绞股蓝籽油脂的提取工艺研究及成分分析

乐 意，刘 力

（贵州大学药学院，贵州贵阳550025）

绞股蓝籽油脂的提取工艺研究及成分分析

乐 意，刘 力*

（贵州大学药学院，贵州贵阳550025）

通过单因素和正交试验对超声波辅助提取绞股蓝籽油脂的工艺条件进行优化，并对所得油脂进行成分分析。研究结果表明，超声提取采用石油醚为提取溶剂时，最佳油脂提取工艺条件为料液比1∶8（g∶mL），超声时间30 min，超声功率400 W，超声温度50℃。在此最佳工艺条件下，绞股蓝籽油脂提取率可达35.37%。所得绞股蓝籽油脂密度0.915 1 g/mL，酸值0.739 8 mg KOH/g，皂化值185.919 7 mg KOH/g，平均分子质量908.845 9 u，水分和挥发物含量0.281 9%。油脂中含有9种脂肪酸，其中6种为不饱和脂肪酸，占总脂肪酸含量的95%，含量最多的是α-桐酸（56.24%）。

绞股蓝籽；提取工艺；超声波；α-桐酸；不饱和脂肪酸

绞股蓝（Gynostemma pentaphyllum）主要分布在秦岭南坡、长江流域及其以南地区[1]。研究发现，绞股蓝中含有皂甙[2-3]、多糖[4]、黄酮[5]等化学成分，具有抗肿瘤[6-7]、保护心血管[8]、降血糖[9]等多种药理作用，这引起人们对绞股蓝开发利用的极大兴趣。目前，对绞股蓝的研究主要集中于绞股蓝的种植技术[10]、绞股蓝中皂甙[11-13]和多糖[14]等的提取工艺，针对绞股蓝籽的研究较少。姜东亮等[15-16]研究发现绞股蓝籽中含大量不饱和脂肪酸，尤其是α-桐酸含量非常丰富。本试验主要对绞股蓝籽油脂的提取方法及其工艺进行研究，并采用气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）对提取出的油脂成分进行分析，为进一步开发利用绞股蓝籽提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绞股蓝籽购自陕西省安康平利县，去皮，干燥，待用；石油醚（沸程60～90℃）、无水乙醇、乙酸乙酯、乙醚、苯、甲醇均为分析纯：天津市富宇精细化工试剂有限公司；氢氧化钾（分析纯）：重庆川江化学试剂厂；无水硫酸钠（分析纯）：江苏强盛功能化学股份有限公司。

1.2 仪器与设备

RE-3000型旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；FW200型高速中药粉碎机：天津华鑫仪器厂；QP2010型气相色谱-质谱联用仪：日本SHIMANZU公司；HF-2B型超声循环提取机：北京弘祥隆生物技术开发有限公司；FY172型压榨机：上海二龙粮油设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 提取方法

（1）压榨法：直接将烘干的绞股蓝籽投料进压榨机进行榨取，压榨温度控制在90℃左右，榨取次数1～3次，得绞股蓝籽油脂粗品。

（2）索氏提取：称取20 g绞股蓝籽粉于滤纸包中，放入索氏提取器，在250 mL烧瓶中加入石油醚，水浴60℃回流一定时间后减压蒸馏烘干至恒质量，得绞股蓝籽油脂粗品。

（3）超声波辅助提取：称取300 g绞股蓝籽粉置于超声提取器中，加入一定量石油醚，在功率800 W，频率20 KHz、温度50℃条件下超声提取30 min。超声结束后减压蒸馏烘干至恒质量，得到绞股蓝籽油脂粗品。

