零陵紅衣蔥蔥油樹脂的提取與分析

劉小文，盤 俊，陳 雄，全沁果，敖 艷，，胡 莎，段麗萍，齊成媚，何福林，袁志輝，*（.湖南科技學院化學與生物工程學院，湖南永州42599；2.湖南科技學院湘南優(yōu)勢植物資源綜合利用湖南省重點實驗室，湖南永州42599；.湖南省食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，湖南長沙40）

零陵紅衣蔥蔥油樹脂的提取與分析

劉小文1，2，盤 俊1，陳 雄3，全沁果1，敖 艷1，3，胡 莎1，段麗萍1，齊成媚1，何福林1，2，袁志輝1，2，*
（1.湖南科技學院化學與生物工程學院，湖南永州425199；2.湖南科技學院湘南優(yōu)勢植物資源綜合利用湖南省重點實驗室，湖南永州425199；3.湖南省食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，湖南長沙410111）

以零陵紅衣蔥為原料，探討不同萃取劑、料液比、時間、溫度、提取次數(shù)對蔥油樹脂產(chǎn)品得率的影響，并通過氣相色譜—質(zhì)譜（GC-MS）對零陵紅衣蔥蔥油樹脂成分進行定性分析，用峰面積歸一化法檢測各化合物的相對百分含量。結果表明，零陵紅衣蔥蔥油樹脂最適提取工藝條件為：以石油醚為萃取劑，提取溫度47℃、提取時間100 min、料液比1∶8、提取2次。在此條件下，零陵紅衣蔥蔥油樹脂的產(chǎn)品得率為0.638 4%。在零陵紅衣蔥蔥油樹脂樣品中共檢測出18種揮發(fā)性化合物成分，占其色譜流出總量的97.81%，其中，含硫化合物占3.83%，酸類占24.47%，酮類占2.71%，醇類占17.06%，酯類占10.81%，醛類占0.36%，包括二甲基二硫醚、1，3-二噻烷、己醇、二十烯醇、2-甲基-2-戊醇、3-羥基-2-丁酮、5，7-二甲基色酮-3-甲醛、棕櫚酸、十八二烯酸、十八烯酸、鄰苯二甲酸二辛酯。

GC-MS；零陵紅衣蔥；蔥油樹脂

零陵紅衣蔥，又名洋蔥、大蔥、玉蔥，屬百合科，水分多，是一種藥食兼用作物，是永州零陵有名的特產(chǎn)，營養(yǎng)豐富，且種植面積廣闊［1］。據(jù)測定，洋蔥中含有多種活性物質(zhì)，其所含的硫化物呈味作用突出，是食品工業(yè)中重要的風味添加物［2］。洋蔥精油（onion essential oil）與洋蔥油樹脂（onion oleoresin）是目前洋蔥的2種主要產(chǎn)品。其中，洋蔥精油是指從洋蔥鱗莖中采用水蒸氣蒸餾法得到的揮發(fā)性油分；洋蔥油樹脂則是用有機溶劑萃取洋蔥鱗莖，然后回收溶劑，剩下的比較黏稠的半流體物質(zhì)，其香氣成分全面，且風味純正［3］。目前，國內(nèi)外學者對洋蔥精油進行了大量的研究報道［4-9］，而有關洋蔥油樹脂的報道則較少，如張金生等［10］對微波輔助萃取洋蔥油樹脂的研究以及Simándi等［11］采用超臨界CO2提取洋蔥油樹脂的研究。中國作為世界洋蔥產(chǎn)量第一的大國，目前蔥油多為常壓水蒸氣蒸餾的產(chǎn)品，得率低、質(zhì)量差；超臨界CO2提取和室溫減壓水蒸氣蒸餾的產(chǎn)品質(zhì)量雖好且得率較高，但工藝設備要求高［4］。因此，研究有機溶劑提取蔥油樹脂并對其成分進行分析，具有較大的發(fā)展前景，特別是對尚未見報道的零陵紅衣蔥蔥油樹脂進行研究，可有效提高其食品附加值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

零陵紅衣蔥購于零陵區(qū)農(nóng)貿(mào)菜市場。

試驗所用試劑均為分析純，購自天津市大茂化學試劑廠。

試驗儀器主要包括：QP2010 Plus氣質(zhì)聯(lián)用儀，日本島津公司；WG-71電熱鼓風干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；FZ-102植物粉碎機，上海勝啟儀器儀表有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；K201D-Ⅱ旋轉蒸發(fā)儀，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長盛實驗儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 提取工藝流程

