響應面優化梔子皮油和梔子肉油的提取工藝及品質分析

唐偉卓，滿海燕，楊 濤，繆芝碩，祝廷輝，鄺 鼎，陳建榮

(1.長沙學院 生物與環境工程學院，長沙 410022; 2.湖南洋利農林科技有限責任公司， 湖南 岳陽 414400)

梔子(GardeniajasminoidesEllis)是茜草科梔子屬植物的干燥成熟果實，主產于江西、湖南等地。作為一味傳統的中藥材，梔子具有抗炎鎮痛[1]、保肝利膽[2-3]、降低血糖[4]等作用。文獻報道，梔子成熟果實富含油脂，含油量在15%～20%[5]。藥理研究證實，梔子油具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、鎮靜等多種作用[6-9]。值得一提的是，干燥成熟梔子果實的果皮、果肉容易分離，且在質地和外觀上差異較大[10]。民間和傳統醫書均有針對梔子果皮和果肉分開入藥或炮制的用法。近年來，運用現代分析分離技術，闡釋梔子果實不同部位的化學組成研究引起了較多關注[11-13]，主要涉及其中非油脂類成分，包括環烯醚萜類、有機酸類和色素類，而對于梔子果實不同部位中油脂的研究鮮有報道。

目前，文獻報道了運用多種方法提取梔子油，如亞臨界萃取法[14]、超聲提取法[15]、超臨界萃取法[16]、索氏提取法[17]等。然而，這些研究都是以梔子果實整體作為研究對象。從梔子皮和梔子肉不同部位角度，研究其油脂的回流提取工藝和脂肪酸組成尚未見報道。

本文以湖南岳陽的“林海1號”梔子品種為研究對象，應用響應面法對梔子皮和梔子肉中油脂的回流提取工藝進行優化。同時，對梔子皮油和梔子肉油的理化性質及脂肪酸組成和含量進行分析，以期為梔子油的綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料與試劑

“林海1號”梔子果實，由湖南洋利農林科技有限責任公司提供，藥材存放于長沙學院天然產物研究實驗室(ZZ001)。正己烷，色譜純，德國Merck公司；石油醚(60～90℃)、甲醇，均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；脂肪酸標準品(純度>98%)，青島科創質量檢測有限公司。

1.1.2 儀器與設備

HWS-28型電熱恒溫水浴鍋，上海恒科學儀器有限公司；101A-2B型電熱鼓風干燥箱，上海實驗儀器廠股份有限公司；103B型高速中藥粉碎機，瑞安市永利制藥機械有限公司；TMT-3型電子天平，湖南湘儀天平儀器設備有限公司； RE-52AA型旋轉蒸發器，上海榮生化儀器有限公司；SHZ-D(Ⅲ)循環水式真空泵，鞏義市英峪予華儀器廠；Thermo Fisher Trace 1310 ISQ氣質聯用儀，美國 Thermo Fisher Scientific。

1.2 實驗方法

1.2.1 梔子油的提取

成熟梔子果實于50℃烘箱烘干，按皮、肉分離后粉碎過60目篩。分別稱取10.0 g干燥梔子皮/肉粉末，加入石油醚100 mL至圓底燒瓶回流提取60 min，過濾，濾液回收溶劑，烘干至恒重后，得梔子油。按下式計算枙子油得率。

式中：y為梔子油得率；m1為梔子油質量，g；m2為原料質量，g。

1.2.2 梔子皮油、梔子肉油的理化性質測定

相對密度、折光指數、酸價、碘值、皂化值、過氧化值的測定分別參照GB/T 5518—2008、GB/T 5527—2010、GB 5009. 229—2016、GB/T 5532—2008、GB/T 5534—2008、GB 5009.227—2016進行測定。

1.2.3 梔子皮油、梔子肉油的脂肪酸組成分析

樣品甲酯化：稱取1.0 g油脂樣品于圓底燒瓶中，先加入2 mL乙醚-正己烷(2∶1)溶液，再加入2 mL 5%氫氧化鉀-甲醇溶液，搖勻，放置于40℃ 水浴中反應30 min。待反應完成后，冷卻至室溫，加入2 mL正己烷溶解，并轉移到10 mL容量瓶中定容。靜置24 h吸取上層有機相，經0.45 μm濾膜過濾，進氣質聯用儀測定。

氣相色譜條件：TG-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為高純氦氣(99.999%)，載氣流速2.0 mL/min；升溫程序為初始溫度80℃，保持1 min，然后以10℃/min的速率升溫到200℃，繼續以5℃/min升溫到250℃，最后以2℃/min的速率升溫到270℃，保持3 min；進樣口溫度290℃；進樣量1 μL；不分流進樣，開閥時間1 min。