1.3.2 油脂成分的GC-MS色谱分析

（1）脂肪酸的甲酯化[17]：吸取油脂0.2 mL于10 mL容量瓶中，加入2 mL石油醚-苯（1∶1，V/V）的混合溶液，摇动，待油脂溶解后，加入4mL0.5mol/LKOH甲醇溶液，振摇，50℃恒温静置60 min后，加入蒸馏水至刻度，静置分层，取上层清液，加入Na2SO4干燥后，进GC-MS分析，采用面积归一化法对各脂肪酸的相对含量进行计算。

（2）气相色谱（GC）条件：SE-54毛细管柱（30m×0.25mm× 0.25 μm），氦气为载气，恒流方式，流速0.5 mL/min。柱箱采用程序升温，初始温度50℃，以10℃/min升温至240℃，维持20 min。分流比为20∶1，进样口温度为250℃。

（3）质谱（MS）条件：离子源温度200℃，四级杆温度150℃，质谱延时时间5min，电子倍增器（electronmultiplier，EM）电压1.20kV，电离方式为电子电离（electronic ionization，EI），电子轰击能量70 eV。质量扫描范围20～400 m/z。

1.3.3 油脂理化性质测定

（1）密度（ρ）：根据密度的定义进行测定。

（2）酸值（acid value，AV）：采用国家标准GB 5530—2005《动植物油脂酸值和酸度测定》中的滴定仪法进行测定。酸值计算公式：

AV=56.1×V×C/m

式中：AV为油脂酸值，mg KOH/g；V为KOH标准溶液的体积，mL；C为KOH标准溶液的浓度，mol/L；56.1为KOH的摩尔质量，g/mol；m为试样的质量，g。

（3）皂化值（saponification value，SV）：采用国家标准GB/T 5534—2008《动植物油脂皂化值的测定》中的方法进行测定。皂化值计算公式：

SV=（V0-V1）×C×56.1/m

式中：SV为油脂皂化值，mg KOH/g；V0为空白试验所消耗的盐酸标准溶液体积，mL；V1为试样所消耗的盐酸标准溶液体积，mL；C为盐酸标准溶液的浓度，mol/L；56.1为KOH的摩尔质量，g/mol；m为试样的质量，g。

（4）平均分子质量（M）：根据得到的皂化值和酸值，计算油脂的平均分子量[18]。油脂平均分子量计算公式：

式中：SV为油脂皂化值，mgKOH/g；AV为油脂酸值，mgKOH/g；56.1为KOH的摩尔质量，g/mol；3表示每中和1 mol甘油三酯需消耗3 mol氢氧化钾。

（5）水分和挥发物含量：采用国家标准GB/T9696—2008《动植物油脂水分和挥发物含量测定》中的方法B进行测定。水分和挥发物含量的计算公式：

式中：X为水分及挥发物含量，%；m1为加热前玻璃容器及测试试样的质量，g；m2为加热后玻璃容器及测试试样的质量，g；m0为玻璃容器的质量，g。

1.3.4 油脂提取率计算

绞股蓝籽油脂提取率计算公式：

式中：E为油脂提取率，%；m1为绞股蓝籽油质量，g；m2为绞股蓝籽粉质量，g。

2 结果与分析

2.1 提取方法考察

2.1.1 提取方法的确定

以石油醚作为提取溶剂，对3种提取方法提取绞股蓝籽油脂进行比较，结果如表1所示。由表1可知，索氏提取法和超声波辅助提取法的提取率较高。但索氏提取法处理量过低，难以满足工业要求。超声提取法提取周期短，提取率高，不需加热，处理量大，溶剂用量少，比较适合工业生产过程[19]。因此，本试验采用超声波辅助提取法。

2.1.2 提取溶剂的确定

采用超声波辅助提取法，在料液比1∶6（g∶mL），超声温度50℃，超声功率500 W，超声时间30 min条件下，考察提取溶剂（无水乙醇、乙酸乙酯、石油醚、乙醚）对油脂提取率的影响，结果如图1所示。由图1可知，乙酸乙酯、乙醚和石油醚，对油脂有较大溶解度。其中乙酸乙酯的提取率最高，但所得提取物颜色较深且杂质较多；石油醚的提取率次之，提取物杂质较少；乙醚的提取率与石油醚相仿，但乙醚的沸点较低危险性大。因此，本试验采取超声波辅助提取并以石油醚为提取溶剂。

