正交試驗法優選蒜頭果果殼和果皮粗脂肪提取工藝

楊玉玲 王序英 趙大偉 魏波 滕娟

摘要 為提高蒜頭果的綜合開發利用價值，以干燥蒜頭果果殼、果皮粉末為原料，采用索氏提取法提取蒜頭果果殼、果皮粗脂肪，分析浸泡時間、提取時間、提取溫度3個因素對蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率的影響，應用L9（34）正交試驗優選最佳提取工藝。結果表明：蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取的最佳工藝條件：蒜頭果果殼為浸泡時間6 h、提取溫度90 ℃、提取時間12 h;果皮為浸種時間30 h、提取溫度90 ℃、提取時間12 h。對粗脂肪提取率進行方差分析和極差分析，結果表明浸泡時間對果殼、果皮粗脂肪提取率的影響最大，提取時間對果殼、果皮粗脂肪提取率的影響最小。在最佳工藝條件下進行驗證試驗，粗脂肪提取率分別為6.47%和6.60%。正交試驗法優選蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取工藝穩定、可行，為蒜頭果資源的進一步研究與利用奠定了基礎。

關鍵詞 蒜頭果;果殼;果皮;粗脂肪;索式提取;正交試驗;提取工藝

中圖分類號 R 284.2? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）01-0190-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.01.051

Screening of the Extraction Technology of Crude Fat from Shell and Peel of Malania oleifera by Orthogonal Test

YANG Yu-ling1， WANG Xu-ying2， ZHAO Da-wei1 et al

（1.Wenshan Academy of Agricultural Sciences，Wenshan，Yunnan 663000;2.School of Life Science and Technology，Honghe University， Mengzi， Yunnan 661100）

Abstract In order to improve the comprehensive development and utilization values of Malania oleifera， the dry shell and peel powder of M. oleifera were used as raw materials to extract the crude fat from the shell and peel of M.oleifera by Soxhlet extraction method. The effects of three factors（soaking time， extraction time and extraction temperature） on the extraction rate of crude fat from the shell and peel of M.oleifera were analyzed. The optimum extraction? process was optimized by L9 （34） orthogonal test.The results showed that the optimum extraction? process conditions of crude fat extraction from the shell and peel of M.oleifera were as follows： the soaking time of M. oleifera shell 6 h，? extraction temperature 90 ℃， extraction time 12 h; the soaking time of M. oleifera peel 30 h， extraction temperature 90 ℃， extraction time 12 h.? The results of variance analysis and range analysis showed that the? soaking time had the greatest effects on the extraction rate of crude fat from? the shell and peel， and extraction time had the least effects? on the extraction rate of crude fat. The verification experiment was conducted? under the optimal extraction process conditions， the extraction rates of crude fat were 6.47% and 6.60% respectively. The extraction process of crude fat from the shell and peel of M.oleifera was stable and feasible，? which laid a foundation for further research and utilization of M. oleifera resources.

Key words Malania oleifera;Shell;Peel;Crude fat;Soxhlet extraction;Orthogonal test;Extraction process

基金項目 云南省科技廳基礎研究專項-青年項目（202001AU-070147）。

作者簡介 楊玉玲（1985—），女，新疆石河子人，農藝師，碩士，從事中藥材活性成分及生理生化研究。 通信作者，高級農藝師，博士，從事藥用植物次生代謝調控及生理生化特性研究。

收稿日期 2021-05-07;修回日期 2021-06-15

蒜頭果（Malania oleifera Chun et Lee）為鐵青樹科蒜頭果屬，又名山桐果、馬蘭后、猴子果等[1]，是我國特有的古老木本油料樹種、國家二級珍稀瀕危保護樹種和國家二類珍貴用材樹種[2-3]。蒜頭果自然分布區域狹窄，種群數量少、消失速度快，是云南、廣西地區特有的珍稀瀕危保護植物，其種子富含油脂，可食用，也可制成肥皂或潤滑油，還能合成麝香酮等[4]。研究表明，蒜頭果油脂中含有60%以上的神經酸，是目前自然界中已發現神經酸含量最高的植物[5]。神經酸又名鯊魚酸，學名為Z-15-二十四碳烯酸，是一種長鏈單不飽和脂肪酸[6]，不僅具有增強免疫力[7]、提高神經活躍度、防止腦神經衰弱的作用[8]，對阿爾茨海默病[9-10]、腎上腺腦白質營養不良[11]、腫瘤[12]等心血管及人體自身免疫缺乏性疾病也具有相當好的預防和治療功效[13]，而且還是合成名貴香料的原料[14]。高純度神經酸的價格與黃金相當。

