風吹楠種子油萃取工藝研究及其脂肪酸成分分析

薛寶金，方 真

1中國科學院西雙版納熱帶植物園生物能源組，昆明 650223;2中國科學院研究生院，北京 100049

風吹楠(Horsfieldia amygdalina)屬肉豆蔻科風吹楠屬［1］。果實橙黃色，橢圓形，具宿存盤狀花被裂片，果皮近木質，假種皮近橙紅色。生長于海拔300～700 m溝谷、坡地林中，僅分布于云南勐臘、景洪、滄源等縣局部地域［2］。風吹楠分布局限，繁殖較慢，資源量稀少，為國家II級瀕危保護植物［3-4］。風吹楠種子含油量高，種子油脂肪酸成分主要為肉豆蔻酸和月桂酸［5］。種子油具有抗凝、增粘作用，可制成潤滑油添加劑，使油在低溫下而不凝固，因而廣泛用于軍事、航空、機械等領域［6］。本研究采用了氯仿、乙醚和正己烷-異丙醇(3∶2，V/V)三種不同溶劑對西雙版納采集的風吹楠種子脂溶性成分進行萃取，比較了不同溶劑對種子萃出率的影響，并對萃取工藝進行了一定的優(yōu)化。由于其種子油甘油三酯沸點較高，需在硫酸催化作用下與甲醇發(fā)生酯交換反應生成脂肪酸甲酯，從而符合色譜分析的條件［7］。目前對風吹楠種子油萃取工藝研究甚少，本研究確定了風吹楠種子油脂肪酸的萃取工藝，通過GC-MS分析了其脂肪酸組分，對風吹楠種子油的開發(fā)和風吹楠種質資源的保護具有指導意義。

1 材料、試劑及儀器設備

1.1 材料

風吹楠種子采自云南西雙版納州。

1.2 試劑

氯仿(上海申博化工有限公司)、甲醇(汕頭市西隴化工廠有限公司)、濃硫酸(遵義師范學院化學試劑廠)、乙醚(濟南佳豪化工有限公司)、正己烷(天津市標準科技有限公司)、異丙醇(天津風船化學試劑科技有限公司)，氯化鉀(汕頭市西隴化工廠)和無水硫酸鈉(上海化學試劑有限公司)均為分析純。

1.3 主要儀器

電子天平(日本Shimadzu公司)、離心機(凱特實驗設備有限公司)、真空干燥箱(上海恒科DZF-6050)、超聲波清洗機(AS 10200BDT UItrasonic cleaner)、N2吹干儀(東方金華苑科技有限公司)、冰箱(青島海爾)和 GC-MS(Thermo Fisher，Trace DSQ)。

2 方法

2.1 風吹楠種子油萃取工藝研究

2.1.1 三種不同溶劑氯仿、乙醚、正己烷-異丙醇(3∶2，V/V)對風吹楠種子萃出率的比較

準確稱取干燥風吹楠去殼粗磨過的種子3份(0.1123、0.1162 和0.0943g)，分別放入預冷的研缽中加液氮研磨5 min后，轉入5 mL磨口玻璃管。然后分別加入三種不同萃取液，氯仿、乙醚和正己烷-異丙醇(3∶2，V/V)震蕩萃取10 min。然后將萃取物分別轉入3支1.5 mL離心管，3000 rpm離心5 min后，分別收集上清液，N2吹干上清液，稱重，重復以上實驗3次，計算萃出率。

風吹楠種子萃出率計算公式為:萃出率(%)=油脂(g)/物料(g)×100%

2.1.2 萃取溶劑體積的優(yōu)化

準確稱取5 g干燥風吹楠去殼細磨過的種子9份，分別加 40、45、50、55、60、65、70、75 和 80 mL 乙醚，超聲波(25℃，60 W)萃取6 h，加入3 g無水硫酸鈉，過濾、干燥并稱重，計算萃出率。

2.1.3 萃取時間的優(yōu)化

準確稱取5 g干燥風吹楠去殼細磨過的種子18份，分別加50 mL乙醚，每9份編號為一組，共兩組(A和B)。A組在超聲波(25℃，60 W)協(xié)助下分別萃取 1、2、3、4、5、6、7、8 和 9 h，B 組不加超聲波萃取1、2、3、4、5、6、7、8 和 9 h。萃取完畢之后，加入 3 g無水硫酸鈉，過濾、干燥并稱重，計算萃出率。

2.2 風吹楠油脂的轉酯化

由方法2.1.1中乙醚萃取的風吹楠油脂，加入1 mL乙醚溶解后取300 μL，加500 μL的2%的硫酸甲醇(0.2 mL硫酸加入到9.8 mL的甲醇配制)，于真空干燥箱中90℃反應1 h。加1%的Kcl溶液300 μL 洗滌，混勻，3000 rpm 離心 5 min，去上清，重復兩次，N2吹干，加1 mL乙醚，GC-MS分析。

2.3 GC-MS 測定條件

色譜條件:DB-5MS 柱 (30 m x 0.25 i.d.)，液膜厚度 0.25 μm;載氣 He 氣，純度為 99.9995%，流量 1 mL/min;進樣量 1 μL，分流比 50∶1;進樣口溫度225℃，接口溫度225℃;起始柱溫90℃，以20℃/min升至150℃，保留0.5 min，以10℃/min升至250℃，保留1 min。

