧化碳流量對萃取率的影響Fig.3 Effect of CO2flow rate on yield

由圖3可見，CO2流量為8 L/min時萃取率最高。

2.4 西伯利亞白刺籽油超臨界CO2萃取正交實驗

正交實驗因素水平見表1，正交實驗結果見表2。

表1 正交實驗因素水平Tab le1 Designs of factors and levels of orthogonal experiment

表2 正交實驗結果及極差分Tab le2 Results of orthogonal experiment

由表2可知，各因素對實驗結果的影響依次為：B（萃取溫度）＞A（萃取壓力）＞C（CO2流量）。西伯利亞白刺籽油超臨界CO2萃取的最佳工藝條件為A3B3C3，即萃取溫度55℃、萃取壓力40MPa、CO2流量10 L/min。

2.5 驗證試驗結果

按照正交試驗確定的最佳工藝，即萃取溫度55℃、萃取壓力40MPa、CO2流量10 L/min，進行3組平行試驗，3次籽油得率平均值為4.63%且3次的得率很接近最高得率，相互之間差異很小說明該條件穩定。

表3 最佳工藝驗證實驗結果Table3 Experimental results of optimum technological stability

2.6 西伯利亞白刺籽油脂肪酸成分分析

按照1.4.4.1條件，對最佳工藝條件下提取的西伯利亞白刺籽油甲酯化產物，通過氣相色譜-質譜分析，共得到8個峰，NIST 08質譜庫進行檢索并綜合解析，鑒定出8個化合物，并用面積歸一法計算出相對含量，分析結果見表4。

表4 西伯利亞白刺種子油脂肪酸成分及含量Table4 The composition and content of fatty acid fron Nitraria sibirica Pall.

3 結論

超臨界CO2萃取西伯利亞白刺籽油的正交實驗研究表明，各因素影響的主次順序：萃取溫度＞萃取壓力＞CO2流量。得到的最佳工藝條件：萃取壓力40MPa，萃取溫度55℃，CO2流量10 L/min。此方法提取白刺籽油的品質好，無溶劑殘留。同時由GC-MS分析結果可以看出，西伯利亞白刺籽油中含大量的不飽和脂肪酸，其中亞油酸含量最高（＞65%）其次是油酸（約25%），亞麻酸含量近1%。這些脂肪酸統稱為不飽和脂肪酸，也是人體必需脂肪酸，是近年來藥品和保健食品研究與開發的熱點[6-7]。有關不飽和脂肪酸的研究報道較多，具有保持細胞的正常生理功能、降低血中膽固醇和甘油三酯、改善血液微循環、增強記憶力和思維能力等幾方面的生理功能[8-9]，因而白刺籽油可作為開發保健食品、藥品的特色原料，具有實用價值。

[1]李必華,邢尚軍.白刺及其開發利用[J].山東林業科技,1994(3)：7-12

[2]劉勇民.維吾爾藥志[M].烏魯木齊：新疆科技衛生出版社,1999

[3]王洪倫,劉永軍,趙先恩,等.HPLC-APCI-MS法分析測定白刺籽油中游離脂肪酸[J].分析實驗室,2007,26(11)：25-28

[4]王洪倫,王小艷,張鳳枰,等.唐古特白刺籽油的超臨界CO2流體萃取及GC/MS分析[J].中國油脂,2006,32(10)：61-63

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Supercritical CO2Extraction of Nitraria sibirica Pall.Seed Oil and its Fatty Acid Com position Analysis

ABDUKADIR Abdumijit1，BAKRI Mahinur2，3，ZHANG Jun-ping2，3，AISA HajiAkber2，3，*
（1.College of Pharmacy，Xinjiang Medical University，Urumqi830054，Xinjiang，China；2.The Key Laboratory of Plant Resources and Chemistry of Arid Zone，Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Urumqi830011，Xinjiang，China；3.State Key Laboratory Basis of Xinjiang Indigenous Medicinal Plants Resource Utilization，Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Urumqi830011，Xinjiang，China）

With oil yield as evaluation index，the oahogonal design L9（34）was applied to optimize super-critical CO2extraction conditions of Nitraria sibirica Pall.seed oil，and fatty acid composition of the oil extracted under the optimal conditions was analyzed by GC-MS.The results indicated that the optimal extraction conditions were as follows：extraction pressure 40 MPa，extraction temperature 55℃，CO2flow rate10 L/min.Eight kinds of compounds in the oil were separated and identified，among them unsaturated fatty acid reached more than 90%.

Nitraria sibirica Pall.seed oil；supercritical CO2extraction；GC-MS；unsaturated fatt yacid

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.06.009

2014-11-12

中國科學院西部博士基金（XBBS201312）

阿卜杜麥吉提·阿卜杜喀迪爾（1987—），男（維吾爾），碩士研究生，研究方向：天然藥物化學。

*通信作者