枸杞揮發性成分提取工藝的優化研究

向 蕊，田曉靜，彭潔瓊，宋志峰，王雅妮，高丹丹，陳士恩

（西北民族大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州 730030）

枸杞亦稱枸杞子，屬茄科植物，為中國傳統珍貴藥材之一，在我國寧夏、青海、甘肅、陜西、山西、內蒙古、新疆等地盛產[1]。據《本草綱目》記載：有“除煩益志，補五勞七傷，壯心氣，除熱毒，散瘡腫，除風明目”之功效[2]。素有“紅寶石”之稱的枸杞營養成分極為豐富，據檢測分析，每100 g枸杞鮮果中有蛋白質12 g，碳水化合物46.3 g，膳食纖維12.6 g，還有胡蘿卜素19.6 mg，尼克酸4.5 mg，抗壞血酸13 mg，鈣37 mg，鐵6.5 mg，磷224 mg，鎂 41 mg，鋅 15 mg，錳 0.79 mg和硒 1.67 mg[3]。除此之外，其藥理作用也很高，這與枸杞的活性成分物質如枸杞多糖、黃酮類物質、類胡蘿卜素及甜菜堿等有關，尤其是枸杞多糖[4]。值得注意的是，枸杞中還含有大量的生物活性物質，稱枸杞揮發油。枸杞揮發油具有防腐、抗氧化、抑菌、殺蟲[5]和調節人體免疫功能[6]等多種功效，而且有利于高血壓、高血脂的患者治療。

目前，國內外報道枸杞多糖、甜菜堿、類胡蘿I-素的進展較多，重視其藥學價值并著力研究，但有關枸杞揮發油的研究和報告較少。試驗主要對寧夏中寧枸杞揮發油的提取工藝進行優化和闡述，旨在為枸杞的揮發性成分分析和進一步綜合開發利用提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

枸杞子，產地寧夏中寧，購置于實驗室4℃左右冰箱內保存。

1.2 試驗儀器

CLT-1A型磁力攪拌電熱套，江蘇省金壇友聯儀器研究所產品；101型電熱鼓風干燥箱，北京科偉永興儀器有限公司產品；KQ2200DE型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產品；DG120型四兩裝中藥材粉碎機，浙江省瑞安市春海藥材器械廠產品；FA2003N型電子天平，上海精密科學儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法[7-14]

1.3.1 預處理

試驗前，挑揀出腐爛、破損、干癟的枸杞子進行搓洗，然后間隔適當地擺放于托盤中，置于80℃烘箱中恒溫干燥6～8 h，粉碎后置于4℃左右的冰箱中備用。

1.3.2 單因素試驗

以浸泡時間（A）、料液比 （B）、蒸餾時間（C）、蒸餾溫度（D）為影響因素，研究水蒸氣蒸餾法對枸杞揮發性成分提取率的影響規律。

單因素與水平設計見表1。

表1 單因素與水平設計

精密稱取枸杞粉末30.000 g，加入180 mL純凈水，浸泡3 h，按中國藥典附錄XD揮發油測定法[15]在100℃下蒸餾3 h提取枸杞揮發油。所得揮發油的油水混合液由乙醚萃取后置于表面皿中，并在常溫下將乙醚揮發至恒質量，得枸杞揮發油樣品，稱量，計算提取率X。以此篩選工藝條件。