零陵紅衣蔥→勻漿→磁力攪拌提取→抽濾→濾液濃縮→干燥→蔥油樹脂。

1.2.2 產(chǎn)品得率的計算

式（1）中：m1為加入樣品后樣品瓶質(zhì)量，m2為提取后樣品瓶質(zhì)量，m為加入樣品質(zhì)量。

1.2.3 單因素及響應面試驗

準確稱取零陵紅衣蔥勻漿50 g于平底燒瓶中，按料液質(zhì)量體積比1∶4的比例分別加入甲醇、無水乙醇、石油醚、丙酮、氯仿、乙醚和乙酸乙酯，置于45℃的磁力攪拌器中振蕩提取90 min，抽濾后取溶劑旋轉蒸發(fā)近干，干燥后稱量并計算產(chǎn)品得率。每組試驗平行3次，通過產(chǎn)品得率的差異研究不同溶劑對產(chǎn)品得率的影響。設定最佳提取溶劑后，固定其他條件，分別考查料液比（質(zhì)量體積比，1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6）、提取溫度（35、40、45、50、55℃）、提取時間（30、60、90、120、150 min）對蔥油樹脂得率的影響。

在單因素試驗基礎上，根據(jù)Box-Behnken試驗設計原理，以蔥油樹脂產(chǎn)品得率為響應值，進行響應面試驗，并驗證最佳工藝條件。

1.2.4 GC-MS分析

準確稱取100 mg蔥油樹脂于25 mL圓底燒瓶中，加2 mL 0.4 mol·L-1的KOH/甲醇溶液，搖勻后于70℃水浴中回流皂化反應約10 min。冷卻后再加入3 mL石油醚溶解樣品，溶解后倒入飽和NaCl溶液使液面升至瓶口，靜置約1 min，吸取上層有機相于裝有少量無水Na2SO4樣品管中，準備進樣。

樣品通過Rtx-5ms彈性石英毛細管（30 m× 0.25 mm×0.15 μm）色譜柱進行分離。分離的色譜條件：載氣He，接口溫度250℃，氣化室溫度250℃，柱前壓60.4 kPa，分流比10∶1，進樣量1 μL。色譜柱升溫程序為：柱初溫80℃，保持時間3 min，以20℃·min-1的升溫速率升至140℃，保持2 min，再以6℃·min-1的升溫速率升至230℃，保持3 min，最后以15℃·min-1的升溫速率升至260℃，保持5 min。

質(zhì)譜條件：EI電離源；電子能量，70 eV；離子源溫度，200℃；掃描范圍29～400 amu；溶劑切割時間3 min。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Origin 8.0和Design Expert 7.1.6軟件對數(shù)據(jù)進行分析。

2 結果與分析

2.1 萃取溶劑的選擇

由圖1可知，不同溶劑對零陵紅衣蔥蔥油樹脂的提取效果差異很大。相對而言，選用石油醚作為提取溶劑時，零陵紅衣蔥蔥油樹脂的產(chǎn)品得率最高，故確定石油醚為最佳提取溶劑。

2.2 單因素試驗

2.2.1 料液比的影響

圖1 不同溶劑對零陵紅衣蔥蔥油樹脂產(chǎn)品得率的影響Fig.1 Effects of extracting solvent on extraction efficiency of onion oleoresin from Lingling red onion

圖2 料液比對零陵紅衣蔥蔥油樹脂產(chǎn)品得率的影響Fig.2 Effects of solid-liquid ratio on extraction efficiency of onion oleoresin from Lingling red onions

如圖2所示，料液比對蔥油樹脂產(chǎn)品得率影響明顯。隨著料液比降低，蔥油樹脂產(chǎn)品得率不斷上升，但增幅越來越小，當料液比降低至1∶8以后，產(chǎn)品得率呈現(xiàn)緩慢下降趨勢。這可能是由于提取溶劑的比例過高，降低了磁力作用效率。

2.2.2 提取溫度的影響

由圖3可知，隨著溫度的升高，蔥油樹脂的產(chǎn)品得率呈先上升后下降的趨勢。溫度開始上升時，蔥油樹脂溶解率逐漸提升，擴散系數(shù)變大，產(chǎn)品得率上升。當溫度升高至45℃，蔥油樹脂產(chǎn)品得率最大；溫度繼續(xù)升高，得率開始下降。這可能是由于蔥油樹脂存在一定的熱不穩(wěn)定性。

