阿吉姑·阿布都熱西提 張君萍 西爾艾力·吐爾遜 阿吉艾克拜爾·艾薩

（省部共建新疆特有藥用資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地；中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所1，烏魯木齊 830011）

（喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院2，喀什 844006）

（新疆維吾爾自治區(qū)維吾爾醫(yī)藥研究所3，烏魯木齊 830000）

（中國科學(xué)院大學(xué)4，北京 100049）

巴旦杏仁油的超臨界CO2萃取工藝及其成分研究

阿吉姑·阿布都熱西提1，2，4張君萍1西爾艾力·吐爾遜3阿吉艾克拜爾·艾薩1

（省部共建新疆特有藥用資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地；中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所1，烏魯木齊 830011）

（喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院2，喀什 844006）

（新疆維吾爾自治區(qū)維吾爾醫(yī)藥研究所3，烏魯木齊 830000）

（中國科學(xué)院大學(xué)4，北京 100049）

研究巴旦杏仁油的超臨界CO2萃取工藝，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)探討了萃取壓力、溫度、CO2流量和萃取時間對巴旦杏仁油超臨界CO2萃取得率的影響。結(jié)果表明萃取壓力35 MPa、萃取溫度40℃、二氧化碳流量6 L／min、萃取時間4 h為最優(yōu)條件，在此條件下巴旦杏仁油萃取得率達(dá)到43.10%；采用氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)對巴旦杏仁油脂肪酸組成進(jìn)行分析，結(jié)果表明巴旦杏仁油不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)92.20%，以油酸（78.448%）、亞油酸（13.723%）為主，飽和脂肪酸以棕櫚酸（6.018%）為主。

超臨界CO2萃取 巴旦杏仁油 氣相色譜-質(zhì)譜分析 脂肪酸

巴旦杏仁為巴旦杏的干燥成熟種子。巴旦杏（Amygdalus communis L.），又稱扁桃，是薔薇科（Rosaceae）李亞科（Pmnoideae）扁桃屬（Amygdalus）喬木，集中分布在中國西北和西南地區(qū)，尤以新疆天山以南的喀什、阿克蘇、和田、庫爾勒和阿圖什等地種植的較多［1］。

巴旦杏果肉干澀無汁不能食，主要吃發(fā)達(dá)的種子。巴旦杏仁收載于《衛(wèi)生部藥品標(biāo)準(zhǔn)-維吾爾藥分冊》，其氣微、味甘，具有助護(hù)營養(yǎng)力、強(qiáng)身健腦、明目養(yǎng)顏、潤腸止咳的功效，用于身體虛弱、咳嗽多痰、胸悶便秘、視弱面暗［2］。巴旦杏仁，商品名為美國大杏仁，是維吾爾族傳統(tǒng)的常用藥用保健品，不僅可作為營養(yǎng)豐富的堅(jiān)果直接食用，還被研發(fā)成巴旦仁酒、飲料等產(chǎn)品；同樣，巴旦仁也具有較高的藥用價(jià)值，在新疆喀什的維吾爾醫(yī)藥中，60%的維吾爾藥劑中都配有它，主要應(yīng)用于心血管疾病的預(yù)防等。

巴旦杏仁含油脂（50%左右）、蛋白質(zhì)（14%～26%）、糖（11%～12%）、淀粉，多種氨基酸和酚類、黃酮等活性物質(zhì)，以及少量的維生素E、維生素B2、鈣、鎂、鈉、鉀，微量的鐵等元素，其含油量占種仁質(zhì)量的一半左右；巴旦杏仁油中的脂肪酸主要以不飽和脂肪酸為主，大約占90%左右，其中油酸占62%～80%［3］。目前對巴旦杏仁油的萃取采用有機(jī)溶劑提取法［4］，但由于產(chǎn)品中大量溶劑殘留難處理的問題，巴旦杏仁油只限于作為涂料和用于精密儀器及鐘表方面，從而未達(dá)到食品或藥品相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。超臨界流體萃取技術(shù)（supercritical fluid extraction，SFE）在植物油脂提取方面，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法產(chǎn)率低、油脂易氧化酸敗、溶劑殘留等缺點(diǎn)［5-7］。本研究在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化巴旦杏仁油的超臨界CO2萃取，并對此工藝下超臨界CO2萃取的巴旦杏仁油樣品進(jìn)行脂肪酸組成的分析，以期為巴旦杏仁油的進(jìn)一步有效利用及巴旦杏仁油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

