蜀葵子脂肪油提取工藝的研究

王 瑩，魯夢琪，田樹革

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蜀葵子脂肪油提取工藝的研究

王 瑩1，魯夢琪2，田樹革3*

（1. 新疆師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，新疆烏魯木齊830054； 2. 新疆醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)學(xué)院，新疆烏魯木齊830011； 3. 新疆醫(yī)科大學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊830011）

考察了蜀葵子中脂肪油的提取工藝。通過測定油脂的理化性質(zhì)優(yōu)化提取方法，并通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)考察提取時(shí)間、溫度、功率、溶劑、料液比等因素對蜀葵子脂肪油提取率的影響。選擇石油醚為最佳提取溶劑，超聲為最優(yōu)提取方法，提取條件為超聲功率200 W, 超聲溫度30 ℃，提取時(shí)間40 min，料液比1:10（g/mL），粉碎度為50目，提取次數(shù)為1次。在此條件下蜀葵子脂肪油的提取率可達(dá)12.57%。優(yōu)化得到的工藝合理可行，比較適合蜀葵子脂肪油的提取。

超聲提取; 蜀葵子; 脂肪油; 正交試驗(yàn)

蜀葵（學(xué)名：(Linn.) Cavan.），是錦葵科(Malvaceae)蜀葵屬二年生直立草本植物，高達(dá)2 m[1]，原產(chǎn)中國四川，在中國分布很廣，華東、華中、華北均有[2,3]。作為一個(gè)傳統(tǒng)的維吾爾藥用植物，有多種用途，其莖皮纖維可代麻用，種子可榨油，此外花和根皮均能入藥。具有生濕生寒，成熟異常膽液質(zhì)，清熱止咳，消炎止痛，清腸除瘍，利尿排石等功效，可用于干熱引起的咳嗽，腸道潰瘍，膀胱及腎結(jié)石等疾病[4,5]。國內(nèi)外對蜀葵花的研究報(bào)道較多，而對蜀葵子化學(xué)成分研究報(bào)道很少。有文獻(xiàn)記載蜀葵種子含有脂肪油，油中含不飽和游離酸較多，而蜀葵子脂肪油中的脂肪酸以亞油酸為主，高達(dá)69.24%[6]。脂肪油是蜀葵子發(fā)揮其藥理作用的主要成分，可作為藥材質(zhì)量控制的重要指標(biāo)。本課題以新疆和田墨玉縣的蜀葵子為原料對其脂肪油的提取工藝進(jìn)行研究，有利于進(jìn)一步了解蜀葵子中油脂的特性，從而為蜀葵子的開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 儀器與藥品試劑

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀R-1001N(鄭州長城科工貿(mào)有限公司)；ME204E電子天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)；WYA-2S數(shù)字阿貝折射儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；KQ-500DE數(shù)控超聲波清洗器(江蘇省昆山市淀山湖鎮(zhèn))；石油醚、氫氧化鉀、碘化鉀、冰乙酸、乙醚、石油醚等試劑均為分析純，原材料為蜀葵子（新疆和田墨玉縣）。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 提取溶劑的選擇

選擇蜀葵子脂肪油的提取劑分別為石油醚、乙酸乙酯、正己烷、丙酮。通過這四種提取溶劑結(jié)果的對比，則選出適合的溶劑為蜀葵子脂肪油的提取劑。

2.2 不同方法提取蜀葵子脂肪油

2.2.1 冷浸提取法

準(zhǔn)確稱量10 g的蜀葵子粉末于錐形瓶中并倒入10倍提取溶劑。震蕩使其搖勻后在避光的地方放置1 d，提取結(jié)束后用定量慢速濾紙抽濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓濃縮至恒重，即得蜀葵子油。

2.2.2 超聲提取法[7]

準(zhǔn)確稱取10 g粉碎后的蜀葵子粉末于錐形瓶中，加入十倍量溶劑超聲提取，并設(shè)置不同的溫度和時(shí)間。提取結(jié)束后用定量慢速濾紙抽濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓濃縮至恒重，即得蜀葵子油。

2.2.3 索氏提取法

將濾紙包好的蜀葵子粉末放置于已連接好的索氏提取器中，并加入十倍的提取溶劑，將溫度設(shè)置為75 ℃水浴加熱，并在索氏提取器的最上方放置少量的棉花。待提取完成后用定量慢速濾紙抽濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓濃縮至恒重，即得蜀葵子油。

2.3 油脂理化性質(zhì)測定[8-10]

