有机溶剂浸提—水蒸气组合法提取杜仲籽油工艺的研究


  摘要:以杜仲籽为原料,采用有机溶剂浸提与水蒸气蒸馏组合的方法提取杜仲籽油,在单因素试验的基础上,采用Box-Behnken中心组合设计原理设计4因素3水平试验优化杜仲籽油的提取工艺。结果表明,采用有机溶剂浸提与水蒸气蒸馏组合法提取杜仲籽油的最佳条件为:样品粒度>80~100目,超声处理时间15 min,料液比1 g ∶7 mL,蒸馏时间4 h,在此条件下杜仲籽油的提取率为2026%。
  关键词:杜仲籽油;有机溶剂;水蒸气;提取工艺
  中图分类号: TS2244文献标志码: A
  文章编号:1002-1302(2017)21-0216-03
  收稿日期:2016-05-24
  基金項目:陕西省教育厅项目(编号:14JK2017);陕西国际商贸学院校级科研课题(编号:SMXY201634)。
  作者简介:赵欣(1985—),女,重庆梁平人,硕士,讲师,主要从事中药材鉴定以及质量标准方面的教学与科研工作。E-mail:zx420355@163com。
  杜仲(Eucommia ulmoides Oliver)是我国特有的经济树种和名贵中药材,又名思仲、思仙等,为杜仲科杜仲属多年生落叶乔木,属被子植物门杜仲科杜仲属,为一科一属落叶乔木,广泛分布于四川、陕西、湖北、河南、贵州、云南、江西、甘肃、湖南及广西等地区1]。杜仲籽是杜仲种植业的副产品。杜仲籽油中90%以上脂肪酸为不饱和脂肪酸,其中亚油酸占 11%~13%,α-亚麻酸占61%~63%,杜仲籽油是目前发现的高α-亚麻酸天然植物油之一2-4]。亚油酸和α-亚麻酸5]均是人体必需脂肪酸6-7],因此杜仲籽油在食品、药品及化妆品行业具有广阔的开发前景8]。
  目前,尚未见组合法提取杜仲籽油的报道。一般利用有机溶剂,采用索氏回流法提取杜仲籽油,此方法得到的杜仲籽油常含有大量的植物蜡、糖类、蛋白质和色素等杂质。采用有机溶剂浸提-水蒸气法提取杜仲籽油,可以得到杂质含量少、颜色和气味纯正的杜仲籽油。本研究以杜仲籽粒为原材料,采用有机溶剂浸提-水蒸气法提取杜仲籽油,旨在探索出组合法提取杜仲籽油的最佳工艺条件,为其在食品、药品和化妆品领域的应用8-9]奠定基础。
  1材料与方法
  11材料与仪器
  杜仲籽采自陕西省略阳县;石油醚(沸程30~60 ℃)购自成都科龙化工试剂厂;蒸馏水,实验室制。
  FW-400A倾斜式万能粉碎机购自北京中兴伟业仪器有限公司;RE-52AA旋转蒸发器购自上海亚荣生化仪器厂;KH-50B型超声波清洗器购自昆山禾创超声仪器有限公司;索氏提取器、挥发油提取器。
  12试验方法
  121杜仲籽油提取工艺流程及其提取率的计算
  杜仲籽FY(]40~50 ℃烘干FY)]杜仲干籽FY(]粉碎、过标准筛FY)]一定样品粒度的杜仲籽粉末FY(]浸入石油醚FY)]超声处理FY(]索氏回流提取FY)]杜仲籽粗脂肪FY(]水蒸气蒸馏FY)]杜仲籽油
  杜仲籽油提取率=SX(]油质量(g)杜仲籽样品质量(g)SX)]×100%。
  122单因素试验
  1221样品粒度对杜仲籽油提取率的影响称取一定量的杜仲籽粉末样品,用滤纸筒包裹好,置于装有石油醚的烧杯中,于超声频率40 kHz、超声功率50 W的条件下,超声处理15 min,放入索氏提取器中,调节水浴锅温度至60 ℃,回流提取6 h,收集回流液旋转蒸发得到杜仲籽粗脂肪。根据粗脂肪的质量按料液比1 g ∶7 mL加入蒸馏水,蒸馏精制4 h,测量得到的杜仲籽油的质量,计算提取率。样品粒度分别为 20~40、>40~60、>60~80、>80~100、>100~120目,每个水平重复3次。
  1222超声时间对杜仲籽油提取率的影响按“1221”节的方法,超声处理时间分别设置为5、10、15、20、25 min,其他条件不变,进行提取并计算提取率。每个水平重复3次。
  1223料液比对杜仲籽油提取率的影响按“1221”节的方法,料液比分别设置为1 ∶3、1 ∶5、1 ∶7、1 ∶9、1 ∶11(g ∶mL),其他条件不变,进行提取并计算提取率。每个水平重复3次。
  1224蒸馏时间对杜仲籽油提取率的影响按“1221”节的方法,蒸馏时间分别设置为1、2、3、4、5 h,其他条件不变,进行提取并计算提取率。每个水平重复3次。
  123响应面法优化杜仲籽油的提取在单因素试验的基础上,根据Box-Behnken中心组合设计的实验原理,分别以X1、X2、X3、X4为代表样品粒度、超声时间、料液比、蒸馏时间4个因素,每一个自变量的低、中、高试验水平分别以-1、0、1进行编码,以杜仲籽油提取率为响应值(Y),进行4因素3水平共29个试验点的响应面分析试验,对杜仲籽油的提取工艺进行优化,因素水平编码见表1,每组平行试验3次。
  13数据处理
  响应面试验数据用Design ExPert 8061软件处理,其他数据用SPSS进行显著性分析,001  2结果与分析
  21单因素试验
  211样品粒度对杜仲籽油提取率的影响
  称取杜仲籽粉末10 g,按“1221”节的方法提取杜仲籽油,并计算提取率。样品粒度对杜仲籽油提取率的影响结果见图1。由图1可知,随着杜仲籽粉末的粒度逐渐减小,杜仲籽油的提取率逐渐上升,根据扩散定律10]:药材粉碎度越细,浸出效果越好,成分得率越高。当杜仲籽粉末粒度超过100目时,杜仲籽油的提取率呈现下降趋势,可能是样品粒度过小,超声处理时溢出的油被破坏分解,也可能是样品粒度越小,其他组分浸出的可能性增大,蒸馏精制时阻碍了杜仲籽油的蒸出。