巴旦杏采自新疆莎車縣國有二林場，將巴旦杏去殼取仁、除雜，于40～50℃鼓風(fēng)干燥6～10 h（含水量約6%），粉碎過篩備用。

1.2 儀器與試劑

Spe-edTMSFE-2型超臨界CO2萃取裝置：香港環(huán)球分析測試儀器有限公司；Agilent 7890A-5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國Agilent公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海齊欣科學(xué)儀器公司；DFY-500粉粹機(jī)：溫嶺市林大機(jī)械有限公司。

高純二氧化碳（99.99%）、石油醚（沸程60～90℃）、氫氧化鉀、正己烷、甲苯、甲醇、無水乙醇為分析純。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 操作流程

巴旦杏仁→粉碎→過篩→稱量→裝料→密封→升溫升壓至設(shè)定值→超臨界CO2萃取→分離→巴旦杏仁油

1.3.2 巴旦杏仁油的超臨界CO2萃取

進(jìn)行樣品預(yù)處理，確定樣品的粉碎粒度、一次性投料量，然后分別考查萃取壓力、萃取溫度、CO2流量及萃取時間對巴旦杏仁油萃取得率的影響，在以上單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以萃取壓力、萃取溫度、CO2流量及萃取時間為變量，以巴旦杏仁油萃取得率為指標(biāo)，設(shè)計(jì)四因素三水平的正交試驗(yàn)（表1），每個處理重復(fù)3次，取平均值。

表1 正交試驗(yàn)的因素水平表

1.3.3 萃取得率計(jì)算

巴旦杏仁油得率＝萃取油脂質(zhì)量／裝料質(zhì)量× 100%。

1.3.4 甲酯化溶液的制備

在10 mL容量瓶中放0.1 g巴旦杏仁油，加2 mL石油醚和甲苯的混合溶劑，振搖，使油脂溶解，再加入3 mL氫氧化鉀-甲醇溶液（0.4 mol／L），待溶液澄清并用蒸餾水定容，經(jīng)旋轉(zhuǎn)容量瓶使石油醚-甲苯-甲醇溶液懸浮至容量瓶頸上部，上清液經(jīng)無水硫酸鈉干燥備用。

1.3.5 GC-MS分析條件

HP-INNOWAX毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm× 0.25 μm），起始溫度為100℃，保持2 min，以10℃／min升溫至180℃，保持2 min，以2℃／min升溫至220℃，保持5 min；載氣為氦氣，流速：1 mL／min，進(jìn)樣口溫度260℃，進(jìn)樣量0.2 μL，分流比100∶1；電離方式為EI，電離能量為70 eV，離子源發(fā)生器溫度為230℃，質(zhì)量掃描范圍為30～350 amu，全離子掃描，按峰面積歸一化法對各組分進(jìn)行定量分析，對GC-MS分離出的各組分質(zhì)譜圖，檢索NIST08譜圖數(shù)據(jù)庫，再結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行巴旦杏仁油分離組分成分比對分析。

1.3.6 理化性質(zhì)檢測

相對密度：GB／T 5526—1985；折光指數(shù)：GB／T 5527—2010；酸值：GB／T 5530—2005；過氧化值的測定：GB／T 5538—2005；皂化值的測定：GB／T 5534—2008；碘值GB／T 5532—2008。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 萃取壓力對巴旦杏仁油萃取得率的影響

在萃取溫度45℃，CO2流量6 L/min，萃取時間2 h，粉碎粒度24目，一次性投料量30 g（由樣品預(yù)處理試驗(yàn)得出）條件下，研究不同萃取壓力對巴旦杏仁油萃取率的影響。