2.2.3 提取時間的影響

由圖4可知，蔥油樹脂產(chǎn)品得率與提取時間呈正相關。隨著提取時間的延長，蔥油樹脂產(chǎn)品得率逐漸提高；90 min以后，繼續(xù)延長時間并不能進一步提高蔥油樹脂的產(chǎn)品得率，說明提取時間達到90 min時，蔥油樹脂的溶出已基本達到平衡。

圖3 溫度對零陵紅衣蔥蔥油樹脂產(chǎn)品得率的影響Fig.3 Effects of reaction temperature on extraction efficiency of onion oleoresin from Lingling red onions

圖4 提取時間對零陵紅衣蔥蔥油樹脂產(chǎn)品得率的影響Fig.4 Effects of reaction time on extraction efficiency of onion oleoresin from Lingling red onions

表1 零陵紅衣蔥蔥油樹脂產(chǎn)品得率響應面試驗方案及結果Table 1 Experiment design and results of extraction of onion oleoresin from Lingling red onion by response surface methodology

2.3 響應面試驗

2.3.1 響應面試驗模型

在單因素試驗的基礎上，確定最佳提取溶劑為石油醚。以提取溫度、提取時間、料液比為考查因素，以產(chǎn)品得率為響應值，采用響應面試驗探討蔥油樹脂最佳工藝條件，試驗結果見表1。采用Design expert 8.0.5b軟件對表1中試驗結果進行多項擬合回歸，得到零陵紅衣蔥蔥油樹脂產(chǎn)品得率（Y）對提取溫度（A）、提取時間（B）、料液比（C）的二次多項回歸模型方程：

2.3.2 響應面試驗模型方差分析

為了檢驗回歸方程的有效性，進一步確定各因素對零陵紅衣蔥蔥油樹脂產(chǎn)品得率的影響程度，對回歸模型進行方差分析。結果顯示（表2），模型的F=36.91、P＜0.01，極顯著；失擬項的P值為 0.757 0，不顯著，決定系數(shù) R2= 0.979 4，即響應值的變化有97.94%來源于所選因素，說明模型擬合度好，回歸方程能很好地描述各因素與響應值之間的關系。

回歸模型中一次項A和B的P值均小于0.01，極顯著，一次項C的P值小于0.05，顯著；二次項B2和C2的P值均小于0.01，說明B和C因素的二次項對試驗結果都具有極顯著影響，而其交互項及缺失項顯著性較差，表明試驗因素對響應值不是簡單的線性關系，而是一種非線性關系。單考查P值大小，可確定各因素的效應關系為B（提取時間）＞A（提取溫度）＞C（料液比）。

響應曲面坡度越陡峭，表明響應值對于操作條件的改變越敏感；反之，曲面坡度越平緩，表明操作條件的改變對響應值的影響越小。圖5直觀地反映了各因素交互作用對響應值的影響，提取時間和料液比交互作用曲面最為陡峭，表明其對零陵紅衣蔥蔥油樹脂的交互作用明顯。

2.4 穩(wěn)定性試驗

用Design-expert 8.0.5b軟件對二次多項式回歸方程進行計算，得到最佳的提取條件為提取溫度47.58℃，提取時間104.39 min，料液比8.26，預測產(chǎn)品得率為0.607 7%?？紤]到單因素試驗結果及實際操作的局限性，零陵紅衣蔥蔥油樹脂的提取工藝最終修正為提取溫度47℃、提取時間100 min、料液比1∶8。在此條件下進行試驗驗證，設置4次平行試驗，并考查浸提次數(shù)對蔥油樹脂產(chǎn)品得率的影響，如表3所示，確定最佳浸提次數(shù)為2次，得到零陵紅衣蔥蔥油樹脂最大產(chǎn)品得率為0.638 4%。

表2 回歸模型方差分析Table 2 Analysis of variance for quadric regression model

圖5 各提取因素之間的交互作用影響Fig.5 Effects of interaction of extraction factor on yield of onion oleoresin

表3 零陵紅衣蔥蔥油樹脂產(chǎn)品得率Table 3 Extraction rate of onion oleoresin from Lingling red onions　%

2.5 GC-MS分析

采用GC-MS，得到零陵紅衣蔥蔥油樹脂的總離子色譜圖（圖6）。對總離子圖中各峰經(jīng)質(zhì)譜掃描后得質(zhì)譜圖，經(jīng)過質(zhì)譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索，按峰面積歸一化法確定各組分的相對百分含量，結果見表4。

