响应面法提取西藏野生牛奶子果籽油工艺研究

薛蓓，刘振东，刘怡，钟政昌，张国强

（西藏农牧学院，西藏林芝860000）

响应面法提取西藏野生牛奶子果籽油工艺研究

薛蓓，刘振东*，刘怡，钟政昌，张国强

（西藏农牧学院，西藏林芝860000）

以西藏产野生牛奶子果籽油萃取率为评价指标，在单因素试验基础上，利用响应面分析法优化牛奶子果籽油的提取条件。结果表明最佳工艺条件为：料液比为1∶11（g/mL），提取温度40℃，提取时间90 min，最优得率为2.537%。响应面法提取西藏野生牛奶子果籽油过氧化值、酸值都较低，不饱和程度较高，是一种具有较高的开发潜力的植物油脂。

牛奶子；果籽油；提取；响应面分析法

牛奶子（E.umbellata Thunb.），胡颓子科，胡颓子属，又称剪子果、甜枣、麦粒子，是亚热带和温热带生长的一种植物。多生于20 m～3 000 m海拔的向阳林缘、灌丛中。牛奶子果实具有较高的营养价值，富含有机酸、糖类、多种维生素、番茄红素等营养物质，其果核油富含丰富的不饱和脂肪酸，对人体健康有益，可用于止血、痢疾、哮喘、跌打损伤等症状[1-4]。国内外的研究表明，牛奶子果实中番茄红素（一种抗衰老物质）含量超过番茄。同时，牛奶子果中含有人体所必需的8种氨基酸及Fe、Cu、Mn、K等矿物元素，是一种天然保健饮料资源，牛奶子种子具有较强的抗氧化活性[5-7]。目前，国内对于牛奶子果籽油的研究尚未见报道，本研究以西藏产牛奶子果籽为原料，研究响应面法提取西藏野生牛奶子果籽油工艺，为研究其果籽油功效成分和牛奶子的综合利用及牛奶子果籽油保健食品的开发打下基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

牛奶子购于西藏林芝市农贸市场，洗净、取籽、干燥、粉碎、过筛后制粉待用；正丁醇、异丁醇、乙酸乙酯、丙酮、环己烷、正己烷、石油醚（60-90）等均为分析纯：广州化学试剂厂。

UV-2100紫外可见分光光度计：尤尼柯仪器（上海）有限公司；DHG-9030A电热鼓风干燥箱：上海一恒仪器设备公司；BT25S分析天平：赛多利斯贸易（上海）有限公司；索氏提取器：重庆拓新玻璃仪器厂；RE-2000型旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂。

1.2 方法

1.2.1 技术路线

牛奶子→清洗→取籽→干燥→粉碎→过筛→称重→索氏抽提→测定得率

准确称取20 g干样，加入提取溶剂，按一定比例的料液比，浸泡后回流提取，经过滤、减压浓缩后，得提取物，后计算精油得率。

1.2.2 牛奶子果籽油得率的计算

牛奶子果籽油得率/%=提取所得油脂质量/原料质量×100

1.2.3 单因素试验

1.2.3.1 7种有机溶剂对牛奶子果籽油得率比较试验

准确称取20 g牛奶子粉干样，料液比1∶10（g/mL）条件下，添加不同有机溶剂，40℃索氏提取90 min，抽滤分离后，计算精油得率，以确定最佳溶剂。

1.2.3.2 料液比对牛奶子果籽油得率的影响

准确称取 20g 牛奶子粉干样，料液比 1∶8、1∶9、1∶10、1∶11、1∶12（g/mL）条件下，40 ℃索氏提取 90 min，抽滤分离后，计算精油得率，以确定最佳料液比。

1.2.3.3 提取温度对牛奶子果籽油得率的影响

准确称取20 g牛奶子粉干样，料液比1∶10（g/mL）条件下，提取温度 20、30、40、50、60 ℃索氏提取 90 min，抽滤分离后，计算精油得率，以确定最佳提取温度。

1.2.3.4 提取时间对牛奶子果籽油得率的影响

准确称取20 g牛奶子粉干样，料液比1∶10（g/mL）条件下，40 ℃索氏提取 70、80、90、100、110 min，抽滤分离后，计算精油得率，以确定最佳提取时间。

