SFE-CO2萃取东北柞蚕蛹油的工艺及脂肪酸成分研究

曲晓宇，张四喜，张晓荧，宋燕青

（吉林大学第一医院药学部，吉林长春130021）

SFE-CO2萃取东北柞蚕蛹油的工艺及脂肪酸成分研究

曲晓宇，张四喜，张晓荧，宋燕青Δ

（吉林大学第一医院药学部，吉林长春130021）

目的本文对东北地区极其丰富的生物资源柞蚕蛹油进行提取工艺研究，并分析其脂肪酸的主要组成成分。方法通过超临界二氧化碳流体(SFE-CO2）萃取法提取东北柞蚕蛹油并利用均匀设计法优化萃取条件，最后通过气象色谱法分析东北柞蚕蛹混合脂肪酸的主要成分。结果确定了SFE-CO2萃取东北柞蚕蛹油的操作条件为：萃取压力50 MPa，萃取温度45℃，萃取时间6 h，东北柞蚕蛹干粉中蛹油的萃取率为17.93%(w/w）。经气相色谱法分析其脂肪酸组成主要为碳十五烷酸37.03%，棕榈酸5.63%，碳十七烷酸32.81%，硬脂酸1.79%，油酸3.75%，亚油酸11.98%，α-亚麻酸7%。结论本文采用SFE-CO2萃取法萃取东北柞蚕油，提取率较高，工艺可靠，为进一步开发东北柞蚕蛹油中的不饱和脂肪酸奠定了基础。

超临界CO2流体萃取；东北柞蚕蛹；脂肪酸；气相色谱法

柞蚕是我国的优势泌丝昆虫资源，研究表明，柞蚕蛹油中主要含有人体必需的油酸、亚油酸及亚麻酸等，具有调节血脂、降低血浆、总胆固醇、抗血栓形成等药理作用，国家卫生部已将柞蚕蛹列为新的绿色食品源［1］。近年来，日本、韩国等在蚕蛹的开发利用方面处于领先，日本已经研究出无蛹臭的食用蛹油［2］。我国东北地区是我国传统的柞蚕主产区，柞林资源存量丰富，柞蚕生产规模不断扩大，发展柞蚕生产潜力巨大，也为进一步开发柞蚕营养品提供了有力条件。因此，利用科学技术手段研制柞蚕营养品，能够创造更多的经济效益和社会效益［3］。本论文旨在对超临界CO2（SFE-CO2）萃取法提取东北柞蚕蛹油的工艺进行研究，并对蛹油中的脂肪酸含量进行分析，为进一步开发东北柞蚕蛹不饱和脂肪酸保健品奠定基础。

1 材料与方法

1.1 主要试验试剂与仪器 Spe-ed SFE-2超临界萃取仪（美国ASI公司）；JS-06S电子计数天平（成都普瑞逊电子有限公司）；81-A-36型培养干燥两用恒温箱（吉林农安医疗器械厂）；ETS-D5磁力搅拌器（德国IKA）；RE201-D旋转蒸发仪（上海亚荣仪器有限公司）；7890-气象色谱仪（美国安捷伦公司）。

高纯CO2（长春巨洋气体）；95%乙醇、浓盐酸、正己烷、氢氧化钠、无水硫酸钠均为分析纯。原料为市售新鲜东北柞蚕蛹。

1.2 东北柞蚕蛹的预处理 称取市售新鲜东北柞蚕蛹，置于家用捣碎机中捣碎，将捣碎产物置干燥箱中恒温60℃烘干，得干蚕蛹粉备用。

1.3 柞蚕蛹油的SFE-CO2萃取方法 称量粉碎后的干柞蚕蛹粉50.0 g置于300mL萃取釜中。分别设置炉温（OVEN）和出口阀（VALVE）温度（80℃），待温度到达预设温度以后，将萃取釜连接于箱内，夹上温度传感器。通入CO2，打开排放阀排出萃取釜内残存的少量空气，关闭排放阀。打开增压泵，将萃取压力调至实验设定值。打开排放阀开始萃取收集，直到实验结束。放空流速由浮子流量计测量，放空速度保持在5 L/min左右。

1.4 SFE-CO2萃取条件单因素考察 按照SFE-CO2萃取方法，设置不同的萃取温度、压力和时间进行单因素考察。设定萃取压力为35 MPa和时间为2 h，考察萃取温度分别为40℃、45℃、50℃、55℃、60℃和65℃下的柞蚕蛹油萃取重量变化情况；设定萃取温度为50℃，萃取时间为2 h，考察萃取压力分别为30、35、40、45、50、55MPa下柞蚕蛹油萃取重量变化情况；设定萃取温度50℃，萃取压力为35 MPa，考察萃取时间分别为2、3、4、5、6、7、8 h下柞蚕蛹油萃取重量变化情况。