近幾年，脂肪酸的營養價值和生理功能逐漸受到人們的關注，尤其是含不飽和脂肪酸的蒜頭果更加凸顯其研究價值。目前國內對蒜頭果的研究主要集中在種仁油提取、脂肪酸組成與應用、蛋白質活性等方面，而剩余果殼和果皮則很少報道。筆者采用正交試驗對蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取工藝進行優選，旨在開發蒜頭果的潛在用途和提高蒜頭果的綜合開發利用價值。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑。蒜頭果，采自云南廣南縣舊莫鄉;丙酮、石油醚（60～90 ℃）、正己烷、乙酸乙酯、乙醇、氯仿均為分析純，購于文山市中煒儀器銷售中心。

1.1.2 儀器與設備。

ZNHW型電熱套;旋轉蒸發儀;數顯電熱干燥箱。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料處理。

將蒜頭果果殼、果皮自然陰干后，于80 ℃下烘至恒重，粉碎、過60目篩，備用。

1.2.2 蒜頭果粗脂肪索式提取。

分別準確稱取蒜頭果果殼、果皮粉末各2.00 g，用濾紙包好后放入索式提取器中，加入2/3體積的圓底燒瓶（500 mL）的石油醚，浸提一定時間后，于一定溫度下提取一定時間，然后用旋轉蒸發儀回收溶劑，得到蒜頭果粗脂肪后稱重，計算蒜頭果粗脂肪提取率。重復3次。

果殼粗脂肪提取率=（提取所得蒜頭果粗脂肪質量/所取果殼的質量）×100%

果皮粗脂肪提取率=（提取所得蒜頭果粗脂肪質量/所取果皮的質量）×100%

1.2.3 單因素試驗與正交試驗設計。

分別稱取2.00 g果殼、果皮，設置不同的浸泡時間、提取時間和提取溫度進行提取，測定粗脂肪提取率，在此基礎上以浸泡時間（A）、提取溫度（B）和提取時間（C）為考察因素，按照表1～2設計L9（34）正交試驗。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 不同浸泡時間對蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率的影響。

分別稱取2.00 g粉碎過篩后的蒜頭果果殼、果皮，用石油醚浸泡0、6、12、18、24、30 h，提取溫度為70 ℃，提取時間4 h，進行粗脂肪提取。由圖1可知，隨著浸泡時間的延長，蒜頭果果殼粗脂肪提取率隨之降低。浸泡0 h時，蒜頭果果殼粗脂肪提取率最高，為6.84%;浸泡6 h時，蒜頭果果殼粗脂肪提取率降至4.99%，之后隨著浸泡時間的延長，粗脂肪提取率緩慢降低;浸泡30 h時，蒜頭果果殼粗脂肪提取率僅3.21%。蒜頭果果皮粗脂肪提取率隨著浸泡時間的延長而升高，浸泡0 h時蒜頭果果皮粗脂肪提取率僅4.68%，浸泡12～18 h時蒜頭果果皮粗脂肪提取率的上升幅度較大，浸泡18～30 h時蒜頭果果皮粗脂肪提取率緩慢增加。

2.1.2 不同提取時間對蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率的影響。

分別稱取2.00 g粉碎過篩后的蒜頭果果殼、果皮，用石油醚浸泡0 h，提取溫度為70 ℃，提取時間分別為4、6、8、10、12 h，進行粗脂肪提取。從圖2可以看出，隨著提取時間的延長，蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率都隨之上升。提取4 h時，蒜頭果果殼粗脂肪提取率為4.50%;提取12 h時，蒜頭果果殼粗脂肪提取率增至5.75%。蒜頭果果皮粗脂肪提取率在提取4 h時為4.48%，隨著提取時間的延長，蒜頭果粗脂肪提取率逐漸升高，提取時間為6 h時蒜頭果果皮粗脂肪提取率達到5.82%;此后緩慢上升，提取12 h時果皮粗脂肪提取率升至6.31%。

