羅勒子油的超臨界CO2提取工藝及其成分分析

胡爾西丹·伊麻木，張君萍，艾合米丁·外力，3，熱娜·卡斯木，阿布力米提·伊力，*，阿吉艾克拜爾·艾薩

（1.新疆醫(yī)科大學藥學院，新疆烏魯木齊830054；2.中國科學院新疆理化技術研究所新疆特有藥用資源利用省部共建國家重點實驗室培育基地，新疆烏魯木齊830011；3.中國科學院大學，北京100039）

羅勒子油的超臨界CO2提取工藝及其成分分析

胡爾西丹·伊麻木1，張君萍2，艾合米丁·外力2，3，熱娜·卡斯木1，阿布力米提·伊力2，*，阿吉艾克拜爾·艾薩2

（1.新疆醫(yī)科大學藥學院，新疆烏魯木齊830054；2.中國科學院新疆理化技術研究所新疆特有藥用資源利用省部共建國家重點實驗室培育基地，新疆烏魯木齊830011；3.中國科學院大學，北京100039）

研究萃取溫度、萃取壓力、萃取時間對超臨界CO2萃取羅勒子油得率的影響，進行了工藝的優(yōu)化。結果表明，影響超臨界CO2萃取羅勒子油得率的因素主次順序為A（壓力）＞C（時間）＞B（溫度），最佳工藝條件為萃取壓力300 Pa，萃取溫度45℃、萃取時間為3 h。在此工藝條件下，羅勒子油得率為17.05%。羅勒子油脂肪酸組成主要為亞麻酸（85.76%）、棕櫚酸（8.54%）和硬脂酸（5.1%），其中不飽和脂肪酸含量為86.35%。

羅勒子油；超臨界CO2萃??；GC-MS；脂肪酸

羅勒子為唇形科植物羅勒Ocimum basilicum L.的果實，屬一年生草本植物。作為習用維吾爾藥材，新疆各地均有栽培。主治濕熱性和粘液性疾病，如肝臟阻滯，吸收不佳，心悸抑郁，心神不足，癱瘓，面癱，關節(jié)疼痛，腹瀉痢疾等［1］。其在世界許多國家均有分布，作為栽培植物一說是地中海地區(qū)，另一所說是印度東部，亞洲南部和非洲［2-3］。通常作為醫(yī)療用品和香辛調味料來種植，是一種食藥兼用的資源植物。近年來隨著人們對綠色環(huán)保意識的提高，羅勒日益成為國內外醫(yī)藥保健、食品、化工領域的研究熱點。中亞地區(qū)羅勒不僅作為食品調料，而且用于各類芳香原料的主要來源，尤其是精油和香水產業(yè)中具有很重的地位［4］。它是作為傳統(tǒng)醫(yī)藥，民間用于呼吸道和尿道疾病，如咳嗽、哮喘、腹瀉和腎臟病等［5］。羅勒精油已經(jīng)廣泛在糖果的調味料、烘烤食品、香腸和肉類、沙拉醬、非酒精飲料、冰淇淋、以及在牙齒和口腔的產品［6］。

目前羅勒子油的制備主要有溶劑法、索氏提取法和超臨界CO2萃取法［7-9］。關于超臨界CO2萃取羅勒子油，國內外研究報道不多。作者通過前期的羅勒子揮發(fā)油提取經(jīng)驗的基礎上［10］，采用超臨界CO2萃取技術篩選提取羅勒子油的工藝條件，并對羅勒子油的化學成分進行了定性分析，為進一步規(guī)?；a提供一定的依據(jù)。

1　材料和方法

1.1材料

羅勒子：和田采集。

1.2儀器與試劑

Spe-ed SFE-2型超臨界萃取儀：美國ASI公司；CPA 1245精密天平：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；DHG-9070型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海齊欣科學儀器有限公司；FW100型/2 400 r/min高速萬能粉碎機：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；RE-52A旋轉蒸發(fā)儀：上海比朗儀器有限公司；Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質譜聯(lián)用儀、HP-5MS毛細管柱（30 m× 0.32 mm×0.25 μm）：美國Agilent公司；DK-528電熱恒溫水浴鍋：上海精宏實驗設備有限公司。

二氧化碳（純度為99.99%）、氫氧化鉀、甲醇、三氟化硼、庚烷、氯化鈉、無水硫酸鈉等：以上及其他試劑均為分析純（Fisher Scientific Company，F(xiàn)air Lawn，NJ，USA）。

