超臨界CO2萃取靈芝孢子油及其精制

麥蘊華 鐘仲 李慶國

[摘要]目的 研究靈芝孢子油超臨界CO2提取工藝條件及其精制方法。方法 以萃取率為指標，通過考察3個萃取因素（萃取壓力、萃取溫度、萃取時間），選取萃取靈芝孢子油最佳工藝，并以水蒸氣蒸餾法精制。結(jié)果 最佳工藝為萃取壓力30 MPa，萃取溫度50℃，萃取時間3 h，平均萃取率為20.68%。水蒸氣蒸餾后顯著降低靈芝孢子油的過氧化值。結(jié)論 本工藝萃取靈芝孢子油具有萃取率高、穩(wěn)定等特點，合理可行;精制工藝簡單合理，可降低靈芝孢子油過氧化值，符合國家標準。

[關(guān)鍵詞]靈芝孢子油;超臨界CO2萃取;水蒸氣蒸餾;過氧化值

[Abstract] Objective To study the supercritical CO2 extraction process conditions and refining method of Ganoderma lucidum spore oil. Methods Taking the extraction rate as an indicator， three extraction factors （extraction pressure， extraction temperature， extraction time） were investigated， the best process for extracting Ganoderma lucidum spore oil was selected and refined by steam distillation. Results The optimal process was established with the pressure being 30 MPa， temperature being 50℃ and extraction time being 3 h and the extraction rate was 20.68%. The peroxide value of Ganoderma lucidum spore oil was significantly reduced after the steam distillation. Conclusion The process of extracting Ganoderma lucidum spore oil has the characteristics of high extraction rate and stability， and is reasonable and feasible. The refining process is simple and reasonable， which can reduce the peroxide value of Ganoderma lucidum spore oil and meet the national standard.

[Key words] Ganoderma lucidum spore oil; Supercritical CO2 extraction; Steam distillation; Peroxide value

靈芝孢子是靈芝生長成熟期極其微小的卵形生殖細胞，一般只有4～6個微米，具有幾丁質(zhì)纖維素雙壁結(jié)構(gòu)，人體很難充分吸收，但破壁后就容易吸收[1-3]。靈芝孢子油作為靈芝有效成分的精華，黃色透明液體，主要由靈芝酸、不飽和脂肪酸、靈芝多糖等組成[4-6]。其主要的藥理作用有以下幾點：抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、對神經(jīng)系統(tǒng)的作用、防治白血病等作用[7-14]。利用超臨界CO2萃取法萃取靈芝孢子油，不但可以有效地萃取靈芝孢子油，而且萃取物純度高[15-16]。對比傳統(tǒng)的化學(xué)溶劑萃取法，超臨界CO2萃取法具有以下特點：工藝簡單，能耗低，無污染，化學(xué)溶劑無消耗和無殘留，萃取劑無毒，易回收，避免在高溫下萃取物的熱裂解，有效地保護生理性物質(zhì)的活性[17-20]。另外，靈芝孢子油含有很低的維生素E（VE）等抗氧化物質(zhì)，很容易氧化酸敗[19]。因此降低靈芝孢子油的過氧化值尤為重要，可通過水蒸氣蒸餾工藝降低靈芝孢子油的過氧化值。

1材料與方法

1.1一般材料

靈芝孢子粉（安徽黃山云樂靈芝有限公司，批號：20181028）;食品級CO2（安徽亳州福利氣體有限公司，批號：20190506），純度≥99%;冰乙酸（廣州化學(xué)試劑廠，批號：20180413）、異辛烷（廣州化學(xué)試劑廠，批號：20181105）、飽和碘化鉀試劑（廣州化學(xué)試劑廠，批號：20190311）、淀粉指示劑（廣州化學(xué)試劑廠，批號：2018 1222）、0.012 mol/L硫代硫酸鈉（Na2S2O3）滴定液（廣州化學(xué)試劑廠，批號：20190513）。

1.2主要儀器

超臨界萃取裝置（HA120-50-01，江蘇南通華安超臨界萃取有限公司）;水蒸氣蒸餾裝置（RE-52，上海亞榮生化儀器廠）

1.3方法

1.3.1超臨界CO2提取因素考察? 稱取靈芝孢子粉500 g，置于1 L的萃取釜中，對萃取釜和分離釜進行加熱，達到設(shè)定溫度后，對萃取釜和分離釜進行加壓，達到設(shè)定壓力后，調(diào)節(jié)CO2流量，萃取釜壓力和流量穩(wěn)定后開始計時，達到設(shè)定時間后從分離釜Ⅰ和分離釜Ⅱ接收產(chǎn)物[15]。

萃取率（E）：E=m1/m2×100%（m1：已萃取的靈芝孢子油重量;m2：破壁靈芝孢子粉重量）。

①考察在溫度和壓力條件相同，孢子粉破壁與不破壁和時間不同的情況下，萃取靈芝孢子油對萃取率的影響。②考察在時間和壓力條件相同，溫度不同的情況下，萃取靈芝孢子油對萃取率的影響。③考察在時間和溫度條件相同，壓力不同的情況下，萃取靈芝孢子油對萃取率的影響。

1.3.2靈芝孢子油精制? 分別稱取實驗已萃取靈芝孢子油10、20、30、40 g，進行4次水蒸氣蒸餾，每次蒸餾時分別于0、0.5、1、1.5和2 h取樣進行過氧化值的測定，從而考察不同進料量于不同蒸餾時間對過氧化值的影響。過氧化值以每100克中活性氧的克當(dāng)量表示，過氧化值（P）按以下公式計算：P=1000×（V-Vo）C/78.8 m[V（ml）：樣品體積（Na2S2O3溶液）;Vo（ml）：空白體積（Na2S2O3溶液）;C（mol/L）：濃度（Na2S2O3溶液）;m（g）：質(zhì)量（樣品）]。

