芝麻油渣中磷脂的超临界提取及分析研究

赵彦巧，王翠平，陈林，邵艳萍，周秋玲，李建颖

（天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津300134）

芝麻油渣中磷脂的超临界提取及分析研究

赵彦巧，王翠平，陈林，邵艳萍，周秋玲，李建颖

（天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津300134）

以芝麻油渣为原料提取芝麻磷脂，参照GB/T 5537-2008《粮油检验磷脂含量的测定》，采用优化的钼蓝比色法建立了磷脂的分析方法，并对芝麻油渣中磷脂含量进行测定，研究超临界CO2提取芝麻磷脂过程中萃取压力、萃取温度、萃取时间对出油率的影响，确定最佳提取工艺条件。试验结果表明，采用优化的钼蓝比色法测定分析芝麻油渣中磷脂含量，测定快速，准确度较高，试验范围内得到的最佳提取工艺条件为CO2流量10 L/h，原料粒径范围20目～40目，萃取压力18MPa，萃取温度45℃和萃取时间120min，在此条件下油脂萃取率达到12.5%。将超临界萃取得到的油脂进行水化脱胶，离心分离得到磷脂富集层，用正己烷溶解并用丙酮沉淀，得到芝麻磷脂，磷脂的提取率为35.58%，所得磷脂的纯度为65.90%。

芝麻油渣；磷脂；钼蓝比色；超临界萃取

芝麻油渣的主要成分是粗脂肪，其次还含有固体杂质、磷脂、蛋白质、蜡质、水分以及微量成分芝麻素和芝麻酚等，其中磷脂含量为0.8%～1.2%。对于芝麻和芝麻油渣的研究，国内外[1-6]也有一些报道。郭元新[7]以芝麻油渣为原料，用盐析法从中提取出了芝麻油。金青哲[8]、戴洪平[9]以芝麻油渣为原料，用甲醇从中提取芝麻素并进行纯化，最终产品纯度达到91.2%。刘玉兰等[10]的研究结果表明，芝麻油渣中的磷脂含量远远高于芝麻油中的磷脂含量。国内外对植物磷脂的开发利用主要为大豆磷脂[11-12]，对芝麻磷脂的研究鲜有报道。本研究从芝麻油渣中提取芝麻磷脂，建立分析方法对其组分进行研究，通过萃取压力、萃取温度、萃取时间的改变来确定超临界CO2的最优工艺条件，对开

发利用芝麻磷脂、丰富磷脂产品种类以及提高芝麻加工附加值都有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

芝麻油渣：天津市静海区；磷酸二氢钾：天津市北方天医化学试剂厂；钼酸铵：天津市风船化学试剂科技有限公司；浓硫酸：上海试剂一厂；过氧化氢30%：天津市北联精细化学品开发有限公司；1-氨酸-2-萘酚-4-磺酸：上海润捷化学试剂有限公司；无水亚硫酸钠：天津市华东试剂厂；亚硫酸氢钠：天津市化学试剂批发公司；氯化钠：天津金汇太亚化学试剂有限公司。

LH-12固液两用超临界萃取制备系统：青岛利和萃取科技有限公司；XMTD-204型数显式电热恒温水浴锅：天津市欧诺仪器仪表有限公司；UV-7504型紫外可见分光光度计：上海欣茂仪器有限公司；AUY-220电子分析天平：日本SHIMADZU（岛津）公司；DL-6000型低速冷冻离心机：上海安亭科学仪器厂；DGGH-3型电热鼓风干燥箱：天津市天宇实验仪器有限公司。

1.2 试剂的配制

1.2.1 定磷试剂

取0.5 g 1-氨酸-2-萘酚-4-磺酸加到200mL新鲜配制的15%亚硫酸氢钠溶液中，然后再加入1.0 g无水亚硫酸钠。过滤，置于棕色瓶中，贮存于4℃条件下，一周内使用。

1.2.2 标准磷试剂

精确称取在105℃干燥至恒重的磷酸二氢钾0.439 4 g，用水溶解于100mL容量瓶中，并加水至刻度，混匀。此溶液每毫升含1mg磷。置聚乙烯瓶贮于冰箱中保存。准确吸取上述磷标准贮备液1.00mL于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀（此溶液每毫升含10μg磷）。

1.3 样品磷含量的测定

1.3.1 总磷含量的测定

取芝麻油渣加入适量电解质氯化钠、95%乙醇，5 000 r/min下离心30min，将上清液稀释后，取1mL稀释溶液移到12mL试管中，加入0.5mL 10mol/L的硫酸，放入干燥箱中在150℃～160℃下加热至少3 h。然后加入2滴30%过氧化氢，继续加热1.5 h。趁热依次加入4.4mL水、0.2mL 5%钼酸铵和0.2mL定磷试剂。混匀后，沸水浴7min，830 nm下测定吸光度，若吸光度超过标准曲线的范围，进行适当稀释后再次测定吸光度。

