天然瑪卡中不飽和脂肪酸的提取

＊路敏 馬玲

（晉中學(xué)院化學(xué)化工系 山西 030619）

原產(chǎn)于秘魯?shù)默斂ǎ且环N藥食兼用的高原草本植物，又稱為秘魯人參[1]。

瑪卡塊根中含有瑪卡酰胺、瑪卡烯、生物堿、脂肪酸和類固醇等有效成分[2,3]。其中，瑪咖中的脂肪酸含量較高，特別是不飽和脂肪酸是人體必需的營養(yǎng)物質(zhì)，有較強(qiáng)的抗氧化性，具有降血壓、降血脂、預(yù)防心血管疾病、提高人體免疫力等功效[4]。杜萍等對云南瑪卡所含脂肪酸進(jìn)行氣相色譜分析發(fā)現(xiàn)，脂肪酸中含有38.64%亞油酸、26.46%亞麻酸、17.73%棕櫚酸，其中不飽和脂肪酸占總含量的65.80%[5]。另外，瑪卡中的蛋白質(zhì)、碳水化合物、纖維素和礦物質(zhì)等含量也較高，作為保健品具有增強(qiáng)體力、抗疲勞、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、提高免疫力等功效[6-9]，目前主要以瑪卡粉和提取物的形式廣泛應(yīng)用于食品、保健品等領(lǐng)域。

與國外相比，目前國內(nèi)相關(guān)企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)含量低、對精細(xì)加工技術(shù)研究投入不足、產(chǎn)品品種單一，瑪卡產(chǎn)品缺乏統(tǒng)一的生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[10]。現(xiàn)在市場上大多數(shù)產(chǎn)品為瑪卡粉和其提取物，這類產(chǎn)品短期服用不易被人體吸收，服用效果也不是很理想。因此，關(guān)于瑪卡的作用機(jī)理及有效成分提取方法的研究具有十分重要的意義。

1.實(shí)驗(yàn)部分

(1)儀器及試劑

實(shí)驗(yàn)儀器：DF-101S型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、KQ-250DE型超聲波清洗器、RE-2000A型恒溫水浴鍋、SHZ-95B型真空泵、101-1S型電熱鼓風(fēng)干燥箱、ESJ200-4型電子天平、賽默飛Trace1310型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、索氏提取器。

實(shí)驗(yàn)藥品：瑪卡材料（采自湖北神農(nóng)架自然保護(hù)區(qū)）、乙酸乙酯（分析純）、石油醚（分析純）、乙醇（分析純）、甲醇（分析純）、濃硫酸（分析純）、丙酮（分析純）、鹽酸（分析純）、異辛烷（分析純）。

(2)實(shí)驗(yàn)原理

取適量瑪卡原料清洗、干燥、粉碎、過篩后，分別采用超聲波法和索氏法分離提取，將所得提取液減壓濃縮，然后進(jìn)行甲酯化反應(yīng)，所得產(chǎn)物通過氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀定性定量分析。

(3)實(shí)驗(yàn)方法

①索氏提取法

準(zhǔn)確稱取干燥的瑪卡粉10.00g，用濾紙包裹置于索氏提取器內(nèi)，向燒瓶中加入1/3～2/3的石油醚，在60～90℃水浴中，以每小時(shí)6～10次的回流速度提取7～10h。提取結(jié)束后用旋蒸除去石油醚，得到0.10g瑪卡油。

②石油醚、乙醇、丙酮超聲波提取法

準(zhǔn)確稱取三份干燥的瑪卡粉10.00g，置于三個(gè)錐形瓶中，分別以石油醚、乙醇和丙酮為提取劑，均在60～90℃水浴中浸泡一段時(shí)間，然后超聲波提取20～50min，提取2～3次。抽濾除渣并洗滌殘?jiān)?～3次，合并濾液。提取結(jié)束后用旋蒸分別除去各提取劑，依次得到0.04g、0.49g和0.72g瑪卡油。

③異辛烷超聲波提取法

準(zhǔn)確稱取干燥的瑪卡粉10.00g，置于錐形瓶中，向錐形瓶中加入100ml鹽酸-甲醇和異辛烷構(gòu)成的雙相溶液（即先取50ml甲醇和2.5ml HCl（1mol/L）混合，混合液中再加入150ml異辛烷[11]），浸泡一段時(shí)間后，超聲波提取20～50min，提取2～3次。抽濾除渣并洗滌殘?jiān)?～3次，合并濾液。提取結(jié)束后用旋蒸除去石油醚，得到2.68g瑪卡油。

④脂肪酸甲酯化

將混合脂肪酸置于磨口瓶中，加入5～10倍量的硫酸-甲醇溶液（取1ml濃硫酸（比重1.84g/cm3）滴加到98ml無水甲醇中），振蕩均勻，使用帶有氯化鈣干燥管的冷凝器，加熱回流2h，蒸去甲醇，加蒸餾水適量，振搖后倒入分液漏斗中，加入乙酸乙酯振搖，分出有機(jī)相，用蒸餾水反復(fù)洗滌有機(jī)相至洗液呈中性，用無水硫酸鈉干燥后，旋除溶劑，得到脂肪酸甲酯。

