西紅花精油的提取工藝研究及其抗氧化性分析

徐晨曦　張赟彬　汪馨　張玥　張貴振　陸佳爍　蔣靈靈　顧雯婧　孫麗紅

摘要：目的與方法：研究西紅花花瓣精油提取的最佳工藝和西紅花精油的抗氧化活性。結(jié)果：西紅花精油最佳提取條件為采用溶劑浸提法，以石油醚作為提取溶劑，提取得到的精油黃色、透明、無雜質(zhì)，具有明顯的西紅花香氣，香氣濃郁。在液料比為1∶15、浸提溫度為45 ℃、時(shí)間為2 h的條件下，西紅花精油的提取率最高。采用溶劑提取法提取西紅花精油，在液料比為1∶9，浸提溫度為35 ℃、時(shí)間為1 h的條件下，提取得到的西紅花精油抗氧化性最好。結(jié)論：本研究可為西紅花花瓣的開發(fā)利用和西紅花精油活性研究提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：西紅花;精油;提取;抗氧化

西紅花為藥食同源植物，具有活血化瘀、涼血解毒、解郁安神等功效[1]，素有“植物黃金”之稱[2]。西紅花采收花柱（雌蕊）后的副產(chǎn)物主要為花瓣，數(shù)量大但一般均不被利用，造成了較大的資源浪費(fèi)。

隨著人民生活水平的不斷提高，精油的需求量快速增加[3-5]。雖然芳香植物精油的研究和應(yīng)用已有較多，但從西紅花花瓣中提取精油的研究仍然處于空白階段，市場(chǎng)上至今未見西紅花精油相關(guān)產(chǎn)品。因此，成功提取西紅花精油市場(chǎng)前景廣闊[6]。本試驗(yàn)研究西紅花精油的提取工藝并對(duì)精油的抗氧化性進(jìn)行分析，為后續(xù)西紅花廢棄物的綜合利用打下基礎(chǔ)。

1材料與儀器

1.1材料

西紅花花瓣，由上海市食蘊(yùn)同源農(nóng)產(chǎn)品專業(yè)合作社提供;石油醚、NaCl、無水NaSO、無水乙醇（質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.7%）（均為分析純，上海泰坦科技股份有限公司）。

1.2儀器

電子天平（ME204E/02型），梅特勒-托利多儀器有限公司;KQ-50DE超聲波清洗儀，昆山市超聲儀器有限公司;DK-S24恒溫?cái)?shù)顯水浴鍋，常州翔天試驗(yàn)儀器廠;EMS-20磁力攪拌油浴鍋，喬躍電子上海有限公司;BUCHI R-2真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，Buchi試驗(yàn)室設(shè)備貿(mào)易上海有限公司。

2方法

2.1不同提取方法的比較

2.1.1水蒸氣蒸餾法提取西紅花精油參考張棋[7]的方法，采用水蒸氣蒸餾法提取裝置，稱取100 g西紅花花瓣，將粉碎好的西紅花花瓣與1.5 L的0.1% NaCl溶液混合放入圓底燒瓶中，將水蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸氣通入原料瓶，同時(shí)對(duì)原料瓶進(jìn)行加熱，保持微沸狀態(tài)，收集餾出液。用石油醚對(duì)餾出液進(jìn)行萃取，然后加入無水NaSO對(duì)萃取液進(jìn)行干燥，濾除固體后，減壓蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑得到西紅花精油。稱重后計(jì)算西紅花精油提取率。

2.1.2索氏提取法提取西紅花精油將粉碎好的10 g西紅花花瓣放入索氏提取器中，以石油醚作為提取溶劑，提取完成后，提取液減壓蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑得到精油。稱重，計(jì)算精油提取率。

2.1.3溶劑提取法提取西紅花精油將粉碎好的100 g西紅花花瓣與石油醚充分混合，常溫浸提24h，過濾，收集濾液，減壓蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑得到精油。稱重，計(jì)算精油提取率。

2.2溶劑提取法提取西紅花精油的研究

將粉碎好的100 g西紅花與一定量石油醚充分混合，放入燒杯中，設(shè)置不同的液料比、浸提溫度、浸提時(shí)間等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行石油醚浸提。過濾，收集濾液，減壓蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，稱重，計(jì)算精油提取率。

2.2.1不同液料比對(duì)精油提取的影響在提取時(shí)間2 h、提取溫度為40 ℃條件下，選擇不同料液比水平（1∶3、1∶6、1∶9、1∶12、1∶15）提取西紅花精油，并測(cè)定精油提取率。

2.2.2不同浸提時(shí)間對(duì)精油提取的影響在提取溫度40 ℃、料液比1∶12條件下，選擇不同浸提時(shí)間（1、2、3、4、5 h）提取西紅花精油，并測(cè)定精油提取率。