1.5 均匀设计法优化SFE-CO2萃取条件 依据SFE-CO2萃取柞蚕蛹油单因素考察结果，采用均匀设计法U5（53）表对影响柞蚕蛹油萃取结果的主要因素：温度、压力、时间进行最佳工艺优化筛选，并根据所得蚕蛹油的质量计算萃取率μ，计算公式μ=柞蚕蛹油质量（g）/干柞蚕蛹粉质量（g）×100%。

1.6 柞蚕蛹油总脂肪酸的制备 称取25 g柞蚕蛹油置500mL具塞烧瓶中，加入3.7%NaOH乙醇溶液125mL，65℃水浴中搅拌（1000 r/min）1 h，静置至室温，加蒸馏水至溶液澄清透明，用浓盐酸调pH 2～3，于分液漏斗中用正己烷100mL萃取，弃水层，水洗油层至中性。油层经无水硫酸钠脱水后于40℃水浴旋转蒸发至无溶剂蒸出，即得混合脂肪酸。平行操作3次，以重量计混合脂肪酸提取率μ，μ=总脂肪酸质量（g）/柞蚕蛹油质量（g）×100%。

1.7 柞蚕蛹油的气相色谱分析 气象色谱分析条件为：气相色谱柱：HP-88型毛细管柱（100m×0.25mm×0.20μm，安捷伦）。进样口250℃，检测器260℃，进样量1μL，流量1 m L/ min，分流进样，分流比20：1，FID检测器。程序升温：100℃保持5min，10℃/min到175℃，保持10min，5℃/min到210℃，保持5min，5℃/min到250℃，保持10min。

脂肪酸甲酯化方法：取油2～3滴，加入2mL正己烷，混合均匀，加入1mL 2mol/L KOH-甲醇溶液，混合后，暗处静置10min，中间取出混合一次，取上层过滤膜进样。

2 结果

2.1 单因素萃取条件考察结果 根据单因素萃取条件考察结果可以看到，萃取温度对蛹油萃取量影响不大（见图1A），而萃取压力对蛹油提取率影响较大，蛹油提取重量随提取压力的升高而增加，当萃取压力大于45Mpa时，油重变化不显著（见图1B）。萃取蛹油重量随萃取时间的延长而增加，当萃取时间大于6 h后，油重变化不显著（见图1C）。

图1 SFE-CO2萃取柞蚕蛹油工艺单因素考察结果Fig.1 Effects of extraction temperature（A），pressure（B）and time（C）on extraction weight

2.2 均匀设计法优化SFE-CO2萃取条件结果 对SFE-CO2萃取条件采用均匀设计试验方法进行优化（见表1）。

表1 均匀设计试验方案及结果Tab.1 Program and result of homogeneous design

对均匀设计试验结果进行数据处理，得到多元线性逐步回归方程：Y=-0.222 X1+0.436X2+1.35X3+1.53，复相关系数r=0.9989，SS=0.09，F=308.53。f1=3，f2=1，N=4，查F表，F＞216，则P＜0.05，说明回归方程可信。根据多元回归方程，X1选取最小值，X2、X3选取最大值时Y值最大，因此优选结果为X1=45，X2=50，X3=6，此条件下柞蚕蛹油的理论提取值为21 g。

根据优化结果，选择萃取压力50MPa，萃取温度45℃，萃取时间6 h，平行操作3次，结果分别为17.6 g、18 g和18.2 g，RSD%=1.7%，平均提取率为17.93%。

2.3 混合脂肪酸的产率及成分分析 根据本文1.6项下方法制备混合脂肪酸，以重量计算收率，结果分别为90.27%、93.01%、90.94%（RSD%=1.55%），总脂肪酸平均提取率为91.41%。

采用面积归一化法，利用气象色谱仪分析得到东北柞蚕蛹混合脂肪酸的主要成分及含量为：碳十五烷酸37.03%，棕榈酸5.63%，碳十七烷酸32.81%，硬脂酸1.79%，油酸3.75%，亚油酸11.98%，α-亚麻酸7%，气象色谱图见图2。