圖6 零陵紅衣蔥蔥油樹脂化學成分總離子圖Fig.6 Total ion chromatogram of onion oleoresin from Lingling red onions

表4 零陵紅衣蔥蔥油樹脂GC-MS分析結果Table 4 GC-MS results of onion oleoresin from Lingling red onions

由圖6和表4可知，紅衣蔥蔥油樹脂樣品共檢測出18種化合物成分，占其色譜流出總量的97.81%，利用NIST981數(shù)據(jù)庫檢索分析其主要成分，主要為烷烴39.91%、硫醚2.49%、醇類17.06%、酮類 2.71%、酸類 24.47%、酯類10.81%和醛類0.36%，包括二甲基二硫醚、1，3-二噻烷、己醇、二十烯醇、2-甲基-2-戊醇、3-羥基-2-丁酮、5，7-二甲基色酮-3-甲醛、棕櫚酸、十八二烯酸、十八烯酸、鄰苯二甲酸二辛酯。紅皮鮮洋蔥的含硫化合物占其揮發(fā)性成分的相對含量為3.83%，二甲基二硫醚、二甲基三硫醚等硫醚類物質(zhì)具有辛辣和擴散性的氣息，是紅衣蔥特征風味成分的主要貢獻物質(zhì)，其他含硫化合物中，1，3-二噻烷具有尖刺的氣息，有紅衣蔥的濃郁的特征氣味［11］。由分析結果可知，零陵紅衣蔥中亞油酸含量高達11.81%，油酸含量達5.74%，不飽和脂肪酸含量達17.55%；同時，蔥油樹脂具有抗菌、抗氧化、降血糖等作用，若能對其進一步精煉，可在養(yǎng)生和醫(yī)療保健中獲得較大應用。由此可見，零陵紅衣蔥蔥油樹脂功能特性較強，具有良好的開發(fā)前景。

3 結論

本研究采用有機溶劑提取零陵紅衣蔥中的蔥油樹脂，主要結論如下。

（1）在不考慮其他因素的情況下，根據(jù)單因素優(yōu)化及響應面試驗結果，最佳提取條件為：以石油醚作萃取劑，提取溫度47℃、提取時間100 min、料液比1∶8、提取2次；在此條件下，零陵紅衣蔥蔥油樹脂的產(chǎn)品得率為0.638 4%。

（2）影響零陵紅衣蔥蔥油樹脂提取條件的各因素依次為B（提取時間）＞A（提取溫度）＞C（料液比）。

（3）從零陵紅衣蔥蔥油樹脂中共分離并鑒定出18種化合物成分，主要是烷烴類（39.91%）、醇類（17.06%）、酯類（10.81%）、酮類（2.71%），包括二十烯醇、己醇、2-甲基-2-戊醇、鄰苯二甲酸二辛酯、十八二烯酸、十八烯酸，同時不飽和脂肪酸含量高，可用來制備植物保健油。

（References）：

［1］ 博聞.零陵紅衣蔥［J］.湖南農(nóng)業(yè)，2002（9）：21. BO W.Red onion oleoresin［J］.Hunan Nongye，2002（9）：21.（in Chinese）

［2］ 廖春龍，阮征，印遇龍，等.洋蔥化學成分、生理保健功能和我國洋蔥加工現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.食品工業(yè)科技，2010，31（8）：409-412. LIAO C L，RUAN Z，YIN Y L，et al.Chemical composition，physiological functions，processing status and industry trend for onion in China［J］.Science and Technology of Food Industry，2010，31（8）：409-412.（in Chinese with English abstract）

［3］ 趙華，張金生.從洋蔥粉中提取洋蔥精油與油樹脂的比較研究［J］.遼寧農(nóng)業(yè)科學，2007（2）：24-26. ZHAO H，ZHANG J S.Study on contrast between onion essential oil and oleoresin from dried onion powder［J］.Liaoning Agricultural Sciences，2007（2）：24-26.（in Chinese with English abstract）

［4］ 劉煥云，張香美.溶劑法提取洋蔥油的工藝研究［J］.中國糧油學報，2006，21（6）：123-125. LIU H Y，ZHANG X M.Onion oil extraction technology［J］. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association，2006，21 （6）：123-125.（in Chinese with English abstract）

［5］ 于海蓮，胡震.超聲波輻射萃取洋蔥精油［J］.食品研究與開發(fā)，2009，30（1）：18-21. YU H L，HU Z.The extraction of essential oil from onion by ultrasonic wave IRR adiation［J］.Food Research and Development，2009，30（1）：18-21.（in Chinese with English abstract）

