西紅花精油的提取工藝研究及其抗氧化性分析

徐晨曦　張赟彬　汪馨　張玥　張貴振　陸佳爍　蔣靈靈　顧雯婧　孫麗紅

摘要：目的與方法：研究西紅花花瓣精油提取的最佳工藝和西紅花精油的抗氧化活性。結果：西紅花精油最佳提取條件為采用溶劑浸提法，以石油醚作為提取溶劑，提取得到的精油黃色、透明、無雜質，具有明顯的西紅花香氣，香氣濃郁。在液料比為1∶15、浸提溫度為45 ℃、時間為2 h的條件下，西紅花精油的提取率最高。采用溶劑提取法提取西紅花精油，在液料比為1∶9，浸提溫度為35 ℃、時間為1 h的條件下，提取得到的西紅花精油抗氧化性最好。結論：本研究可為西紅花花瓣的開發利用和西紅花精油活性研究提供科學依據。

關鍵詞：西紅花;精油;提取;抗氧化

西紅花為藥食同源植物，具有活血化瘀、涼血解毒、解郁安神等功效[1]，素有“植物黃金”之稱[2]。西紅花采收花柱（雌蕊）后的副產物主要為花瓣，數量大但一般均不被利用，造成了較大的資源浪費。

隨著人民生活水平的不斷提高，精油的需求量快速增加[3-5]。雖然芳香植物精油的研究和應用已有較多，但從西紅花花瓣中提取精油的研究仍然處于空白階段，市場上至今未見西紅花精油相關產品。因此，成功提取西紅花精油市場前景廣闊[6]。本試驗研究西紅花精油的提取工藝并對精油的抗氧化性進行分析，為后續西紅花廢棄物的綜合利用打下基礎。

1材料與儀器

1.1材料

西紅花花瓣，由上海市食蘊同源農產品專業合作社提供;石油醚、NaCl、無水NaSO、無水乙醇（質量分數≥99.7%）（均為分析純，上海泰坦科技股份有限公司）。

1.2儀器

電子天平（ME204E/02型），梅特勒-托利多儀器有限公司;KQ-50DE超聲波清洗儀，昆山市超聲儀器有限公司;DK-S24恒溫數顯水浴鍋，常州翔天試驗儀器廠;EMS-20磁力攪拌油浴鍋，喬躍電子上海有限公司;BUCHI R-2真空旋轉蒸發儀，Buchi試驗室設備貿易上海有限公司。

2方法

2.1不同提取方法的比較

2.1.1水蒸氣蒸餾法提取西紅花精油參考張棋[7]的方法，采用水蒸氣蒸餾法提取裝置，稱取100 g西紅花花瓣，將粉碎好的西紅花花瓣與1.5 L的0.1% NaCl溶液混合放入圓底燒瓶中，將水蒸氣發生器產生的水蒸氣通入原料瓶，同時對原料瓶進行加熱，保持微沸狀態，收集餾出液。用石油醚對餾出液進行萃取，然后加入無水NaSO對萃取液進行干燥，濾除固體后，減壓蒸發除去有機溶劑得到西紅花精油。稱重后計算西紅花精油提取率。

2.1.2索氏提取法提取西紅花精油將粉碎好的10 g西紅花花瓣放入索氏提取器中，以石油醚作為提取溶劑，提取完成后，提取液減壓蒸發除去有機溶劑得到精油。稱重，計算精油提取率。

2.1.3溶劑提取法提取西紅花精油將粉碎好的100 g西紅花花瓣與石油醚充分混合，常溫浸提24h，過濾，收集濾液，減壓蒸發除去有機溶劑得到精油。稱重，計算精油提取率。

2.2溶劑提取法提取西紅花精油的研究

將粉碎好的100 g西紅花與一定量石油醚充分混合，放入燒杯中，設置不同的液料比、浸提溫度、浸提時間等實驗參數，進行石油醚浸提。過濾，收集濾液，減壓蒸發除去有機溶劑，稱重，計算精油提取率。

2.2.1不同液料比對精油提取的影響在提取時間2 h、提取溫度為40 ℃條件下，選擇不同料液比水平（1∶3、1∶6、1∶9、1∶12、1∶15）提取西紅花精油，并測定精油提取率。

2.2.2不同浸提時間對精油提取的影響在提取溫度40 ℃、料液比1∶12條件下，選擇不同浸提時間（1、2、3、4、5 h）提取西紅花精油，并測定精油提取率。

2.2.3不同浸提溫度對精油提取的影響在提取時間2 h、料液比1∶12條件下，選擇不同浸提溫度（35、40、45、50、55 ℃）提取西紅花精油，并測定精油提取率。

