超聲波輔助提取洋蔥精油的工藝優(yōu)化

龍明華，張鵬，王智民

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌712100）

超聲波輔助提取洋蔥精油的工藝優(yōu)化

龍明華，張鵬，王智民

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌712100）

為更好地開發(fā)利用洋蔥，以洋蔥精油得率為評價指標(biāo)，考察萃取溶劑種類、料液比、萃取溫度、萃取時間和超聲波功率對精油得率的影響，并在單因素試驗基礎(chǔ)上，通過正交試驗優(yōu)化其工藝條件。結(jié)果表明：在以二氯甲烷為萃取溶劑、萃取溫度35℃、萃取時間4h、料液比1∶1、超聲波功率70%的條件下，洋蔥精油的得率最高，為0．85%。與傳統(tǒng)的溶劑浸提法相比，超聲波輔助提取的洋蔥精油得率為普通溶劑萃取法的3．86倍。

超聲波；洋蔥精油；提取工藝

洋蔥（Allium cepa）屬百合科蔥屬，2年生草本植物，原產(chǎn)中亞和地中海沿岸，現(xiàn)在世界各地都有生產(chǎn)［1］。據(jù)農(nóng)業(yè)之友網(wǎng)站統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年世界洋蔥產(chǎn)量達(dá)8 475．819 1萬t，中國洋蔥產(chǎn)量達(dá)2 230萬t。目前洋蔥產(chǎn)業(yè)鏈短，極易出現(xiàn)生產(chǎn)過剩的風(fēng)險。洋蔥深加工是解決洋蔥生產(chǎn)瓶頸的有效途徑之一。洋蔥的主要風(fēng)味和功能成分存在于洋蔥精油中，魏永生等［2］利用GC－MS分析方法對洋蔥精油風(fēng)味成分進(jìn)行分析，從洋蔥揮發(fā)油中共分離出56個化合物，鑒定了其中23個。Zohri等［3］研究發(fā)現(xiàn)，洋蔥精油對炭疽芽孢桿菌、臘狀芽孢桿菌、藤黃微球菌、金黃色葡萄球菌都表現(xiàn)出很高的抑制活性。Maidment等［4］研究發(fā)現(xiàn)，洋蔥中含硫化合物的抑菌活性最強(qiáng)。Shunro等［5－6］報道，洋蔥精油成分抑制人體血液中血小板的凝集作用。洋蔥精油含有調(diào)理人體生理健康的重要成分［7］，具有降血脂、降膽固醇，抗氧化作用，可降低癌癥的發(fā)病率等［8］，市場前景廣闊。為此，筆者在傳統(tǒng)提取工藝的基礎(chǔ)上對原料進(jìn)行超聲波處理，并優(yōu)化提取工藝，以期為更好地開發(fā)利用洋蔥提供依據(jù)。

1材料與方法

1．1試驗材料

洋蔥：山東產(chǎn)紅皮洋蔥，直徑8～10cm，市售。

試劑：石油醚（30－60沸程，天津市化學(xué)試劑六廠）、乙酸乙酯（西安化學(xué)試劑廠）、二氯甲烷（西安化學(xué)試劑廠）、三氯甲烷（西安化學(xué)試劑廠）、無水硫酸鈉（西安化學(xué)試劑廠）、均為分析純。

儀器設(shè)備：JYL－360九陽料理機(jī)、KQ－700GVDV型三頻恒溫數(shù)控超聲波發(fā)生器（昆山超聲波儀器有限公司）。

1．2洋蔥精油提取的工藝流程

洋蔥→洋蔥勻漿→超聲波輔助萃取→抽濾分液→蒸餾→洋蔥精油［9－13］。

1．3操作步驟

取一定數(shù)量干凈的洋蔥樣品，將其搗碎直至勻漿，添加萃取劑在一定溫度下萃取，同時對其進(jìn)行超聲波處理，處理完成后過濾除渣，最后將濾液中萃取劑揮發(fā)得洋蔥精油。

1．4洋蔥精油得率的計算

精油得率＝（精油質(zhì)量／洋蔥質(zhì)量）×100%。

1．5不同因素對洋蔥精油得率的影響

1．5．1萃取溶劑 分別以石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷為萃取劑，料液比為1∶1（g／mL，下同），萃取溫度35℃，超聲波功率70%，萃取時間2h，取萃取效率最高的溶劑為萃取劑［9］。

1．5．2料液比 在萃取溫度35℃、萃取時間2h、超聲波功率70%條件下，按料液比分別為1∶1、1∶1．5、1∶2和1∶2．5添加萃取劑進(jìn)行試驗，測定洋蔥精油得率，下同［10］。