2.1.3 不同提取溫度對蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率的影響。

分別稱取2.00 g粉碎過篩后的蒜頭果果殼、果皮，用石油醚浸泡0 h，提取時間4 h，提取溫度分別為65、70、75、80、85、90 ℃。從圖3可以看出，隨著提取溫度的升高，蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率都隨之上升。當提取溫度為65 ℃時蒜頭果殼粗脂肪提取率為5.10%，當提取溫度為90 ℃時蒜頭果果殼粗脂肪提取率增至6.33%。當提取溫度為65 ℃時蒜頭果果皮粗脂肪提取率僅4.79%，隨著提取溫度的升高，

粗脂肪提取率逐漸升高，當提取溫度為90 ℃時蒜頭果果皮粗脂肪提取率升至6.47%。

2.2 正交試驗結果

根據單因素試驗結果可知，當浸泡時間為0 h、提取溫度為90 ℃、提取時間為12 h，此時蒜頭果果殼粗脂肪提取率最高;當浸泡時間為30 h、提取溫度為90 ℃、提取時間為12 h時蒜頭果果皮粗脂肪提取率最高。由此可見，浸泡時間、提取溫度、提取時間是影響蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率的主要因素。分別稱取粉碎過篩后的蒜頭果果殼、果皮2.00 g，共18次試驗，每次試驗3個重復，按正交表L9（34）進行正交試驗（表1、2）。按“1.2.2”中方法計算蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率，對粗脂肪提取率進行方差分析和極差分析，結果見表3～4，并進行驗證試驗。

由表3可知，各因素對蒜頭果果殼粗脂肪提取率的影響大小次序為A>B>C，說明浸泡時間對蒜頭果果殼粗脂肪提取率的影響最大。根據蒜頭果果殼粗脂肪提取率與各因素之間的相互作用，得到多元回歸方程：

Y=-2.284 67+0.133 94X1+0.083 40X2+0.038 33X3（r=0.809 2）。由方差分析可知，蒜頭果果殼粗脂肪提取率最優組合A2B3C3（即浸泡時間6 h，提取溫度90 ℃，提取時間12 h）下蒜頭果果殼粗脂肪提取率為6.48%。

由表4可知，各因素對蒜頭果果皮粗脂肪提取率的影響大小次序為A>B>C，說明浸泡時間對蒜頭果果皮粗脂肪提取率的影響最大。根據蒜頭果果皮粗脂肪提取率與各因素之間的相互作用，得到多元回歸方程：

Y=-3.808 89+0.136 67X1+0.066 0X2+0.083 33X3（r=0.924 7）。由方差分析可知，蒜頭果果皮粗脂肪提取率在最優組合A3B3C3（即浸泡時間30 h，提取溫度90 ℃，提取時間12 h）下蒜頭果果皮粗脂肪提取率為7.23%。

2.3 驗證試驗

按上述“2.2”試驗結果中優選的最佳工藝提取條件，精密稱取3份粉碎過篩后2.00 g蒜頭果果殼、果皮，對蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率進行驗證試驗，結果表明蒜頭果果殼的平均粗脂肪提取率為6.47%，果皮平均粗脂肪提取率為6.60%。蒜頭果果殼驗證試驗結果與方差分析預測值相一致，說明蒜頭果果殼粗脂肪提取最佳工藝為浸泡時間6 h，提取溫度90 ℃，提取時間12 h。蒜頭果果皮驗證試驗結果低于方差分析預測值，究其原因，一方面可能是預測擬合過于理想化，另一方面可能是操作過程中出現誤差。綜合考慮3個影響因素可知，蒜頭果果皮粗脂肪提取最佳工藝為浸泡時間30 h，提取溫度90 ℃，提取時間12 h。

