響應(yīng)面優(yōu)化梔子皮油和梔子肉油的提取工藝及品質(zhì)分析

唐偉卓，滿海燕，楊 濤，繆芝碩，祝廷輝，鄺 鼎，陳建榮

(1.長(zhǎng)沙學(xué)院 生物與環(huán)境工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410022; 2.湖南洋利農(nóng)林科技有限責(zé)任公司， 湖南 岳陽 414400)

梔子(GardeniajasminoidesEllis)是茜草科梔子屬植物的干燥成熟果實(shí)，主產(chǎn)于江西、湖南等地。作為一味傳統(tǒng)的中藥材，梔子具有抗炎鎮(zhèn)痛[1]、保肝利膽[2-3]、降低血糖[4]等作用。文獻(xiàn)報(bào)道，梔子成熟果實(shí)富含油脂，含油量在15%～20%[5]。藥理研究證實(shí)，梔子油具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、鎮(zhèn)靜等多種作用[6-9]。值得一提的是，干燥成熟梔子果實(shí)的果皮、果肉容易分離，且在質(zhì)地和外觀上差異較大[10]。民間和傳統(tǒng)醫(yī)書均有針對(duì)梔子果皮和果肉分開入藥或炮制的用法。近年來，運(yùn)用現(xiàn)代分析分離技術(shù)，闡釋梔子果實(shí)不同部位的化學(xué)組成研究引起了較多關(guān)注[11-13]，主要涉及其中非油脂類成分，包括環(huán)烯醚萜類、有機(jī)酸類和色素類，而對(duì)于梔子果實(shí)不同部位中油脂的研究鮮有報(bào)道。

目前，文獻(xiàn)報(bào)道了運(yùn)用多種方法提取梔子油，如亞臨界萃取法[14]、超聲提取法[15]、超臨界萃取法[16]、索氏提取法[17]等。然而，這些研究都是以梔子果實(shí)整體作為研究對(duì)象。從梔子皮和梔子肉不同部位角度，研究其油脂的回流提取工藝和脂肪酸組成尚未見報(bào)道。

本文以湖南岳陽的“林海1號(hào)”梔子品種為研究對(duì)象，應(yīng)用響應(yīng)面法對(duì)梔子皮和梔子肉中油脂的回流提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，對(duì)梔子皮油和梔子肉油的理化性質(zhì)及脂肪酸組成和含量進(jìn)行分析，以期為梔子油的綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

“林海1號(hào)”梔子果實(shí)，由湖南洋利農(nóng)林科技有限責(zé)任公司提供，藥材存放于長(zhǎng)沙學(xué)院天然產(chǎn)物研究實(shí)驗(yàn)室(ZZ001)。正己烷，色譜純，德國(guó)Merck公司；石油醚(60～90℃)、甲醇，均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品(純度>98%)，青島科創(chuàng)質(zhì)量檢測(cè)有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

HWS-28型電熱恒溫水浴鍋，上海恒科學(xué)儀器有限公司；101A-2B型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠股份有限公司；103B型高速中藥粉碎機(jī)，瑞安市永利制藥機(jī)械有限公司；TMT-3型電子天平，湖南湘儀天平儀器設(shè)備有限公司； RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海榮生化儀器有限公司；SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵，鞏義市英峪予華儀器廠；Thermo Fisher Trace 1310 ISQ氣質(zhì)聯(lián)用儀，美國(guó) Thermo Fisher Scientific。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 梔子油的提取

成熟梔子果實(shí)于50℃烘箱烘干，按皮、肉分離后粉碎過60目篩。分別稱取10.0 g干燥梔子皮/肉粉末，加入石油醚100 mL至圓底燒瓶回流提取60 min，過濾，濾液回收溶劑，烘干至恒重后，得梔子油。按下式計(jì)算枙子油得率。

式中：y為梔子油得率；m1為梔子油質(zhì)量，g；m2為原料質(zhì)量，g。

1.2.2 梔子皮油、梔子肉油的理化性質(zhì)測(cè)定

相對(duì)密度、折光指數(shù)、酸價(jià)、碘值、皂化值、過氧化值的測(cè)定分別參照GB/T 5518—2008、GB/T 5527—2010、GB 5009. 229—2016、GB/T 5532—2008、GB/T 5534—2008、GB 5009.227—2016進(jìn)行測(cè)定。

1.2.3 梔子皮油、梔子肉油的脂肪酸組成分析

樣品甲酯化：稱取1.0 g油脂樣品于圓底燒瓶中，先加入2 mL乙醚-正己烷(2∶1)溶液，再加入2 mL 5%氫氧化鉀-甲醇溶液，搖勻，放置于40℃ 水浴中反應(yīng)30 min。待反應(yīng)完成后，冷卻至室溫，加入2 mL正己烷溶解，并轉(zhuǎn)移到10 mL容量瓶中定容。靜置24 h吸取上層有機(jī)相，經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，進(jìn)氣質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)定。

氣相色譜條件：TG-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為高純氦氣(99.999%)，載氣流速2.0 mL/min；升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0℃，保持1 min，然后以10℃/min的速率升溫到200℃，繼續(xù)以5℃/min升溫到250℃，最后以2℃/min的速率升溫到270℃，保持3 min；進(jìn)樣口溫度290℃；進(jìn)樣量1 μL；不分流進(jìn)樣，開閥時(shí)間1 min。

