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行业时讯
超声波辅助提取牡丹籽油的工艺优化研究
 
所属分类:行业时讯   阅读:1691   日期:2017-06-13
字号:
 
摘要:摘要:研究了超声波辅助提取牡丹籽油。采用单因素试验研究提取次数、液料比、提取温度、提取时间对牡丹籽油提取率的影响;分别以牡丹籽油提取率和综合评分为指标,采用正交试验优化超声波辅助提取牡丹籽油的工艺条件。结果表明:以综合评分为评价指标更具优势,其兼顾了提取牡丹籽油的提取率和品质,更为全面和合理。以综合评分为指标,最优提取条件为液料比4∶ 1、提取温度40 ℃、提取时间50 min、提取次数2次。在最优条件下,牡丹籽油提取率、牡丹籽油中α-亚麻酸和亚油酸含量分别为93.1%、31.7%和26.8%。

罗国平1,梁宇柱2,闫梦茹1,张存劳1,孟会宁3,陈 程1,王小宁1
(1.西安医学院 药学院,西安 710021; 2.西安中粮工程研究设计院有限公司,
西安 710082; 3.山东步长医药销售有限公司,山东 菏泽 274418)


摘要:研究了超声波辅助提取牡丹籽油。采用单因素试验研究提取次数、液料比、提取温度、提取时间对牡丹籽油提取率的影响;分别以牡丹籽油提取率和综合评分为指标,采用正交试验优化超声波辅助提取牡丹籽油的工艺条件。结果表明:以综合评分为评价指标更具优势,其兼顾了提取牡丹籽油的提取率和品质,更为全面和合理。以综合评分为指标,最优提取条件为液料比4∶ 1、提取温度40 ℃、提取时间50 min、提取次数2次。在最优条件下,牡丹籽油提取率、牡丹籽油中α-亚麻酸和亚油酸含量分别为93.1%、31.7%和26.8%。
关键词:牡丹籽油;超声波辅助提取;提取工艺;优化
中图分类号:TS225.1;TS224   文献标识码:A
文章编号:1003-7969(2017)05-0001-04

Ultrasound-assisted extraction of oil from Paeonia suffruticosa Andr. seed
LUO Guoping1,LIANG Yuzhu2,YAN Mengru1,ZHANG Cunlao1,
MENG Huining3,CHEN Cheng1,WANG Xiaoning1
(1.Pharmaceutical Institute, Xi’an Medical University, Xi’an 710021, China;
2. Xi’an COFCO Engineering Research and Design Institute Co., Ltd., Xi’an 710082, China;
3. Shandong Buchang Medicine Co., Ltd., Heze 274418, Shandong, China)


Abstract:The ultrasound - assisted extraction of oil from Paeonia suffruticosa Andr. seed was studied. The effects of extraction times, ratio of liquid to solid, extraction temperature and extraction time on the extraction rate of Paeonia suffruticosa Andr. seed oil were studied by single factor experiment. With extraction rate and comprehensive score of Paeonia suffruticosa Andr. seed oil as indexes respectively, the ultrasound-assisted extraction conditions of Paeonia suffruticosa Andr. seed oil were optimized by orthogonal experiment. The results showed that the comprehensive score was superior to extraction rate, and it was more comprehensive and reasonable to take into account the extraction rate and quality of Paeonia suffruticosa Andr. seed oil.With comprehensive score of Paeonia suffruticosa Andr. seed oil as index, the optimal extraction conditions were obtained as follows: ratio of liquid to solid 4∶ 1, extraction temperature 40 ℃,extraction time 50 min, and extraction times twice. Under these conditions, the extraction rate, contents of α-linolenic acid and linoleic acid in Paeonia suffruticosa Andr. seed oil were 93.1%, 31.7% and 26.8%, respectively.
Key words:Paeonia suffruticosa Andr. seed oil; ultrasound-assisted extraction; extraction process; optimization


  牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)是毛茛科芍药属灌木[1],我国是牡丹的种植大国,种类繁多。不同产地的牡丹籽产量有所不同,尤以河南洛阳、山东菏泽产量最多[2]。牡丹籽油是我国特有的木本坚果油,因其具有丰富的营养,又有医疗保健功效,被称为植物油中的珍品。牡丹籽油中含有油酸、亚油酸、α-亚麻酸、维生素E等多种营养成分,具有良好的功能作用[3]。

 


     目前,牡丹籽油的提取方法有超声波辅助提取法、微波辅助提取法和超临界CO2萃取法、压榨法、有机溶剂回流提取法等[4-5]。多数文献在进行提取方法的选择和提取条件的优化时,选用的评价指标只有牡丹籽油的提取率或得率[6]。笔者认为,牡丹籽油的提取工艺不仅要考虑提取率,还要考虑油脂品质。油脂在加工过程中会受到一系列因素的影响[7-9],其中温度对多不饱和脂肪酸影响较为明显[10]。

 