蜀葵子油脂的相對密度、折光率、酸值、皂化值、碘值、過氧化值的測定方法按照《中國藥典》2015年版第四部。

2.4 脂肪油的檢測方法

以蜀葵子脂肪油提取率評價(jià)提取工藝，計(jì)算公式為：

3 結(jié)果與討論

3.1 提取溶劑和提取方法的選擇

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示（見表1），石油醚、正己烷、丙酮、乙酸乙酯的提取率相差不是很大，雖然后面?zhèn)z個(gè)的提取率稍高但二者脂肪油的顏色都較深偏向于棕色，且丙酮的皂化值相對較小。正己烷和石油醚提取的油脂都呈金黃色，有較好的提取效果，但綜合考慮，石油醚是脂肪油的常用提取劑且其成本低、危害小等優(yōu)點(diǎn)。故選擇蜀葵子脂肪油的理想提取溶劑為石油醚。

實(shí)驗(yàn)中所用的三種方法的相對密度和折光指數(shù)相差不大，但索氏提取和冷浸提取的過氧化值和酸值偏大且提取時(shí)間較長，而超聲提取的過氧化值小且提取時(shí)間短，具有方便、快捷、效率高等優(yōu)點(diǎn)（見表2），故可作為蜀葵子脂肪油的提取方法。

表1 提取溶劑的選擇

表 2 三種方法提取蜀葵子脂肪油主要理化性質(zhì)

3.2 單因素實(shí)驗(yàn)[11]

3.2.1 粉碎度對提取效果的影響

在不同的粉碎度下，以石油醚為溶劑。將超聲功率設(shè)為200 W、超聲頻率設(shè)為40 kHZ、提取時(shí)間設(shè)為30 min、提取料液比設(shè)為1∶8 (g/mL)、溫度設(shè)為30 ℃，進(jìn)行超聲提取。共進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖1。

圖1 粉碎度對提取率的影響

如圖1所示，隨著蜀葵子的粉碎度提高，脂肪油的提取率呈上升的趨勢，而完整的蜀葵子提取出的脂肪油幾乎沒有，可能是因?yàn)榉N子的致密細(xì)胞難以被超聲損壞。80目的蜀葵子粉末要比50目的蜀葵子粉末提取率稍高，但從原料的浪費(fèi)和耗損的增加考慮，選粉碎度為50目的較好。

3.2.2 料液比對蜀葵子提取效果的影響

在不同的料液比下，以石油醚為溶劑，粉碎度取50目。其他條件同3.2.1，進(jìn)行超聲提取。共進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖2。

圖2 料液比對提取率的影響

從圖2可以看出，隨著溶劑量的增加脂肪油的提取率呈上升的趨勢，到8倍溶劑量時(shí)基本達(dá)到最高，且與12倍溶劑量的脂肪油提取率基本持平。但料液比的增加會(huì)給后期處理增加困難且產(chǎn)生的成本增高，故應(yīng)盡可能減少溶劑使用量和降低蒸發(fā)濃縮負(fù)荷，因此料液比選擇1∶8為宜。

3.2.3 溫度對提取效果的影響

在不同的提取溫度下，以石油醚為溶劑。其他條件同3.2.2，進(jìn)行超聲提取。共進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖3。

圖3 溫度對提取率的影響

從圖3可以看出，蜀葵子脂肪油的提取率由溫度上升而升高。這是因?yàn)?，在一定條件下，溶劑的擴(kuò)散速度主要有擴(kuò)散系數(shù)決定。故可以看出上升溫度，蜀葵子中脂肪油的提取率也隨之增加，這是因?yàn)殡S著溫度的上升使溶質(zhì)和溶劑分子的擴(kuò)散速度增加。由于需要維持蜀葵子油脂的穩(wěn)定性而考慮到超聲提取起著空化破碎的特質(zhì)，故蜀葵子脂肪油的超聲溫度應(yīng)在適當(dāng)?shù)臏囟认绿崛　?/p>

3.2.4 提取時(shí)間對蜀葵子出油率的影響

在不同的提取時(shí)間下，以石油醚為溶劑。其他條件同3.2.2，進(jìn)行超聲提取。共進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖4。

圖4 時(shí)間對提取率的影響

提取時(shí)間決定著生產(chǎn)周期，生產(chǎn)成本和能源的消耗，在生產(chǎn)工藝中起著一個(gè)十分重要的影響因素。從圖4可以看出，隨著溫度的上升，蜀葵子脂肪油呈上升趨勢。提取時(shí)間基本在30 min基本達(dá)到較高的點(diǎn)，30 min后趨于平緩，故綜上所述，提取時(shí)間控制在30 min較好。

3.2.5 超聲功率對蜀葵子出油率的影響

在不同的提取功率下，以石油醚為溶劑。其他條件同3.2.2，進(jìn)行超聲提取。共進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖5。

圖5 功率對提取率的影響

從圖5可以看出，隨著提取功率的增大，蜀葵子脂肪油的提取率呈上升的趨勢，但到 200 W時(shí)基本達(dá)到了最大，200 W之后就趨于平緩。故將蜀葵子脂肪油的提取功率控制在200 W。

3.2.6 提取次數(shù)對蜀葵子出油率的影響

在不同的提取次數(shù)下，以石油醚為溶劑，其他條件同3.2.2，進(jìn)行超聲提取。共進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖6。

