芝麻油中芝麻素提取与纯化工艺研究

2012-12-03何晓梅

皖西学院学报 2012年5期

何晓梅，朱珣

（1.皖西学院生物与制药工程学院，安徽六安237012；2.安徽省植物生物技术实训中心，安徽六安237012）

研究表明，芝麻油中含有芝麻素（sesamin）、芝麻林素（sesamolin）、芝麻酚（sesamol）等木脂素类物质，这些物质的存在大大提高了芝麻油的稳定性，同时也是芝麻油具有生理保健功能的物质基础。芝麻素作为一种具有生物活性的天然物质正日益受到人们的重视，其在保健品、食品以及医药卫生等领域的应用越来越广泛。芝麻素在生物体内呈现较强的抗氧化作用，具有多种生理活性功能。临床研究发现，它具有抗高血压及心血管疾病、保肝、抗氧化、降低胆固醇、抗癌等功效［1］。目前，许多植物化学家将芝麻素列入抗癌症类功效因子进行研究［2］。

已知芝麻素的分离方法主要有减压蒸馏法、吸附色谱法及萃取法［3］。前两种方法成本高，费用大，而且制备芝麻素后的原料成为工业废渣，造成资源浪费和环境污染。本研究以芝麻油为原料，以乙醇为提取溶剂，探讨一种提取和纯化芝麻素的有效方法，旨在不影响芝麻油理化性质的同时，开发高附加值的芝麻素产品。

1 材料与方法

1.1 主要原料和试剂

芝麻油（产自六安市金安区马头镇）；芝麻素标准品购自Sigma公司；甲醇（色谱纯）；乙醇、石油醚和其他试剂均为分析纯。

1.2 主要仪器设备

恒温震荡器，超低温冰箱，旋转蒸发器，循环水式真空泵，常温冰箱，真空干燥箱，RD-1型熔点测试仪，电子天平，TU-1901双光束紫外可见分光光度计，超声波清洗器，waters高效液相色谱仪。

1.3 试验方法

1.3.1 芝麻素的浸提工艺

取一定量充分摇匀的芝麻油，按一定料液比（g／mL）加入无水乙醇置于恒温震荡器中在一定温度下避光震荡，反应结束后静置分层，把乙醇提取物于-40℃下放置12h，除去底层凝固物［4］，取上层清液，旋转蒸发至无乙醇馏出物，得芝麻素富集物。加入一定量洗涤溶剂石油醚，45℃密闭容器中震荡30 min，置于4℃冰箱结晶，过滤、真空干燥、称重，得芝麻素粗品备用。

1.3.2 芝麻素提取的单因素试验

1.3.2.1 浸提次数单因素试验

分别准确称取200g芝麻油于3个锥形瓶中，按料液比1∶3加入无水乙醇，于50℃密闭震荡2h，静置分层2h，取上清液进行后续试验，取下层重复上述操作，重复4次。

1.3.2.2 料液比单因素试验

分别准确称取200g芝麻油于5组锥形瓶中（每组3个），按不同料液比加入无水乙醇，于50℃密闭震荡2h，静置分层2h，取上清液进行后续试验，取下层重复上述操作，重复3次。

1.3.2.3 提取时间单因素试验

分别准确称取200g芝麻油于5组锥形瓶中（每组3个），按料液比1∶5加入无水乙醇，于50℃密闭震荡不同时间，静置分层2h，取上清液进行后续试验，取下层重复上述操作，重复3次。

1.3.2.4 提取温度单因素试验

分别准确称取200g芝麻油于5组锥形瓶中（每组3个），按料液比1∶5加入无水乙醇，于不同温度密闭震荡3h，静置分层2h，取上清液进行后续试验，取下层重复上述操作，重复3次。

1.3.3 芝麻素提取的正交试验

在单因素试验的基础上，选择料液比（A）、提取时间（B）、提取温度（C）为考察因素，以芝麻素总提取率为考察指标，采用L9（34）正交试验设计（表1），进行3因素3水平试验，确定芝麻素浸提的最佳工艺条件。