質譜條件:電離方式為電子轟擊(electron impact ionization，EI)，電子能量70 ev，傳輸線溫度250℃，離子源溫度250℃;掃描質量范圍50～650 amu，掃描速率 3391.1 amu/s。

3 結果

3.1 溶劑對風吹楠種子萃出率的影響

據(jù)2.1.1的實驗方案和數(shù)據(jù)，結合萃出率計算公式，可得出三種不同溶劑對風吹楠種子萃出率的影響，見表1。使用乙醚萃取時平均萃出率達到了60.27wt%，與胡永華等［5］報道的種仁含油率為61.99%相近，而其它兩種溶劑萃取時萃出率則相對較低。三種不同溶劑萃取風吹楠種子萃出率順序為乙醚﹥正己烷:異丙醇(3∶2)﹥氯仿，表明乙醚適合于風吹楠種子油脂的萃取。

表1 三種不同溶劑對風吹楠種子萃出率的影響Table 1 Effects of solvents on Horsfieldia amygdalina seed extraction yield

3.2 不同液料比對萃出率的影響

從液料體比為8∶1開始至10∶1，萃出率在逐漸增加;當液料比為10∶1時，萃出率達到了60.27%，而繼續(xù)增加液料體積質量比時，萃出率并沒有明顯增加，表明風吹楠種子油脂最佳萃取液料比為10∶1。

圖1 不同液料比對萃出率的影響Fig.1 Effect of extraction solvent volume on extraction yield

3.3 不同萃取時間對萃出率的影響

以乙醚為溶劑，體積為50 mL，在超聲波協(xié)同下，達到最大萃出率并且恒定只需2 h;在不加超聲波的條件下，達到穩(wěn)定的最大萃出率需6 h，表明超聲波有助于風吹楠種子油萃取。原因可能是超聲波加快了溶劑與物料的混合程度，增加了接觸比表面積，能大大縮短達到最大萃出率所需的時間。

圖2 不同萃取時間對萃出率的影響Fig.2 Effect of extraction time on extraction yield

3.4 風吹楠油脂脂肪酸成分分析

GC-MS分析測定風吹楠油脂脂肪酸組分，與質譜數(shù)據(jù)庫進行比對，對脂肪酸成分定性和定量分析。總離子流圖和質譜數(shù)據(jù)庫對比，按面積歸一法計算，得風吹楠種子油脂脂肪酸組分結果。

圖3 風吹楠種子油轉酯化后GC-MS色譜圖Fig.3 GC-MS Chromatogram of Horsfieldia amygdalina seed oil after transesterification

圖4 tR為7.11min的風吹楠種子油轉酯化后質譜圖Fig.4 Mass spectrum of Horsfieldia amygdalina seed oil after transesterification at tR7.11 min

圖5 tR為9.24min的風吹楠種子油轉酯化后質譜圖Fig.5 Mass spectrum of Horsfieldia amygdalina seed oil after transesterification at tR9.24 min

表2 風吹楠種子油脂脂肪酸組成Table 2 Fatty acids content in seed oil of Horsfieldia amygdalina

4 結論

本研究采用了三種不同溶劑萃取風吹楠種子油，結果發(fā)現(xiàn)以乙醚為溶劑，種子油得率最高。風吹楠種子里含部分固體油，這部分油溶于乙醚而不溶于氯仿等溶劑，使得用乙醚作溶劑種子萃出率遠遠高于其他溶劑。風吹楠種子油最佳萃取工藝為種子在常溫下風干至恒重，以乙醚為溶劑，液料比為10∶1，超聲波(25℃，60 W)下萃取2 h。該方法具有操作簡單，萃出率高，能保護風吹楠種子油中各脂肪酸成分等優(yōu)點。本研究以2%的硫酸-甲醇進行轉酯化，經GC-MS分析脂肪酸組成，發(fā)現(xiàn)油脂中脂肪酸多為飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸含量很低，不到3%。飽和脂肪酸中富含月桂酸(42.58%)和肉豆蔻酸(47.55%)，占總脂肪酸的 90.13%。

1 《中國植物志》編輯委員會.1979.中國植物志:第30卷，北京:科學出版社.

2 Xu YL(許玉蘭)，et al.Extraction of oil from Horsfieldia amygdalina Seed and Its Analysis of Fatty Acids Components，J Anhui Agri Sci(安徽農業(yè)科學)，2010，38:3993，3999.

3 國家環(huán)境保護局，中國科學院植物研究所，1987.中國珍稀瀕危保護值物名錄:第1冊.北京:科學出版社.

4 Wen B(文彬)，Song SQ(宋松泉).A Brief Research into the Rare and Endangered Plants in Xishuangbanna.J Central South Forestry Univ(中南林學院學報)，2005，25(2):50-54.

5 Hu YH(胡永華)，et al.Fatty Acids Components of Seed Oil in Horsfieldia amygdalina.Trop Agric Sci＆ Tech(熱帶農業(yè)科技)，2010，33(4):27-28.

6 Qi ZS(祁振聲).Special oil plant---Horsfieldia amygdalina.Yunnan Forestry(云南林業(yè))，2001，22:20-21.

7 Yang Y(陽艷)，Zhang M(張敏).Study of the Analysis Method of Fatty acid in Tung oil of western Hunan.Forest By-Product and Speciality in China(中國林副特產)，2007，(4):5-7.