     亚油酸是人体必需的不饱和脂肪酸,能降低血液胆固醇、预防动脉粥样硬化;α-亚麻酸具有增强自身免疫能力、增强记忆力、延缓衰老、保护视力、降低血脂、降低血压、降低血糖、抑制出血性脑疾病和血栓性疾病、抑制癌症的发生和转移、预防过敏性疾病以及抗炎抗氧化等作用[11]。因此,笔者在采用正交试验优化超声波辅助提取牡丹籽油工艺条件时,评价指标采用综合评分的办法,既考虑到牡丹籽油提取率的高低,又考虑了亚油酸、α-亚麻酸含量的多少[12]。


 

1 材料与方法


 1.1 试验材料


 1.1.1 原料与试剂

 


     山东菏泽牡丹籽,购自众达油用牡丹合作社;α-亚麻酸对照品(批号463401-20160428)、亚油酸(批号60333-20151228),购自Solarbio公司;甲醇、乙腈均为色谱纯,由天津市科密欧化学试剂有限公司生产;正己烷、石油醚(沸程60~90 ℃)、丙酮、乙酸乙酯、磷酸均为分析纯,由天津市富宇精细化工有限公司生产。

 


1.1.2 仪器与设备

 


     安捷伦1260型高效液相色谱仪,UV-2012型紫外可见分光光度计,KQ-5200E型超声波清洗器,ALC-210.4型精密电子天平,Q/Xd002-05 电热套,DZKW-O-4 电热恒温水浴锅,DHG914OB 电热鼓风干燥箱,8HZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵,BCD-Z15KS冰箱。

 


1.2 试验方法

 

1.2.1 牡丹籽油的提取

 


     取牡丹籽,去壳后粉碎,过50目筛(3号药筛)。称取牡丹籽粉15 g,加入一定体积正己烷,在一定温度条件下采用超声波(频率40 kHz)辅助提取一定时间后,过滤(如需提取多次,将前一次提取后的残渣按液料比再加正己烷进行再次提取),收集滤液,回收溶剂,称重,计算牡丹籽油的提取率。
1.2.2 α-亚麻酸、亚油酸含量的测定

 


     α-亚麻酸、亚油酸含量测定参考文献[12]。

 


2 结果与分析

 

2.1 单因素实验

 

2.1.1 提取次数的选择

 


     在液料比6∶ 1、提取时间40 min、提取温度50 ℃的条件下,考察不同提取次数对牡丹籽油提取率的影响。结果见表1。

 

由表1可知,牡丹籽油提取2次和提取1次的提取率差异较大,而提取3次与提取2次的提取率差异较小。考虑到成本和效率,选择提取次数为2次。

 


2.1.2 液料比的选择
     在提取温度50 ℃、提取时间40 min、提取次数2次的条件下,考察不同液料比对牡丹籽油提取率的影响,结果见图1。


  由图1可知,液料比在2∶ 1~6∶ 1范围内,牡丹籽的提取率呈上升趋势,液料比为6∶ 1时达到最大;液料比在6∶ 1~10∶ 1范围内提取率呈下降趋势。分析原因,可能与提取液在回收溶剂时,溶剂量越大,需要的时间越长,牡丹籽油中挥发性组分损失越多有关。故选择液料比为6∶ 1。

 


2.1.3 提取温度的选择

 


     在液料比6∶ 1、提取时间40 min、提取次数2次的条件下,研究提取温度对牡丹籽油提取率的影响,结果见图2。

 

图2 提取温度对牡丹籽油提取率的影响  由图2可知,随着提取温度的升高,牡丹籽油提取率先升后降,在提取温度为40 ℃时提取率最高。分析原因,随着提取温度升高,分子运动加速提取率升高。但当提取温度过高时,溶剂挥发快,导致溶剂与物料接触的表面积减小,浓度差也减小。另外,高温会使牡丹籽油中的成分受到破坏,少量的挥发油也会损失,从而导致牡丹籽油提取率下降[13-14]。故选择提取温度为40 ℃。

 

 


2.1.4 提取时间的选择

 


     在液料比6∶ 1、提取温度50 ℃、提取次数2次的条件下,研究提取时间对牡丹籽油提取率的影响,结果见图3。

 

图3 提取时间对牡丹籽油提取率的影响

 


  由图3可知,提取时间在20~40 min范围内,随着提取时间的延长提取率上升速度较快;提取时间在40~60 min范围内,随着提取时间的延长提取率上升速度缓慢。分析原因,由于提取初期固液浓度差大,扩散速度快,故提取率随提取时间延长显著升高,但随着固液浓度差逐渐减小,导致提取率上升速度放缓并趋于平稳[15-16]。 故选择提取时间为40 min。

 

2.2 正交试验

 

2.2.1 正交试验设计及结果分析

 


     在单因素试验基础上,固定提取次数为2次,采用正交试验进一步优化液料比(A)、提取温度(B)和提取时间(C)3个因素,选择三因素三水平做正交试验,分别以牡丹籽油的提取率和综合评分为指标,优化超声波辅助提取牡丹籽油的工艺条件。因素水平见表2,正交试验结果及分析见表3,方差分析见表4。

