響應面法提取西藏野生牛奶子果籽油工藝研究

薛蓓，劉振東，劉怡，鐘政昌，張國強

（西藏農牧學院，西藏林芝860000）

響應面法提取西藏野生牛奶子果籽油工藝研究

薛蓓，劉振東*，劉怡，鐘政昌，張國強

（西藏農牧學院，西藏林芝860000）

以西藏產野生牛奶子果籽油萃取率為評價指標，在單因素試驗基礎上，利用響應面分析法優化牛奶子果籽油的提取條件。結果表明最佳工藝條件為：料液比為1∶11（g/mL），提取溫度40℃，提取時間90 min，最優得率為2.537%。響應面法提取西藏野生牛奶子果籽油過氧化值、酸值都較低，不飽和程度較高，是一種具有較高的開發潛力的植物油脂。

牛奶子；果籽油；提取；響應面分析法

牛奶子（E.umbellata Thunb.），胡頹子科，胡頹子屬，又稱剪子果、甜棗、麥粒子，是亞熱帶和溫熱帶生長的一種植物。多生于20 m～3 000 m海拔的向陽林緣、灌叢中。牛奶子果實具有較高的營養價值，富含有機酸、糖類、多種維生素、番茄紅素等營養物質，其果核油富含豐富的不飽和脂肪酸，對人體健康有益，可用于止血、痢疾、哮喘、跌打損傷等癥狀[1-4]。國內外的研究表明，牛奶子果實中番茄紅素（一種抗衰老物質）含量超過番茄。同時，牛奶子果中含有人體所必需的8種氨基酸及Fe、Cu、Mn、K等礦物元素，是一種天然保健飲料資源，牛奶子種子具有較強的抗氧化活性[5-7]。目前，國內對于牛奶子果籽油的研究尚未見報道，本研究以西藏產牛奶子果籽為原料，研究響應面法提取西藏野生牛奶子果籽油工藝，為研究其果籽油功效成分和牛奶子的綜合利用及牛奶子果籽油保健食品的開發打下基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牛奶子購于西藏林芝市農貿市場，洗凈、取籽、干燥、粉碎、過篩后制粉待用；正丁醇、異丁醇、乙酸乙酯、丙酮、環己烷、正己烷、石油醚（60-90）等均為分析純：廣州化學試劑廠。

UV-2100紫外可見分光光度計：尤尼柯儀器（上海）有限公司；DHG-9030A電熱鼓風干燥箱：上海一恒儀器設備公司；BT25S分析天平：賽多利斯貿易（上海）有限公司；索氏提取器：重慶拓新玻璃儀器廠；RE-2000型旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 技術路線

牛奶子→清洗→取籽→干燥→粉碎→過篩→稱重→索氏抽提→測定得率

準確稱取20 g干樣，加入提取溶劑，按一定比例的料液比，浸泡后回流提取，經過濾、減壓濃縮后，得提取物，后計算精油得率。

1.2.2 牛奶子果籽油得率的計算

牛奶子果籽油得率/%=提取所得油脂質量/原料質量×100

1.2.3 單因素試驗

1.2.3.1 7種有機溶劑對牛奶子果籽油得率比較試驗

準確稱取20 g牛奶子粉干樣，料液比1∶10（g/mL）條件下，添加不同有機溶劑，40℃索氏提取90 min，抽濾分離后，計算精油得率，以確定最佳溶劑。

1.2.3.2 料液比對牛奶子果籽油得率的影響

準確稱取 20g 牛奶子粉干樣，料液比 1∶8、1∶9、1∶10、1∶11、1∶12（g/mL）條件下，40 ℃索氏提取 90 min，抽濾分離后，計算精油得率，以確定最佳料液比。

1.2.3.3 提取溫度對牛奶子果籽油得率的影響

準確稱取20 g牛奶子粉干樣，料液比1∶10（g/mL）條件下，提取溫度 20、30、40、50、60 ℃索氏提取 90 min，抽濾分離后，計算精油得率，以確定最佳提取溫度。

1.2.3.4 提取時間對牛奶子果籽油得率的影響

準確稱取20 g牛奶子粉干樣，料液比1∶10（g/mL）條件下，40 ℃索氏提取 70、80、90、100、110 min，抽濾分離后，計算精油得率，以確定最佳提取時間。