由圖1可知，壓力在25～35 MPa時，巴旦杏仁油萃取率隨壓力的增加而增加。因?yàn)檩腿毫Φ牟粩嘣黾映嗽龃驝O2密度和溶解度之外，還能減少傳質(zhì)的距離。當(dāng)萃取壓力高于35 MPa時，因擴(kuò)散系數(shù)減小，阻礙傳質(zhì)，巴旦杏仁油萃取率反而下降。因此，確定最佳萃取壓力應(yīng)為35 MPa。

圖1 萃取壓力對巴旦杏仁油萃取率的影響

2.1.2 萃取溫度對巴旦杏仁油萃取得率的影響

在萃取壓力35 MPa，CO2流量6 L/min，萃取時間2 h，粉碎粒度24目，一次性投料量30 g時，考察溫度對巴旦杏仁油萃取率的影響，見圖2。

圖2 萃取溫度對巴旦杏仁油萃取率的影響

由圖2可知，當(dāng)溫度為40℃時，巴旦杏仁油萃取率最高，即27.67%。但之后隨著溫度的繼續(xù)升高，萃取得率反而降低，這是因?yàn)樯邷囟仁笴O2流體的密度減小，溶質(zhì)的溶解度降低，不利于巴旦杏仁的萃取。因此，最佳萃取溫度應(yīng)為40℃。

2.1.3 CO2流量對巴旦杏仁油萃取得率的影響

在萃取壓力為35 MPa，萃取溫度為40℃，萃取2 h，粉碎粒度24目，一次性投料量30 g時，研究不同CO2流量對巴旦杏仁油萃取率的影響。

圖3 CO2流量對巴旦杏仁油萃取率的影響

由圖3可看出，CO2流量為8 L／min時巴旦杏仁油的萃取得率最大，為28.20%。萃取得率一定程度上也受到CO2流量的影響，若CO2流量大，流速快，有利于油脂的萃取；但極快的流速，會縮短CO2流體跟被萃取物的接觸時間以及在萃取釜內(nèi)的停留時間，導(dǎo)致從萃取釜中出去的CO2是不飽和的，這不僅造成能源的浪費(fèi)，更重要的是影響萃取效率；同時發(fā)現(xiàn)不斷增大流量，得到的巴旦杏油不澄清，品質(zhì)較差，因此CO2流量6 L／min為宜。

2.1.4 萃取時間對巴旦杏仁油萃取得率的影響

設(shè)定萃取壓力35 MPa，CO2流量6 L/min，萃取溫度40℃，粉碎粒度24目，一次性投料量30 g時，考察萃取時間對巴旦杏仁油萃取得率的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 萃取時間對巴旦杏仁油萃取率的影響

萃取時間在1～7 h內(nèi)，巴旦杏仁油的萃取率有逐漸上升的趨勢。當(dāng)萃取4 h之后繼續(xù)延長萃取時間，油得率增加緩慢。萃取初期，由于巴旦杏仁中含油率高，萃取推動力大，所以萃取速率高，巴旦杏仁油萃取率急劇增加。當(dāng)萃取時間超過4 h時，雖然萃取率有所提高，但是效果不太明顯，并且這對操作成本和工效的工業(yè)化應(yīng)用來說是不必要的，所以萃取時間選取4 h較適宜。

2.2 正交試驗(yàn)工藝優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)，結(jié)果見表2。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

由表2可知，影響巴旦杏仁油萃取得率最顯著的因素是萃取溫度，其次為CO2流量，萃取時間、萃取壓力的影響較??；各因素不同水平影響次序?yàn)锳2＞A3＞A1，B2＞B3＞B1，C3＞C2＞C1，D2＞D3＞D1，A2B2C3D2為極差分析最優(yōu)組合，即萃取壓力35 MPa，萃取溫度40℃、CO2流量8 L／min、萃取4 h。但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CO2流量超出一定范圍時得到的巴旦杏仁油較渾濁、品質(zhì)差；當(dāng)CO2流量為6 L／min時，油品質(zhì)好，油得率較高。因此，巴旦杏仁油的最佳萃取工藝應(yīng)為A2B2C2D2，并在此條件下油脂萃取得率達(dá)到43.10%。