2結(jié)果

2.1超臨界CO2提取因素考察結(jié)果

2.1.1破壁及萃取時間對萃取率的影響? 破壁及萃取時間對萃取率的影響結(jié)果見表1、圖1。在其他條件相同的情況下，破壁的靈芝孢子油比未破壁的靈芝孢子油萃取率高。萃取時間在1.5 h內(nèi)，靈芝孢子油萃取率急速增高;萃取時間在1.5 h以后，萃取速率趨于平穩(wěn)、緩慢上升。

2.1.2萃取溫度對萃取率的影響? 萃取溫度對萃取率的影響的結(jié)果具體見表2、圖2。在其他條件相同的情況下，萃取溫度對靈芝孢子油的萃取率影響不大，萃取率趨于平穩(wěn)。

2.1.3萃取壓力對萃取率的影響? 萃取壓力對萃取率影響的結(jié)果具體見表3、圖3。壓力在15～25 MPa之間時，萃取率上升相對緩慢;當(dāng)壓力超過25 MPa，萃取率發(fā)生較大的變化，急速上升，其萃取率增大速率是前一階段的2倍;但壓力達到30 MPa以后，萃取率變化又趨于平穩(wěn)。

2.2水蒸氣蒸餾結(jié)果

水蒸氣蒸餾（主要研究不同進料量于不同蒸餾時間對過氧化值的影響）結(jié)果具體見表4～7、圖4，進樣量相同時，蒸餾時間越長，靈芝孢子油過氧化值越低，并在短時間內(nèi)，能快速有效地降低至0.25 g/100 g以下;蒸餾時間相同時，靈芝孢子油進樣量越多，其過氧化值越低。

3討論

3.1超臨界CO2提取因素考察結(jié)果分析

3.1.1破壁時間對萃取率的影響? 在溫度和壓力條件相同的情況下，考察破壁及萃取時間對萃取率的影響，結(jié)果顯示，在一定的流量的情況下，隨著萃取時間延長，萃取率越高，萃取時間對萃取率影響較大。一開始，超臨界CO2與溶質(zhì)（油脂）之間的接觸善不充分，傳質(zhì)最佳狀態(tài)未達到，其萃取量較低，隨著萃取時間延長，傳質(zhì)逐漸進達到良好狀態(tài)，萃取量（單位時間）也逐漸增大，達到最大值后，由于待分離組分含量減少，從而使萃取率（單位時間）也隨著下降。另外，從技術(shù)經(jīng)濟方面考慮，時間越長則試劑、能量消耗、成本也都增加，因此不是時間越長越好。應(yīng)綜合各方面因素，萃取時間選擇在3 h比較合適。

3.1.2萃取溫度對萃取率的影響? 在萃取時間和壓力相同的情況下，考察溫度對萃取率的影響，結(jié)果顯示，隨著萃取溫度的變化，萃取率趨于平穩(wěn)變化。但溫度升高，CO2密度變小，溶解能力降低，萃取率縮小，所以CO2密度隨著溫度變化也會發(fā)生很大變化，溫度越高，CO2密度越小，溶解能力越低，導(dǎo)致萃取率迅速下降。因此，綜合以上2個溫度對萃取率影響的因素，溫度選擇為50℃較適宜。

3.1.3萃取壓力對萃取率的影響? 在萃取時間和溫度相同的情況下，考察壓力對萃取率的影響，結(jié)果顯示，壓力增大，CO2密度增加，溶解能力提高，萃取率增高。靈芝孢子油在壓力30 MPa時，這時大多數(shù)靈芝孢子油都已被萃取了，且萃取壓力太高將增加生產(chǎn)成本。通過以上綜合考慮，萃取壓力宜選擇在30 MPa。

3.2靈芝孢子油精制工藝分析

本研究結(jié)果顯示，進樣量相同時，水蒸氣蒸餾時間與靈芝孢子油過氧化值成線性關(guān)系，并在短時間內(nèi)，能快速有效地降低至0.25 g/100 g以下，符合GBT2716-2005標準。蒸餾時間相同時，靈芝孢子油進樣量與其過氧化值成線性關(guān)系。蒸餾時間變化，靈芝孢子油過氧化值也發(fā)生比較大的變化，時間越久，過氧化值越小。蒸餾時間在0.5 h時，不同進料量的靈芝孢子油過氧化值基本上均低于0.25 g/100 g，符合GBT2716-2005標準，為保證靈芝孢子油的質(zhì)量，平衡時間和成本，單次精制進料量應(yīng)為40 g，蒸餾時間建議應(yīng)不小于1 h。

4小結(jié)

本實驗利用超臨界CO2萃取工藝萃取靈芝孢子得靈芝孢子油和精制萃取得到的靈芝孢子油，降低其過氧化值。超臨界CO2萃取工藝萃取靈芝孢子最佳工藝為：靈芝孢子破壁;萃取時間為3 h，萃取溫度為50℃，萃取壓強為30 MPa。本工藝萃取靈芝孢子油具有萃取率高，平均萃取率為20.68%，工藝穩(wěn)定，合理可行。精制工藝簡單合理，水蒸氣蒸餾工藝能有效降低靈芝孢子油過氧化值至0.25 g/100 g以下，使其符合國家標準（GBT2716-2005），且為保證靈芝孢子油的質(zhì)量，平衡時間和成本，單次精制進料量應(yīng)為40 g，蒸餾時間建議應(yīng)不小于1 h。

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（收稿日期：2019-09-11? 本文編輯：任秀蘭）