 

 

     由表2、表3可知,各因素对提取率的影响大小排序为B>A>C,即提取温度> 液料比>提取时间,最优组合为A1B3C3,即液料比4∶ 1、提取温度50 ℃、提取时间50 min。各因素对综合评分的影响大小排序为B>C>A,即提取温度>提取时间>液料比,最优组合为A1B2C3,即液料比为4∶ 1、提取温度40 ℃、提取时间50 min

  可以看出,分别以牡丹籽油的提取率和综合评分为指标,最优条件中提取温度有差异。由表4可知,提取温度对提取率的影响显著。虽然提取温度高有利于提高牡丹籽油的提取率,但会影响牡丹籽油的品质。因此,应选择以综合评分为评价指标确定的最优条件作为牡丹籽油的提取条件。

 

2.2.2 验证试验

 

 


     在液料比4∶ 1、提取温度40 ℃、提取时间50 min、提取次数2次的条件下,进行3次重复验证试验。牡丹籽油提取率、牡丹籽油中α-亚麻酸和亚油酸含量的平均值分别为93.1%、31.7%和26?8%,与正交试验中相应的最高值相当甚至高出,故优化的超声波辅助提取条件合理、可行。

 


3 结 论

 


     采用单因素试验研究提取次数、液料比、提取温度、提取时间对牡丹籽油提取率的影响,在此基础上采用正交试验,分别以牡丹籽油的提取率和综合评分为指标,优化超声波辅助提取牡丹籽油的工艺条件。两种评价指标得到的最优条件中只有提取温度有差异,虽然提取温度高有利于提高牡丹籽油的提取率,但会影响牡丹籽油的品质,故应以综合评分为评价指标。最优提取条件为液料比4∶ 1、提取温度40 ℃、提取时间50 min、提取次数2次。在最优条件下,牡丹籽油的提取率、牡丹籽油中α-亚麻酸和亚油酸含量分别为93.1%、31.7%和26.8%。以综合评分作为评价指标更具优势,其兼顾了提取牡丹籽油的提取率和品质,更为全面和合理。

 

参考文献:
[1] 雷载权.中药学[M].上海:上海科技出版社, 1995.
[2] 饶鸿雁,王成忠,袁亚光. 牡丹籽油的研究进展[J]. 山东轻工业学院学报(自然科学版), 2013, 27(4): 35-38.
[3] 王芸. 牡丹籽油营养成分及功能作用的研究[D].济南:山东大学,2012.
[4] 王昌涛,张萍,董银卯. 超临界CO2提取牡丹籽油的工艺以及成分分析[J]. 中国粮油学报,2009,24(8):96-99,107.
[5] 易军鹏,朱文学,马海乐,等. 牡丹籽油超声辅助提取工艺优化及其GC-MS分析[J]. 食品工业科技,2009,40(6):198-201.
[6] 李加兴,肖秀凤,陈选,等. 二次正交旋转组合设计优化水酶法提取牡丹籽油工艺[J]. 中国油脂, 2014,39(12):1-5.
[7] 郑翠翠,刘军,邹宇晓,等. 油脂加工过程中氧化稳定性的研究进展[J]. 中国油脂, 2014, 39(7):53-55.
[8] 姚云游, 姚玮. 影响葵花籽(仁) 品质变化的因素及控制方法[J]. 中国油脂, 2014, 39(9):85-87.
[9] 原姣姣,王成章,张红玉. 超声辅助酶法提取橄榄油的研究[J]. 中国油脂, 2014, 41(7):10-14.
[10] 柴杰,薛雅琳,金青哲,等. 精炼工艺对葵花籽油品质的影响[J]. 中国油脂, 2016, 41(2):12-15.
[11] 戚军超,周海梅,马锦琦,等. 牡丹籽油化学成分GC-MS分析[J].粮食与油脂,2015(11):22-23.
[12] 秦建平,陆艳芹,罗雪磊,等. HPLC同时测定火麻仁中α-亚麻酸、亚油酸和油酸含量[J]. 中国实验方剂学杂志, 2012,18(7):71-74.
[13] 罗国平,樊俊红.白术、枳实、玫瑰花挥发油-β-环糊精包合物的制备工艺研究[J].药品评价,2005,2(2):131-133.
[14] 杨鹿,王洪新,苏建辉,等. 牡丹籽油优势抗氧化剂研究[J]. 中国油脂,2015,40(2):46-49.
[15] MARICELA T,VINATORU M, PANIWNYK L, et al. Investigation of the effects of ultrasound on vegetal tissues during solvent extraction[J]. Ultrason Sonochem, 2001, 8(2): 137-142.
[16] ATHANASIOS C, NIKOLAS G S, DIMITRA J D, et al. Comparison of distillation and ultrasound-assisted extraction methods for the isolation of sensitive aroma compounds from garlic(alliumsativum)[J]. Ultrason Sonochem, 2006, 13(1): 54-60.

来源:   编辑:中国油脂网编辑
 
关键词:牡丹籽油,超声波辅助提取,提取工艺,优化
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