［6］ 吳海敏，杜曦微，張連富.分光光度法測定洋蔥精油中硫代亞磺酸酯含量［J］.食品工業(yè)科技，2011，32（2）：356-358. WU H M，DU X W，ZHANG L F.Determination of content of thiosulfinates in onion oil via spectrophotometry［J］.Science and Technology of Food Industry，2011，32（2）：356-358. （in Chinese with English abstract）

［7］ BENKEBLIA N.Antimicrobial activity of essential oil extracts of various onions（Allium cepa）and garlic（Allium sativum）［J］.LWT-Food Science and Technology，2004，37（2）：263 -268.

［8］ BORDIA A，BANSAL H C，ARORA S K，et al.Effect of the essential oils of garlic and onion on alimentary hyperlipemia ［J］.Atherosclerosis，1975，21（1）：15-19.

［9］ 倪力軍，蓋群，張立國，等.洋蔥精油的多次精餾耦合提取及其GC-MS分析［J］.華東理工大學學報（自然科學版），2012，38（2）：191-194. NI L J，GAI Q，ZHANG L G，et al.Multi-rectificaiton coupling extraction and GC-MS analysis of onion essential oils ［J］.Journal of East China University of Science and Technology（Natural Science Edition），2012，38（2）：191-194.（in Chinese with English abstract）

［10］ 張金生，趙華.微波輔助萃取法萃取洋蔥油樹脂化學成分［J］.遼寧石油化工大學學報，2006，26（4）：103 -106. ZHANG J S，ZHAO H.Chemical constituents of onion oleoresin produced by means of microwave-assisted extraction ［J］.Journal of Liaoning University of Petroleum and Chemical Technology，2006，26（4）：103-106.（in Chinese with English abstract）

［11］ SIMáNDI B，áGNES SASS-KISS，CZUKOR B，et al.Pilotscale extraction and fractional separation of onion oleoresin using supercritical carbon dioxide［J］.Journal of Food Engineering，2000，46（3）：183-188.

（責任編輯 高 峻）

Study on the extraction and analysis of red onion oleoresin

LIU Xiao-wen1，2，PAN Jun1，CHEN Xiong3，QUAN Qin-guo1，AO Yan1，3，HU Sha1，DUAN Li-ping1，QI Chengmei1，HE Fu-lin1，2，YUAN Zhi-hui1，2，*
（1.Department of Biochemistry，Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou 425199，China；2.Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Advantage Plants Resources in Hunan South，Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou 425199，China；3.Hunan Institute of Food Quality Supervision Inspection and Research，Changsha 410111，China）

In the present study，Lingling red onion was taken as raw material.Different extraction solvents，solidliquid ratio，reaction time，reaction temperature and extraction times were employed to examine the influences on extraction yield of oleoresin.The chemical constituents were separated and identified by gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS），and the relative contents in percentage of compounds were determined by peak area normalization method.It was shown that the optimal extraction conditions were as follows：petroleum ether as extraction solvent，reaction temperature of 47℃，reaction time of 100 min，solid-liquid ratio of 1∶8 and extraction times of twice.Under this conditions，the extraction rate could reach 0.638 4%from 50 g Lingling red onion.A total of 18 volatile compounds were separated，and they accounted for 97.81%of the total extractions，in which，sulfur-containing compounds were 3.83%，acids were 24.47%，ketones were 2.71%，alcohols were 17.06%，esters were 10.81%and aldehydes were 0.36%.The constituents included dimethyl disulfide，1，3-dithiane，hexanol，gadoleyl alcohol，2-methyl-2-pentanol，3-hydroxy-2-butanone，5，7-dimethylchromone-3-carboxaldehyde，palmitic acid，octadecadienoic acid，octadecenoate，dioctyl phthalate.

GC-MS；Lingling red onion；onion oleoresin

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.08.19

S131

A

1004-1524（2016）08-1401-07

2015-05-25

湖南省教育廳優(yōu)秀青年項目（14B071）；中國博士后科學基金資助項目（2014M561110）；湖南省重點實驗室開放基金項目（XNZW15C16）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科技專項（201103027）；湖南省重點學科建設項目（2011-76）；湖南省高校科技創(chuàng)新團隊支持計劃（2012-318）

劉小文（1983—），男，湖南耒陽人，博士，副教授，研究方向為植物保護與利用。E-mail：lxw1110@126.com
*

，袁志輝，E-mail：25376851@qq.com