1.3方法

羅勒子油的超臨界CO2萃取工藝流程：羅勒子→粉碎過篩（粗粉、細粉）→稱量→裝料→密封→升溫升壓至設定值→超臨界條件下萃取→分離→接收羅勒子油。

萃取率的計算：羅勒子油萃取率/%=［羅勒子油質量（g）/羅勒子質量（g）］×100。

1.3.1萃取溫度對萃取率的影響

在250 Pa，CO2體積流量8 L/h條件下，在萃取釜中裝入粉碎的的羅勒子，萃取3 h，測定不同萃取溫度對羅勒子油萃取率的影響。

1.3.2萃取壓力對萃取率的影響

在40℃，CO2體積流量8 L/h條件下，在萃取釜中裝入粉碎的羅勒子，萃取3 h，測定不同萃取壓力對萃取率的影響。

1.3.3萃取時間對萃取率的影響

在250 Pa，40℃，CO2體積流量8 L/h條件下，在萃取釜中裝入粉碎的羅勒子，萃取不同時間，測定萃取時間對羅勒子油萃取率的影響。

1.3.4超臨界流體動態(tài)萃取的最佳工藝條件優(yōu)化

根據(jù)影響超臨界流體動態(tài)萃取的單因素研究結果，通過正交試驗設計，考察萃取壓力、萃取溫度、萃取時間對羅勒子油的超臨界CO2萃取得率的影響，為實際生產提供適宜的工藝參數(shù)（因素及水平見表1）。

表1　正交試驗水平設計Table 1Orthogonal experiment scheme

1.3.5羅勒子油成分的GC-MS分析

樣品經(jīng)過氫氧化鉀甲酯化方法處理后進行氣質聯(lián)用法進行分析。

色譜條件：HP-5MS毛細管柱（30 m×0.25 mm× 0.25μm）；采用程序升溫，起始溫度為50℃，保持0min，以10℃/min的速率程序升溫至150℃，保持2 min，以5℃/min升溫至300℃，保持5 min；進樣量0.5 μL，流速：1 mL/min，分流比20∶1。

質譜條件：離子源發(fā)生器溫度230℃，電離方式EI，電離能量70 eV，質量掃描范圍33 amu～600 amu，采用全掃描工作方式。

2　結果與討論

2.1萃取壓力對羅勒子油萃取得率的影響

萃取壓力與羅勒子油萃取得率的關系見圖1。

圖1　萃取壓力對羅勒子油萃取得率的影響Fig.1Effect of extraction pressure on yield

萃取壓力是超臨界CO2萃取的關鍵因素之一，在溫度恒定時，增加超臨界萃取壓力，超臨界CO2流體的密度隨之增大，但壓力超過一定程度后，再增加壓力時超臨界CO2流體的密度增加很小，而且壓力過高，對儀器設備的要求也就越高，所以壓力選擇要綜合考慮各因素。當壓力300 Pa時萃取率最高。

2.2萃取溫度對羅勒子油萃取得率的影響

萃取溫度與羅勒子油萃取得率的關系見圖2。

一方面，隨著溫度的升高，CO2密度降低，萃取物在CO2流體中的溶解度下降，出油率降低；另一方面，隨著溫度的升高，萃取物的蒸氣壓增大，其在CO2流體中的溶解度也相應增大，有利于萃取。由試驗結果可以看出，萃取溫度低于50℃時，隨著溫度上升，出油率增加；高于50℃時，隨著溫度增加，出油率降低。

圖2　萃取溫度對羅勒子油萃取得率的影響Fig.2Effect of extraction temperture on yield

2.3萃取時間對羅勒子油萃取得率的影響

萃取時間與羅勒子油萃取得率的關系見圖3。

圖3　萃取時間對羅勒子油萃取得率的影響Fig.3Effect of extraction time on yield

一般而言，隨著萃取時間的增加，出油率也相應增加，但當95%的油被萃取，即可以認為羅勒子油幾乎萃取完全，這時隨著萃取時間的增加，出油量甚少，由試驗可以看出在最初的2 h～3 h，出油率隨著時間的增加而快速增加，3 h以后，隨著萃取時間的增加，出油率增加較少，到4 h以后已經(jīng)將95%的油萃出，再繼續(xù)萃取就無意義了。

2.4正交試驗結果

將正交試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結果見表2。

表2　正交試驗方案及結果分析Table 2Results of orthogonal experiment

續(xù)表2　正交試驗方案及結果分析Continue table 2Results of orthogonal experiment

表3　方差分析Table 3Analysis of variance

從直觀分析知，各因素對綜合評分的影響大小順序為：A（壓力）＞C（時間）＞B（溫度）；每個因素3個水平之間的趨勢為A3＞A2＞A1，B1＞B3＞B2，C3＞C2＞C1，直觀分析得最佳工藝為A3B1C3，即萃取壓力350 Pa、萃取溫度45℃、萃取時間為4 h。表3方差分析結果表明：A和C因素的影響均具有顯著性（P＜0.05），B因素的影響不顯著（P＞0.05），從大工業(yè)生產和節(jié)約成本等全面綜合考慮，以A2B1C2組合為佳，即當萃取壓力300 Pa，萃取溫度45℃，萃取時間3 h，萃取效果最佳，在此工藝條件下，羅勒子油的萃取率可達17.05%。

