超臨界CO2萃取制備遠(yuǎn)志籽油工藝的優(yōu)化及其成分鑒定

黃晨 王青 劉超 楊清梅 馬瑞 孫金月

摘要：利用遠(yuǎn)志籽為原料，采用超臨界CO2萃取技術(shù)，選擇對(duì)遠(yuǎn)志籽油提取率影響較大的三種因素：萃取壓力、萃取時(shí)間及乙醇夾帶劑添加量，以提取率為考察指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，優(yōu)化遠(yuǎn)志籽油的提取工藝;按照國標(biāo)方法對(duì)制備的遠(yuǎn)志籽油的理化特性進(jìn)行測(cè)定分析;采用薄層色譜法對(duì)遠(yuǎn)志籽油的甘油三酯結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步鑒定;通過氣相色譜法對(duì)遠(yuǎn)志籽油的脂肪酸成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明，遠(yuǎn)志籽的含油量為35.24%;超臨界CO2萃取法萃取遠(yuǎn)志籽油的最佳條件為萃取壓力30 MPa，萃取時(shí)間5 h，乙醇夾帶劑用量25%，在此條件下遠(yuǎn)志籽油的提取率為95.6%;制備的遠(yuǎn)志籽油的酸價(jià)為1.79 mg KOH/g，過氧化值為5.75 mmol/kg，其基本理化特性符合國家四級(jí)食用油的標(biāo)準(zhǔn)。通過薄層色譜法初步鑒定，遠(yuǎn)志籽油中含有甘油三酯和sn-2-乙?；视腿煞N組分;氣相色譜法對(duì)遠(yuǎn)志籽油的脂肪酸成分分析結(jié)果表明，其籽油含有6種脂肪酸成分，其中油酸和花生一烯酸含量較高，分別為31.77%和49.46%，不飽和脂肪酸含量為82%。該研究結(jié)果將為遠(yuǎn)志籽油的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)志籽油; 超臨界CO2萃取;理化特性;脂肪酸成分;sn-2-乙酰基甘油三酯

中圖分類號(hào)：S567.230.92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A ?文章編號(hào)：1001-4942（2020）01-0148-06

Abstract Using polygala seeds as raw materials， the supercritical CO2 extraction technology was optimized by selecting three factors influencing extraction rate of polygala seed oil： extraction pressure， extraction time and ethanol entrainer addition amount. The orthogonal test was carried out with the extraction rate as an indicator to optimize the three extraction factors. The physical and chemical properties of polygala seed oil were determined according to the national standard methods. The structure of triglyceride in polygala seed oil was preliminarily identified by thin layer chromatography. The fatty acid composition of polygala seed oil was determined by gas chromatography. The results showed that the oil content of polygala seed oil was 35.24%. The orthogonal test results showed that the optimum conditions for extracting polygala seed oil were extraction pressure as 30 MPa， extraction time as 5 hours， and ethanol entrainer dosage as 25%. Under these conditions， the extraction rate of polygala seed oil was 95.6%. The acid value of polygala seed oil was 1.79 mg KOH/g， and the peroxide value was 5.75 mmol/kg. Its basic physical and chemical properties were in line with the national fourth-grade edible oil standard. The TLC analysis determined the presence of triglyceride and sn-2-acetyl triglyceride in polygala seed oil. By analyzing the fatty acids of polygala seed oil by gas chromatography， a total of six fatty acid components were obtained， among which， the content of oleic acid and peanut monoenoic acid were higher， and the contents were 31.77% and 49.46%， respectively; the unsaturated fatty acid content was 82%. The results provided a reference for the development and utilization of polygala seed oil.

Keywords Polygala seed oil; Supercritical CO2 extraction; Physical and chemical properties; Fatty acid components; sn-2-acTAG

遠(yuǎn)志（Polygala tenuifolia Willd），別名葽繞、蕀蒬、線茶、草遠(yuǎn)志，屬遠(yuǎn)志科多年生草本植物，作為中藥材通常指細(xì)葉遠(yuǎn)志或?qū)捜~遠(yuǎn)志的干燥根[1]。遠(yuǎn)志科包括30個(gè)屬，約950種，分布于歐亞大陸和美洲的亞熱帶、溫帶地區(qū);我國有42種及8個(gè)變種，山西、陜西、河北、河南資源較為豐富，山東、內(nèi)蒙古、安徽、湖北、吉林、遼寧等地亦有分布[2]。遠(yuǎn)志性苦、辛溫，入心、腎經(jīng)，具有安神益智、祛痰、解郁之效，治驚悸、健忘、夢(mèng)遺、失眠、咳嗽多痰、癰疽瘡腫[3]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)該屬植物的化學(xué)成分和藥理活性均展開了詳細(xì)研究，對(duì)其化學(xué)成分的研究多集中于皂苷、遠(yuǎn)志山酮Ⅲ、寡糖脂類化合物、生物堿等方面[4，5]。遠(yuǎn)志籽來源廣，資源豐富，但國內(nèi)外對(duì)遠(yuǎn)志籽油的制備工藝研究及開發(fā)利用鮮有報(bào)道。