表1 正交试验因素水平表

1.3.4 芝麻素的纯化［5］

将芝麻素粗品加无水乙醇，水浴加热促进溶解后，置于4℃冰箱中进行结晶，过滤，再加无水乙醇溶解并于4℃冰箱结晶，重复3次，真空干燥（＜45℃）得到芝麻素晶体。

1.3.5 芝麻素含量测定

芝麻素在287nm有最大特征吸收峰［6］，因此本实验选择287nm为测定波长。准确称取5mg芝麻素标准品，置于25mL棕色容量瓶中，以甲醇溶解定容至25mL，配制成200μg／mL的标准溶液。然后用甲醇分别稀释成10、20、30、40、60和80μg／mL的标准溶液。以无水甲醇为空白，在287nm处测吸光度，回归分析得到芝麻素浓度和吸光度的关系式：y＝0.0236x-0.0061，R2＝0.9998。表明芝麻素浓度在10～80 μg／mL范围内线性良好。将芝麻素粗品和芝麻素结晶用甲醇溶解后，根据标样的测定方法测定其吸光度，然后代入标准曲线获得样品中芝麻素的含量。

芝麻素得率（g／100g）＝样品中芝麻素含量（g）／原料质量（100g）

1.3.6 芝麻素提取物纯化样品的检测

1.3.6.1 芝麻素熔点测定

按照RD-1型熔点测试仪的使用操作规程进行操作。将装有3mm高芝麻素样品的毛细管插入毛细管支架上，放入传温液体内并利用支架上的磁铁吸牢。按一下启动键，仪器处于测试状态，此时通过传温液杯前放置的放大镜观察样品的熔化过程，并记下初熔温度和终熔温度。

1.3.6.2 HPLC法分析纯度

以纯化的芝麻素样品进行HPLC分析检测，色谱条件：流动相，甲醇＋水（V＋V）＝80＋20，流速1.0mL／min，进样量20μL，柱温为室温，检测器波长287nm。

2 结果与分析

2.1 芝麻素的浸提单因素试验

2.1.1 提取次数对芝麻素提取率的影响

如表2所示，经过4次浸提，芝麻素总提取率达到0.243g／100g，但第4次浸提芝麻素提取率较第3次增加较少，考虑成本和环境因素，确定后续各水平研究浸提次数为3次。

表2 提取次数对芝麻素提取率的影响

2.1.2 料液比对芝麻素提取率的影响

料液比在1∶5时，芝麻素提取率接近最大值，再增加料液比，提取率没有明显的提高（图1）。考虑溶剂消耗成本和芝麻素提取率，选择最佳料液比为1∶5。

图1 料液比对芝麻素提取率的影响

2.1.3 提取时间对芝麻素提取率的影响

由图2可知，随着浸提时间的延长，芝麻素提取率逐渐增加，但考虑到效率因素，浸提时间以3h为宜。

图2 提取时间对芝麻素提取率的影响

2.1.4 提取温度对芝麻素提取率的影响

随着提取温度的提高，芝麻素提取率逐渐增加，温度从45℃提高到50℃，芝麻素提取率增加显著，但当温度高于60℃，芝麻素提取率有所下降（图3），可能是芝麻素在高温下易于氧化降解，确定浸提温度以50℃为宜。

图3 提取温度对芝麻素提取率的影响

2.2 正交试验确定芝麻素浸提的最优工艺条件

由表3可知，各试验因素及因素水平对芝麻素提取率大小的影响不完全相同，在所选因素水平下，3种因素的最佳组合为A3B2C1，即料液比1∶5，浸提时间3h，温度50℃，浸提3次，芝麻素提取率最高，芝麻素提取率平均值为0.336g／100g芝麻油。根据极差R值可知，各因素对芝麻素提取率的影响顺序为：B＞A＞C，即提取时间影响最大，其次是料液比。