⑤鑒定方法

以十九烷酸甲酯為內(nèi)標(biāo)對甲酯化樣品進(jìn)行GC/MS分析。在15mL離心管中加入80～100mg的樣品，然后再加入5%鹽酸甲醇溶液2mL，3mL氯仿甲醇溶液（體積比1:1），和100μL十九烷酸甲酯內(nèi)標(biāo)物。將混合物置于85℃水浴鍋中水浴加熱1h。水浴完成后，等溫度降到室溫后，在離心管中加入1mL正己烷，震蕩萃取2min，隨后靜置1h，等待混合液分層。待分層后取上層清液100μL，用正己烷定容到1mL，最后用0.45μm濾膜過膜后即可上機(jī)測試。最終得到瑪卡中所含脂肪酸的種類及含量。

(4)分析條件

色譜條件：色譜柱：TG-5MS（30m×0.25mm×0.25μm）；升溫程序：80℃保持1min，以10℃/min的速率升溫至200℃，繼續(xù)以5℃/min的速率升溫至250℃，最后以2℃/min的速率升到270℃，保持3min；進(jìn)樣口溫度：290℃；載氣為氮?dú)猓涣魉伲?.2ml/min，不分流進(jìn)樣，開閥時(shí)間1min。

質(zhì)譜條件：離子源溫度280℃；傳輸線溫度280℃；溶劑延遲時(shí)間5.00min；掃描范圍30～400amu；離子源：EI源70eV。

2.結(jié)果與討論

(1)提取方法與提取劑的選擇

以石油醚為提取劑，分別采用索氏法和超聲波法提取瑪卡中的脂肪酸，由圖1可知，以石油醚為提取劑時(shí)，索氏法比超聲波法的提取率明顯大很多。但是，超聲波提取法因操作簡單、分離提取周期短，目前被廣泛應(yīng)用。本文采用超聲波提取法、分別以石油醚、乙醇、丙酮和異辛烷四種溶劑作為提取劑，進(jìn)行了脂肪酸提取實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，異辛烷為提取劑的提取率最高，可達(dá)27.6%，石油醚最低，不到1%，見圖2。綜上，選用異辛烷為提取劑。

圖1 超聲波法和索氏法提取率對比圖Fig.1 Comparison of extraction rate betweenultrasonic method and Soxhlet extraction method

圖2 幾種溶劑的提取率對比圖Fig.2 Comparison of extraction rates of several solvents

(2)氣相色譜-質(zhì)譜分析

將提取到的脂肪酸甲酯化，以十九烷酸甲酯為內(nèi)標(biāo)，對甲酯化樣品進(jìn)行GC/MS處理分析，得到瑪卡中各有效成分及其含量。圖3是對提取的脂肪酸進(jìn)行甲酯化后，以十九烷酸甲酯為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行的氣相色譜-質(zhì)譜分析。

根據(jù)氣相色譜-質(zhì)譜圖分析結(jié)果，確定出各個(gè)組分及其含量，結(jié)果見表1。

圖3 瑪卡中脂肪酸的GC-MS總離子流Fig.3 GC-MS total ion flow of fatty acids in Maca

由表1可知，采自湖北神農(nóng)架自然保護(hù)區(qū)的瑪卡共檢出17種脂肪酸，其中有13種飽和脂肪酸，4種不飽和脂肪酸。部分主要脂肪酸在總酸中的含量分別為：棕櫚酸：35.611%；硬脂酸：34.222%；油酸：3.845%；亞油酸：19.191%；亞麻酸：5.007%。綜上，10.00g瑪卡原料中，棕櫚酸的提取率大于硬脂酸，遠(yuǎn)大于油酸和α-亞麻酸；不飽和脂肪酸中亞油酸的提取率比油酸和α-亞麻酸的提取率高一些。該瑪卡中不飽和脂肪酸的含量占脂肪酸總量的28.07%，比云南麗江瑪卡低約37.73%，但比秘魯瑪卡高約23.27%。

表1 瑪卡提取物各脂肪酸甲酯化后的衍生物成分和含量表Tab.1 Derivative composition and content table of each fatty acid methylated from maca

圖4 瑪卡中幾種脂肪酸的提取率Fig.4 Extraction rates of several fatty acids from Maca

棕櫚酸被廣泛地用于蠟燭、軟化劑、合成洗滌劑等方面，在制造業(yè)中有著巨大的市場。硬脂酸被廣泛地用于化妝品、穩(wěn)定劑、醫(yī)藥品、有機(jī)化學(xué)品以及橡膠行業(yè)等。油酸、亞油酸以及α-亞麻酸都屬于不飽和脂肪酸，是人體必需脂肪酸，對人的生長發(fā)育、人體心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等有著非常重要的作用。亞油酸能降低血液中的膽固醇和預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化近年來備受重視。α-亞麻酸有著提高智力、促進(jìn)營養(yǎng)吸收、抗癌等功效近年來也備受人們青睞。此為，這種瑪卡還含有的神經(jīng)酸是一種對人體神經(jīng)組織和細(xì)胞非常重要的營養(yǎng)物質(zhì)，值得進(jìn)一步的開發(fā)與研究。

3.結(jié)論

石油醚為溶劑提取瑪卡中的脂肪酸，索氏法的提取率比超聲波法高，但索氏提取法相對費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。采用超聲波法提取瑪卡中的脂肪酸，選用異辛烷為提取劑的提取效果明顯較好。以異辛烷為提取溶劑，采用超聲波法提取天然瑪卡中的脂肪酸。在超聲波功率40kHz、提取時(shí)間40min、提取溫度20℃的條件下，脂肪酸的提取率最大，為6697.08mg/kg。其中，棕櫚酸的含量最大，占總酸量的35.611%。提取物中還含有34.222%硬脂酸、19.191%亞油酸、5.007%亞麻酸、3.845%油酸及少量其它酸類。