閃式提取法提取余甘子籽油

王海波，李昌寶，李杰民，孫 健，朱 斌，李 麗

(1.廣西壯族自治區(qū)食品藥品檢驗所，廣西南寧530021;2.廣西農業(yè)科學院農產品加工研究所，廣西南寧530007)

余甘子(Phyllanthus emblica L.)，又名滇橄欖(大戟科Euphorbiaceae，葉下珠屬Phyllanthus)，在我國資源十分豐富，主要分布于云南、廣西、廣東、福建、海南、臺灣、四川、重慶、貴州等9省市［1］。余甘子含有多酚類、有機酸、黃酮類、還原糖、多糖、幽醇、揮發(fā)油、維生素、SOD、蛋白質、氨基酸、生物堿、硫胺以及微量元等，具有抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、抗菌、保護心血管等作用［2-5］。目前，國內外對余甘子的化學成分、藥理和藥效作用進行了大量的研究，并開發(fā)了余甘子果粉［6］、果汁飲料［7-9］、含片［10］、果脯［11］、果酒［12］等產品，但對余甘子加工副產物的研究很少。宋佳［13］等人采用有機溶劑萃取法提取余甘子果核中的揮發(fā)油成分，并對其成分進行了分析，表明余甘子籽油的品質較好，不飽和度高，且游離脂肪酸含量較少;趙謀明等［14］利用超臨界CO2萃取(SCDE)技術對廣東惠州野生余甘子籽進行了研究，表明余甘子籽油不飽和脂肪酸含量占總脂肪酸含量的91.33%，余甘子籽油是一種優(yōu)良的保健用油。余甘子籽油的提取方法主要有加熱回流法和超臨界萃取法，但將閃式提取法應用于余甘子籽油的提取尚未見文獻報道。閃式提取方法是常溫下，利用高速機械剪切力、攪拌力迅速破壞植物組織細胞，使細胞內部的化學成分與溶劑充分接觸，溶解轉移，并在很短時間內達到溶解平衡，實現高效提取的目的［15］，與傳統(tǒng)浸提方法相比，閃式提取具有提取時間短、提取效率高、操作簡便等優(yōu)點。本研究采用閃式提取法對余甘子籽油進行提取，并運用響應面法對提取條件進行優(yōu)化，旨在確立快速高效的余甘子籽油提取工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

余甘子籽 廣西大玉余甘果有限公司提供，系該公司加工余甘子果脯、果酒后的副產物，余甘子籽經55℃干燥后粉碎，過40目篩后得到余甘子籽粉;石油醚(60～90℃)成都市科龍化工試劑廠，分析純。

JHBE-20A閃式提取儀 河南金鼎科技有限公司;RE-52AA型旋轉蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠;DFY-5L/40型水浴鍋 鞏義市予華儀器有限公司;KDF-2311型多功能食品粉碎機 天津市康達電器公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 余甘子籽油的提取 提取工藝流程:余甘子籽→粉碎→過篩→加入石油醚→閃式提取→過濾→低壓脫溶→干燥→稱重→余甘籽油。

1.2.2 單因素實驗 在預實驗的基礎上，選取液料比、提取電壓和提取時間作為參考因素，以余甘子籽油得率為測量指標進行單因素實驗。

1.2.3 響應面分析實驗 基于前期單因素預實驗的基礎上，采用響應面方法中的Box-Behnken設計，以提取電壓(A)、提取時間(B)和液料比(C)3個因素為自變量，以余甘子籽油的得率(Y)為因變量，運用Design Expert8.0.6軟件進行響應面分析，各因素水平和相應編碼見表1。

表1 響應面因素水平及編碼Table 1 Factors and levels of response surface experiments

2 結果與分析

2.1 單因素對余甘子籽油得率的影響

2.1.1 提取電壓對余甘子籽油得率的影響 稱取余甘子籽20g，在液料比為10∶1(mL/g)，提取時間1min條件下，考察不同的電壓(50、75、100、125、150、175、200V)對余甘子籽油得率的影響，結果如圖1。

圖1 不同提取電壓對余甘子籽油得率的影響Fig.1 Effect of extraction voltage on extraction rate of seed oil from fruits of Phyllanthus emblica L.

從圖1可以看出，余甘子籽油的得率在50～150V范圍內隨提取電壓的增加而顯著提高，當提取電壓高于150V后，余甘子籽油得率不再上升，這可能是隨著提取電壓的增高，閃式提取器的刀頭轉速加大，在相同時間里提取溶劑溫度升高加快而導致溶劑揮發(fā)嚴重。因此，響應面實驗選取提取電壓數范圍為125～175V。

2.1.2 提取時間對余甘子籽油的影響 稱取余甘子籽20g，在液料比為10∶1(mL/g)，提取電壓為150V條件下，考察不同的提取時間(0.5、1、1.5、2、2.5min)對余甘子籽油得率的影響，結果如圖2。

由圖2可知，0.5～1.5min范圍內，隨著提取時間的延長，余甘子籽油得率迅速上升，這是由于隨時間的延長，閃提探頭不斷剪切，越來越多的油溶解于溶劑中，當時間到達1.5min時得率最高，說明此時已達到提取平衡。此后再延長時間，余甘子籽油得率有所下降?？赡艿脑蚴菚r間過長，體系溫度會逐漸升高，溶劑揮發(fā)比較嚴重。因此響應面分析實驗選擇提取時間的范圍為1～2min。

圖2 提取時間對余甘子籽油得率的影響Fig.2 Effect of extraction time on extraction rate of seed oil from fruits of Phyllanthus emblica L.