式中：X——所得枸杞揮發油的提取率，%；

a——所得揮發油和稱量皿的混合質量，g；

b——稱量皿的質量，g；

c——原料枸杞粉末30.000 g。

1.3.3 正交試驗

優化提取枸杞揮發性成分的工藝條件，在單因素試驗的基礎上，以浸泡時間、料液比、蒸餾時間、蒸餾溫度為影響因素采用L9（34）正交試驗。

枸杞揮發油提取的正交試驗因素與水平設計見表2。

按“1.3.2”操作方法進行試驗，計算提取率，以此比較優化水蒸氣蒸餾法提取枸杞揮發油的工藝條件。

表2 枸杞揮發油提取的正交試驗因素與水平設計

2 結果與分析

2.1 影響提取的因素考查

2.1.1 料液比對枸杞揮發油提取率的影響

料液比對枸杞揮發油提取率的影響見圖1。

圖1 料液比對枸杞揮發油提取率的影響

通過預試驗得知，原料與水的比值過大的樣品溶液容易焦煳，不利于揮發完全；原料與水的比值過小的樣品溶液蒸餾時沸騰后溶液會濺入測定器中，試驗結果不正確。因此，料液比對提取有一定影響，故試驗對料液比進行考查。稱取30 g枸杞粉5份，分別加入180，240，300，360，420 mL水，浸泡7 h，蒸餾3 h，用乙醚萃取所得的油水混合液，放置于表面皿中，并在常溫下將乙醚揮發至恒質量，得枸杞揮發油樣品，稱量，計算提取率。結果表明，料液比為1∶8時提取效果最佳。

2.1.2 浸泡時間對枸杞揮發油提取率的影響

浸泡時間對枸杞揮發油提取率的影響見圖2。

圖2 浸泡時間對枸杞揮發油提取率的影響

隨著浸泡時間的延長，枸杞粉溶解越充分，其揮發性成分溶出越徹底。故對浸泡時間的影響進行考查。稱取30 g枸杞粉5份，依次加入240 mL水，分別浸泡3，5，7，9，11 h，蒸餾3 h，其余操作同2.1.1。結果顯示，7 h時揮發完全。

2.1.3 蒸餾時間對枸杞揮發油提取率的影響

蒸餾時間對枸杞揮發油提取率的影響見圖3。

圖3 蒸餾時間對枸杞揮發油提取率的影響

保持料液比1∶8，浸泡時間7 h，蒸餾溫度100℃不變，研究不同的蒸餾時間對提取率的影響。根據提取率確定浸泡時間，隨著蒸餾時間的增加，在5 h處揮發完全，故選定蒸餾時間為5 h。

2.1.4 蒸餾溫度對枸杞揮發油提取率的影響

蒸餾溫度對枸杞揮發油提取率的影響見圖4。

圖4 蒸餾溫度對枸杞揮發油提取率的影響

保持料液比1∶8，浸泡時間7 h，蒸餾時間為5 h不變，研究不同的蒸餾溫度對枸杞揮發油提取率的影響。根據提取率確定浸泡時間，由圖可見在100℃時揮發完全，故選定蒸餾溫度為100℃。

2.2 正交試驗結果

上述各因素的考查結果表明，影響枸杞揮發油提取率的因素有浸泡時間、料液比、蒸餾時間、蒸餾溫度。以提取率作為考查指標進行L9（34）的正交設計試驗。

正交試驗見表3，正交試驗方差分析表4。

在95%的置信區間（α=0.05） 內，p＜0.05有顯著性，A，B，C，D 4個因素中，p值均小于0.05，所以4個因素對指標影響均顯著。最佳工藝為料液比1∶10，浸泡時間7 h，蒸餾時間5 h，蒸餾溫度80℃。對優選出的工藝條件進行驗證試驗，3次平行，提取率分別為0.043 3%，0.043 6%，0.043 0%，相對標準偏差0.004 9%，表明工藝穩定可行。

表3 正交試驗

表4 正交試驗方差分析

3 結論

枸杞揮發油的提取方法主要有有機溶劑萃取法和水蒸氣蒸餾法2種，有機溶劑萃取法使用較多的有機溶液，安全性較低、污染比較大；水蒸氣蒸餾法操作簡單、污染小，但試驗周期比較長，較適合于實驗室操作。

對提取工藝考查采用單因素篩選和正交試驗相結合的方法，單因素試驗結果表明，影響枸杞揮發油提取率的因素主要是浸泡時間、料液比、蒸餾時間、蒸餾溫度。正交試驗采用L9（34）正交表進行揮發油提取試驗，優化得提取最佳工藝為料液比1∶10，浸泡時間7 h，蒸餾時間5 h，蒸餾溫度80℃。驗證試驗表明，該方法結果穩定、切實可行、安全衛生、提取率較高，有力地保證了試驗的可靠性。