超臨界CO2流體萃取博落回種子油工藝及其主要成分研究

劉秀斌，柳亦松 ，曾 靜 ，劉 薇，曾建國

（1.湖南農業大學，湖南 長沙 410128；2.湖南省中藥提取工程研究中心，湖南 長沙 410331）

博落回[Macleaya cordata（Willd.）R.Br.]系罌粟科博落回屬植物，多年生高大草本，別稱號筒桿、山號筒、落回等，廣泛分布于我國的安徽、江西、湖南、福建、四川等省，是一種重要的藥用植物。

博落回在我國有悠久的使用歷史，全草主要活性成分以生物堿為主。現代藥理學研究表明博落回中的活性成分具有消炎、改善肝功能、增強免疫力、抗腫瘤作用等顯著藥理活性[1-4]。超臨界CO2萃取具有操作溫度低、溶解能力強、無毒、無污染、無溶劑殘留及產品易分離等優點，克服了溶劑提取法在分離過程中需蒸餾加熱，油脂易氧化、酸敗等缺點[5-6]。近年來從博落回除種子外的全草其他部位（根、莖、葉、果皮）中提取的生物堿作為原料開發出獸藥，但目前國內外尚未有對博落回種子進行化學成分研究和對其開發利用的報道。植物種子中富含對人體有利的不飽脂肪酸，因此為了綜合利用博落回資源，開發利用博落回種子，實現資源的最大化利用，利用超臨界CO2流體萃取技術提取博落回的種子油，研究原料的顆粒度、萃取壓力、萃取溫度以及萃取時間對萃取種子油得率的影響，并采用GC-MS對得到種子油的成分進行研究，為綜合開發利用博落回種子油提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

博落回種子由湖南美可達生物資源有限公司提供，購自湖南沅陵。種子經除雜、過篩、干燥后備用。

1.2 主要儀器與設備

超臨界CO2萃取裝置（HA231-50-25）（南通華安超臨界萃取設備公司）；GC-MS（QP2010）氣相色譜—質譜聯用儀（日本島津）；中藥粉碎機FW177（天津泰斯特）。

1.3 試驗方法

1.3.1 種子油得率 博落回種子油得率的計算公式如下：

式中M1為博落回種子油重量，M2為博落回種子原料重量，為種子油得率。

1.3.2 甲酯化方法及GC-MS分析 準確量取200 μL種子油，加入2 mL 0.6 mol/L氫氧化鉀甲醇溶液振蕩充分混合1 min，靜置10 min，取2 mL正己烷混勻1 min，靜置取上清液正己烷相1 mL，于3000 r/min離心5 min過0.45 um有機膜，取1 μL上機分析。

氣相色譜條件：HP-88色譜柱（100 m×0.25 mm×0.20 um）；載氣為高純氦氣；柱流速1.04 mL/min；進樣方式為分流，分流比10：1；柱溫120℃；進樣口溫度250℃；起始溫度120℃，進樣量1μL。

質譜條件：離子源溫度200℃；GC/MS接口溫度220℃；電離方式EI源；電離電壓：70 ev；采集方式全掃描；質核比掃描范圍50～600 m/z。

2 結果與分析

2.1 物料粉碎粒度對種子油得率的影響

固定萃取釜溫度35℃，分離溫度55℃，萃取壓力 30 MPa，分離壓力 8 MPa，萃取 2 h，考察 10、24、30、40、50目不同顆粒度對種子油得率的影響，試驗重復2次。種子的粒度與萃取率的關系如圖1所示。從圖1可以看出，種子顆粒度從10目到50目之間隨著物料顆粒度的減小，種子油的得率先增大后減少，種子顆粒在24目時種子油得率最大，因此選擇24目為下一步試驗參數。

圖1 物料粉碎粒度對種子油得率的影響

2.2 萃取溫度對種子油得率的影響

固定種子顆粒度為24目，分離溫度55℃，萃取壓力30 MPa，分離壓力8 MPa，萃取2 h，考察30、35、40、45、50℃不同萃取溫度對種子油得率的影響，試驗重復2次。萃取溫度與種子油得率的關系如圖2所示，由圖2可知，萃取溫度從30℃到50℃，隨著萃取溫度的升高，種子油得率呈先升高再下降的趨勢，在溫度為45℃時種子油得率達到最高，當溫度升到50℃時，種子油得率開始略降。其原因可能是：萃取溫度是影響種子油在超臨界CO2流體中溶解度的重要因素，隨著溫度的升高，超臨界CO2流體的擴散系數和揮發度提高，其溶解度和萃取速率增大；但溫度升高到一定值后，超臨界CO2流體的密度會降低，從而導致其溶解能力降低，種子油得率又下降。對比萃取溫度40℃與45℃時種子油顏色和種子油得率發現，種子油得率相差不大，40℃時萃取的種子油呈澄清亮黃色，與市售調和油顏色一致，溫度大于40℃時萃取出來的種子油呈渾濁暗黃色。在溫度超過45℃時，種子油變渾濁，說明可能有雜質浸出，或者溫度過高可能破壞了種子油成分，而且溫度越高能耗越大，會增加實際生產中的成本。綜合考慮，選擇40℃作為萃取溫度。

