超声波辅助法提取南瓜籽中植物甾醇的研究

王丽波 庞丽萍 徐雅琴 杨 昱 杨玉玲

(东北农业大学理学院，哈尔滨 150030)

超声波辅助法提取南瓜籽中植物甾醇的研究

王丽波 庞丽萍 徐雅琴 杨 昱 杨玉玲

(东北农业大学理学院，哈尔滨 150030)

采用超声波辅助法从南瓜籽中提取植物甾醇。通过单因素试验考察了提取溶剂、超声功率、提取时间、液料比对植物甾醇提取量的影响，并通过L9(33)正交试验对超声提取工艺条件进行优化。结果表明，乙酸乙酯为提取南瓜籽植物甾醇的理想溶剂，影响植物甾醇提取量的因素主次顺序为:超声功率＞超声时间＞液料比;最佳工艺条件为超声波功率500 W、提取时间50 min、液料比12 mL/g，在此条件下植物甾醇提取量达1.106 mg/g。

南瓜籽 植物甾醇 超声提取 正交试验

南瓜(Cucurbita moschata Duch)又名麦瓜、番瓜、倭瓜、金冬瓜，属葫芦科南瓜属。其对气候环境适应性强，在我国南北各地都普遍栽培，南瓜籽(Pumpkin seed)是南瓜的副产物，生长在南瓜的内部，因为南瓜的产量巨大，因此南瓜籽的产量也不容忽视。南瓜籽含有丰富的必需脂肪酸、氨基酸、植物甾醇、维生素、矿物质以及黏多糖等成分［1－3］，其中植物甾醇因具有独特的生理功能，在降低胆固醇、防治前列腺疾病、抗癌、抗炎、提高免疫力等方面具有重要作用［4－6］，在医药、食品、化工和饲料等领域得到了关注和重视。

植物甾醇的提取方法较多，常见的有溶剂结晶法、络合法、皂化法、蒸馏法、吸附法、超临界 CO2、萃取法、酶法等［7－8］，近年来也有使用超声法提取植物甾醇的研究报道［9－10］，但使用超声辅助法从南瓜籽中提取植物甾醇尚未见相关报道，本文研究了使用超声波法提取南瓜籽中植物甾醇，并通过单因素试验和正交优化试验筛选植物甾醇的最佳提取条件，为进一步开发利用南瓜籽提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂

裸仁南瓜籽(宝库一号):黑龙江省讷河市宝库良种繁育研究所;胆固醇:天津市光复精细化工研究所;乙酸(优级纯):天津市科密欧化学试剂开发中心;乙酸乙酯、正己烷、石油醚、乙醚、丙酮:北京化工厂;氢氧化钾、浓硫酸:北京化学试剂有限公司;无水乙醇:天津市东丽区天大化学试剂厂，均为分析纯。

1.2 仪器设备

JY92－2D超声波细胞粉碎机:宁波新芝生物科技股份有限公司;TU－1901双光束紫外可见分光光度计、T6新悦－可见分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司;R－205旋转蒸发器:上海申胜生物技术有限公司;FW100型高速万能粉碎机:天津市泰斯特仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 南瓜籽植物甾醇的提取

将南瓜籽烘干，粉碎后过标准筛(粒径0.50 mm)。准确称取一定量的南瓜籽粉于三口瓶中，按一定的液料比加入有机溶剂，于超声波仪上进行提取，完毕后，旋转蒸发溶剂，得黄绿色南瓜籽油，加入1.0 mol/L的KOH乙醇溶液皂化，用石油醚萃取，将萃取液旋转蒸发至干，得植物甾醇粗提物，冰乙酸定容25 mL容量瓶中，按参考文献［11］的方法测定其中植物甾醇的含量。

1.3.2 最佳提取溶剂的确定

在超声波提取条件下，选取几种常用溶剂进行比较试验。固定条件:提取温度25℃，提取时间30 min，液料比10 mL/g，超声功率400 W。在超声波提取条件下，选用无水乙醇、乙醚、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、丙酮进行提取，确定最佳提取溶剂。

1.3.3 单因素试验

精确秤取南瓜籽5 g左右，以1.3.2确定的最佳溶剂为提取溶剂，分别考察不同超声波功率(200、300、400、500、600、700 W);提取时间(20、30、40、50、60、70 min);液料比(4、6、8、10、12、15 mL/g)对植物甾醇提取率的影响。

1.3.4 正交试验

在单因素试验基础上，以植物甾醇的提取率为考察指标，采用3因素3水平的正交试验表进行正交试验，通过极差分析和方差分析法确定最佳提取工艺条件，并对最佳条件进行验证试验。统计分析软件为DPS7.05专业版本。