图2 混合脂肪酸气相色谱图Fig.2 GC chromatogram of the fixed fatty acid

3 讨论

辽宁、吉林、黑龙江和内蒙古都是我国传统的柞蚕主产地区，柞林资源存量丰富，柞蚕生产规模不断扩大，柞蚕生产已成为东北山区农村经济的支柱产业和民生产业。据统计，4个省（区）柞蚕茧产量占全国的90%以上，占全世界的80%以上，但是目前东北柞蚕蛹的开发利用则相对落后，大量蚕蛹被作为饲料喂养家禽而未使其高营养价值得到充分利用。因此，亟需采用现代化科技手段对东北柞蚕蛹的保健功能进行开发，以实现其潜力巨大的经济效益和社会效益。

蚕蛹油的传统提取方法有压榨法和有机溶剂浸出法，但由于蚕蛹是高蛋白、高脂质物质，使用压榨法提取油后的蛋白质多已变性，且蚕蛹中粗纤维较少，质地较软，压榨出油率很低，所以压榨法已少有利用［4］。有机溶剂提取法提取率较高，但得到的蚕蛹油存在溶剂残留较高，且提取工艺流程长而品质受到一定影响等问题［5］。SFE-CO2萃取法正是为克服以上这些缺点应运而生的。SFE-CO2技术是利用超临界CO2气体作为萃取剂，使用该技术萃取蚕蛹油具有萃取率高、选择性好、无溶剂残留、无污染而且工艺简单等优点［6］。

本文对SFE-CO2萃取法萃取东北柞蚕蛹油的工艺进行了考察，确定了最佳萃取条件，并对得到的蛹油中混合脂肪酸的主要成分及含量进行了分析，为进一步纯化及精制东北柞蚕蛹油不饱和脂肪酸保健品奠定了研究基础。

［1］ 王茜，王学英，王卓，等.柞蚕蛹油和不饱和脂肪酸制品的组分分析及对高血脂症的防治作用［J］.蚕业科学，2009，35(2）：436-440.

［2］倪红，陈怀新，杨艳燕.柞蚕蛹综合利用技术［J］.湖北大学学报(自然科学版），2003，25(3）：263-266.

［3］封槐松，李建琴.东北柞蚕生产现状问题与对策［J］.中国蚕业，2011(4）：1-5.

［4］蒋艳忠.蚕蛹油的提取研究［J］.化工技术与开发，2008，37(7）：46-50.

［5］魏兆军，廖爱美，胡海梅，等.蚕蛹油的成分、营养价值及提取工艺研究进展［J］.安徽农业科学，2007，35(30）：9699-9700，9711.

［6］刘翀，廖森泰，邹宇晓.蚕蛹油制备技术及其α-亚麻酸富集工艺研究进展［J］.中国蚕业，2013，34(2）：7-9.

（编校：吴茜）

Investigation on the extraction technology of Northeast tussah pupa oil w ith SFE-CO2and analysis of its composition

QU Xiao-yu，ZHANG Si-xi，ZHANG Xiao-ying，SONG Yan-qingΔ

（Department of Pharmacy，The First Hospital of Jilin University，Changchun 130021，China）

ObjectiveTo investigate the extracting technology of the Northeast tussah pupa oil and analyze the composition of the oil.MethodsThe Northeast tussah pupa were crushed and dried at60℃.The oilwas extracted from the Northeast tussah pupa powder with super critical fluid extraction technology-CO2（SFE-CO2）at the extracting temperature as 45℃，pressure as 50 MPa and operating time as 6 hours according to the results of homogeneous design.The composition of the oil was detected by gas chromatography（GC）.ResultsThe extracting rate of the oil from the Northeast tussah pupa powder was 17.93%（w/w）and the percent of compositions of the oil were C15：0 fatty acid 37.03%，hexadecanoic acid 5.63%，C17：0 fatty acid 32.81%，octadecanoic acid 1.79%，leic acid 3.75%，octadecadienoic acid 11.98%andα-1inoleic acid 7.00%.ConclusionThe technology of SFE-CO2can be used in extraction of Northeast tussah pupa with High extraction efficiency.

SFE-CO2extraction；Northeast tussah pupa；fatty acid；gas chromatography（GC）

R284.2

A

1005-1678(2014）07-0174-03

吉林省中医药管理局科技课题（3D513M623428）

曲晓宇，男，硕士，药师，研究方向：药物制剂学，E-mail：quxiaoyuhaha@163.com；宋燕青，通信作者，女，博士，主管药师，研究方向：医院药学，E-mail：59137154@qq.com。