1.2.4 工藝優化試驗

在單因素試驗的基礎上，確定Box-Benhnken設計的自變量，以牛奶子果籽油得率為響應值，通過響應面分析獲得最佳提取工藝參數。

1.2.5 油脂理化性質分析[7]

折光指數，采用GB/T 5527-2010《動植物油脂折光指數的測定》；酸值采用GB/T5530-2005《動植物油脂酸值和酸度測定》；過氧化值采用GB/T 5538-2005《動植物油脂過氧化值測定》；水分及揮發物含量采用GB/T 5528-2008《動植物油脂水分及揮發物含量測定》；碘值采用GB/T 5532-2008《動植物油脂碘值的測定》；相對密度采用GB/T 5009.2-2003《食品的相對密度的測定》；不皂化值采用GB/T 5535.2-2008《動植物油脂不皂化物測定》；皂化值采用GB/T 5534-2005《動植物油脂 皂化值的測定》；不溶性雜質采用GB/T 15688-2008《動植物油脂不溶性雜質含量的測定》。

2 結果與分析

2.1 不同有機溶劑對牛奶子果籽油得率的影響

準確稱取20 g牛奶子粉干樣，料液比1∶10（g/mL）條件下，添加不同有機溶劑，40℃恒溫振蕩90min，抽濾分離后，計算精油得率，以確定最佳溶劑，結果見圖1。

圖1 不同有機溶劑對牛奶子果籽油得率的影響Fig.1 Effect of different organic solvents on the extraction yield of seed oil

由圖1可以得出，同等條件下正己烷對牛奶子果籽油得率最高，其次是石油醚。所以選擇正己烷來進行試驗。

2.2 料液比對牛奶子果籽油得率的影響

準確稱取 20g牛奶子粉干樣，料液比 1∶8、1∶9、1∶10、1∶11、1∶12（g/mL）條件下，40 ℃索氏提取 90 min，抽濾分離后，計算精油得率，以確定最佳料液比，結果見圖2。

圖2 料液比對牛奶子果籽油得率的影響Fig.2 Effect of material to liquid ratio on the extraction yield of seed oil

由圖2看出，在同等條件下，得率隨著料液比的減小而逐漸增大，直到料液比為1∶11（g/mL）時，達到最大得率，之后減小。

2.3 提取溫度對牛奶子果籽油得率的影響

準確稱取20 g牛奶子粉干樣，料液比 1∶10（g/mL）條件下，提取溫度 20、30、40、50、60 ℃恒溫振蕩 90 min，抽濾分離后，計算精油得率，以確定最佳提取溫度，結果見圖3。

圖3 提取溫度對牛奶子果籽油得率的影響Fig.3 Effect of temperature on the extraction yield of seed oil

由圖3看出在同等條件下，牛奶子果籽油得率隨著提取溫度的逐漸升高而增大，直到提取溫度達到40℃，得率為最大值，之后逐漸降低。

2.4 提取時間對牛奶子果籽油得率的影響

準確稱取20 g牛奶子粉干樣，料液比 1∶10（g/mL）條件下，40 ℃索氏提取 70、80、90、100、110 min，抽濾分離后，計算精油得率，以確定最佳提取時間，結果見圖4。

圖4 提取時間對牛奶子果籽油得率的影響Fig.4 Effect of time on the extraction yield of seed oil

由圖4看出，在相同條件下，牛奶子果籽油得率隨著時間的增加而增大，直到提取時間達到90 min，得率達到最大值，之后隨著逐漸降低。

2.5 工藝優化試驗

在單因素試驗的基礎上，確定Box-Benhnken設計因素表，見表1，Box-Benhnken試驗結果表見表2。

表1 Box-Benhnken設計因素表Table 1 Three factors levels of Box-Benhnken design

表2 Box-Benhnken試驗結果數據表Table 2 Design and results of Box-Behnken test

以牛奶子果籽油得率為響應值，利用Design-Expert 8.06軟件進行數據分析，得到二次回歸方程：得率=2.45+0.011A+0.087B+0.051C-0.013AB-0.031AC-0.027BC-0.11A2-0.14B2-0.17C2。對其進行方差分析，結果如表3所示。

表3 方差分析Table 3 Analysis of variance

各因素間交互影響見圖5。

由圖5看出，提取溫度在料液比較小時對牛奶子果籽油得率影響不大，但隨著料液比的逐漸變大而逐漸增大，直到料液比為 1∶11（g/mL）時，達到最大得率，之后減小，整體呈現為拋物線狀。原因可能是不同料液比對牛奶子果籽油得率影響較大。

