超临界萃取诺丽籽油工艺研究

1、现代食品科技Modern Food Science and Technology 2011, Vol.27, No.3超临界萃取诺丽籽油工艺研究郭志勇，刘小琴，王维，白新鹏（海南大学食品学院，海南海口 570228）摘要：本研究以诺丽籽为原料，应用超临界CO2萃取技术提取诺丽籽油，采用响应面试验研究了压力、温度、流速、时间等因素对萃取效果的影响，从而确定出诺丽籽油的适宜萃取条件。研究表明在萃取温度37 、压力21 MPa、流速20 L/min、提取时间104 min时，诺丽籽油得率最高为20.35%，其中萃取温度和压力对提取率影响较大。关键词：诺丽籽；超临界萃取；响应面 文章篇号：1673-9

2、078(2011)3-321-323Supercritical Fluid Extraction of Noni Seed OilGUO Zhi-yong, LIU Xiao-qin, WANG Wei, BAI Xin-peng (College of Food Science, Hainan University, Haikou 570228, China)Abstract: The extraction of noni seed oil was studied by using supercritical CO2 fluid extraction technology. A surfac

3、e response experiment design was used to quantify the effects of pressure, temperature, flow velocity and time on the oil recovery determining the appropriate conditions of noni seed oil extraction. The result showed that under the conditions of temperature 37 ，pressure 21 MPa，flow velocity 20 L/min

4、 and the extract time 104 min, the highest oil recovery was reached 20.35% and the pressure and temperature expressed more influence.Key words: noni seed oil; supercritical fluid extraction; surface response诺丽果(Morinda citrifolia)又称为萝梨、四季果或印桑椹(Indian mulbeery)，是一种草本植物，原产于亚洲、澳大利亚及一些太平洋岛屿，其果被当地人称作“神奇果

5、”，现引种于海南。诺丽果可用来治疗多种疾病，如糖尿病、高血压、心脏不适、疼痛、精神压抑及消化不良等1。诺丽含有莨菪亭、多种萜类化合物、多种蒽醌类化合物、多种生物碱、谷甾醇、多种黄酮糖苷、茜素、芸香苷等药用成分，现代药理实验揭示诺丽有抗细菌、抗病毒、抗真菌、抗肿瘤、抗寄生虫、镇痛、降血压、消炎和提高免疫力的活性2，而对诺丽籽油及其提取物的研究并不多。常用的植物油脂提取方法有溶剂浸提法、索氏提取法、超临界提取法等，相比其它方法，超临界提取具有提取温度低、提取时间短、提取效率高、溶剂分离方便完全等优点，适合天然产物的提取。本研究采用响应面分析法，讨论压强、温度、流速及时间对诺收稿日期：2010-10

6、-29基金项目：海南省自然科学基金项目（808107）；海南省教育厅科学研究项目（Hjkj2009-19）；海南大学科研启动基金项目（Kyqd1049）作者简介：郭志勇（1985-），男，硕士研究生，研究方向为农产品贮藏及加工通讯作者：白新鹏（1963-）,男，教授，博士，研究方向为粮食、油脂和植物蛋白质工程丽籽出油率的影响，优化超临界CO2提取诺丽籽油的试验条件。 1 材料与方法1.1 材料与试剂诺丽籽由海南诺丽种植产业工业园提供，原料清理后烘至恒重备用；食品级二氧化碳气体：海南食品工业气体供应公司；浓盐酸、氢氧化钾、酚酞、丙酮、乙醇、乙醚均为分析纯：广州化学试剂公司。 1.2 仪器与设备S

7、C-1超临界萃取器：德阳四创科技有限公司；PB3001-N电子精密天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；101-1-BS电热烘箱：上海跃进医疗器械厂；DG160C 粉碎机：浙江省瑞安市春海药材器械厂；DK-98-1电热恒温水浴锅：江苏省金坛宏华仪器厂。 1.3 试验方法 1.3.1 样品预处理置已干燥的诺丽籽于65 烘箱中烘至恒重，经粉碎机粉碎过40目筛后室温下保存于干燥器中备用。 1.3.2 二氧化碳超临界提取每次称取100 g已预处理的诺丽籽粉，把诺丽籽粉装进萃取器，再把萃取器装进萃取罐，密封好顶盖；待萃取罐及分离罐温度达到预定温度后，打开进气阀，321现代食品科技 Modern Fo