2.1.3 液料比對余甘子籽油的影響 稱取余甘子籽20g，提取電壓為150V，提取時間為1.5min條件下，考察不同的液料比(6∶1、8∶1、10∶1、12∶1、14∶1(mL/g))對余甘子籽油得率的影響，結果如圖3。

圖3 液料比對余甘子籽油得率的影響Fig.3 Effect of liquid-material ratio on extraction rate of seed oil from fruits of Phyllanthus emblica L.

從圖3可以看出，余甘子籽油得率隨液料比的增加而增大，當液料比為10∶1(mL/g)時，其出油率達最高值為15.64%，其后，加大液料比并不能提高余甘子籽的得率。主要原因是隨著液料比增大，液相主體的溶質濃度降低，擴散速度增加，當達到一定程度后，余甘子籽油已經基本上被浸提完全，液料比再增加對余甘子籽油的得率基本沒有影響。因此響應面實驗選擇液料比的范圍為 8∶1～12∶1(mL/g)。

2.2 閃式提取余甘子籽油工藝參數的優(yōu)化

根據以上單因素實驗的結果，選取提取電壓A、提取時間B、液料比C為自變量，以余甘子籽油得率為響應值Y進行響應面分析，實驗方案及結果如表2。

各因素經回歸擬合后，得到二次多項回歸方程為:

表2 響應面分析實驗設計及結果Table 2 Design and results of response surface experiments

表3 回歸模型方差分析表Table 3 Variance analysis of regression model

表3為回歸方差分析結果。該模型回歸顯著(p=0.0083)，R2=0.9364，說明該模型與實際實驗擬合較好，可以用于閃式提取余甘子籽油實驗的理論預測。從 F值的分析結果 A(F=6.03)、B(F=1.25)、C(F=0.2)可以看出，在所選的各因素水平范圍內，對余甘籽油得率的影響順序為:提取電壓＞提取時間＞液料比。

圖4直觀反映了各因素交互作用對響應值的影響。從圖4A可以看出，不同的液料比對提取時間的響應拋物曲線最高點位置的影響較大，不同的提取時間對液料比響應拋物曲線最高點位置的影響也較大，等高線呈橢圓形，說明提取時間和液料比兩個因素存在的交互作用顯著。圖4B中3D曲線較為平滑，等高線幾乎呈圓形，說明提取電壓和提取時間兩個因素的交互作用很小。圖4C中3D曲線較為平滑，等高線呈圓形，說明提取電壓和液料比兩個因素存交互效應不顯著。

圖4 兩因素交互作用對余甘子籽油得率的影響Fig.4 Response surface plots for the effects of cross-interactions among two factors on extraction rate

2.3 最佳提取工藝條件的確定

結合回歸模型的數學分析可知，余甘子籽油閃式提取的最佳工藝條件為提取電壓153.25V、提取時間1.0min、液料比 11.04∶1(mL/g)，在此條件下余甘子籽油的理論得率為15.69%。為了方便實際操作，將最佳工藝條件取為153V、提取時間1.0min、液料比11∶1(mL/g)，進行3次重復實驗驗證，實際得率為15.62%±0.06%。因此，響應面法優(yōu)化所得的閃式提取工藝參數準確可靠，具有一定的實用價值。

2.4 不同提取工藝比較

稱取20g余甘子籽，按表4工藝參數進行熱回流提取并與閃式提取法比較，結果如表4。

表4 不同提取工藝比較Table 4 Comparison of different extraction process

從表4可知，閃式提取法提取余甘子籽油的效率高于熱回流法。閃式提取利用高速機械剪切力和振動作用使植物組織迅速破碎，繼而有效成分在負壓滲透的作用下快速達到溶解平衡，因而提取效率得到顯著提高［16］。相對于趙謀明［14］等報道的產于金沙江地區(qū)的余甘子籽中含油脂26%，本文余甘子籽油得率相對較低，主要原因可能是余甘子產地不同而導致余甘子籽油存在差異，其次可能是本文所用的余甘子籽為企業(yè)生產果酒、果脯后的副產物，余甘子籽油在生產過程中受到了損耗。

3 結論

采用響應面法優(yōu)化余甘子籽油的閃式提取工藝，得到的最佳工藝條件為:提取電壓153V，提取時間1.0min，液料比11∶1(mL/g)。該條件下余甘子籽油得率為15.62% ±0.06%，與預測值基本一致。閃式提取是一種快速、高效的提取方法，適合于余甘子籽油的提取。

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