2.1.2 萃取時(shí)間單因素試驗(yàn)結(jié)果 在固定萃取壓力為25 MPa、乙醇夾帶劑添加量為25%的條件下，萃取前4 h遠(yuǎn)志籽油的提取率隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸提高，之后，油脂提取率趨于平緩（圖2）。推測(cè)萃取5 h，大部分遠(yuǎn)志籽油已被提出，再延長(zhǎng)萃取時(shí)間對(duì)油脂提取率的影響很小。

2.1.3 乙醇夾帶劑添加量單因素試驗(yàn)結(jié)果 在固定萃取壓力為25 MPa、提取時(shí)間為5 h的提取條件下，遠(yuǎn)志籽油的提取率隨著乙醇夾帶劑添加量的增大而提高，但當(dāng)乙醇夾帶劑添加量超過25%后，遠(yuǎn)志籽油的提取率趨于平緩（圖3），繼續(xù)增加乙醇夾帶劑含量對(duì)提取率的影響不大，故乙醇夾帶劑添加量為25%時(shí)遠(yuǎn)志籽油的提取率最佳。

2.2 正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

在對(duì)壓力、時(shí)間和乙醇夾帶劑添加量單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)，結(jié)果見表2?？芍?，超臨界CO2流體萃取遠(yuǎn)志籽油的影響順序?yàn)檩腿毫?萃取時(shí)間>乙醇夾帶劑添加量，最佳理論組合為A3B3C3。進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，確定遠(yuǎn)志籽油的最佳提取工藝條件組合為A3B3C2，即萃取壓力30 MPa、萃取時(shí)間5 h、乙醇夾帶劑添加量為25%，此時(shí)遠(yuǎn)志籽油的提取率最高。

2.3 遠(yuǎn)志籽油的理化特性

經(jīng)測(cè)定遠(yuǎn)志籽的含油量為35.24%。制備的遠(yuǎn)志籽油具有油脂的固有氣味，無異味，呈金黃色，透明度好，但色澤較大豆油、花生油略深，可能是遠(yuǎn)志籽油含有的色素造成的。按照國標(biāo)方法測(cè)定的遠(yuǎn)志籽油的部分理化指標(biāo)結(jié)果見表3，可見，遠(yuǎn)志籽油的酸價(jià)較小，說明其游離脂肪酸含量較少，制備的油脂較為新鮮，油脂穩(wěn)定性較好;過氧化值不高，說明遠(yuǎn)志籽油只被輕微氧化，含有的不利于人體健康的氧化產(chǎn)物較少。酸價(jià)<3 mg KOH/g，過氧化值<7.5 mmol/kg，符合國家四級(jí)食用油標(biāo)準(zhǔn)[19]。遠(yuǎn)志籽油的碘值為869.1 g/kg，低于食用較多的菜籽油（940～1 200 g/kg）、棉籽油（1 000～1 250 g/kg）、大豆油（1 240～1 390 g/kg）[19]等植物油，表明遠(yuǎn)志籽油的不飽和度較低，屬于不干性油，適宜長(zhǎng)期存放。遠(yuǎn)志籽油的皂化值小于200 mg KOH/g，推斷油脂中脂肪酸分子量較小，易吸收。

2.4 遠(yuǎn)志籽油的薄層色譜鑒定

結(jié)果（圖4）表明，薄層色譜譜帶比較明顯，斑點(diǎn)較為清晰，分離度高，效果好。通過與1號(hào)甘油三酯的遷移值對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2號(hào)遠(yuǎn)志籽油中存在與甘油三酯基本一致的熒光斑點(diǎn);且有比3號(hào)sn-3-乙酰基甘油三酯的遷移值略高的熒光斑點(diǎn)。根據(jù)這些結(jié)果可初步判定該熒光斑點(diǎn)類似sn-3-乙酰基甘油三酯，已被Smith等[20]鑒定為sn-2-乙酰基甘油三酯，因此本文不再進(jìn)行進(jìn)一步的鑒定。

2.5 遠(yuǎn)志籽油的脂肪酸組成分析

遠(yuǎn)志籽油的脂肪酸組成分析結(jié)果見表4。根據(jù)總離子流色譜峰的峰面積經(jīng)歸一化定量分析，得到6種主要脂肪酸成分包括棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、花生一烯酸和花生二烯酸的質(zhì)量百分含量，其中油酸和花生一烯酸含量較高分別為31.77%和49.46%，這兩種長(zhǎng)碳鏈脂肪酸占脂肪酸總量的80%以上。

