賈曉艷 張清安 張 霞，2 張志琪

(陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院1，西安 710062)

(寧夏醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院2，銀川 750004)

響應(yīng)面法優(yōu)化微波輔助提取扁杏仁油工藝及成分分析

賈曉艷1張清安1張 霞1，2張志琪1

(陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院1，西安 710062)

(寧夏醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院2，銀川 750004)

研究以正己烷為溶劑微波輔助提取扁杏仁油的工藝。采用響應(yīng)表面優(yōu)化法(RSM)對扁杏仁油的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，得到的最佳提取工藝參數(shù)是:微波功率661 W，提取時間10 min，料液比1∶20。在此條件下，杏仁油的一次提取率達(dá)55．31%。利用GC－MS和HPLC－MS對扁杏仁油進(jìn)行分析，結(jié)果表明扁杏仁油的主要成分為油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸，總不飽和脂肪酸占脂肪酸總量的94．53%;還有少量的維生素E和原花青素聚合物。

扁杏仁油 微波輔助提取 響應(yīng)表面法(RSM) 化學(xué)成分分析

杏仁為薔薇科落葉喬木植物杏(Prunus armeniaca)的種仁，是很好的藥食兼用植物蛋白源。杏仁分為苦杏仁和扁杏仁兩種，甜仁的仁用杏為扁杏。扁杏是優(yōu)良的木本油料樹種，主要分布在我國的東北、華北、西北地區(qū)，由于其抗寒、抗旱、耐瘠薄、易管理，使其成為“三北”地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)林樹種之一［1］。杏仁中含有50% ～60% 的油脂，其主要成分為油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸，這些不飽和脂肪酸對降低血脂和膽固醇，促進(jìn)新陳代謝，預(yù)防心血管疾病等有較好的作用。且杏仁油為不干性油，在－10℃時仍保持澄清，在－20℃時才凝結(jié)，可作為高級潤滑油用于航空和精密儀器的潤滑和防銹;同時，杏仁油還是制造高級化妝品的原料等［2］。隨著追求天然食品潮流的興起，杏仁的相關(guān)研究及產(chǎn)品的開發(fā)逐漸成為功能性食品研究領(lǐng)域中的一個新亮點(diǎn)。但目前研究多集中于苦杏仁油提取［3－6］及成分分析［7］，對扁苦杏仁油研究相對較少［8－9］。

工業(yè)上生產(chǎn)杏仁油多采用溶劑浸出法和壓榨法。溶劑浸出法提取時間長，溶劑大量流失;壓榨法要經(jīng)過軋坯、烘烤或蒸炒等處理，蛋白質(zhì)變性嚴(yán)重［6］。這兩種方法工藝都比較繁瑣，提取率較低，油的品質(zhì)也不理想［10］。近年來，微波輔助提取［8］、超臨界 CO2萃?。?－5，9］等新技術(shù)已應(yīng)用于杏仁油的提取。微波是頻率介于300 MHz～300 GHz之間的電磁波。微波輻射輔助提取法利用微波強(qiáng)化固液浸取過程，具有選擇性高，提取時間短，提取得率高以及不需要特殊的分離步驟等優(yōu)點(diǎn)［11］，是一種頗具發(fā)展?jié)摿Φ奶崛〖夹g(shù)。

本研究以響應(yīng)曲面法對微波輔助提取扁杏仁油的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，并應(yīng)用GC－MS和HPLC－MS對扁杏仁油的成分進(jìn)行分析，為扁杏仁油的工業(yè)化生產(chǎn)和進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論參考和試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 材料與試劑

扁杏仁:市售，含水量4．8%。

甲醇:色譜純，Honeywell公司;正己烷:分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;維生素E標(biāo)品:供含量測定用，純度98．8%，中國藥品生物制品檢定所;福林酚試劑、沒食子酸:均為分析純，美國Sigma公司。

1．2 儀器

FW400A高速萬能粉碎機(jī):北京科偉永興儀器有限公司;RE－52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:上海亞榮生化儀器廠;QP2010氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀:日本島津公司;高效液相色譜儀、Agilent 1100－Bruck液相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀:美國Waters公司。

1．3 提取試驗(yàn)方法

精密稱取過 40目篩的杏仁粉 2．0 g，放入150 mL的圓底燒瓶中，加入一定體積的提取溶劑，放入微波爐中，連接冷凝回流裝置，按一定的微波條件回流提取杏仁油，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)溶劑，真空干燥箱干燥，待冷卻后稱油重，計(jì)算得率。