2.2.3不同浸提溫度對(duì)精油提取的影響在提取時(shí)間2 h、料液比1∶12條件下，選擇不同浸提溫度（35、40、45、50、55 ℃）提取西紅花精油，并測(cè)定精油提取率。

2.3西紅花精油提取率的計(jì)算

西紅花精油提取率按式（1）計(jì)算：

精油提取率（%）=提取得到的精油質(zhì)量（g）/原料質(zhì)量（g）*100%（1）

2.4西紅花精油對(duì)DPPH自由基清除作用的測(cè)定

根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]中的測(cè)定方法，精確稱取西紅花精油，于容量瓶中用無水乙醇定容，配制成1.0 mg/mL溶液。取3 mL的上述溶液與同體積的蒸餾水混合制得樣品溶液。將0.5 mL樣品液加入2.5 mL DPPH溶液（0.1 mmol/L），室溫遮光放置30 min，反應(yīng)完全后，于525 nm波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度A1。同時(shí)測(cè)定0.5 mL樣品液加入2.5 mL 50%的乙醇溶液，所測(cè)得的吸光度值記為A2。平行測(cè)定用50%的乙醇溶液作參比時(shí)的吸光度（即0.5 mL的50%的乙醇溶液加入2.5 mL DPPH溶液），所測(cè)得的吸光度值記錄為A0。每個(gè)試樣做3個(gè)平行樣，取平均值。用抗壞血酸（0、0.01、0.02、0.03、0.04 mg/mL）作為陽性對(duì)照組，并以抗壞血酸濃度和DPPH自由基清除率做標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品的最終清除DPPH自由基結(jié)果以每克樣品對(duì)應(yīng)的抗壞血酸當(dāng)量來表示。

清除率計(jì)算公式為式（2）：

DPPH自由基清除率R=1-（A-A）/A（2）

式（2）中，A-樣品溶液吸光度、A-樣品本底吸光度、A-參比溶液吸光度。

3結(jié)果與分析

3.1不同提取方法的比較

從提取率來看，3種提取方法以溶劑提取法的提取率最高，其次是水蒸氣蒸餾法，索氏提取法提取精油的提取率最低。從精油的質(zhì)量來看，以索氏提取法和溶劑浸提法得到的精油香氣較為濃郁，但索氏提取法得到的精油透明度較低，較為渾濁。水蒸氣蒸餾法提取得到的精油香氣不明顯、質(zhì)量相對(duì)較差。綜上，溶劑提取精油能最大程度地保留西紅花的特征香氣，呈黃色、透明狀，故后續(xù)試驗(yàn)均采用溶劑提取法提取精油（表1）。

3.2浸提法提取西紅花精油的最佳工藝研究

3.2.1不同液料比對(duì)精油提取的影響以石油醚作為提取溶劑，在提取時(shí)間2 h、提取溫度為40 ℃的條件下研究不同料液比水平（1∶3、1∶6、1∶9、1∶12、1∶15）對(duì)西紅花精油提取率的影響，篩選出西紅花精油提取的最佳液料比。由圖1可見，西紅花精油的提取率隨著料液比的增大而增大，當(dāng)料液比1∶12時(shí)達(dá)到最大，其后略有下降。這可能是因?yàn)殡S著石油醚體積分?jǐn)?shù)增加，精油有效成分浸出量增大，提取率升高;此后提取率基本保持不變。因此，后續(xù)西紅花精油提取的料液比選取1∶12。

3.2.2不同浸提時(shí)間對(duì)精油提取的影響以石油醚作為提取溶劑，在提取溫度40℃、料液比1∶12條件下研究不同浸提時(shí)間水平（1、2、3、4、5 h）對(duì)西紅花精油提取率的影響。由圖2可見，西紅花精油的提取率隨著提取時(shí)間的增大而增大，但提取時(shí)間為2 h以上時(shí)，提取率反而快速下降。這可能是因?yàn)槲骷t花中的精油成分隨著提取時(shí)間的增加，溶出的成分增加，導(dǎo)致提取率上升，大約在2 h左右達(dá)到最大。此后，隨著提取時(shí)間的增加，溶出的成分不再大幅度增加，但由于溶出成分的揮發(fā)性以及氧化作用等等，導(dǎo)致精油有效成分反而下降，提取率降低。因此，后續(xù)西紅花精油提取時(shí)間選取2 h。