2 结果与讨论

2.1 提取南瓜籽中植物甾醇的单因素试验

2.1.1 最佳提取溶剂的选择

在超声提取条件下，正己烷作为溶剂时，提取液浑浊不清;乙醇提取色素较多，得到的油脂为深绿色;乙酸乙酯提取得到的南瓜籽油油脂品质较好，为浅黄色，澄清透明。几种溶剂中丙酮的提取量最低，乙醇、正己烷和石油醚的效果接近，乙酸乙酯的提取量最高且提取效果最好(图1)，所以选择乙酸乙酯作为提取溶剂。

图1 不同溶剂对植物甾醇提取量的影响

2.1.2 超声波功率对提取效果的影响

在液料比10 mL/g，超声时间30 min条件下，考察不同超声波功率对植物甾醇提取量的影响，结果见图2。

图2表明，随着超声波功率的增强，植物甾醇的提取量的不断增大，当超声波功率为400 W时，提取量达到最大;超声功率继续增加，植物甾醇的提取量则开始下降。因此选用超声波功率300、400、500 W这3个较优的水平进行正交试验。

图2 超声波功率对植物甾醇提取的影响

2.1.3 超声提取时间对植物甾醇提取的影响

在液料比10 mL/g，超声波功率400 W条件下，考察不同提取时间对提取量的影响，结果见图3。

图3 超声时间对植物甾醇提取的影响

由图3可以看出，植物甾醇的提取量随着超声时间的增加而不断增大，当超声时间达到50 min时，植物甾醇的提取量最大，之后随着超声时间的延长，提取量开始下降。这是由于刚开始时，随着时间的增加，膜破碎程度逐渐增强，溶出物多，提取量也就增加，但当膜破碎达到一定程度时，杂质相应增加，因此选用超声时间40、50、60 min这3个水平进行下一步的正交试验。

2.1.4 液料比对植物甾醇提取的影响

在超声波功率400 W，超声时间40 min条件下，考察不同提取液料比对提取量的影响，结果见图4。

图4 液料比对植物甾醇提取的影响

由图4可知，随着液料比的增加，植物甾醇的提取量也显著增加，在液料比为10 mL/g时，提取量达到最大，超过10 mL/g则开始下降趋于平稳。随着溶剂体积的增加，可以使有效成分植物甾醇不断溶出，当溶剂用量达到一定程度后，因为有效成分基本溶出，所以继续增加溶剂用量，植物甾醇的提取量不再增加。从经济角度和溶剂回收的工作量考虑，溶剂用量不宜太大。因此选用提取液料比8、10、12 mL/g为较优水平进行下一步的正交试验。

2.2 正交试验

在单因素试验的基础上，采用L9(33)正交表进行正交试验设计，正交试验的因素和水平见表1，正交试验结果见表2和表3。

表1 正交试验因素和水平表

表2 正交试验结果和极差分析表

表3 正交试验方差分析表

由表2结果可知，本试验讨论的3个因素对提取率影响的显著顺序为:C＞B＞A，即超声功率＞超声时间＞液料比。方差分析表明，因素B(超声时间)和C(超声功率)对植物甾醇的提取量的影响达到了显著的水平。最佳条件组合为:A3B2C3，即液料比12 mL/g，超声时间50 min，超声功率500 W。对最佳工艺条件进行验证，植物甾醇提取量为1.106 mg/g。

3 结论

乙酸乙酯为超声辅助法提取南瓜籽中植物甾醇的理想溶剂，正交试验结果显示，影响植物甾醇得率3个因素从大到小依次为:超声功率＞超声时间＞液料比;通过对正交试验结果的方差分析可知，试验中应严格控制对提取量影响显著的因素超声时间和超声功率，而液料比可以适当减小，以最大程度的减少生产成本和缩短生产周期。采用优化后的最佳工艺条件(超声功率500 W、超声时间50 min、液料比12 mL/g)，植物甾醇的提取量达1.106 mg/g。

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Study on Extraction Technology of Phytosterol from Pumpkin Seed by Ultrasonic Wave

Wang Libo Pang Liping Xu Yaqin Yang Yu Yang Yuling
(College of Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030)

The extraction technology of phytosterol from pumpkin seed by ultrasonic was studied.With phytosterol yield as an index，the effect of solvent，extraction time，ultrasonic power，ratio of liquid to material were studied through the single factor experiment.Based on the orthogonal test，the optimum extraction condition of ultrasonic was determined.The results showed that the solvent was ethyl acetate;the significance of the effects of other three factors on the phytosterol yield was as follows:ultrasonic power＞working time ＞ratio of liquid to material，and their optimum levels were 500 W，50 min and 12 mL/g respectively.Under these conditions，the phytosterol yield reached 1.106 mg/g.

pumpkin seed，phytosterol，ultrasonic extraction，orthogonal experiment

TS201.1

A

1003－0174(2011)11－0062－04

黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11551066)

2010－12－15

王丽波，女，1979年出生，讲师，博士，天然产物开发与应用

徐雅琴，女，1964年出生，教授，硕士生导师，天然产物开发与应用