SFE-CO2萃取東北柞蠶蛹油的工藝及脂肪酸成分研究

曲曉宇，張四喜，張曉熒，宋燕青

（吉林大學(xué)第一醫(yī)院藥學(xué)部，吉林長(zhǎng)春130021）

SFE-CO2萃取東北柞蠶蛹油的工藝及脂肪酸成分研究

曲曉宇，張四喜，張曉熒，宋燕青Δ

（吉林大學(xué)第一醫(yī)院藥學(xué)部，吉林長(zhǎng)春130021）

目的本文對(duì)東北地區(qū)極其豐富的生物資源柞蠶蛹油進(jìn)行提取工藝研究，并分析其脂肪酸的主要組成成分。方法通過(guò)超臨界二氧化碳流體(SFE-CO2）萃取法提取東北柞蠶蛹油并利用均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化萃取條件，最后通過(guò)氣象色譜法分析東北柞蠶蛹混合脂肪酸的主要成分。結(jié)果確定了SFE-CO2萃取東北柞蠶蛹油的操作條件為：萃取壓力50 MPa，萃取溫度45℃，萃取時(shí)間6 h，東北柞蠶蛹干粉中蛹油的萃取率為17.93%(w/w）。經(jīng)氣相色譜法分析其脂肪酸組成主要為碳十五烷酸37.03%，棕櫚酸5.63%，碳十七烷酸32.81%，硬脂酸1.79%，油酸3.75%，亞油酸11.98%，α-亞麻酸7%。結(jié)論本文采用SFE-CO2萃取法萃取東北柞蠶油，提取率較高，工藝可靠，為進(jìn)一步開發(fā)東北柞蠶蛹油中的不飽和脂肪酸奠定了基礎(chǔ)。

超臨界CO2流體萃??；東北柞蠶蛹；脂肪酸；氣相色譜法

柞蠶是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)泌絲昆蟲資源，研究表明，柞蠶蛹油中主要含有人體必需的油酸、亞油酸及亞麻酸等，具有調(diào)節(jié)血脂、降低血漿、總膽固醇、抗血栓形成等藥理作用，國(guó)家衛(wèi)生部已將柞蠶蛹列為新的綠色食品源［1］。近年來(lái)，日本、韓國(guó)等在蠶蛹的開發(fā)利用方面處于領(lǐng)先，日本已經(jīng)研究出無(wú)蛹臭的食用蛹油［2］。我國(guó)東北地區(qū)是我國(guó)傳統(tǒng)的柞蠶主產(chǎn)區(qū)，柞林資源存量豐富，柞蠶生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，發(fā)展柞蠶生產(chǎn)潛力巨大，也為進(jìn)一步開發(fā)柞蠶營(yíng)養(yǎng)品提供了有力條件。因此，利用科學(xué)技術(shù)手段研制柞蠶營(yíng)養(yǎng)品，能夠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益［3］。本論文旨在對(duì)超臨界CO2（SFE-CO2）萃取法提取東北柞蠶蛹油的工藝進(jìn)行研究，并對(duì)蛹油中的脂肪酸含量進(jìn)行分析，為進(jìn)一步開發(fā)東北柞蠶蛹不飽和脂肪酸保健品奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 主要試驗(yàn)試劑與儀器 Spe-ed SFE-2超臨界萃取儀（美國(guó)ASI公司）；JS-06S電子計(jì)數(shù)天平（成都普瑞遜電子有限公司）；81-A-36型培養(yǎng)干燥兩用恒溫箱（吉林農(nóng)安醫(yī)療器械廠）；ETS-D5磁力攪拌器（德國(guó)IKA）；RE201-D旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮儀器有限公司）；7890-氣象色譜儀（美國(guó)安捷倫公司）。