1.2.4 工艺优化试验

在单因素试验的基础上，确定Box-Benhnken设计的自变量，以牛奶子果籽油得率为响应值，通过响应面分析获得最佳提取工艺参数。

1.2.5 油脂理化性质分析[7]

折光指数，采用GB/T 5527-2010《动植物油脂折光指数的测定》；酸值采用GB/T5530-2005《动植物油脂酸值和酸度测定》；过氧化值采用GB/T 5538-2005《动植物油脂过氧化值测定》；水分及挥发物含量采用GB/T 5528-2008《动植物油脂水分及挥发物含量测定》；碘值采用GB/T 5532-2008《动植物油脂碘值的测定》；相对密度采用GB/T 5009.2-2003《食品的相对密度的测定》；不皂化值采用GB/T 5535.2-2008《动植物油脂不皂化物测定》；皂化值采用GB/T 5534-2005《动植物油脂 皂化值的测定》；不溶性杂质采用GB/T 15688-2008《动植物油脂不溶性杂质含量的测定》。

2 结果与分析

2.1 不同有机溶剂对牛奶子果籽油得率的影响

准确称取20 g牛奶子粉干样，料液比1∶10（g/mL）条件下，添加不同有机溶剂，40℃恒温振荡90min，抽滤分离后，计算精油得率，以确定最佳溶剂，结果见图1。

图1 不同有机溶剂对牛奶子果籽油得率的影响Fig.1 Effect of different organic solvents on the extraction yield of seed oil

由图1可以得出，同等条件下正己烷对牛奶子果籽油得率最高，其次是石油醚。所以选择正己烷来进行试验。

2.2 料液比对牛奶子果籽油得率的影响

准确称取 20g牛奶子粉干样，料液比 1∶8、1∶9、1∶10、1∶11、1∶12（g/mL）条件下，40 ℃索氏提取 90 min，抽滤分离后，计算精油得率，以确定最佳料液比，结果见图2。

图2 料液比对牛奶子果籽油得率的影响Fig.2 Effect of material to liquid ratio on the extraction yield of seed oil

由图2看出，在同等条件下，得率随着料液比的减小而逐渐增大，直到料液比为1∶11（g/mL）时，达到最大得率，之后减小。

2.3 提取温度对牛奶子果籽油得率的影响

准确称取20 g牛奶子粉干样，料液比 1∶10（g/mL）条件下，提取温度 20、30、40、50、60 ℃恒温振荡 90 min，抽滤分离后，计算精油得率，以确定最佳提取温度，结果见图3。

图3 提取温度对牛奶子果籽油得率的影响Fig.3 Effect of temperature on the extraction yield of seed oil

由图3看出在同等条件下，牛奶子果籽油得率随着提取温度的逐渐升高而增大，直到提取温度达到40℃，得率为最大值，之后逐渐降低。

2.4 提取时间对牛奶子果籽油得率的影响

准确称取20 g牛奶子粉干样，料液比 1∶10（g/mL）条件下，40 ℃索氏提取 70、80、90、100、110 min，抽滤分离后，计算精油得率，以确定最佳提取时间，结果见图4。

图4 提取时间对牛奶子果籽油得率的影响Fig.4 Effect of time on the extraction yield of seed oil

由图4看出，在相同条件下，牛奶子果籽油得率随着时间的增加而增大，直到提取时间达到90 min，得率达到最大值，之后随着逐渐降低。

2.5 工艺优化试验

在单因素试验的基础上，确定Box-Benhnken设计因素表，见表1，Box-Benhnken试验结果表见表2。

表1 Box-Benhnken设计因素表Table 1 Three factors levels of Box-Benhnken design

表2 Box-Benhnken试验结果数据表Table 2 Design and results of Box-Behnken test

以牛奶子果籽油得率为响应值，利用Design-Expert 8.06软件进行数据分析，得到二次回归方程：得率=2.45+0.011A+0.087B+0.051C-0.013AB-0.031AC-0.027BC-0.11A2-0.14B2-0.17C2。对其进行方差分析，结果如表3所示。

表3 方差分析Table 3 Analysis of variance

各因素间交互影响见图5。

由图5看出，提取温度在料液比较小时对牛奶子果籽油得率影响不大，但随着料液比的逐渐变大而逐渐增大，直到料液比为 1∶11（g/mL）时，达到最大得率，之后减小，整体呈现为抛物线状。原因可能是不同料液比对牛奶子果籽油得率影响较大。