3.2.3不同浸提溫度對(duì)精油提取的影響以石油醚作為提取溶劑，在提取時(shí)間2 h、料液比1∶12條件下研究不同提取溫度（35、40、45、50、55 ℃）對(duì)西紅花精油提取率的影響。由圖3可見，在提取溫度35～55 ℃范圍內(nèi)，西紅花精油的提取率呈先升后降的形態(tài)，在40 ℃提取時(shí)的提取率最大。這可能是因?yàn)槲骷t花中的精油成分隨著石油醚提取溫度的升高，溶出的成分增加，導(dǎo)致提取率上升，但隨著提取溫度的進(jìn)一步升高，溶出的精油成分容易揮發(fā)或發(fā)生氧化作用，導(dǎo)致精油有效成分減少，提取率降低。因此，后續(xù)西紅花精油提取溫度選擇40 ℃。

3.2.4正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以西紅花精油提取率為指標(biāo)，確定精油提取的因素水平表（表2），即料液比（1∶9、1∶12、1∶15）、提取溫度（35、40、45 ℃）和提取時(shí)間（1、2、3 h）。通過三因素三水平正交試驗(yàn)[11]，對(duì)采用溶劑提取法提取西紅花精油的提取條件進(jìn)行優(yōu)化。由表3可見，極差RC>RB>RA，即浸提時(shí)間對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響最大，其次是提取溫度，最后是液料比。根據(jù)K值進(jìn)行分析，得出A3>A2>A1、B3>B1>B2、C2>C3>C1。因此，溶劑提取法提取西紅花精油的優(yōu)選提取工藝條件為A3B3 C2，即液料比為1∶15、浸提溫度為45 ℃、時(shí)間為2 h時(shí)，能得到最高的西紅花精油提取率。

3.2.5精油的抗氧化性測(cè)定結(jié)果對(duì)上述正交試驗(yàn)提取的精油的抗氧化性進(jìn)行研究，考察精油清除DPPH自由基的能力。由表4可見，極差RA>RB>RC，即液料比對(duì)抗氧化性的影響最大，其次是提取溫度，最后是提取時(shí)間。根據(jù)K值進(jìn)行分析，得出A1>A2>A3、B1>B2>B3、C1>C3>C2。因此，溶劑提取法提取西紅花精油的優(yōu)選提取工藝條件為A1B1C1，即液料比為1∶9、浸提溫度為35℃、時(shí)間為1 h，提取得到的西紅花精油抗氧化性最好。

4結(jié)論

本研究結(jié)果表明，以西紅花花瓣為原料，采用溶劑浸提法，以石油醚作為提取溶劑，提取得到的西紅花精油黃色、透明、無雜質(zhì)，具有豐富的西紅花香氣。通過對(duì)精油提取工藝的優(yōu)化，得到西紅花精油提取的最佳工藝條件為：液料比1∶15、浸提溫度45 ℃、時(shí)間2 h。對(duì)提取得到的西紅花精油進(jìn)行抗氧化性的研究，結(jié)果表明：在液料比為1∶9、浸提溫度為35 ℃、時(shí)間為1 h的條件下，提取得到的西紅花精油抗氧化性最好。從本研究結(jié)果可見，從西紅花的廢棄物中提取西紅花精油是可行的，在進(jìn)一步開發(fā)利用西紅花精油時(shí)，需綜合考慮提取率和精油抗氧化性，以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和生物活性。參考文獻(xiàn)

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Extraction Technology and Antioxidant Activity Study of Saffron Essential Oil

XU Chen-xi ZHANG Yun-bin WANG XinZHANG Yue ZHANG Gui-zhen LU Jia-shuo JIANG Ling-ling GU Wen-jing SUN Li-hong

（1School of Public Health，Shanghai University of Traditional Chinese Medicine，Shanghai 200203，China;

2 Shanghai Urban Construction Vocational College，Shanghai 201415，China;

3 College of Traditional Chinese Medicine，Shanghai University of Traditional Chinese Medicine，Shanghai 200203，China）Abstract：Objective and Method? Using the petals of saffron as raw materials，we studied the optimum extraction conditions of its essential oil and its antioxidant activity.Result The best extraction method of saffron essential oil was solvent extraction，using petroleum ether as extraction solvent，the extracted essential oil was yellow，transparent，without impurities，and have obvious saffron aroma.The best extraction rate of saffron essential oil was obtained when the ratio of liquid to material was 1：15，the extraction temperature was 45℃ and the extraction time was 2 h.Saffron essential oil was extracted by solvent extraction method.Under the conditions of liquid-solid ratio 1∶9，extraction temperature 35 ℃ and extraction time 3 h，the antioxidant activity of the extracted saffron essential oil was the best.Conclusion This study can provide scientific basis for the development and utilization of saffron petals and the activity of saffron essential oil.

Keywords：saffron;essential oil;extract;antioxidant