3 討論

蒜頭果野生資源稀少且被人為嚴重破壞，目前人工種植栽培資源還不能滿足市場需求。因此，提高現有蒜頭果資源的綜合利用率是緩解供需矛盾和解決當今蒜頭果資源短缺的有效途徑之一。蒜頭果果仁油因含有極高含量的神經酸，受到廣泛重視，而占鮮果重量約60%的果皮均被作為廢棄物丟棄，既會污染環境，又造成資源浪費[15]。據報道，蒜頭果青皮揮發油具有較高的經濟價值[16]。劉祥義等[15]采用同時蒸餾萃取及水蒸氣蒸餾方法分別提取新鮮蒜頭果果皮中的揮發性成分，并從水蒸氣蒸餾物中鑒定出 9 種成分。唐婷范等[17]采用一般堿法、超聲波輔助和微波輔助從蒜頭果果殼和樹枝中提取木質素，并分別測定了蒜頭果果殼和樹枝中木質素的含量及提取率。黃開響等[18]利用超臨界 CO2 萃取法 （SFE）對蒜頭果葉揮發油進行了提取，并對揮發油中化合物成分進行了分析。目前對蒜頭果果殼、果皮油脂研究的文獻報道較少，整體研究和開發不夠深入。

隨著科學技術的進步和發展，植物或者油料作物等粗脂肪的提取方法在不斷完善和改進，如索氏提取法、超聲提取法、超臨界CO2流體萃取、水酶法提取、微波輔助提取等方法也不斷研究和應用中。

索氏提取法（Soxhlet extraction method）是目前國內外公認的一種高效提取粗脂肪的方法[19-20]，普遍被用于植物種子（如油茶籽[21]、芝麻[22]、大豆[23]等）的提取。索氏提取法利用有機溶劑回流和虹吸的原理，使樣品物質每一次都被純的溶劑所萃取，效率較高。索氏提取法被用于不同植物種子粗脂肪提取時，溶劑種類、提取時間、提取溫度等均會影響提取效率。丁俊峰等[24]選用不同溶劑提取蒜頭果果油，獲得蒜頭果果油提取的最佳工藝條件：以石油醚為提取劑，提取時間7 h，水浴溫度90 ℃。趙麗華等[25]分析了不同溶劑、料液比、提取溫度、提取時間對牛油果種子粗脂肪提取率的影響，結果發現以石油醚為溶劑、提取溫度50 ℃、料液比1∶45，提取時間為14 h時，提取效率最高。該試驗用石油醚作為浸提溶劑，獲得蒜頭果果殼、果皮的最佳工藝條件：果殼為浸泡時間6 h、提取溫度90 ℃、提取時間12 h;果皮為浸泡時間30 h、提取溫度90 ℃、提取時間12 h。在此工藝條件下果殼和果皮粗脂肪提取率分別為6.47%和6.60%。該研究首次采用索氏提取法提取蒜頭果果殼、果皮中的粗脂肪，并通過正交試驗優化了提取工藝，豐富了蒜頭果果殼、果皮提取工藝的研究內容，提高了粗脂肪提取率。

蒜頭果在國外沒有分布，在國內種群數量急劇減少，因而瀕危速度極快[24]。從少量蒜頭果中最大限度地提取粗脂肪已成為一個亟待解決的問題。該研究運用索氏提取法提取蒜頭果果殼、果皮中的粗脂肪，通過正交試驗法優選索式提取的最佳條件，建立了一種快速提取蒜頭果果殼、果皮中粗脂肪的方法，為進一步提高蒜頭果的綜合開發利用價值提供了廣泛的應用價值和經濟效益。

4 結論

已有文獻資料報道，蒜頭果果油大多從果仁中提取。該試驗首次采用索氏提取法提取蒜頭果果殼、果皮中的粗脂肪，探討了不同浸泡時間、提取溫度、提取時間下的粗脂肪提取率。對粗脂肪提取率進行方差分析和極差分析，結果表明浸泡時間對蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率的影響最大，而提取時間對蒜頭果果殼、果皮粗脂肪提取率的影響最小。采用正交試驗法優選蒜頭果果殼、果皮的最佳工藝條件：果殼為浸泡時間6 h、提取溫度90 ℃、提取時間12 h;果皮為浸泡時間30 h、提取溫度90 ℃、提取時間12 h。分別在最佳工藝條件下進行了驗證，結果發現從蒜頭果果殼和果皮提取粗脂肪的得油率分別為6.47%和6.60%，該試驗提取工藝穩定、可行，為提高蒜頭果的綜合開發利用奠定了基礎。

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