亞臨界萃取紫茉莉籽油工藝優(yōu)化及成分分析

聶 韡， 賀義昌， 單承鶯， 馬世宏

(1.南京野生植物綜合利用研究院，江蘇南京 210042； 2.江西省林業(yè)科學(xué)院，江西南昌 330013)

紫茉莉(MirabilisjalapaL.)為紫茉莉科紫茉莉?qū)俣嗄晟荼局参铮覈蟛糠值貐^(qū)均有栽培，屬于觀賞性花卉植物，也是一種根、莖、葉、花、果均可入藥的藥用植物[1]。紫茉莉籽呈卵圓形，表面黑色，質(zhì)硬，產(chǎn)量高。紫茉莉籽由籽殼和籽仁2個部分組成，籽仁占全籽質(zhì)量的57.25%，脂肪含量為 11.74%(占全籽質(zhì)量的6.7%)[2]，具有祛斑、避孕、消炎等多種生物活性[3]，有著良好的開發(fā)應(yīng)用前景。

目前，國內(nèi)外對紫茉莉籽油的研究報道較少[4]，僅僅是采用常規(guī)的有機溶劑浸提法進行提取并對其脂肪酸組成進行分析，普通的浸提法存在很多不足，如浸提時間長、溶劑用量大、能耗高、易造成溶劑殘留、環(huán)境污染等問題。亞臨界流體萃取技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型提取分離技術(shù)，它的突出優(yōu)點首先是“常溫浸出、低溫脫溶”，可以在不破壞油料中活性物質(zhì)的情況下提取油脂，與超臨界萃取相比，具有成本低、規(guī)模大等優(yōu)點，被視為一種綠色環(huán)保、前景廣闊的提油新技術(shù)[5-7]。

本研究采用亞臨界流體萃取技術(shù)對紫茉莉籽油進行提取，采用單因素及正交試驗優(yōu)化提取關(guān)鍵參數(shù)，確定最佳工藝條件，并對所提紫茉莉籽油的脂肪酸組成進行分析，以期為紫茉莉籽油的高值化開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑 紫茉莉籽由揚州十二粉黛生物科技有限公司提供；丁烷、無水乙醚、甲醇、正己烷、鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫代硫酸鈉、冰乙酸、淀粉、碘化鉀、一氯化碘、濃硫酸、無水硫酸鈉等均為分析純。

1.1.2 儀器設(shè)備 CBE-2L型亞臨界流體萃取設(shè)備，購自河南省亞臨界生物技術(shù)有限公司；GC-2010Plus氣相色譜儀、氫火焰離子檢測器，購自日本島津公司；LD-T100A萬能高速粉碎機，購自上海頂帥電器有限公司；R201D旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，購自浙江杭州大衛(wèi)科教儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 紫茉莉籽油的萃取 紫茉莉籽脫殼后經(jīng)冷凍干燥至籽仁中水分含量在5%左右，粉碎機粉碎，過40目篩，備用。稱取一定量的紫茉莉籽粉于亞臨界的萃取罐中，關(guān)閉進料器后，抽出萃取器中的大部分空氣，加入丁烷為萃取溶劑。在設(shè)置的萃取條件下進行萃取，萃取液經(jīng)蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)掉溶劑后制得紫茉莉籽毛油，將毛油2 000 r/min離心15 min。室溫靜置1～4 h后，得到紫茉莉籽油。

紫茉莉籽油萃取率=紫茉莉籽油質(zhì)量/紫茉莉籽含油脂質(zhì)量×100%。

1.2.2 紫茉莉籽油理化性質(zhì)的測定 參照GB/T 5532—2008《動植物油脂 碘值的測定》測定碘值；參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價的測定》測定酸值；參照GB/T 5534—2008《動植物油脂 皂化值的測定》測定皂化值；參照GB 5518—2008《糧油檢驗 糧食、油料相對密度的測定》測定相對密度。

1.2.3 紫茉莉籽油的脂肪酸組成分析 參照GB 5009.168—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測定》對紫茉莉籽油進行甲酯化。

色譜條件：色譜柱，PE-WAX毛細管柱；進樣口溫度 270 ℃，檢測器溫度280 ℃。程序升溫：初始溫度130 ℃，持續(xù)1 min，130～170 ℃升溫速率6.5 ℃/min，170～215 ℃升溫速率2.75 ℃/min，保持215 ℃12 min，215～230 ℃升溫速率 4 ℃/min，保持230 ℃10 min，檢測結(jié)束。載氣為氮氣，分流比為50 ∶1，進樣體積為1 μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 亞臨界流體萃取紫茉莉籽油工藝單因素試驗

2.1.1 料液比對紫茉莉籽萃取率的影響 在萃取溫度 40 ℃、萃取時間60 min、萃取次數(shù)3次的條件下，料液比分別控制為1 ∶1、1 ∶2、1 ∶3、1 ∶4、1 ∶5(g ∶mL)，考察料液比對紫茉莉籽油萃取率的影響。由圖1可知，當(dāng)料液比從 1 g ∶2 mL 開始逐漸增加到 1 g ∶3 mL 時，萃取率達到87.67%，再繼續(xù)增加萃取溶劑用量，萃取率增加趨勢明顯減緩，到1 g ∶5 mL時萃取率也僅增加到90.34%。綜合考慮后續(xù)溶劑回收的問題，萃取溶劑使用過多，會增加溶劑使用成本及整體生產(chǎn)能耗，因此，選擇1 g ∶3 mL為最佳料液比。