從圖6可以看出，第一次的提取已經(jīng)將大部分的脂肪油提出，后兩次的提取率非常低，幾乎沒有。故考慮到溶劑的損耗和操作的費(fèi)用，則選擇提取次數(shù)為1次。

圖6 提取次數(shù)對提取率的影響

3.3 蜀葵子脂肪油提取的工藝優(yōu)化

由以上單因素實(shí)驗(yàn)可得，蜀葵子脂肪油的提取時(shí)間、溫度、料液比、功率、粉碎度等多個(gè)因素對脂肪油的提取效果均有較大的影響。但通過綜合效率考慮，單因素實(shí)驗(yàn)不完全能夠反應(yīng)出對蜀葵子出油率的影響。故設(shè)料液比、功率、提取時(shí)間、提取溫度為考慮對象，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)[12]，選擇最優(yōu)蜀葵子脂肪油的提取工藝。脂肪油正交因素水平表和正交試驗(yàn)結(jié)果表見表3、表4。

表3 脂肪油正交因素水平表

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表4可以看出，各因素對提取效果的影響大小順序?yàn)椋?，即提取功率和提取溫度對蜀葵子出油率的影響較大，其次是提取時(shí)間，最低的是料液比，最優(yōu)的提取方案為3312，也就是說蜀葵子脂肪油最佳工藝條件是：提取時(shí)間40 min，料液比1∶10，提取溫度30℃，超聲功率200 W。

3.4 最優(yōu)條件的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

按照表2正交試驗(yàn)優(yōu)化后的條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次超聲提取的平行樣，蜀葵子出油率分別為：12.57%、12.49%、12.66%，平均值為12.57%。實(shí)驗(yàn)證明該工藝穩(wěn)定并且可行。

4 結(jié)果和結(jié)論

通過對提取溶劑的篩選和脂肪油理化性質(zhì)的測定確定最佳提取劑為石油醚，最優(yōu)提取方法為超聲提取法。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)確定蜀葵子脂肪油超聲最優(yōu)提取條件為：超聲功率200 W,超聲溫度30℃，提取時(shí)間40 min，料液比1:10（g/mL），粉碎度為50目，提取次數(shù)為1次。經(jīng)最后的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在該條件下蜀葵子脂肪油的提取率達(dá)12.57%。

由表2可以看出蜀葵子脂肪油的酸值較高。這是因?yàn)槭窨又居椭泻伙柡椭舅彷^多，導(dǎo)致穩(wěn)定性較差，易氧化[6]，故對蜀葵子脂肪油的提取條件較為苛刻，前期做過一些預(yù)處理可以發(fā)現(xiàn)，蜀葵子脂肪油的酸值會(huì)受到粉末的放置時(shí)間，提取溫度，接觸氧氣的含量等因素的影響。因此后期會(huì)對其繼續(xù)進(jìn)行研究。

［1］阿孜古麗.依明, 艾尼娃爾.艾克木, 宋鳳鳳.藥蜀葵種子揮發(fā)油的提取與分離鑒定[J].新疆醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 36(9):1275-1277.

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Study on Extraction Process of Fatty Oil From Althaea Rosea Seed

1,2,3*

（1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xinjiang Normal University, Xinjiang Urumqi 830054, China; 2. School of TCM, Xinjiang Medical University, Xinjiang Urumqi 830011, China; 3.The Central Laboratory of Xinjiang Medical University, Xinjiang Urumqi 830011, China）

The extraction process of fatty oil fromseed was investigated. The best solvent and the extraction method were screened out by measuring the physical and chemical properties of fatty oil. The influence of extraction time, temperature, power, solid-liquid ratio and other factors on the extraction rate of Aseed fatty oil was explored by single factor test and orthogonal test design. The results show that the best extraction condition is as follows: the best solvent is petroleum ether, the optimal extraction method is ultrasonic extraction with 200 W ultrasonic power, ultrasonic temperature is 30℃, extraction time is 40 min, solid-liquid ratio is 1:10 (g/mL), grinding particle size is 50 mesh, time of extraction is 1 time. Under above conditions, the extraction rate ofseed fatty oil can reach 12.57%. The parameters are reasonable, feasible and suitable for extractingseed fatty oil.

Ultrasonic extraction; Althaea rosea seed; Fatty oil; Orthogonal test

TQ 028

A

1671-0460（2017）10-1963-04

新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金《維藥蜀葵子化學(xué)成分及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究》（2014211C011）

2017-01-24

王瑩(1991-)，女，新疆自治區(qū)吐魯番市人，新疆師范大學(xué)2015級在讀碩士研究生，分析化學(xué)專業(yè)。研究方向：天然產(chǎn)物的分離與分析。E-mail：1468150978@qq.com。

田樹革(1968-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：中藥化學(xué)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。E-mail：tsgyz@sina.com。