杏仁油提取率(g/g杏仁)=提取油脂質(zhì)量/原料質(zhì)量

1．4 提取試驗(yàn)設(shè)計(jì)(BBD)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上根據(jù) Box－Benhnken中心組合設(shè)計(jì)(BBD)的試驗(yàn)原理選擇了對杏仁油提取率起主要影響的微波功率、提取時間和料液比3個因素，以杏仁油的提取率為考察指標(biāo)，按1．3中杏仁油的提取方法進(jìn)行3因素3水平共15個試驗(yàn)點(diǎn)(3個中心點(diǎn))的響應(yīng)面分析試驗(yàn)，使用Design－ expert software 7．1．3 Trial(State － Ease Inc．，Minneapolis，MN，USA)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，求出數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而得到最佳的提取條件。試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表1。

表1 BBD試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果

1．5 脂肪酸分析

1．5．1 甲酯化反應(yīng)

取杏仁油 0．5 mL，加入正己烷 2 mL，再加0．5 mol/L NaOH甲醇溶液1 mL，置水浴上70℃回流10 min，取出冷卻移至刻度試管中，加水至10 mL，振蕩、超聲提取、離心。取上層清液，待GC－MC分析備用［12］。

1．5．2 氣質(zhì)聯(lián)用(GC－MS)分析

色譜柱，SHIMADZU RTX －5 MS(30 m × 0．25 mm×0．25 μm)彈性石英毛細(xì)管柱;載氣，高純氦氣;流速1 m L/min;進(jìn)樣口溫度260℃;程序升溫，初始溫度180℃，以0．2℃/min的速率升至190℃;進(jìn)樣量 2 μL;分流比 10∶1。

離子源，EI源;離子源溫度200℃;接口溫度150℃;電子能量70 eV;倍增電壓0．9 kV;質(zhì)量掃描范圍為40～500 aum，0．2 s掃描一次。

1．6 維生素E含量的測定

高效液相(HPLC)色譜法。色譜柱，Agilent HC －C18 柱(5 μm，4．6 mm × 250 mm);流動相，甲醇∶水 =98∶2;流速 0．8 mL/min;進(jìn)樣量 10 μL;柱溫室溫;熒光檢測波長，λexc=295 nm，λem=325 nm。

1．7 多酚類化合物分析

1．7．1 油樣的處理

取杏仁油1 mL，加入5 mL正己烷，再加入60%甲醇溶液2．5 mL，渦旋混合15 min，6 000 r/min 的轉(zhuǎn)速下離心5 min，回收上清液，重復(fù)4次，濃縮上清液。

1．7．2 總多酚含量的測定

杏仁總多酚含量測定采用福林酚試劑法，精確移取1．0 mL杏仁油甲醇提取物與25 mL的棕色容量瓶中，加5 mL水稀釋，再加入1．0 mL福林酚試劑搖勻，靜置3 min后，加入3 mL 7．5%的 Na2CO3溶液，再次搖勻，混合避光反應(yīng)1 h，顯色后于765 nm波長下測定吸光度。用沒食子酸作為標(biāo)品，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品總多酚的含量。

1．7．3 液質(zhì)聯(lián)用分析

液相色譜條件:色譜柱，Agilent TC－C18柱(5 μm，4．6 mm × 250 mm);流動相 A，甲醇;流動相B，0．5%甲酸;梯度洗脫順序?yàn)椋?～35 min用10% ～40%A，35～40 min用40%～50%A，40～45 min用50% ～100%A，45～50 min用100% ～10%A;柱溫32℃;進(jìn)樣量 20 μL;流速 1 mL/min;檢測波長為280 nm。

質(zhì)譜條件:電噴霧離子化源(ESI源);干燥氣為N2，流量8．0 L/min;干燥氣溫度350℃;檢測電壓4 000 V;霧化氣電壓為35 psi;掃描范圍為100～2 500 m/z。

2 結(jié)果與討論

2．1 回歸模型方程的建立

以杏仁油的提取率為響應(yīng)值，根據(jù)表1結(jié)果，經(jīng)回歸擬合后，得到微波提取杏仁油的多元二次回歸方程模型為:

2．2 微波提取杏仁油的響應(yīng)面分析

微波提取杏仁油的響應(yīng)面圖如圖1。圖1a為功率和液料比對杏仁油提取率的影響，當(dāng)提取時間為9 min時，隨著功率和液料比的增加杏仁油的提取率先增大后減小，由圖1a可確定最佳水平范圍:功率600～700 W，液料比15～25 mL/g。圖1b為液料比為20 mL/g時功率和時間對杏仁油提取率的影響，從圖1b可以看出，隨著功率和提取時間的增加杏仁油的提取率也呈現(xiàn)了先增大后減小的趨勢，最佳的水平范圍功率600～700 W，時間9～11 min。圖1c為功率為600 W時液料比和時間對杏仁油提取率的影響，提取時間的二次項(xiàng)對杏仁油的提取率的影響十分顯著，當(dāng)提取時間為10 min時杏仁油的提取率最大。從圖1可確定最佳的水平范圍為液料比15～25 mL/g，提取時間9 ～11 min。