2.5樣品的GC-MS分析結果

超臨界CO2萃取的羅勒子油呈淡黃色、清亮、無雜質、無異味。經(jīng)質譜檢索軟件檢索，并核對質譜標準圖譜，超臨界CO2萃取的羅勒子油鑒定出16種成分。各組分采用峰面積歸一化法進行定量分析，結果見表4、表5。

表4　超臨界CO2萃取羅勒子油GC/MS分析Table 4Components of basil seeds oil by SPE CO2methods

表4　超臨界CO2萃取羅勒子油GC/MS分析Table 4Components of basil seeds oil by SPE CO2methods

表5　索氏提取法提取羅勒子油GC/MS分析Table 5Components of basil seeds oil by Soxhlet methods

對超臨界CO2萃取的羅勒子油進行GC-MS分析，結果顯示羅勒子油的飽和脂肪酸以棕櫚酸（8.54%）和硬脂酸（5.1%）為主；不飽和脂肪酸以亞麻酸（85.76%）為主，另外檢測出的單不飽和脂肪酸11-十六碳烯酸甲酯（0.11%）、9-二十碳烯酸（0.37%）和多不飽和脂肪酸9，12，15-十八烷三烯酸（0.07%），不飽和脂肪酸占脂肪酸總量的86.35%。索氏提取法提取的羅勒子油主要成分與超臨界CO2萃取的沙蔥籽油主要成分相同，飽和脂肪酸以棕櫚酸為主，占總脂肪酸量的7.54%；不飽和脂肪酸主要是亞麻酸（66.04%）和亞油酸（20.23%）為主，不飽和脂肪酸占脂肪酸總量的86.68%。

3　結語

采用超臨界CO2流體萃取技術，以正交試驗的方法對影響超臨界CO2流體萃取羅勒子油出油率的各因素進行了研究，以出油率為衡量指標，優(yōu)化出最佳萃取工藝條件，即萃取壓力300 Pa，萃取溫度45℃，萃取時間3 h。經(jīng)試驗驗證在最佳工藝條件下羅勒子油的出油率為17.05%。采用氣相色譜-質譜（GC-MS）聯(lián)用技術從羅勒子油中檢測出16種脂肪酸，主要為亞麻酸，棕櫚酸，硬酯酸等，其中不飽和脂肪酸占總脂肪酸的86.68%。超臨界流體萃取能力遠遠超于索氏提取法?？傊?，超臨界萃取對羅勒子綜合開發(fā)利用提供了依據(jù)，奠定了基礎。

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Supercritical CO2Extraction Technology on Basil Seeds Oil and Its Component Analysis

Huerxidan Yimamu1，ZHANG Jun-ping2，Aihemiding Waili2，3，Rena Kasimu1，Abulimiti Yili2，*，Hajiakber Aisa2
（1.College of Pharmacy，Xinjiang Medical University，Urumqi 830054，Xinjiang，China；2.Key Laboratory of Xinjiang Indigenous Medicinal Plants Resource Utilization，Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011，Xinjiang，China；3.University of Chinese Academy of Science，Beijing 100039，China）

The studies on the optimum conditions for the extraction of basil seeds oil by supercritical CO2fluid were carried out.The primary and secondary effect factors on the extraction of basil seeds oil by supercritical CO2fluid were as followed：pressure＞time＞temperature.The optimum conditions were：extraction pressure 300 Pa，extraction temperature 45℃，extraction time 3 hours.Under these conditions，the maximum extraction rate was 17.05%.The fatty acid composition of basil seeds oil was mainly composed of linolenic acid（85.76%），palmitic acid（8.54%）and stearate（5.1%），in which the content of unsaturated fatty acids reached 86.35%.

basil seeds oil；supercritical CO2fluid extraction；GC-MS；fatty acid

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.20.013

新疆維吾爾自治區(qū)青年科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)工程項目（2013721044）

胡爾西丹·伊麻木（1971—），女（維吾爾），副教授，博士，從事天然產物研究工作。

阿布力米提·伊力（1970—），男，研究員，博士生導師，從事民族藥及天然產物開工作。

2015-12-12