图5 料液比、提取温度、提取时间与提取率交互影响响应面图Fig.5 Response surface plots showing the effects of material to liquid ratio，temperature and time on extraction yield

料液比在提取温度较低时对牛奶子果籽油得率影响不大，但随着提取温度的逐渐升高而增大，直到提取温度达到40℃，得率达到最大值，之后逐渐降低，整体呈现抛物线状。原因可能是40℃为牛奶子果籽油提取的最佳温度，高于或者低于此温度都会降低得率。

提取温度在提取时间较低时，对牛奶子果籽油得率影响不大，但随着提取时间的逐渐增加而增大，直到提取时间达到90min，得率达到最大值，之后逐渐降低，整体呈现抛物线状。原因可能是提取时间超过90min后，由于有机溶剂的挥发，使得果籽油的得率有所降低。

在上述过程的基础上，利用Design-Expert 8.0.6软件对此模型进行分析，得到最优结果为：料液比为1∶11，提取温度为 40℃，提取时间为90 min，牛奶子果籽油最大得率为2.537%。以此理论值为条件，进行了3次平行试验，取平均值，得到最佳提取率为2.52%，此结果接近理论值，说明模型拟合较好。

2.6 牛奶子果籽油的理化性质

响应面法提取牛奶子果籽油理化性质测定结果见表4。

表4 牛奶子果籽油理化性质测定Table 4 Physical and chemical properties of the E.umbellataThunb.seed oil

从表4可以得出，牛奶子果籽油的皂化值为232.80 mg KOH/g，可能主要是以16个～18个碳的中长链脂肪酸为主；碘值为108.35 g I2/g，不饱和度较高，属于半干性油脂。响应面提取牛奶子果籽油过氧化值和酸值都较低，说明牛奶子果籽油在提取过程中氧化程度低，油脂中游离脂肪酸的含量也较低，是一种优质的植物油脂，达到食用油脂的标准。

3 结论

本文对牛奶子果籽油提取过程中的影响因素进行了单因素试验、响应面优化试验分析，经过单因素试验分析得到最佳的有机提取溶剂为正己烷，利用响应面优化分析法对牛奶子果籽油提取过程中的影响因素进行分析，得出牛奶子果籽油提取的最优条件为：料液比 1∶11（g/mL），提取温度 40 ℃，提取时间 90 min，牛奶子果籽油最大得率为2.537%。以此理论值为条件，进行了3次平行试验，取平均值，最佳得率为：2.52%，此结果接近理论值，说明模型拟合较好，可用此方法对整个提取过程进行预测和分析。响应面法提取牛奶子果籽油过氧化值和酸值都较低，不饱和程度较高，是一种优质的植物油脂资源，具有一定的开发利用价值。

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Optimization on Extraction of Natural Lycopene from Tibetan Wild E.umbellata Thunb.by Orthogonal Test

XUE Bei，LIU Zhen-dong*，LIU Yi，ZHONG Zheng-chang，ZHANG Guo-qiang
（Xizang Agricultural and Animal Husbandry College，Nyingchi 860000，Tibet，China）

Using the extraction rate of Tibetan Wild E.umbellata Thunb.seed oil as indicators，the optimum extraction conditions were determined by Box-Behnker response surface methodology based on the single factor test.The result showed that：the optimized extraction procedure was thatthe solid-liquid ratio was 1∶11（g/mL），extraction temperature was 40 ℃ and the heating time was 90 min.In this condition，the output of seed oil was 2.537%.With a comparatively low peroxide，valueacid value，as well as a high degree of unsaturation in fatty acids，Tibetan Wild E.umbellata Thunb.seed oil extracted by Box-Behnker response surface methodology is a kind of vegetable fat with a high development potential.

E.umbellata Thunb.；seed oil；extraction；response surface methodology

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.17.017

2016-12-16

西藏自治区科技计划项目“西藏牛奶子等特色野果资源综合利用关键技术研究及高附加值产品开发”；西藏特色生物资源开发利用平台

薛蓓（1983—），女（汉），副教授，硕士研究生，研究方向：食品微生物与天然产物。

*通信作者：刘振东（1986—），男（汉），讲师，硕士研究生，研究方向：微生物资源与天然产物开发及利用。