1.3.2 无机磷含量的测定

取芝麻油渣加入电解质氯化钠，95%乙醇，5 000 r/min下离心30min，将上清液稀释后，取1mL稀释溶液移到12 mL试管中，用水补到4.4 mL，然后依次加入0.5 mL 10mol/L的硫酸、0.2mL 5%钼酸铵和0.2mL定磷试剂，沸水浴7min后，测定吸光度。

1.3.3 磷含量的计算

根据标准曲线的线性方程求出对应吸光度下的磷含量M。

样品含磷量（μg）=M×V×K

式中：V为待测液的体积，mL；K为稀释倍数。

实际含磷量=总含磷量-无机磷含量

1.4 超临界CO2萃取芝麻磷脂的工艺

将芝麻油渣干燥成芝麻饼粕后粉碎过筛，取20目～40目为原料，将原料定量装入萃取釜，储罐压力＞5MPa，进行SC-CO2萃取，通过萃取压力、萃取温度、萃取时间的改变来确定最优条件。萃取完毕后在分离釜中回收芝麻油脂，冷藏备用。超临界萃取得到的油脂经适当的水化脱胶处理、分离以及正己烷溶解、丙酮沉淀即可得到磷脂。

2 结果与分析

2.1 磷标准曲线及油渣中磷脂含量的测定

按照表1中的方法进行磷标准曲线的测定，以含磷量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制磷标准曲线，见图1。

表1 磷标准曲线操作表Table1 Pstandard curveoperating table

由图1可以看出，标准曲线在磷含量0～20μg/mL范围内线性关系良好。因此该图可以作为磷含量的标准曲线，标准曲线的回归方程为y=0.026 8x+0.005，相关系数R2=0.992。

图1 磷标准曲线Fig.1 Phosphorusstandard curve

在GB/T 5537-2008《粮油检验磷脂含量的测定》中，磷脂含量的测定过程如下：根据试样的磷脂含量，用坩埚称取制试样，加氧化锌，先在电炉上缓慢加热至样品变稠，逐渐加热至全部炭化，将坩埚送至550℃～600℃的马弗炉中灼烧至完全灰化（白色），时间约2 h。取出坩埚冷却至室温，用盐酸溶液溶解灰分并加热至微沸，5min后停止加热，待溶解液温度降至室温，将溶解液过滤注入100mL容量瓶中，每次用大约5mL热水冲洗坩埚和滤纸共3次～4次，待滤液冷却到室温后。用氢氧化钾溶液中和至出现混浊，缓慢滴加盐酸溶液使氧化锌沉淀全部溶解，再加2滴。最后用水稀释定容至刻度，摇匀，在650 nm下测定其吸光度。

本试验中，参照GB/T 5537-2008采用优化的钼蓝比色法进行磷脂含量的测定。取芝麻油渣加入适量电解质氯化钠、95%乙醇，5 000 r/min下离心30min，将上清液稀释后，取1mL稀释溶液移到试管中，加入10mol/L的硫酸，放入干燥箱中在150℃～160℃下加热3 h。然后加入2滴30%过氧化氢，用过氧化氢代替GB/T 5537-2008中的氧化锌，过氧化氢是一种强氧化剂、反应活性强，能降解有机磷，使其生成磷酸盐，继续加热1.5 h。然后和钼酸铵结合，在1-氨酸-2-萘酚-4磺酸作用下生成磷钼蓝，混匀后，沸水浴7 min，830 nm下测定吸光度。在此方法中，省去了GB/T 5537-2008中电炉加热和马弗炉灼烧的步骤，操作相对简便，测定快速，准确度较高。

在本研究中，以上述标准曲线为依据，测得本芝麻油渣中磷脂的含量为1.169%。

2.2 超临界CO2萃取芝麻油脂的条件

2.2.1 萃取压力对出油率的影响

在装料量为400 g，萃取温度33℃，萃取时间120min，CO2流量10 L/h，粒径范围20目～40目的条件下，研究萃取压力对出油率的影响，结果见图2。

由图2可见，压力是超临界CO2萃取中最重要的操作参数，也是影响芝麻油脂萃取最关键的因素。在一定温度下，出油率随萃取压力的升高而增大，在14MPa～ 18MPa之间，这种增加幅度有所减少。而且过高的压力不仅对设备和操作提出更高的要求，生产成本也会相应增加。因此，最佳的萃取压力为18MPa。

