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 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實驗室培育基地；中國科學院新疆理化技術研究所1，烏魯木齊 830011）

（喀什大學化學與環境科學學院2，喀什 844006）

（新疆維吾爾自治區維吾爾醫藥研究所3，烏魯木齊 830000）

（中國科學院大學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實驗室培育基地；中國科學院新疆理化技術研究所1，烏魯木齊 830011）

（喀什大學化學與環境科學學院2，喀什 844006）

（新疆維吾爾自治區維吾爾醫藥研究所3，烏魯木齊 830000）

（中國科學院大學4，北京 100049）

研究巴旦杏仁油的超臨界CO2萃取工藝，通過單因素試驗和正交試驗設計探討了萃取壓力、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為最優條件，在此條件下巴旦杏仁油萃取得率達到43.10%；采用氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用技術對巴旦杏仁油脂肪酸組成進行分析，結果表明巴旦杏仁油不飽和脂肪酸質量分數高達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，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，主要吃發達的種子。巴旦杏仁收載于《衛生部藥品標準-維吾爾藥分冊》，其氣微、味甘，具有助護營養力、強身健腦、明目養顏、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，是維吾爾族傳統的常用藥用保健品，不僅可作為營養豐富的堅果直接食用，還被研發成巴旦仁酒、飲料等產品；同樣，巴旦仁也具有較高的藥用價值，在新疆喀什的維吾爾醫藥中，60%的維吾爾藥劑中都配有它，主要應用于心血管疾病的預防等。

巴旦杏仁含油脂（50%左右）、蛋白質（14%～26%）、糖（11%～12%）、淀粉，多種氨基酸和酚類、黃酮等活性物質，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溶劑提取法［4］，但由于產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，從而未達到食品或藥品相關的標準。超臨界流體萃取技術（supercritical fluid extraction，SFE）在植物油脂提取方面，彌補了傳統方法產率低、油脂易氧化酸敗、溶劑殘留等缺點［5-7］。本研究在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗優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行脂肪酸組成的分析，以期為巴旦杏仁油的進一步有效利用及巴旦杏仁油的產業化發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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：香港環球分析測試儀器有限公司；Agilent 7890A-5975C型氣相色譜-質譜聯用儀：美國Agilent公司；電熱恒溫鼓風干燥箱：上海齊欣科學儀器公司；DFY-500粉粹機：溫嶺市林大機械有限公司。

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

進行樣品預處理，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，在以上單因素試驗的基礎上，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，設計四因素三水平的正交試驗（表1），每個處理重復3次，取平均值。

表1 正交試驗的因素水平表

1.3.3 萃取得率計算

巴旦杏仁油得率＝萃取油脂質量／裝料質量× 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，經旋轉容量瓶使石油醚-甲苯-甲醇溶液懸浮至容量瓶頸上部，上清液經無水硫酸鈉干燥備用。

1.3.5 GC-MS分析條件

HP-INNOWAX毛細管柱（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，進樣口溫度260℃，進樣量0.2 μL，分流比100∶1；電離方式為EI，電離能量為70 eV，離子源發生器溫度為230℃，質量掃描范圍為30～350 amu，全離子掃描，按峰面積歸一化法對各組分進行定量分析，對GC-MS分離出的各組分質譜圖，檢索NIST08譜圖數據庫，再結合有關文獻進行巴旦杏仁油分離組分成分比對分析。

1.3.6 理化性質檢測

相對密度：GB／T 5526—1985；折光指數：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 結果與討論

2.1 單因素試驗

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（由樣品預處理試驗得出）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。因為萃取壓力的不斷增加除了增大CO2密度和溶解度之外，還能減少傳質的距離。當萃取壓力高于35 MPa時，因擴散系數減小，阻礙傳質，巴旦杏仁油萃取率反而下降。因此，確定最佳萃取壓力應為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升高，萃取得率反而降低，這是因為升高溫度使CO2流體的密度減小，溶質的溶解度降低，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的停留時間，導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，更重要的是影響萃取效率；同時發現不斷增大流量，得到的巴旦杏油不澄清，品質較差，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，巴旦杏仁油的萃取率有逐漸上升的趨勢。當萃取4 h之后繼續延長萃取時間，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化應用來說是不必要的，所以萃取時間選取4 h較適宜。

2.2 正交試驗工藝優化

根據單因素試驗結果，進行四因素三水平的正交試驗，結果見表2。

表2 正交試驗設計及結果

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、萃取壓力的影響較小；各因素不同水平影響次序為A2＞A3＞A1，B2＞B3＞B1，C3＞C2＞C1，D2＞D3＞D1，A2B2C3D2為極差分析最優組合，即萃取壓力35 MPa，萃取溫度40℃、CO2流量8 L／min、萃取4 h。但試驗發現，CO2流量超出一定范圍時得到的巴旦杏仁油較渾濁、品質差；當CO2流量為6 L／min時，油品質好，油得率較高。因此，巴旦杏仁油的最佳萃取工藝應為A2B2C2D2，并在此條件下油脂萃取得率達到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、無異味。對超臨界CO2萃取的巴旦杏仁油進行GC-MS分析，總離子流色譜圖如圖5所示。經質譜檢索軟件檢索，并核對質譜標準圖譜，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行定量分析（見表3），結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，不飽和脂肪酸質量分數高達92.20%。這進一步說明，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［8-10］。

表3 巴旦杏仁油脂肪酸組分及相對質量分數

圖5 超臨界CO2萃取巴旦杏仁油脂肪酸的總離子流圖

2.4 巴旦杏仁油品質指標

巴旦杏仁油的理化性質見表4。

表4 巴旦杏仁油的理化性質

3 結論

通過正交試驗對超臨界CO2萃取巴旦杏仁油提取工藝進行設計并優化，確定了其最理想工藝參數為萃取壓力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%。

一般評價植物油營養價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%），其中油酸質量分數達78.448%，亞油酸質量分數達13.723%。由此可見，巴旦杏仁中的油脂含量很高，營養價值全面，可用于功能性油脂的開發和利用，在食品、醫藥、保健品、化工等方面都能廣泛地應用。

［1］Mandalari G，Nueno-Palop C，Bisignano G，et al.Potential prebiotic properties of almond（Amygdalus communis L.）seeds［J］.Applied&Environmental Microbiology，2008，74（14）：4264-4270

［2］中國衛生部藥典委員會.中華人民共和國衛生部藥品標準：維吾爾藥分冊［M］.烏魯木齊：新疆衛生科技出版社，1999：17 Pharmacopoeia Committee of the Chinese Ministry of Health. Drug standard of ministry of public health of the Peoples Republic of China：Part of Uighur Medicine［M］.Ulumuqi：Xinjiang Medical science and Technology Publishing House，1999：17

［3］Yada S，Lapsley K，Huang G.A review of composition studies of cultivated almonds：Macronutrients and micronutrients［J］.Journal of Food Composition&Analysis，2011，24（s4-5）：469-480

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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

國家自然科學基金新疆聯合基金項目國家聯合基金（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

阿吉艾克拜爾·艾薩，男，1965年出生，研究員，民族藥標準研究