圖1 不可因素交互作用對提取率的影響

2．2 模型及回歸方程系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)

該模型的回歸分析見表2。該模型的 P=0．011 5＜0．005，說明試驗(yàn)所選用的二次多項(xiàng)模型具有高度的顯著性?；貧w方程也是高度顯著的，相關(guān)系數(shù)R=0．944 9。因此，回歸方程可以較好地描述各因素與響應(yīng)值之間的真實(shí)關(guān)系，可以利用該回歸方程確定最佳提取工藝條件。失擬項(xiàng)F值為0．27(P=0．845 5)，表明失擬項(xiàng)不顯著，該回歸方程對試驗(yàn)擬合情況較好。

由表 2 可以看出，X1、X12、X22、X32均為最顯著的因素，即功率的一次項(xiàng)，功率、時間和液料比的二次項(xiàng)對杏仁油的提取率的影響極顯著。

表2 回歸分析結(jié)果

2．3 最佳提取工藝條件

對回歸模型方程求導(dǎo)并解方程得杏仁油提取最佳工藝條件為:微波功率為661 W;料液比(g/mL)為1∶20;提取時間為10 min。在該最佳提取條件下，杏仁油的一次提取率為55．31%。

2．4 扁杏仁油的成分分析

有機(jī)溶劑正己烷微波輔助提取的扁杏仁油，經(jīng)甲酯化反應(yīng)、GC/MS分析，計(jì)算機(jī)檢索并與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對照，用面積歸一化法測得各種脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果見表3。從表3可以看出杏仁油中脂肪酸主要成分為油酸(69．6%)、亞油酸(19．4%)和棕櫚酸(4．3%)。其中不飽和脂肪酸含量高達(dá)94．53%。

表3 扁杏仁油中主要的脂肪酸成分

用HPLC測定維生素E含量，測得扁杏仁油中維生素E含量為22 mg/100 g油。

扁杏仁油經(jīng)60%甲醇溶液處理，福林酚試劑法測定，測得扁杏仁油中總多酚含量為0．19mg/g油。HPLC－MS分析結(jié)果表明，杏仁油中含有原花青素聚合物，包括原花青素的三聚二沒食子酸酯，四聚沒食子酸酯，五聚沒食子酸酯，五聚二沒食子酸酯等。

3 討論與結(jié)論

采用響應(yīng)面優(yōu)化法對微波輔助提取扁杏仁油的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，在所確定的工藝條件下杏仁油的一次提取率達(dá)到55．31%，明顯高于文獻(xiàn)最新報(bào)道的采用正交試驗(yàn)方法微波輔助提取扁杏仁油的提取率50．25%［8］，且萃取時間更短，表明應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化微波輔助提取工藝條件更科學(xué)、有效。與文獻(xiàn)報(bào)道的其它扁杏仁油提取工藝相比(如超臨界CO2流體提取扁杏仁油，2．5 h 的提取率只有 49．85%［9］)，該提取工藝具有儀器設(shè)備簡單，耗時少、成本低、提取效率高等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，極具推廣價值。研究同時表明扁杏仁油富含油酸(69．60%)、亞油酸(19．44%)等，總不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)94．53%，此外還含有少量的維生素E和原花青素聚合物，具有極高的營養(yǎng)價值和保健作用。

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Optimization of Microwave Assisted Extraction of Almond Oil and Oil Analysis

Jia Xiaoyan1Zhang Qing'an1Zhang Xia1，2Zhang Zhiqi1

(School of Chemistry and Material Science，Shaanxi Normal University1，Xi'an 710062)
(School of Pharmacy，Ningxia Medical University2，Yinchuan 750004)

The microwave assisted extraction process of almond oil from sweet almond was studied．The optimum extraction parameters were obtained with response surface methodology(RSM)．Furthermore，the oil composition was analyzed with GC －MS and HPLC －MS．Results:The optimum extraction parameters are microwave power 661 W;extraction time 10 min，and solvent/sample ratio 20 ∶1．Under these conditions，the extraction yield of almond oil is 55．31%．The main components of the oil are unsaturated fatty acids such as oleic and linoleic acids，and the total content of unsaturated fatty acids accounts for 94．53%of fatty acid content．Besides，it contains a small quantity of tocopherol and polymeric anthocyanin．

almond oil，microwave assisted extraction，response surface methodology，composition analysis

S789

A

1003－0174(2011)03－0060－04

陜西省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目(2008K01－23)

2010－03－03

賈曉艷，女，1982年出生，碩士，天然產(chǎn)物分析

張志琪，男，1958年出生，教授，博士生導(dǎo)師，分析化學(xué)