8、od Science and Technology 2011, Vol.27, No.3根据试验设计需要设定萃取罐压强及二氧化碳流速；待萃取罐达到预定压强后开始计时，提取一定时间后关闭进气阀，收集分离罐所得油提取物。以萃取压力（X1）、萃取温度（X2）、萃取时间（X3）和二氧化碳流速（X4）为因子，按照响应面组合设置提取条件，进行超临界提取实验，以提取率（Y）为响应值，平衡实验两次，实验结果取平均值。提取率（Y）按式（1）计算。Y=（W1/W2 ）×100% （1）式中：W1-提取的油的重量(g)，W1-原料诺丽籽粉的重量(g)。，（P=0.00024），其次是X4影响显著（P=0.

9、052141）X3和X2对试验结果的影响不显著，同时X1X2、X1X4、X2X4的交互作用对试验结果影响显著。表2 响应面分析方案及试验结果Table 2 Program and experimental results of RSM (Uncoded)RUNX1X2X3X4 Y/%1 15 40 15 120 15.432 25 40 15 120 18.883 15 60 15 60 16.534 25 60 15 60 19.895 15 40 25 60 16.846 25 40 25 60 15.197 15 60 25 120 9.178 25 60 25 120 18.629 1

10、1.59110 28.40950 20 502090 9.0490 19.681.3.3 理化指标测定水分及挥发物含量测定3；酸值的测定4；皂化值的测定5；不皂化物含量的测定6；磷脂含量的测定7；不溶性杂质含量的测定8 2 结果与分析2.1 超临界提取工艺研究表1 响应面分析试验因素与水平编码表 Table 1 List of coded factors and levels for RSM 因素 X1(压强/MPa) X2(温度/) X3流速/(L/min) X4(时间/min)水平-1.68 -1 0 +1 +1.68 11.591 15 20 25 28.409 33.182 40 50

11、 60 66.818 11.591 15 20 25 28.409 39.546 60 90 120 140.45411 20 33.18212 20 66.81820 90 18.6620 90 18.4513 20 50 11.591 90 19.3814 20 50 28.409 90 19.3515 20 50 20 39.546 16.1116 20 50 20 140.45412.2417 20 50 20 90 19.0218 20 50 20 90 19.1219 20 50 20 90 19.3120 20 50 20 90 19.6321 20 50 20 9019.15采

12、用Small Composite: Hartley Method的试验设计原理，对X1、X2、X3、X4四因素进行试验设计，响应值为出油率（Y），各因子编码值见表1，试验设计和试验结果见表2。采用SAS9.0程序对表2所得实验数据进行回归分析，得出以出油率（Y）为因变量，四因素（X1、X2、X3、X4）为自变量的回归方程：Y=19.08503+2.380073X1-0.062433X2-0.00892X3-1.150554X4-1.5649113X12+1.37625X1X2+0.12375X1X3+1.39875X1X4-0.065954X22+0.356804X2X3-1.35483X2X

13、4+0.220425X32-0.203817X3X4-1.61452X42模型的确定系数R2=0.9718，拟合性良好。再对表2的试验结果进行方差分析，发现各处理方法之间差异显著，对各因素进行回归分析，结果见表3。当“Pr>F”值小于0.05 即表示该项指标显著，“Pr>F”值小于0.01，表明该模拟二次方程高度显著9。从表3可知X1对试验结果影响高度显著图1 四个因素对响应值Y的影响大小 Fig.1 The influence of main factor on Y同时从四个因素对响应值的影响直观图（图1）可见，X1和X4对试验结果影响作用明显，而X2和X3对试验结果影响不大，与