高純CO2（長(zhǎng)春巨洋氣體）；95%乙醇、濃鹽酸、正己烷、氫氧化鈉、無(wú)水硫酸鈉均為分析純。原料為市售新鮮東北柞蠶蛹。

1.2 東北柞蠶蛹的預(yù)處理 稱取市售新鮮東北柞蠶蛹，置于家用搗碎機(jī)中搗碎，將搗碎產(chǎn)物置干燥箱中恒溫60℃烘干，得干蠶蛹粉備用。

1.3 柞蠶蛹油的SFE-CO2萃取方法 稱量粉碎后的干柞蠶蛹粉50.0 g置于300mL萃取釜中。分別設(shè)置爐溫（OVEN）和出口閥（VALVE）溫度（80℃），待溫度到達(dá)預(yù)設(shè)溫度以后，將萃取釜連接于箱內(nèi)，夾上溫度傳感器。通入CO2，打開排放閥排出萃取釜內(nèi)殘存的少量空氣，關(guān)閉排放閥。打開增壓泵，將萃取壓力調(diào)至實(shí)驗(yàn)設(shè)定值。打開排放閥開始萃取收集，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。放空流速由浮子流量計(jì)測(cè)量，放空速度保持在5 L/min左右。

1.4 SFE-CO2萃取條件單因素考察 按照SFE-CO2萃取方法，設(shè)置不同的萃取溫度、壓力和時(shí)間進(jìn)行單因素考察。設(shè)定萃取壓力為35 MPa和時(shí)間為2 h，考察萃取溫度分別為40℃、45℃、50℃、55℃、60℃和65℃下的柞蠶蛹油萃取重量變化情況；設(shè)定萃取溫度為50℃，萃取時(shí)間為2 h，考察萃取壓力分別為30、35、40、45、50、55MPa下柞蠶蛹油萃取重量變化情況；設(shè)定萃取溫度50℃，萃取壓力為35 MPa，考察萃取時(shí)間分別為2、3、4、5、6、7、8 h下柞蠶蛹油萃取重量變化情況。

1.5 均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化SFE-CO2萃取條件 依據(jù)SFE-CO2萃取柞蠶蛹油單因素考察結(jié)果，采用均勻設(shè)計(jì)法U5（53）表對(duì)影響柞蠶蛹油萃取結(jié)果的主要因素：溫度、壓力、時(shí)間進(jìn)行最佳工藝優(yōu)化篩選，并根據(jù)所得蠶蛹油的質(zhì)量計(jì)算萃取率μ，計(jì)算公式μ=柞蠶蛹油質(zhì)量（g）/干柞蠶蛹粉質(zhì)量（g）×100%。

1.6 柞蠶蛹油總脂肪酸的制備 稱取25 g柞蠶蛹油置500mL具塞燒瓶中，加入3.7%NaOH乙醇溶液125mL，65℃水浴中攪拌（1000 r/min）1 h，靜置至室溫，加蒸餾水至溶液澄清透明，用濃鹽酸調(diào)pH 2～3，于分液漏斗中用正己烷100mL萃取，棄水層，水洗油層至中性。油層經(jīng)無(wú)水硫酸鈉脫水后于40℃水浴旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至無(wú)溶劑蒸出，即得混合脂肪酸。平行操作3次，以重量計(jì)混合脂肪酸提取率μ，μ=總脂肪酸質(zhì)量（g）/柞蠶蛹油質(zhì)量（g）×100%。

1.7 柞蠶蛹油的氣相色譜分析 氣象色譜分析條件為：氣相色譜柱：HP-88型毛細(xì)管柱（100m×0.25mm×0.20μm，安捷倫）。進(jìn)樣口250℃，檢測(cè)器260℃，進(jìn)樣量1μL，流量1 m L/ min，分流進(jìn)樣，分流比20：1，F(xiàn)ID檢測(cè)器。程序升溫：100℃保持5min，10℃/min到175℃，保持10min，5℃/min到210℃，保持5min，5℃/min到250℃，保持10min。