圖2 萃取溫度對種子油得率的影響

2.3 萃取壓力對種子油得率的影響

固定種子顆粒度為24目，分離溫度55℃，萃取溫度為40℃，分離壓力8 MPa，萃取 2 h，考察 10、20、25、30、35 Mpa 不同萃取壓力對種子油得率的影響，試驗重復2次。萃取壓力與種子油得率的關系如圖3所示，從圖3可以看出，在萃取壓力10～35 MPa范圍內，種子油得率隨著壓力增大而增大。這是因為隨著壓力的增大，超臨界CO2流體的密度增加，博落回種子油溶解度增大從而使種子油得率提高。雖然壓力提高能提高種子油得率，但由于壓力增大對設備要求更高且能耗增加，必然增加生產成本，綜合考慮選用35 MPa作為萃取壓力。

圖3 萃取壓力對種子油得率的影響

2.4 萃取時間對種子油得率的影響

固定萃取斧溫度40℃，分離溫度55℃，萃取壓力35 MPa，分離壓力8 MPa，物料顆粒度24目，考察 30、40、50、60、90、120、180、240、300 min 不同萃取時間對種子油得率的影響，試驗重復2次。圖4為萃取時間對超臨界CO2萃取種子油的影響曲線，由圖4可知，在萃取的起始階段，0到30 min的范圍內由于種子中的含油量高，種子油的萃取量增加。隨著萃取時間的延長，進入轉換階段，萃取量增加緩慢，萃取時間從60 min到300 min種子油得率增加緩慢，90 min時基本萃取完全。考慮到能耗等生產成本因素，選擇萃取時間60 min為萃取壓力35 MPa、萃取溫度40℃條件下的最佳萃取時間。

圖4 萃取時間對種子油得率的影響

2.5 驗證試驗

選用同一批次種子經過相同的前處理，按物料顆粒度24目、萃取壓力35 MPa、萃取溫度40℃、萃取時間60 min，分離溫度55℃，分離壓力8 MPa條件下重復萃取3次，種子油得率分別為35.15%、35.09%、35.33%，平均35.19%，RSD為0.3549%，說明該方法提取博落回種子油穩定性好。

2.6 種子油甲酯化GC-MS分析

超臨界CO2流體萃取的博落回種子油經甲酯化衍生處理后經GC-MS分析，總離子流圖如圖5所示，從種子油中共檢出8種組分，經數據處理系統按面積歸一法進行定量分析，得到了各脂肪酸在油脂中相對百分含量（表1）。

根據GC-MS質譜聯用儀獲得質譜信息經數據庫（NIST08.LIB）檢索、人工解析及查對有關資料分析，確認了其中的8種化學成分，結果見表1。博落回種子油中主要含有棕櫚酸、亞油酸、油酸和硬脂酸，其中含量分別為4.78%、78.83%、13.60%和1.52%。

表1 博落回種子油成分的GC-MS分析結果

3 小結與討論

試驗首次優化了超臨界CO2流體萃取博落回種子油工藝，得到了最佳的萃取工藝，在萃取壓力35 MPa，萃取溫度40℃，萃取時間60 min，分離溫度55℃，分離壓力8 MPa條件下超臨界CO2萃取博落回種子油得率可以達到35%以上。首次利用GC-MS對博落回種子油進行成分分析，結果表明博落回種子油中主要含有8中有機脂肪酸，其中亞油酸、油酸、棕櫚酸和硬脂酸含量較高，含量分別為78.83%、13.60%、4.78%、1.52%，亞油酸和油酸在博落回種子油含量共92.43%。

亞油酸是一種功能性不飽和脂肪酸，是存在于人和動物體內的營養物質，具有增強肌體免疫力、改善脂肪代謝、抑癌、降脂減肥、抗動脈粥樣硬化、抗糖尿病及改善骨組織代謝等多種生理功能[5-6]。目前亞油酸作為新型飼料添加劑在禽畜業養殖中的應用越來越多[7-8]。采用超臨界CO2流體萃取博落回種子油，發現其含量高達35%以上，且種子油中富含共軛亞油酸，因此下一步可對博落回種子油進行必要的安全性評價，將使博落回種子油具有廣闊的應用前景。

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