樂 意，劉 力

（貴州大學(xué)藥學(xué)院，貴州貴陽550025）

絞股藍(lán)籽油脂的提取工藝研究及成分分析

樂 意，劉 力*

（貴州大學(xué)藥學(xué)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(lán)籽油脂的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，并對所得油脂進(jìn)行成分分析。研究結(jié)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(lán)籽油脂提取率可達(dá)35.37%。所得絞股藍(lán)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(zhì)量908.845 9 u，水分和揮發(fā)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(lán)籽；提取工藝；超聲波；α-桐酸；不飽和脂肪酸

絞股藍(lán)（Gynostemma pentaphyllum）主要分布在秦嶺南坡、長江流域及其以南地區(qū)[1]。研究發(fā)現(xiàn)，絞股藍(lán)中含有皂甙[2-3]、多糖[4]、黃酮[5]等化學(xué)成分，具有抗腫瘤[6-7]、保護(hù)心血管[8]、降血糖[9]等多種藥理作用，這引起人們對絞股藍(lán)開發(fā)利用的極大興趣。目前，對絞股藍(lán)的研究主要集中于絞股藍(lán)的種植技術(shù)[10]、絞股藍(lán)中皂甙[11-13]和多糖[14]等的提取工藝，針對絞股藍(lán)籽的研究較少。姜東亮等[15-16]研究發(fā)現(xiàn)絞股藍(lán)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(lán)籽油脂的提取方法及其工藝進(jìn)行研究，并采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）對提取出的油脂成分進(jìn)行分析，為進(jìn)一步開發(fā)利用絞股藍(lán)籽提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

絞股藍(lán)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(xì)化工試劑有限公司；氫氧化鉀（分析純）：重慶川江化學(xué)試劑廠；無水硫酸鈉（分析純）：江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

RE-3000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；FW200型高速中藥粉碎機(jī)：天津華鑫儀器廠；QP2010型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本SHIMANZU公司；HF-2B型超聲循環(huán)提取機(jī)：北京弘祥隆生物技術(shù)開發(fā)有限公司；FY172型壓榨機(jī)：上海二龍糧油設(shè)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(lán)籽投料進(jìn)壓榨機(jī)進(jìn)行榨取，壓榨溫度控制在90℃左右，榨取次數(shù)1～3次，得絞股藍(lán)籽油脂粗品。

（2）索氏提取：稱取20 g絞股藍(lán)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(zhì)量，得絞股藍(lán)籽油脂粗品。

（3）超聲波輔助提?。悍Q取300 g絞股藍(lán)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(jié)束后減壓蒸餾烘干至恒質(zhì)量，得到絞股藍(lán)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(jìn)GC-MS分析，采用面積歸一化法對各脂肪酸的相對含量進(jìn)行計算。

（2）氣相色譜（GC）條件：SE-54毛細(xì)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(jìn)樣口溫度為250℃。

（3）質(zhì)譜（MS）條件：離子源溫度200℃，四級桿溫度150℃，質(zhì)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(zhì)量掃描范圍20～400 m/z。

1.3.3 油脂理化性質(zhì)測定

（1）密度（ρ）：根據(jù)密度的定義進(jìn)行測定。

（2）酸值（acid value，AV）：采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5530—2005《動植物油脂酸值和酸度測定》中的滴定儀法進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；C為KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；56.1為KOH的摩爾質(zhì)量，g/mol；m為試樣的質(zhì)量，g。

（3）皂化值（saponification value，SV）：采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5534—2008《動植物油脂皂化值的測定》中的方法進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；V1為試樣所消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；C為鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；56.1為KOH的摩爾質(zhì)量，g/mol；m為試樣的質(zhì)量，g。

（4）平均分子質(zhì)量（M）：根據(jù)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(zhì)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(fā)物含量：采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9696—2008《動植物油脂水分和揮發(fā)物含量測定》中的方法B進(jìn)行測定。水分和揮發(fā)物含量的計算公式：

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

1.3.4 油脂提取率計算

絞股藍(lán)籽油脂提取率計算公式：

式中：E為油脂提取率，%；m1為絞股藍(lán)籽油質(zhì)量，g；m2為絞股藍(lán)籽粉質(zhì)量，g。

2 結(jié)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(lán)籽油脂進(jìn)行比較，結(jié)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(yè)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(yè)生產(chǎn)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(jié)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(zhì)較多；石油醚的提取率次之，提取物雜質(zhì)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(chǎn)物的提取過程[20-22]。超聲波在介質(zhì)中傳播時能產(chǎn)生空化作用、機(jī)械作用、熱學(xué)作用以及化學(xué)作用[23-24]，從而能快速破壞細(xì)胞壁、細(xì)胞膜，加速物質(zhì)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(jié)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(zhì)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(jié)果見圖3。

由圖3可知，超聲功率越強(qiáng)，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(nèi)，超聲提取時功率越強(qiáng)，破壁作用越強(qiáng)，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(jié)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(jié)果表明，料液比達(dá)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(jié)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(dá)到最大值，繼續(xù)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(kuò)散系數(shù)決定，而擴(kuò)散系數(shù)與溫度成正比，因而溫度越高提取速度越快。但當(dāng)溫度過高時，揮發(fā)油類物質(zhì)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(yōu)化

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以絞股藍(lán)籽油脂提取率為評價指標(biāo)，采用正交試驗L9（34）優(yōu)化絞股藍(lán)籽油工藝條件，因素與水平見表2，結(jié)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(lán)籽油提取率的影響主次順序依次為A＞B＞D＞C。優(yōu)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(jìn)行3次平行試驗，測得絞股藍(lán)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(lán)籽油脂的理化性質(zhì)分析

對所得絞股藍(lán)籽油脂的理化性質(zhì)進(jìn)行測定，結(jié)果見表5。

由表5可知，絞股藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)（≤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(zhì)量較好。

2.4.2 絞股藍(lán)籽油脂的組成成分分析

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

由表6可知，絞股藍(lán)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(dá)56.24%。遠(yuǎn)高于石榴籽和瓜蔞籽，與苦瓜籽相當(dāng)[27]。試驗結(jié)果與姜東亮等[15]的測定結(jié)果類似，與劉世彪等[16]測定結(jié)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(gòu)體，在體內(nèi)會代謝為c9,t11-CLA，具有抑制腫瘤[28]、降低膽固醇[29]、降低體內(nèi)亞油酸含量[30]等作用。本研究結(jié)果表明，絞股藍(lán)籽含有豐富的不飽和脂肪酸，尤其是α-桐酸，具有進(jìn)一步開發(fā)為營養(yǎng)補(bǔ)充劑或藥物的潛力。

3 結(jié)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(yōu)化工藝條件下，絞股藍(lán)籽油脂提取率可達(dá)35.37%。絞股藍(lán)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(lán)籽中富含以α-桐酸為主的不飽和脂肪酸，因此絞股藍(lán)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(jìn)一步研究開發(fā)的價值。這對提高絞股藍(lán)資源的利用率，增加其商業(yè)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(xué)技術(shù)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。