脂肪酸甲酯化方法：取油2～3滴，加入2mL正己烷，混合均勻，加入1mL 2mol/L KOH-甲醇溶液，混合后，暗處?kù)o置10min，中間取出混合一次，取上層過(guò)濾膜進(jìn)樣。

2 結(jié)果

2.1 單因素萃取條件考察結(jié)果 根據(jù)單因素萃取條件考察結(jié)果可以看到，萃取溫度對(duì)蛹油萃取量影響不大（見圖1A），而萃取壓力對(duì)蛹油提取率影響較大，蛹油提取重量隨提取壓力的升高而增加，當(dāng)萃取壓力大于45Mpa時(shí)，油重變化不顯著（見圖1B）。萃取蛹油重量隨萃取時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，當(dāng)萃取時(shí)間大于6 h后，油重變化不顯著（見圖1C）。

圖1 SFE-CO2萃取柞蠶蛹油工藝單因素考察結(jié)果Fig.1 Effects of extraction temperature（A），pressure（B）and time（C）on extraction weight

2.2 均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化SFE-CO2萃取條件結(jié)果 對(duì)SFE-CO2萃取條件采用均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法進(jìn)行優(yōu)化（見表1）。

表1 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案及結(jié)果Tab.1 Program and result of homogeneous design

對(duì)均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到多元線性逐步回歸方程：Y=-0.222 X1+0.436X2+1.35X3+1.53，復(fù)相關(guān)系數(shù)r=0.9989，SS=0.09，F(xiàn)=308.53。f1=3，f2=1，N=4，查F表，F(xiàn)＞216，則P＜0.05，說(shuō)明回歸方程可信。根據(jù)多元回歸方程，X1選取最小值，X2、X3選取最大值時(shí)Y值最大，因此優(yōu)選結(jié)果為X1=45，X2=50，X3=6，此條件下柞蠶蛹油的理論提取值為21 g。

根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，選擇萃取壓力50MPa，萃取溫度45℃，萃取時(shí)間6 h，平行操作3次，結(jié)果分別為17.6 g、18 g和18.2 g，RSD%=1.7%，平均提取率為17.93%。

2.3 混合脂肪酸的產(chǎn)率及成分分析 根據(jù)本文1.6項(xiàng)下方法制備混合脂肪酸，以重量計(jì)算收率，結(jié)果分別為90.27%、93.01%、90.94%（RSD%=1.55%），總脂肪酸平均提取率為91.41%。

采用面積歸一化法，利用氣象色譜儀分析得到東北柞蠶蛹混合脂肪酸的主要成分及含量為：碳十五烷酸37.03%，棕櫚酸5.63%，碳十七烷酸32.81%，硬脂酸1.79%，油酸3.75%，亞油酸11.98%，α-亞麻酸7%，氣象色譜圖見圖2。

圖2 混合脂肪酸氣相色譜圖Fig.2 GC chromatogram of the fixed fatty acid

3 討論

遼寧、吉林、黑龍江和內(nèi)蒙古都是我國(guó)傳統(tǒng)的柞蠶主產(chǎn)地區(qū)，柞林資源存量豐富，柞蠶生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，柞蠶生產(chǎn)已成為東北山區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和民生產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，4個(gè)?。▍^(qū)）柞蠶繭產(chǎn)量占全國(guó)的90%以上，占全世界的80%以上，但是目前東北柞蠶蛹的開發(fā)利用則相對(duì)落后，大量蠶蛹被作為飼料喂養(yǎng)家禽而未使其高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到充分利用。因此，亟需采用現(xiàn)代化科技手段對(duì)東北柞蠶蛹的保健功能進(jìn)行開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)其潛力巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