图2 萃取压力对出油率的影响Fig.2 Effectofextraction pressureon oilyield

2.2.2 萃取温度对出油率的影响

在装料量为400 g，萃取压力18MPa，萃取时间120min，CO2流量10 L/h，粒径范围20目～40目的条件下，研究萃取温度对出油率的影响，结果如图3。

图3 萃取温度对出油率的影响Fig.3 Effectof extraction temperatureon theyield of oil

温度是除压力之外的另一个重要参数[13]。温度对超临界CO2萃取的影响有两个方面：一是增加温度，分子的扩散系数增大，超临界CO2流体的黏度下降，使传质系数增加，有利于萃取；二是温度增加，超临界CO2流体密度减小，成分溶解度下降，不利于萃取。实验结果表明，温度较低时，随着温度提高，出油率下降，此时，超临界CO2流体的溶解能力的下降起主要作用。当温度超过39℃时，出油率随温度的增加而增加，此时超临界CO2流体的传质系数的增大起主要作用。但温度过高会增加操作能耗，使成本增加。因此，萃取温度取为45℃。

2.2.3 萃取时间对出油率的影响

在装料量为400 g，萃取压力18 MPa，萃取温度45℃，CO2流量10 L/h，粒径范围20目～40目的条件下，研究萃取时间对出油率的影响，结果如图4。

图4 萃取时间对出油率的影响Fig.4 Effectof extraction timeon theoilyield

由图可见，随着时间的增加，收油率逐渐增高，前90min，出油率增加较为显著，之后，增加缓慢，120min几乎萃取完全，时间再延长，出油率增加不明显，可能会增加油之外的其它杂质。从提取效率出发，较为适宜的提取时间为120min。

综上，可确定超临界萃取芝麻油脂的最优工艺条件为：CO2流量10 L/h，原料粒径范围20目～40目，萃取压力18MPa，萃取温度45℃和萃取时间120min，油脂萃取率达到12.5%。

将一定量蒸馏水添加到超临界萃取得到的油脂中，在80℃下加热并搅拌30min，进行水化脱胶，之后将其在4 000 r/min下离心10min。吸取水化脱胶混合物的中间磷脂富集层，用适量正己烷溶解并用丙酮作沉淀剂，抽滤、真空干燥得到磷脂，磷脂的提取率为35.58%，所得磷脂的纯度为65.90%。

3 结论

参照GB/T 5537-2008采用优化的钼蓝比色法建立磷脂的分析方法，并对芝麻油渣中磷脂含量进行测定，优化条件：将氧化锌用过氧化氢代替，过氧化氢是一种强氧化剂、反应活性强，能降解有机磷，使其生成磷酸盐然后和钼酸铵结合，在1-氨酸-2-萘酚-4磺酸作用下生成磷钼蓝，通过建立标准曲线用分光光度法测定分析芝麻油渣中的含磷量，测定快速，准确度较高。

对超临界CO2萃取芝麻油脂工艺进行研究，确定了超临界萃取芝麻油脂的最优工艺条件，即：CO2流量10 L/h，原料粒径范围20目～40目，萃取压力18MPa，萃取温度45℃和萃取时间120min，油脂萃取率达到12.5%。将超临界萃取得到的油脂进行水化脱胶，离心分离得到磷脂富集层，用正己烷溶解并用丙酮沉淀，得到芝麻磷脂，磷脂的提取率为35.58%，所得磷脂的纯度为65.90%。

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Study on Supercritical Fluid Extraction and Analysis of Phospholipids in Sesame Sediment

ZHAOYan-qiao，WANGCui-ping，CHEN Lin，SHAOYan-ping，ZHOUQiu-ling，LIJian-ying
（CollegeofBiotechnology and Food Science，Tianjin UniversityofCommerce，Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology，Tianjin 300134，China）

Sesame phospholipid was extracted using sesame sediment as raw material.The analysismethod of phospholipid，for the purposeofmeasuring the contentof phospholipid in sesame sediment，wasestablished by using theoptimizedmolybdenum blue colorimetric according toGB/T 5537-2008.The effectsofextraction pressure，temperature，time on oil yield in the processof supercriticalCO2extracting sesame phospholipid to determine the optimum extraction conditions.The results showed that the optimized Molybdenum blue colorimetric method tomeasure and analyze the contentofphospholipid would bemore efficientand precise.The optimized supercritical CO2extraction conditionswould be：the flow rate of CO210 L/h，material size range from 20 to 40 mesh，extraction pressure 18 MPa，extraction temperature 45℃and extraction time 120min，the extraction rate ofoil could be up to 12.5%.The oilobtained by supercriticalextractionwas degummed withwater，separated by centrifugalmachine to get the enrichmentof phospholipid，and then itwas dissolved with hexane and precipitated with acetone，finally the sesame phospholipid wasobtained.The extraction ratewas35.58%，and the purity of the phospholipidswas65.90%.

sesame sediment；phospholipids；molybdenum blue；supercriticalextraction

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.23.011

2016-02-17

国家级“大学生创新创业训练计划”项目（201410069029）；天津市高校科技发展基金项目（140023）

赵彦巧（1979—），女（汉），副教授，博士，研究方向：天然产物的提取与分离。