2.2 超声波提取工艺的单因素考察

超声波是频率较高的声波（＞20 kHz），常用于天然产物的提取过程[20-22]。超声波在介质中传播时能产生空化作用、机械作用、热学作用以及化学作用[23-24]，从而能快速破坏细胞壁、细胞膜，加速物质的溶出分散过程。本试验考察超声时间、超声功率、料液比、超声温度对油脂提取率的影响。

2.2.1 超声时间

在提取溶剂为石油醚，料液比1∶6（g∶mL），超声温度50℃，超声功率500W条件下，考察超声时间（10min、20min、30 min、40 min、50 min）对油脂提取率的影响，结果见图2。

由图2可知，随超声时长增加，提取率不断增加。超声时间超过30 min后，提取率基本保持不变。说明提取时间越长，破壁越完全，溶质溶出越充分。在试验条件下，超声提取30 min即能将油脂基本提取完全。因此，在本试验条件下，选择30 min为适宜的超声提取时间。

2.2.2 超声功率

在提取溶剂为石油醚，料液比1∶6（g∶mL），超声温度50℃，超声时间30min条件下，考察超声功率（300W、400W、500 W、600 W、700 W）对油脂提取率的影响，结果见图3。

由图3可知，超声功率越强，提取率越高。功率超过500W之后提取率变化不大，说明在相同的作用时间内，超声提取时功率越强，破壁作用越强，油脂溶出量越多。在超声功率500 W试验条件下，已能将油脂基本提取完全。因此，在本试验条件下，选择500 W为适宜的超声功率。

2.2.3 料液比

在溶剂为石油醚，超声温度50℃，超声时间30 min，超声功率500 W条件下，考察料液比（1∶6、1∶7、1∶8、1∶9、1∶10（g∶mL））对油脂提取率的影响，结果见图4。

由图4可知，溶剂用量的越多，提取率越高。料液比超过1∶8（g∶mL）之后，提取率变化不大。溶剂用量越大，油脂越容易渗透出来。结果表明，料液比达到1∶8（g∶mL）即能将油脂基本提取完全。因此，在本试验条件下，1∶8（g∶mL）是适宜的料液比。

2.2.4 超声温度

在溶剂为石油醚，料液比1∶8（g∶mL），超声功率500 W，超声30min条件下，考察超声温度（20℃、30℃、40℃、50℃、60℃）对油脂提取率的影响，结果见图5。

由图5可知，超声温度增加，提取率也随之增加，并在40℃达到最大值，继续提高温度，提取率反而有所下降。在一定条件下，溶剂提取速度主要由扩散系数决定，而扩散系数与温度成正比，因而温度越高提取速度越快。但当温度过高时，挥发油类物质散失较多，反而使提取速率下降。而且，温度太高会使不饱和脂肪酸氧化还原影响油脂组成[25]。因此，在本试验条件下，选择40℃为适宜超声温度。

2.3 提取工艺条件优化

根据单因素试验结果，以绞股蓝籽油脂提取率为评价指标，采用正交试验L9（34）优化绞股蓝籽油工艺条件，因素与水平见表2，结果与分析见表3，方差分析见表4。

由表3可知，各因素对绞股蓝籽油提取率的影响主次顺序依次为A＞B＞D＞C。优化后的组合为A2B2C1D3，即料液比为1∶8（g∶mL），超声时间为30min，超声功率为400W，超声温度为50℃。按此条件进行3次平行试验，测得绞股蓝籽油提取率平均值为35.37%。由表4可知，料液比对提取率的影响显著，其余3个因素的影响均不显著。