圖5 料液比、提取溫度、提取時間與提取率交互影響響應面圖Fig.5 Response surface plots showing the effects of material to liquid ratio，temperature and time on extraction yield

料液比在提取溫度較低時對牛奶子果籽油得率影響不大，但隨著提取溫度的逐漸升高而增大，直到提取溫度達到40℃，得率達到最大值，之后逐漸降低，整體呈現拋物線狀。原因可能是40℃為牛奶子果籽油提取的最佳溫度，高于或者低于此溫度都會降低得率。

提取溫度在提取時間較低時，對牛奶子果籽油得率影響不大，但隨著提取時間的逐漸增加而增大，直到提取時間達到90min，得率達到最大值，之后逐漸降低，整體呈現拋物線狀。原因可能是提取時間超過90min后，由于有機溶劑的揮發，使得果籽油的得率有所降低。

在上述過程的基礎上，利用Design-Expert 8.0.6軟件對此模型進行分析，得到最優結果為：料液比為1∶11，提取溫度為 40℃，提取時間為90 min，牛奶子果籽油最大得率為2.537%。以此理論值為條件，進行了3次平行試驗，取平均值，得到最佳提取率為2.52%，此結果接近理論值，說明模型擬合較好。

2.6 牛奶子果籽油的理化性質

響應面法提取牛奶子果籽油理化性質測定結果見表4。

表4 牛奶子果籽油理化性質測定Table 4 Physical and chemical properties of the E.umbellataThunb.seed oil

從表4可以得出，牛奶子果籽油的皂化值為232.80 mg KOH/g，可能主要是以16個～18個碳的中長鏈脂肪酸為主；碘值為108.35 g I2/g，不飽和度較高，屬于半干性油脂。響應面提取牛奶子果籽油過氧化值和酸值都較低，說明牛奶子果籽油在提取過程中氧化程度低，油脂中游離脂肪酸的含量也較低，是一種優質的植物油脂，達到食用油脂的標準。

3 結論

本文對牛奶子果籽油提取過程中的影響因素進行了單因素試驗、響應面優化試驗分析，經過單因素試驗分析得到最佳的有機提取溶劑為正己烷，利用響應面優化分析法對牛奶子果籽油提取過程中的影響因素進行分析，得出牛奶子果籽油提取的最優條件為：料液比 1∶11（g/mL），提取溫度 40 ℃，提取時間 90 min，牛奶子果籽油最大得率為2.537%。以此理論值為條件，進行了3次平行試驗，取平均值，最佳得率為：2.52%，此結果接近理論值，說明模型擬合較好，可用此方法對整個提取過程進行預測和分析。響應面法提取牛奶子果籽油過氧化值和酸值都較低，不飽和程度較高，是一種優質的植物油脂資源，具有一定的開發利用價值。

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Optimization on Extraction of Natural Lycopene from Tibetan Wild E.umbellata Thunb.by Orthogonal Test

XUE Bei，LIU Zhen-dong*，LIU Yi，ZHONG Zheng-chang，ZHANG Guo-qiang
（Xizang Agricultural and Animal Husbandry College，Nyingchi 860000，Tibet，China）

Using the extraction rate of Tibetan Wild E.umbellata Thunb.seed oil as indicators，the optimum extraction conditions were determined by Box-Behnker response surface methodology based on the single factor test.The result showed that：the optimized extraction procedure was thatthe solid-liquid ratio was 1∶11（g/mL），extraction temperature was 40 ℃ and the heating time was 90 min.In this condition，the output of seed oil was 2.537%.With a comparatively low peroxide，valueacid value，as well as a high degree of unsaturation in fatty acids，Tibetan Wild E.umbellata Thunb.seed oil extracted by Box-Behnker response surface methodology is a kind of vegetable fat with a high development potential.

E.umbellata Thunb.；seed oil；extraction；response surface methodology

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.17.017

2016-12-16

西藏自治區科技計劃項目“西藏牛奶子等特色野果資源綜合利用關鍵技術研究及高附加值產品開發”；西藏特色生物資源開發利用平臺

薛蓓（1983—），女（漢），副教授，碩士研究生，研究方向：食品微生物與天然產物。

*通信作者：劉振東（1986—），男（漢），講師，碩士研究生，研究方向：微生物資源與天然產物開發及利用。