2.3西紅花精油提取率的計算

西紅花精油提取率按式（1）計算：

精油提取率（%）=提取得到的精油質量（g）/原料質量（g）*100%（1）

2.4西紅花精油對DPPH自由基清除作用的測定

根據參考文獻[8]中的測定方法，精確稱取西紅花精油，于容量瓶中用無水乙醇定容，配制成1.0 mg/mL溶液。取3 mL的上述溶液與同體積的蒸餾水混合制得樣品溶液。將0.5 mL樣品液加入2.5 mL DPPH溶液（0.1 mmol/L），室溫遮光放置30 min，反應完全后，于525 nm波長處測其吸光度A1。同時測定0.5 mL樣品液加入2.5 mL 50%的乙醇溶液，所測得的吸光度值記為A2。平行測定用50%的乙醇溶液作參比時的吸光度（即0.5 mL的50%的乙醇溶液加入2.5 mL DPPH溶液），所測得的吸光度值記錄為A0。每個試樣做3個平行樣，取平均值。用抗壞血酸（0、0.01、0.02、0.03、0.04 mg/mL）作為陽性對照組，并以抗壞血酸濃度和DPPH自由基清除率做標準曲線。樣品的最終清除DPPH自由基結果以每克樣品對應的抗壞血酸當量來表示。

清除率計算公式為式（2）：

DPPH自由基清除率R=1-（A-A）/A（2）

式（2）中，A-樣品溶液吸光度、A-樣品本底吸光度、A-參比溶液吸光度。

3結果與分析

3.1不同提取方法的比較

從提取率來看，3種提取方法以溶劑提取法的提取率最高，其次是水蒸氣蒸餾法，索氏提取法提取精油的提取率最低。從精油的質量來看，以索氏提取法和溶劑浸提法得到的精油香氣較為濃郁，但索氏提取法得到的精油透明度較低，較為渾濁。水蒸氣蒸餾法提取得到的精油香氣不明顯、質量相對較差。綜上，溶劑提取精油能最大程度地保留西紅花的特征香氣，呈黃色、透明狀，故后續試驗均采用溶劑提取法提取精油（表1）。

3.2浸提法提取西紅花精油的最佳工藝研究

3.2.1不同液料比對精油提取的影響以石油醚作為提取溶劑，在提取時間2 h、提取溫度為40 ℃的條件下研究不同料液比水平（1∶3、1∶6、1∶9、1∶12、1∶15）對西紅花精油提取率的影響，篩選出西紅花精油提取的最佳液料比。由圖1可見，西紅花精油的提取率隨著料液比的增大而增大，當料液比1∶12時達到最大，其后略有下降。這可能是因為隨著石油醚體積分數增加，精油有效成分浸出量增大，提取率升高;此后提取率基本保持不變。因此，后續西紅花精油提取的料液比選取1∶12。

3.2.2不同浸提時間對精油提取的影響以石油醚作為提取溶劑，在提取溫度40℃、料液比1∶12條件下研究不同浸提時間水平（1、2、3、4、5 h）對西紅花精油提取率的影響。由圖2可見，西紅花精油的提取率隨著提取時間的增大而增大，但提取時間為2 h以上時，提取率反而快速下降。這可能是因為西紅花中的精油成分隨著提取時間的增加，溶出的成分增加，導致提取率上升，大約在2 h左右達到最大。此后，隨著提取時間的增加，溶出的成分不再大幅度增加，但由于溶出成分的揮發性以及氧化作用等等，導致精油有效成分反而下降，提取率降低。因此，后續西紅花精油提取時間選取2 h。

3.2.3不同浸提溫度對精油提取的影響以石油醚作為提取溶劑，在提取時間2 h、料液比1∶12條件下研究不同提取溫度（35、40、45、50、55 ℃）對西紅花精油提取率的影響。由圖3可見，在提取溫度35～55 ℃范圍內，西紅花精油的提取率呈先升后降的形態，在40 ℃提取時的提取率最大。這可能是因為西紅花中的精油成分隨著石油醚提取溫度的升高，溶出的成分增加，導致提取率上升，但隨著提取溫度的進一步升高，溶出的精油成分容易揮發或發生氧化作用，導致精油有效成分減少，提取率降低。因此，后續西紅花精油提取溫度選擇40 ℃。

3.2.4正交試驗設計與結果根據單因素試驗結果，以西紅花精油提取率為指標，確定精油提取的因素水平表（表2），即料液比（1∶9、1∶12、1∶15）、提取溫度（35、40、45 ℃）和提取時間（1、2、3 h）。通過三因素三水平正交試驗[11]，對采用溶劑提取法提取西紅花精油的提取條件進行優化。由表3可見，極差RC>RB>RA，即浸提時間對試驗結果影響最大，其次是提取溫度，最后是液料比。根據K值進行分析，得出A3>A2>A1、B3>B1>B2、C2>C3>C1。因此，溶劑提取法提取西紅花精油的優選提取工藝條件為A3B3 C2，即液料比為1∶15、浸提溫度為45 ℃、時間為2 h時，能得到最高的西紅花精油提取率。