3 討論

超臨界CO2萃取植物油脂的報(bào)道很多，應(yīng)用非常廣泛[21，22]。傳統(tǒng)的壓榨法制備的油脂雖然食用安全，但過程繁瑣，殘油率也較高;索氏提取法花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，消耗試劑量大，揮發(fā)性溶劑污染環(huán)境，產(chǎn)品易存在有機(jī)溶劑殘留，感官品質(zhì)較差，色澤深、氣味濃烈不好聞。本研究首次采用超臨界CO2萃取技術(shù)制備遠(yuǎn)志籽油，工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，萃取效率高，產(chǎn)品無溶劑殘留，感官品質(zhì)好，可滿足高質(zhì)量食品的要求。

萃取時(shí)間和萃取壓力是影響超臨界CO2提取油脂效率的兩個(gè)最重要的因素[23]。一般來說，一定溫度下，萃取壓力越高，遠(yuǎn)志籽油在超臨界流體中的溶解度越大，時(shí)間越長(zhǎng)，提取率越高。但當(dāng)溫度、壓力達(dá)到一定程度時(shí)，提取率雖然仍隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng)和壓力的升高而提高，但提取率升高的幅度非常有限。另一方面，萃取壓力過高不利于設(shè)備的維護(hù)，安全隱患加大。綜合考慮，本試驗(yàn)條件下遠(yuǎn)志籽油的最佳提取工藝為萃取壓力30 MPa，萃取時(shí)間5 h，夾帶劑添加量為25%。

遠(yuǎn)志籽含油量為35.24%，其中不飽和脂肪酸占脂肪酸總量的82.0%，不飽和脂肪酸含量較高，對(duì)于維護(hù)人體健康起著重要作用。遠(yuǎn)志籽油中油酸含量達(dá)30%以上，油酸為單不飽和脂肪酸，易被人體吸收，對(duì)心血管有著一定的軟化作用;亞油酸含量為11.76%，也是人體必需脂肪酸，具有調(diào)節(jié)血脂代謝和動(dòng)脈硬化等作用，也可用作乳化劑等表面活性劑[24]。制備的遠(yuǎn)志籽油中花生一烯酸的含量高達(dá)49.46%，它是一種不常見的ω-7系列的單不飽和脂肪酸。ω-7系列脂肪酸對(duì)人體健康具有多種功效，可降低炎癥反應(yīng)，調(diào)節(jié)血脂中的膽固醇和甘油三酯，降低人體血壓療效明顯，可提高人體對(duì)胰島素的敏感性，對(duì)糖尿病、代謝綜合征和動(dòng)脈粥樣硬化有一定功效，有助于抵抗炎癥和控制體重等[25]。遠(yuǎn)志籽油不僅具有較好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且作為中藥材，遠(yuǎn)志具有舒緩神經(jīng)、消除痰液和緩解抑郁的作用[26]。目前對(duì)遠(yuǎn)志籽油在生物學(xué)、藥物化學(xué)、藥理學(xué)、藥物學(xué)和臨床應(yīng)用上的研究較多，是一種具有很好發(fā)展前景的新型油料資源。

甘油三酯（triacylglycerol，TAG）是植物種子油的主要成分（占95%以上），由1個(gè)甘油分子和3個(gè)脂肪酸分子組成，脂肪酸占甘油三酯相對(duì)分子質(zhì)量的95%以上。脂肪酸在甘油三酯骨架上的分布位置有兩類：sn-1，2（α）和sn-1，3（β）[16]。附著在甘油三酯骨架上的脂肪酸類型不同，油脂的天然理化性質(zhì)也不同。研究表明[27，28]，脂肪酸在甘油三酯中的位置分布對(duì)油脂的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有著重要影響，決定著甘油三酯在體內(nèi)的吸收代謝過程。前期我們研究[20]發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)志籽油中的sn-2-乙?；视腿ヅc甘油二酯的結(jié)構(gòu)具有一定的相似性，甘油二酯在降血脂、減少內(nèi)臟脂肪和抑制體重增加方面具有重要作用[29，30]，推測(cè)sn-2-乙?；视腿ヒ簿哂邢嗨频墓δ?，對(duì)于其功能，目前我們正在進(jìn)行動(dòng)物水平的驗(yàn)證。綜上所述，遠(yuǎn)志籽油中不飽和脂肪酸含量較高，含有獨(dú)特的脂肪酸成分及乙?；视腿?，具有很大的開發(fā)利用價(jià)值。

4 結(jié)論

采用超臨界CO2萃取法提取遠(yuǎn)志籽油，通過正交試驗(yàn)得到的最佳提取條件為：萃取壓力30 MPa、萃取時(shí)間5 h以及25 %乙醇夾帶劑添加量，在該條件下遠(yuǎn)志籽油提取率為95.60%;理化特性鑒定表明，制備的遠(yuǎn)志籽油酸價(jià)、過氧化值較低，屬于不干性油，符合食用油的國家安全標(biāo)準(zhǔn);薄層色譜鑒定表明，遠(yuǎn)志籽油中含有甘油三酯和sn-2-乙?；视腿煞N組分;氣相色譜法分析遠(yuǎn)志籽油的脂肪酸成分表明其油酸和花生一烯酸含量較高，占脂肪酸總量的80%以上。

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