蠶蛹油的傳統(tǒng)提取方法有壓榨法和有機(jī)溶劑浸出法，但由于蠶蛹是高蛋白、高脂質(zhì)物質(zhì)，使用壓榨法提取油后的蛋白質(zhì)多已變性，且蠶蛹中粗纖維較少，質(zhì)地較軟，壓榨出油率很低，所以壓榨法已少有利用［4］。有機(jī)溶劑提取法提取率較高，但得到的蠶蛹油存在溶劑殘留較高，且提取工藝流程長(zhǎng)而品質(zhì)受到一定影響等問(wèn)題［5］。SFE-CO2萃取法正是為克服以上這些缺點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生的。SFE-CO2技術(shù)是利用超臨界CO2氣體作為萃取劑，使用該技術(shù)萃取蠶蛹油具有萃取率高、選擇性好、無(wú)溶劑殘留、無(wú)污染而且工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)［6］。

本文對(duì)SFE-CO2萃取法萃取東北柞蠶蛹油的工藝進(jìn)行了考察，確定了最佳萃取條件，并對(duì)得到的蛹油中混合脂肪酸的主要成分及含量進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步純化及精制東北柞蠶蛹油不飽和脂肪酸保健品奠定了研究基礎(chǔ)。

［1］ 王茜，王學(xué)英，王卓，等.柞蠶蛹油和不飽和脂肪酸制品的組分分析及對(duì)高血脂癥的防治作用［J］.蠶業(yè)科學(xué)，2009，35(2）：436-440.

［2］倪紅，陳懷新，楊艷燕.柞蠶蛹綜合利用技術(shù)［J］.湖北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版），2003，25(3）：263-266.

［3］封槐松，李建琴.東北柞蠶生產(chǎn)現(xiàn)狀問(wèn)題與對(duì)策［J］.中國(guó)蠶業(yè)，2011(4）：1-5.

［4］蔣艷忠.蠶蛹油的提取研究［J］.化工技術(shù)與開發(fā)，2008，37(7）：46-50.

［5］魏兆軍，廖愛美，胡海梅，等.蠶蛹油的成分、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及提取工藝研究進(jìn)展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(30）：9699-9700，9711.

［6］劉翀，廖森泰，鄒宇曉.蠶蛹油制備技術(shù)及其α-亞麻酸富集工藝研究進(jìn)展［J］.中國(guó)蠶業(yè)，2013，34(2）：7-9.

（編校：吳茜）

Investigation on the extraction technology of Northeast tussah pupa oil w ith SFE-CO2and analysis of its composition

QU Xiao-yu，ZHANG Si-xi，ZHANG Xiao-ying，SONG Yan-qingΔ

（Department of Pharmacy，The First Hospital of Jilin University，Changchun 130021，China）

ObjectiveTo investigate the extracting technology of the Northeast tussah pupa oil and analyze the composition of the oil.MethodsThe Northeast tussah pupa were crushed and dried at60℃.The oilwas extracted from the Northeast tussah pupa powder with super critical fluid extraction technology-CO2（SFE-CO2）at the extracting temperature as 45℃，pressure as 50 MPa and operating time as 6 hours according to the results of homogeneous design.The composition of the oil was detected by gas chromatography（GC）.ResultsThe extracting rate of the oil from the Northeast tussah pupa powder was 17.93%（w/w）and the percent of compositions of the oil were C15：0 fatty acid 37.03%，hexadecanoic acid 5.63%，C17：0 fatty acid 32.81%，octadecanoic acid 1.79%，leic acid 3.75%，octadecadienoic acid 11.98%andα-1inoleic acid 7.00%.ConclusionThe technology of SFE-CO2can be used in extraction of Northeast tussah pupa with High extraction efficiency.

SFE-CO2extraction；Northeast tussah pupa；fatty acid；gas chromatography（GC）

R284.2

A

1005-1678(2014）07-0174-03

吉林省中醫(yī)藥管理局科技課題（3D513M623428）

曲曉宇，男，碩士，藥師，研究方向：藥物制劑學(xué)，E-mail：quxiaoyuhaha@163.com；宋燕青，通信作者，女，博士，主管藥師，研究方向：醫(yī)院藥學(xué)，E-mail：59137154@qq.com。