2.1.2 萃取溫度對紫茉莉籽萃取率的影響 在料液比 1 g ∶3 mL、萃取時間60 min、萃取次數(shù)3次的條件下，萃取溫度分別控制為35、40、45、50、55、60 ℃，考察萃取溫度對紫茉莉籽油萃取率的影響。萃取溫度可以加速溶劑和溶質(zhì)分子的熱運動，增加溶質(zhì)的溶解度和擴散速率，從而提高萃取效率，但是萃取溫度過高也會導(dǎo)致一些熱敏性成分被分解破壞[8]。由圖2可知，隨著萃取溫度的升高，紫茉莉籽油的萃取率迅速上升，至萃取溫度達到45 ℃時，萃取率最高，為91.89%，之后隨著溫度繼續(xù)升高，萃取率出現(xiàn)逐漸下降趨勢，同時也會增加生產(chǎn)能耗，因此綜合考慮，選擇45 ℃為最佳萃取溫度。

2.1.3 萃取時間對紫茉莉籽萃取率的影響 在料液比 1 g ∶3 mL、萃取溫度45 ℃、萃取次數(shù)3次的條件下，萃取時間分別控制為30、40、50、60、70、80 min，考察萃取時間對紫茉莉籽油萃取率的影響。油脂在亞臨界流體中達到溶解平緩需要一定的時間，但過長的萃取時間會增加能耗[9]。由圖3可知，萃取率隨著萃取時間的延長不斷提高，尤其在30～60 min增速非常明顯，60 min之后增速減緩，趨于平衡。因此，綜合考慮選擇60 min為最佳萃取時間。

2.1.4 萃取次數(shù)對紫茉莉籽萃取率的影響 在料液比 1 g ∶3 mL、萃取溫度45 ℃、萃取時間60 min的條件下，萃取次數(shù)分別控制為1、2、3、4、5次，考察萃取次數(shù)對紫茉莉籽油萃取率的影響。由圖4可知，隨著萃取次數(shù)的逐漸增加，紫茉莉籽油的萃取率也不斷升高，在萃取次數(shù)達到3次后，繼續(xù)增加萃取次數(shù)，萃取率的增加幅度趨于平緩，綜合考慮萃取效率、生產(chǎn)成本等因素，選擇3次為最佳萃取次數(shù)。

2.2 亞臨界流體萃取紫茉莉籽油工藝正交試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以料液比、萃取溫度、萃取時間、萃取次數(shù)為自變量，以紫茉莉籽油萃取率為評價指標(biāo)，通過 L9(34) 正交試驗考察各因素對紫茉莉籽油萃取率的影響，通過分析確定最優(yōu)萃取工藝。正交試驗因素與水平見表1，正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。

表1 正交試驗因素與水平

由表2可知，各因素對紫茉莉籽油萃取率影響的主次排序為B>D>C>A，即萃取溫度>萃取次數(shù)>萃取時間>料液比。最佳萃取工藝為B2D3C3A1，即萃取溫度為45 ℃，萃取次數(shù)為4次，萃取時間為65 min，料液比為1 g ∶2.5 mL。

表2 正交試驗設(shè)計與結(jié)果

2.3 驗證試驗

按照正交試驗得出的最佳萃取工藝進行驗證性試驗，即萃取溫度為45 ℃，萃取次數(shù)為4次，萃取時間為65 min，料液比為1 g ∶2.5 mL，平行試驗3次，得到紫茉莉籽油的平均萃取率達到95.56%，說明該工藝穩(wěn)定可行。

2.4 紫茉莉籽油理化指標(biāo)分析

對亞臨界萃取所得紫茉莉籽油進行理化性質(zhì)分析，由表3可知，紫茉莉籽油色淺、澄清、無異味、酸值低，品質(zhì)較高，有利于進一步的精制。

2.5 紫茉莉籽油脂肪酸組成分析

亞臨界流體萃取所得紫茉莉籽油脂肪酸組成分析見圖5、表4。紫茉莉籽油中主要的脂肪酸為表4中所述的8種，主要脂肪酸總和達到92.825%，尤其不飽和脂肪酸含量較

表3 亞臨界萃取紫茉莉籽油理化指標(biāo)

高，達到75.121%。其中α-亞麻酸可以增加毛細血管彈性，提高通透率；亞油酸可以延緩衰老，號稱“美肌酸”，是一種公認的人體必需脂肪酸，能降低血液膽固醇，預(yù)防動脈粥樣硬化，因此紫茉莉籽油可作為高檔保健用油及美容護膚功能原料使用，具有很好的應(yīng)用開發(fā)價值。

表4 紫茉莉籽油的脂肪酸主要組成

3 結(jié)論

本研究采用單因素試驗和正交試驗確定了亞臨界丁烷萃取紫茉莉籽油的最佳工藝條件：料液比為1 g ∶2.5 mL，萃取溫度 45 ℃，萃取4次，每次萃取65 min，得到紫茉莉籽油的萃取率可達95.56%。

本研究采用氣相色譜法對亞臨界萃取所得紫茉莉籽油進行脂肪酸組成分析，得到8種主要脂肪酸成分，且不飽和脂肪酸含量較高，達到75.121%，該結(jié)果與李丕高等研究的結(jié)果[4]略有不同，分析原因可能一方面是提取純化方法不同造成，李丕高等測定脂肪酸組成的紫茉莉籽油是水蒸氣蒸餾后再經(jīng)過堿煉初步精煉過的[4]，而本研究直接采用亞臨界萃取后的毛油進行色譜分析；另一方面也可能是紫茉莉籽來源不同，產(chǎn)地、品種等各種差異都會影響分析結(jié)果。