質(zhì)譜條件：采用EI離子源；離子源溫度280℃；溶劑延時(shí)5 min；電子能量70 eV；掃描范圍30～400；分辨率1 000。

2 結(jié)果與討論

2.1 梔子皮油、梔子肉油提取工藝的響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

2.1.1 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

在前期單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以梔子油得率(Y)為響應(yīng)值，回流時(shí)間(A)、回流溫度(B)、料液比(C)為自變量進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。梔子皮油、梔子肉油提取響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平見表1，梔子皮油、梔子肉油提取響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2，回歸模型方差分析見表3。

表1 梔子皮油、梔子肉油提取響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平

表2 梔子皮油、梔子肉油提取響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表3 梔子皮油、梔子肉油提取的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)方差分析

利用Design Expert 8.0.6軟件對(duì)表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算各項(xiàng)回歸系數(shù)，建立梔子皮油得率(Y1)、梔子肉油得率(Y2)分別與回流時(shí)間(A)、回流溫度(B)及料液比(C)的二次多項(xiàng)回歸方程為：

Y1=-42.38+0.18A+0.99B+0.40C+1.0×10-4AB-7.5×10-4AC+1.3×10-3BC-1.49×10-3A2-6.67×10-3B2-0.02C2(R2= 0.961 6)

Y2=-359.54+2.11A+7.82B+4.40C-1.9×10-3AB+2.13×10-3AC+1.52×10-3BC-0.02A2-0.05B2-0.23C2(R2= 0.970 7)

令回歸方程等于0并對(duì)方程中的自變量分別求偏導(dǎo)，得到梔子皮油最優(yōu)的回流提取工藝條件為回流時(shí)間60.52 min、回流溫度75.39℃、料液比1∶12.3，梔子肉油最優(yōu)的回流提取工藝條件為回流時(shí)間60.31 min、回流溫度75.18℃、料液比1∶10.08，在最優(yōu)提取工藝條件下，梔子皮油、梔子肉油得率分別可達(dá)2.340%和20.409%。

2.1.2 最佳工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

為檢驗(yàn)回流提取工藝條件的可靠性，在最佳工藝條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果取平均值?？紤]實(shí)際操作的方便和可行性，將梔子皮油的提取工藝條件調(diào)整為回流時(shí)間60 min、回流溫度75℃、料液比1∶12，將梔子肉油的提取工藝條件調(diào)整為回流時(shí)間60 min、回流溫度75℃、料液比1∶10。在上述工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，梔子皮油和梔子肉油的得率分別可達(dá)2.35%和20.4%，與預(yù)測(cè)值接近，說明運(yùn)用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的梔子油回流提取工藝條件可靠性較高。

2.2 梔子皮油、梔子肉油的理化性質(zhì)(見表4)

表4 梔子皮油、梔子肉油的理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果

由表4可以看出，梔子皮油和梔子肉油理化性質(zhì)接近，沒有明顯差異。梔子皮油和梔子肉油的酸價(jià)和過氧化值較低，均符合國(guó)家食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.3 梔子皮油和梔子肉油的脂肪酸組成(見表5)

由表5可以看出，梔子皮油和梔子肉油脂肪酸組成和相對(duì)含量存在一定的差異。其中，梔子皮油中共檢出18種脂肪酸，以棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和二十碳烯酸為主，相對(duì)含量分別為21.86%、5.68%、9.07%、44.12%和10.46%；梔子肉油中共檢出13種脂肪酸，主要含有棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和二十三烷酸，相對(duì)含量分別為17.57%、3.85%、21.88%、53.06%和1.33%。梔子皮油中不飽和脂肪酸含量比梔子肉油中的低，梔子皮油中二十碳烯酸類和高碳數(shù)飽和脂肪酸的種類比梔子肉油多，但是相對(duì)含量普遍較低。飽和脂肪酸中，梔子皮油中棕櫚酸含量高于梔子肉油。而不飽和脂肪酸中，梔子皮油中油酸和亞油酸的含量均低于梔子肉油。

表5 梔子皮油和梔子肉油主要脂肪酸組成及相對(duì)含量

3 結(jié) 論

以“林海1號(hào)”梔子為研究對(duì)象，利用Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化回流提取梔子皮和果肉中油脂的工藝條件。結(jié)果表明：梔子皮油回流提取的最優(yōu)工藝條件為回流時(shí)間60 min、回流溫度75℃、料液比1∶12；梔子肉油回流提取的最優(yōu)工藝條件為回流時(shí)間60 min、回流溫度75℃、料液比1∶10。在最優(yōu)工藝條件下，梔子皮油和梔子肉油得率分別可達(dá)2.35%和20.4%。梔子皮油和梔子肉油理化性質(zhì)接近，酸價(jià)和過氧化值均符合國(guó)家食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。GC-MS分析結(jié)果顯示，梔子皮油和梔子肉油的脂肪酸組成類型和含量存在一定的差異：梔子皮油主要以棕櫚酸(21.86%)、硬脂酸(5.68%)、油酸(9.07%)、亞油酸(44.12%)、二十碳烯酸(10.46%) 為主，梔子肉油主要含有棕櫚酸(17.57%)、硬脂酸(3.85%)、油酸(21.88%)、亞油酸(53.06%)和二十三烷酸(1.33%) 。