1．5．3萃取溫度 在料液比為1∶1、萃取時間2h、超聲波功率70%，萃取溫度分別為25℃、30℃、35℃和40℃條件下進(jìn)行試驗［11］。

1．5．4萃取時間 在料液比為1∶1、萃取溫度為35℃、超聲波功率70%，萃取時間分別為1h、2h、3h和4h條件下進(jìn)行試驗［12］。

1．5．5超聲波功率 在料液比為1∶1、萃取溫度為35℃、萃取時間2h，超聲波功率分別為50%、60%、70%和80%條件下進(jìn)行試驗［13］。

1．6正交試驗設(shè)計

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以洋蔥精油得率為評價指標(biāo)，對料液比（A）、萃取溫度（B）、萃取時間（C）和超聲波功率進(jìn)行L9（34）正交試驗設(shè)計，其因素及水平見表1。

表1 超聲波輔助提取洋蔥精油的因素及水平Table 1 Factors and levels of ultrasonic assisted exeraction of onion essential oil

1．7超聲提取與普通溶劑提取的比較

在優(yōu)化的提取條件下，進(jìn)行3次超聲輔助提取試驗。同時取消超聲波處理工序，其他提取條件不變進(jìn)行3次普通溶劑萃取法提取試驗，測定洋蔥精油得率。

2結(jié)果與分析

2．1不同因素下洋蔥精油的得率

由圖示可知不同萃取劑、料液比、溫度、時間及超聲波功率對洋蔥精油得率的影響。

1）萃取溶劑。萃取溶劑石油醚、乙酸乙酯、三氯甲烷和二氯甲烷的洋蔥精油得率分別為0．78%、0．60%、0．74%和0．91%。乙酸乙酯的得率較低，可能是提取物殘留在溶劑中導(dǎo)致得率偏低，二氯甲烷提取率最高，同時二氯甲烷回收能耗低、分層快，故試驗選用二氯甲烷為萃取溶劑。

圖示 不同萃取劑、料液比、提取溫度、提取時間及超聲波功率提取洋蔥精油的得率Fig． Yield of essential oil of different extractant、material liquid ration、temperature、extration time and ultrasonic power

2）料液比。洋蔥精油得率隨料液比的增大呈先上升后下降的變化趨勢，在料液比為1∶2時，洋蔥精油得率最大，達(dá)0．45%。料液比增大，提高了物質(zhì)的擴(kuò)散效率，但當(dāng)料液比增大到1∶2．5時，得率下降，這可能是蒸餾分離溶劑時間延長導(dǎo)致精油流失。

3）浸提溫度。洋蔥精油的提取率在25～40℃差異較小，30℃附近，其得率最高，達(dá)到0．55%。升高溫度，洋蔥精油的得率開始下降，這可能是溫度對洋蔥精油成分造成降解等破壞，得率降低。

4）提取時間。隨著提取時間延長，洋蔥精油得率提升較快，當(dāng)提取時間達(dá)3h后，洋蔥精油得率增加幅度較小，曲線趨于平行，且得率最大，達(dá)0．85%。這是因為超聲波引起細(xì)胞機(jī)械振動破裂的過程比較快，在較短時間內(nèi)即可完成，充分體現(xiàn)出超聲波輔助萃取時間短的優(yōu)點。同時隨著時間的延長，物質(zhì)擴(kuò)散達(dá)到動態(tài)平衡，得率不在變化。

5）超聲波功率。超聲波的功率從50%提高到60%，洋蔥精油得率從0．54%提高到0．56%，變化幅度較小，再提高超聲波功率，洋蔥精油的得率反而下降，下降幅度大。這可能是因為超聲波對細(xì)胞類物質(zhì)的強(qiáng)大破壞引起，60%超聲波的功率可剛好破壞洋蔥精油的細(xì)胞，增大超聲波的功率，可能會引發(fā)減緩精油擴(kuò)散的物質(zhì)溶出，也可能是較高功率超聲波直接降解了精油。

2．2超聲波輔助提取洋蔥精油的優(yōu)化工藝

由表2可知，超聲波輔助提取洋蔥精油各處理的得率，對其進(jìn)行分析，對洋蔥精油得率的影響依次為萃取時間（C）＞超聲波功率（D）＞料液比（A）＞萃取溫度（B），各因素的優(yōu)化組合為A1B2C3D3，即料液比1∶1、萃取溫度30℃、萃取時間4h和超聲波功率70%，該條件下洋蔥精油得率為0．85%。取消超聲工藝，3次普通溶劑提取洋蔥精油的得率為0．22%，超聲輔助提取的洋蔥精油得率是普通溶劑提取的3．86倍，具有洋蔥精油得率高，提取時間短的優(yōu)點。