2.4 油脂成分分析

2.4.1 绞股蓝籽油脂的理化性质分析

对所得绞股蓝籽油脂的理化性质进行测定，结果见表5。

由表5可知，绞股蓝籽油脂的密度较低，平均分子量较小。其酸值符合一级花生油、大豆油和菜籽油的酸价标准（≤1.0 mg KOH/g）[26]，皂化值低于一般油脂，说明油中游离脂肪酸含量较低，油脂质量较好。

2.4.2 绞股蓝籽油脂的组成成分分析

用GC-MS对油脂组成成分进行检测，其总离子流色谱图及质谱图见图6，各成分鉴定结果见表6。

由表6可知，绞股蓝籽油中含有9种脂肪酸，其中不饱和脂肪酸有6种。不饱和脂肪酸含量约占总脂肪酸含量的95%，其中含量最多的是α-桐酸，其相对含量高达56.24%。远高于石榴籽和瓜蒌籽，与苦瓜籽相当[27]。试验结果与姜东亮等[15]的测定结果类似，与刘世彪等[16]测定结果有差别。

α-桐酸（α-eleostearic acid，α-ESA）又称为9Z,11E,13E-十八碳三烯酸，是共轭亚麻酸的一种异构体，在体内会代谢为c9,t11-CLA，具有抑制肿瘤[28]、降低胆固醇[29]、降低体内亚油酸含量[30]等作用。本研究结果表明，绞股蓝籽含有丰富的不饱和脂肪酸，尤其是α-桐酸，具有进一步开发为营养补充剂或药物的潜力。

3 结论

采用超声提取工艺以石油醚为提取溶剂时，最佳油脂提取工艺条件为料液比1∶8（g∶mL），超声时间30 min，超声功率400 W，超声温度50℃。在此优化工艺条件下，绞股蓝籽油脂提取率可达35.37%。绞股蓝籽油脂组成中不饱和脂肪酸的含量约占总脂肪酸含量的95%，且主要为α-桐酸（56.24%）。

绞股蓝籽中富含以α-桐酸为主的不饱和脂肪酸，因此绞股蓝籽作为天然的α-桐酸资源，有潜力成为c9,t11-CLA新的天然膳食来源，具有进一步研究开发的价值。这对提高绞股蓝资源的利用率，增加其商业附加值具有实际意义。

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Extraction technology and composition analysis ofGynostemma pentaphyllumseed oil

LE Yi,LIU Li*
(School of Pharmaceutical Sciences,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

Ultrasonic-assisted extraction process ofGynostemma pentaphyllumseed oil was optimized by single factor test and orthogonal test,and the composition of the seed oil extract wasanalyzed.Usingpetroleumetherasextractionsolvent,theoptimalultrasonic-assistedconditionswereasfollows: materialtosolutionratio1∶8(g∶ml),extraction time 30 min,ultrasonic power 400 W and extraction temperature 50℃.Under the optimized condition, the extraction rate of seed oil could reach 35.37%.Physicochemical properties of the seed oil including density,acid value,saponification value, average molecular weight and the content of moisture and volatile matter were 0.915 1 g/ml,0.739 8 mg KOH/g,185.919 7 mg KOH/g,908.845 9 u and 0.281 9%,respectively.GC-MS analysis revealed that there were 9 kinds of fatty acids inG.pentaphyllumseed oil,including 6 kinds of unsaturated fatty acids which accounted for 95%of the total fatty acids,and the major constituent was α-eleostearic acid(56.24%).

Gynostemma pentaphyllum;extraction technology;ultrasonic;α-eleostearic acid;unsaturated fatty acid

TS201.1

A

0254-5071（2015）06-0084-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.019

2015-05-03

贵州省科学技术基金（黔科合J字[2010]2225号）

乐意（1981-），女，讲师，硕士，研究方向为分离工程。

*通讯作者：刘力（1976-），男，讲师，博士研究生，研究方向为分离工程。