質譜條件：采用EI離子源；離子源溫度280℃；溶劑延時5 min；電子能量70 eV；掃描范圍30～400；分辨率1 000。

2 結果與討論

2.1 梔子皮油、梔子肉油提取工藝的響應面優化實驗

2.1.1 響應面優化實驗

在前期單因素實驗基礎上，根據Box-Behnken實驗設計原理，以梔子油得率(Y)為響應值，回流時間(A)、回流溫度(B)、料液比(C)為自變量進行響應面優化實驗。梔子皮油、梔子肉油提取響應面實驗因素水平見表1，梔子皮油、梔子肉油提取響應面實驗設計及結果見表2，回歸模型方差分析見表3。

表1 梔子皮油、梔子肉油提取響應面實驗因素水平

表2 梔子皮油、梔子肉油提取響應面實驗設計及結果

表3 梔子皮油、梔子肉油提取的響應面實驗方差分析

利用Design Expert 8.0.6軟件對表2中的數據進行分析，計算各項回歸系數，建立梔子皮油得率(Y1)、梔子肉油得率(Y2)分別與回流時間(A)、回流溫度(B)及料液比(C)的二次多項回歸方程為：

Y1=-42.38+0.18A+0.99B+0.40C+1.0×10-4AB-7.5×10-4AC+1.3×10-3BC-1.49×10-3A2-6.67×10-3B2-0.02C2(R2= 0.961 6)

Y2=-359.54+2.11A+7.82B+4.40C-1.9×10-3AB+2.13×10-3AC+1.52×10-3BC-0.02A2-0.05B2-0.23C2(R2= 0.970 7)

令回歸方程等于0并對方程中的自變量分別求偏導，得到梔子皮油最優的回流提取工藝條件為回流時間60.52 min、回流溫度75.39℃、料液比1∶12.3，梔子肉油最優的回流提取工藝條件為回流時間60.31 min、回流溫度75.18℃、料液比1∶10.08，在最優提取工藝條件下，梔子皮油、梔子肉油得率分別可達2.340%和20.409%。

2.1.2 最佳工藝驗證實驗

為檢驗回流提取工藝條件的可靠性，在最佳工藝條件下進行3次驗證實驗，結果取平均值?？紤]實際操作的方便和可行性，將梔子皮油的提取工藝條件調整為回流時間60 min、回流溫度75℃、料液比1∶12，將梔子肉油的提取工藝條件調整為回流時間60 min、回流溫度75℃、料液比1∶10。在上述工藝條件下進行驗證實驗，結果顯示，梔子皮油和梔子肉油的得率分別可達2.35%和20.4%，與預測值接近，說明運用響應面法優化得到的梔子油回流提取工藝條件可靠性較高。

2.2 梔子皮油、梔子肉油的理化性質(見表4)

表4 梔子皮油、梔子肉油的理化性質測定結果

由表4可以看出，梔子皮油和梔子肉油理化性質接近，沒有明顯差異。梔子皮油和梔子肉油的酸價和過氧化值較低，均符合國家食用植物油衛生標準的要求。

2.3 梔子皮油和梔子肉油的脂肪酸組成(見表5)

由表5可以看出，梔子皮油和梔子肉油脂肪酸組成和相對含量存在一定的差異。其中，梔子皮油中共檢出18種脂肪酸，以棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和二十碳烯酸為主，相對含量分別為21.86%、5.68%、9.07%、44.12%和10.46%；梔子肉油中共檢出13種脂肪酸，主要含有棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和二十三烷酸，相對含量分別為17.57%、3.85%、21.88%、53.06%和1.33%。梔子皮油中不飽和脂肪酸含量比梔子肉油中的低，梔子皮油中二十碳烯酸類和高碳數飽和脂肪酸的種類比梔子肉油多，但是相對含量普遍較低。飽和脂肪酸中，梔子皮油中棕櫚酸含量高于梔子肉油。而不飽和脂肪酸中，梔子皮油中油酸和亞油酸的含量均低于梔子肉油。

表5 梔子皮油和梔子肉油主要脂肪酸組成及相對含量

3 結 論

以“林海1號”梔子為研究對象，利用Box-Behnken響應面法優化回流提取梔子皮和果肉中油脂的工藝條件。結果表明：梔子皮油回流提取的最優工藝條件為回流時間60 min、回流溫度75℃、料液比1∶12；梔子肉油回流提取的最優工藝條件為回流時間60 min、回流溫度75℃、料液比1∶10。在最優工藝條件下，梔子皮油和梔子肉油得率分別可達2.35%和20.4%。梔子皮油和梔子肉油理化性質接近，酸價和過氧化值均符合國家食用植物油衛生標準要求。GC-MS分析結果顯示，梔子皮油和梔子肉油的脂肪酸組成類型和含量存在一定的差異：梔子皮油主要以棕櫚酸(21.86%)、硬脂酸(5.68%)、油酸(9.07%)、亞油酸(44.12%)、二十碳烯酸(10.46%) 為主，梔子肉油主要含有棕櫚酸(17.57%)、硬脂酸(3.85%)、油酸(21.88%)、亞油酸(53.06%)和二十三烷酸(1.33%) 。