表2 超聲波輔助提取洋蔥精油的正交試驗結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test of ultrasound assisted extraction of onion essential oil

3結(jié)論

通過單因素試驗，考察了料液比、萃取溫度、萃取時間、超聲波功率4因素對洋蔥精油得率的影響，通過正交試驗得出其最佳工藝為料液比1∶1、萃取溫度30℃、萃取時間4h和超聲波功率70%，該條件下洋蔥精油得率為0．85%。

為驗證超聲波輔助提取洋蔥精油的優(yōu)勢，增加了比較試驗。一種是利用超聲波輔助提取優(yōu)化最佳條件下進(jìn)行3次提?。涣硪环N是其他條件不變，對物料不進(jìn)行超聲處理條件進(jìn)行3次提取。對2種試驗洋蔥精油得率進(jìn)行對比，超聲波輔助萃取法萃取洋蔥精油的得率是普通溶劑萃取法提取洋蔥精油得率的3．86倍。

［1］倪元穎，李麗梅，李景明，等．洋蔥的風(fēng)味形成機(jī)理及其生理功效［J］．食品工業(yè)科技，2004，10（1）：36－40．

［2］魏永生，楊 振，鄭敏燕，等．GC／MS研究洋蔥揮發(fā)油的化學(xué)成分［J］．西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2006，20（5）：195－203．

［3］ZOHRI A N，ABDEL G K，SABER S．Antibacterial，antidermatophytic and antitoxigenic activties of onion （Alliumcepa．L）oil［J］．Microbiological－Research，1995，150（2）：167－172．

［4］MAIDMENT D C，DEMBNY Z，WATTS D T．The antibacterial activity of 12Allium against Escherichia coli［J］．Nutrition ＆Food Science，2001，31（5）：238－241．

［5］SHUNRO K，YASUJIRO M．New inhibitor of platelet aggregation in onion oil［J］．Lancet，1988（2）：330－335．

［6］YASUJIRO M，YOSHIYUKI M．Inhibitors of platelet aggregation generated from mixtures of Allium species and／or S－alk（en）yl－L－cysteine sulfoxides［J］．Agric Food Chem，1992，40：368－372．

［7］孫云珠，丁自沛，孫敏忠，等．洋蔥對心血管病影響的調(diào)查與實驗研究［J］．營養(yǎng)學(xué)報1992，14（4）：409－412．

［8］馬 釗．洋蔥多糖提取及其提高免疫力和降血脂功能性質(zhì)研究［D］．北京，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005．

［9］張金生，趙 華．微波輔助萃取法萃取洋蔥油樹脂化學(xué)成分［J］．遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報，2006，4（1）：3－4．

［10］孫君社，高孔榮．大蒜和洋蔥風(fēng)味物及其萃?。跩］．中國調(diào)味品，1995（10）：9－13．

［11］王建軍，孫智華，侯喜林．洋蔥油提取工藝的研究［J］．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003，26（2）：20－23．

［12］鄧 紅，仇農(nóng)學(xué)，孫 俊，等．超聲波輔助提取文冠果籽油的工藝條件優(yōu)化［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2007，23 （11）：249－254．

［13］于修燭，李志西，杜雙奎．蘋果籽油超聲波輔助浸提及產(chǎn)品理化特性研究［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005，21（5）：155－159．

（責(zé)任編輯：孫小嵐）

Optimization of Ultrasonic Assisted Extracting of Onion Essential Oil

LONG Minghua，ZHANG Peng，WANG Zhimin
（Yangling Vocational and Technical College，Yangling，Shanxi 712100，China）

With the yield of essential oil as the evaluation index，The objective was to explore the optimum conditions for the extraction of essential oil from onion by ultrasonic treatment．The main affect factors in the extracting process concluding extraction solvent，the of raw material and solvent，extraction temperature，extraction time and ultrasonic wave work function on the yield of onion essential oil were investigated respectively．Results：The optimal process conditions of ultrasound－assisted extracting onion oil were obtained by orthogonal experiments，which was extracting temperature 30℃，extracting time 4h，the rate of raw material and solvent 1∶1，ultrasonic wave work function 70%，and CH2Cl2was the optimal extracting solvent．The yield of onion essential oil was 0．85%．Compared with traditional method，the yield of onion oil was 3．86times of that of common solvent extraction．

ultrasonic wave；onion essential oil；extraction technique

S377；TS255

A

1001－3601（2016）11－0484－0149－03

2016－05－16；2016－11－07修回

龍明華（1976－），男，講師，碩士，從事糧油食品加工的教學(xué)與研究。E－mail：77836426＠qq．com