2.3 巴旦杏仁油脂檢測分析

超臨界CO2萃取的巴旦杏仁油呈淡黃色、清亮、無雜質(zhì)、無異味。對超臨界CO2萃取的巴旦杏仁油進(jìn)行GC-MS分析，總離子流色譜圖如圖5所示。經(jīng)質(zhì)譜檢索軟件檢索，并核對質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)圖譜，巴旦杏仁油鑒定出9種成分。各組分采用峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析（見表3），結(jié)果顯示巴旦杏仁油的飽和脂肪酸以棕櫚酸（6.018%）為主；不飽和脂肪酸以油酸（78.448%）和亞油酸（13.723%）為主，不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)92.20%。這進(jìn)一步說明，杏仁油改善人體血脂、降低血膽固醇和保肝作用可能與其中不飽和脂肪酸含量高有關(guān)［8-10］。

表3 巴旦杏仁油脂肪酸組分及相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)

圖5 超臨界CO2萃取巴旦杏仁油脂肪酸的總離子流圖

2.4 巴旦杏仁油品質(zhì)指標(biāo)

巴旦杏仁油的理化性質(zhì)見表4。

表4 巴旦杏仁油的理化性質(zhì)

3 結(jié)論

通過正交試驗(yàn)對超臨界CO2萃取巴旦杏仁油提取工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)并優(yōu)化，確定了其最理想工藝參數(shù)為萃取壓力35 MPa、萃取溫度40℃、萃取時間4 h、CO2流量6 L／min，在此條件下巴旦杏仁油萃取得率為43.10%。

一般評價(jià)植物油營養(yǎng)價(jià)值時不飽和脂肪酸的含量顯得尤為重要。對超臨界CO2萃取的巴旦杏仁油脂肪酸進(jìn)行成分分析，巴旦杏仁油富含不飽和脂肪酸（92.20%），其中油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)78.448%，亞油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)13.723%。由此可見，巴旦杏仁中的油脂含量很高，營養(yǎng)價(jià)值全面，可用于功能性油脂的開發(fā)和利用，在食品、醫(yī)藥、保健品、化工等方面都能廣泛地應(yīng)用。

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Extraction of Almond Seed Oil by Supercritical CO2and Composition Analysis

Ajigu Abudurexiti1，2，4Zhang Junping1Xirali Tursun3Hajiakber Aisa1

（State Key Laboratory Basis of Xinjiang Indigenous Medicinal Plants Resource Utilization；Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry，Chinese Academy of Sciences1，Wulumuqi 830011）
（College of Chemistry and Environmental Science，Kashgar University2，Kashi 844006）
（Institute of Xinjiang Traditional Uyghur Medicine3，Wulumuqi 830000）
（University of Chinese Academy of Sciences4，Beijing 100049）

In order to investigate supercritical CO2extraction technique for Almond seed oil，single factor and orthogonal experiments were used to investigate the effect of pressure，temperature，extraction time and CO2flow rate on the yield of oil.The results showed that the optimal operation conditions include pressure 35 MPa，temperature 40℃，extraction time 4 h and CO2flow rate 6 L／min，and under such conditions，the yield of oil reached 43.10%. The contents and composition of fatty acids were tested by GC-MS，and the results indicated that the content of unsaturated fatty acids in Almond seed oil reached 92.20%，concentrating on oleic acid（78.448%）and linoleic acid（13.723%），and saturated fatty acids mainly included palmitic acid（6.018%）.

supercritical CO2extraction，almond seed oil，GC-MS，fatty acid

TS224.4

A

1003-0174（2017）01-0080-05

國家自然科學(xué)基金新疆聯(lián)合基金項(xiàng)目國家聯(lián)合基金（U1203203）

2015-05-26

阿吉姑·阿布都熱西提，女，1982年出生，講師，中藥、民族藥的研究與開發(fā)

阿吉艾克拜爾·艾薩，男，1965年出生，研究員，民族藥標(biāo)準(zhǔn)研究