3.2.5精油的抗氧化性測定結果對上述正交試驗提取的精油的抗氧化性進行研究，考察精油清除DPPH自由基的能力。由表4可見，極差RA>RB>RC，即液料比對抗氧化性的影響最大，其次是提取溫度，最后是提取時間。根據K值進行分析，得出A1>A2>A3、B1>B2>B3、C1>C3>C2。因此，溶劑提取法提取西紅花精油的優選提取工藝條件為A1B1C1，即液料比為1∶9、浸提溫度為35℃、時間為1 h，提取得到的西紅花精油抗氧化性最好。

4結論

本研究結果表明，以西紅花花瓣為原料，采用溶劑浸提法，以石油醚作為提取溶劑，提取得到的西紅花精油黃色、透明、無雜質，具有豐富的西紅花香氣。通過對精油提取工藝的優化，得到西紅花精油提取的最佳工藝條件為：液料比1∶15、浸提溫度45 ℃、時間2 h。對提取得到的西紅花精油進行抗氧化性的研究，結果表明：在液料比為1∶9、浸提溫度為35 ℃、時間為1 h的條件下，提取得到的西紅花精油抗氧化性最好。從本研究結果可見，從西紅花的廢棄物中提取西紅花精油是可行的，在進一步開發利用西紅花精油時，需綜合考慮提取率和精油抗氧化性，以獲得最佳的經濟效益和生物活性。參考文獻

[1]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典（2015年版一部）[M].北京：中國醫藥科技出版社，2015：129.

[2]Maryam Vahedi，Sumit Govil，Shailesh Kumar，et al. Therapeutic applications of crocus sativus L.（Saffron）：A review [J]. The Natural Products Journal，2016，6（3）：162-171.

[3]翟秀，馮文旭，吳殿輝，等.植物精油對真菌微生物抑制作用的研究進展 [J].食品與發酵工業，2021，47（6）：259-266.

[4]鄧永飛，何惠歡，馬瑞佳，等.植物精油在食品行業中的應用[J].中國調味品，2020，45（6）：181-184.

[5]吳林潔.精油產業現狀與發展前景-中國有望成主力軍[J].中國化妝品，2016，4（Z1）：71-73.

[6]陳娜，楊濱.西紅花非藥用部位化學成分和藥理作用研究進展[J].中國中藥雜志，2018，43（14）：2884-2891.

[7]張棋.玫瑰精油的提取工藝及應用研究進展[J].當代化工研究，2018，4（10）：153-154.

[8]馬延紅，孫僑生，段志芳，等.小茴香揮發油提取工藝優化及抗氧化研究[J].中國調味品，2020，45（2）：68-71.

[9]林芮昀.迷迭香精油的抗氧化性研究[J].化工管理，2018（3）：82-83.

[10]張全才，田文妮，羅志鋒，等.山楂多糖提取工藝優化及其抗氧化活性研究[J].中國食物與營養，2021，27（5）：19-24.

[11]張玉軍，莫志江.文獻中正交試驗的常見問題分析和解決方法[J].中國現代應用藥學，2013，30（6）：696-700.

Extraction Technology and Antioxidant Activity Study of Saffron Essential Oil

XU Chen-xi ZHANG Yun-bin WANG XinZHANG Yue ZHANG Gui-zhen LU Jia-shuo JIANG Ling-ling GU Wen-jing SUN Li-hong

（1School of Public Health，Shanghai University of Traditional Chinese Medicine，Shanghai 200203，China;

2 Shanghai Urban Construction Vocational College，Shanghai 201415，China;

3 College of Traditional Chinese Medicine，Shanghai University of Traditional Chinese Medicine，Shanghai 200203，China）Abstract：Objective and Method? Using the petals of saffron as raw materials，we studied the optimum extraction conditions of its essential oil and its antioxidant activity.Result The best extraction method of saffron essential oil was solvent extraction，using petroleum ether as extraction solvent，the extracted essential oil was yellow，transparent，without impurities，and have obvious saffron aroma.The best extraction rate of saffron essential oil was obtained when the ratio of liquid to material was 1：15，the extraction temperature was 45℃ and the extraction time was 2 h.Saffron essential oil was extracted by solvent extraction method.Under the conditions of liquid-solid ratio 1∶9，extraction temperature 35 ℃ and extraction time 3 h，the antioxidant activity of the extracted saffron essential oil was the best.Conclusion This study can provide scientific basis for the development and utilization of saffron petals and the activity of saffron essential oil.

Keywords：saffron;essential oil;extract;antioxidant