14、模型方程结果一致。根据表2所示的试验结果绘出稳定区域内Y值随因素X1、X4变化的关系图2是一开口向下的曲面图，说明在试验区域内有最高点，即试验结果Y在试验区322现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2011, Vol.27, No.3域内有最大值。因素X1、X4与响应值间的相互作用可通过响应面和等高线图直观反映出来。表3 试验结果方差分析 Table 3 variance analysis of test resultsSourceDFSSMSFPr > FX1 1 77.36257 77.36257 60.30627 0.00024X2

15、1 0.02205 0.02205 0.017189 0.899978X3 1 0.00045 0.00045 0.000351 0.985663X4 1 7.488389 7.488389 5.837407 0.052141X12 1 35.862 35.862 27.95542 0.001852X1X2 1 15.15251 15.15251 11.8118 0.013855X1X3 1 0.122513 0.122513 0.095502 0.767746X1X4 1 15.65201 15.65201 12.20118 0.012936X22 1 0.065005 0.065005 0

16、.050673 0.829367X2X3 1 0.421865 0.421865 0.328856 0.587168X2X4 1 6.08252 6.08252 4.741493 0.07231X32 1 0.726088 0.726088 0.566006 0.480314X3X4 1 0.137655 0.137655 0.107306 0.75436X42 1 38.95425 38.95425 30.36592 0.0015 Model Linear Quadratic Error Lack of fit Pure Error Total14 209.2548 14.94677 11.

17、65142 0.0031934 46 2 498.71724 24.67931 19.23821 0.00143272.9684318.2421114.22023 0.00322637.56908 6.261513 4.881023 0.0374777.696968 1.282828 0.227720.056937.469248 3.734624 65.60028 0.000875为了检测响应面法（RSM）的试验结果可靠性，根据以上试验条件进行验证试验。采用上述最优提取条件取整数即：用压强21 MPa、温度37 、流速20 L/min、时间104 min，进行三次重复超临界提取验证试验。同时与

18、表2中的实验结果较好的4号试验、10号试验及14号试验在相同的实验环境下作对比验证。在最佳工艺条件下的平均出油率为20.35%，在4号试验工艺条件下平均出油率为19.53%，在10号试验工艺条件下平均出油率为19.82%。在14号试验工艺条件下平均出油率为19.66%。结果证明在最佳工艺条件下，出油率均超过前面任一条件下的，基本符合RSM法优化得到的最大值。同时也证明了RSA设计的可靠性。因此，采用RSM法优化得到的超临界提取条件参数准确可靠，具有一定实用价值。 2.2 理化指标的测定按相应的国家标准，分别测定超临界提取的诺丽籽油指标参数见表4。表4 诺丽籽油理化指标测定Table 4 Non

19、i seed oil typical properties determination理化指标 水分及挥发物/% 酸值/(mg/g) 皂化值/(mg/g) 过氧化值/(mmol/kg)不皂化物/% 磷脂含量/% 不溶性杂质/%诺丽籽油 2.09 6.32 215.50 15.81 2.10 3.10 0.39Cross Product 620 216.9517根据拟合方程可以预测期间内响应值最大值Ym= 19.3257%，但误差较高，达4.54914，与之对应的因素水X1=21.80277、X2=36.99989、X3=19.78069、X4=104.4431，其对应的实际值（取整数）是压强2

20、1 MPa、温度37 、流速20 L/min、时间104 min，即在该条件下一次理论提取率可达19.33%。3 结论超临界二氧化碳提取诺丽籽油是行之有效的方法，提取时间短、提取温度低、效率高。通过响应面分析法对影响超临界提取因素研究，得出最佳工艺条件为：压强21 MPa、温度37 、流速20 L/min、时间104 min，其中压强影响最显著，提取时间次之，提取温度与二氧化碳流速对提取率影响相对较低。 参考文献1 NEIL SOLOMON M D. Noni: Nature's amazing healer M.Pleasan Grove: Woodland Publishing,

21、19992 WANG M Y, WEST B J, JENSEN C J, et al. Morindacitrifolia(noni): a literature review and recent advances in noni research J. Acta Pharmacol Sin, 2002, 23(12): 1127-1141（下转第316页）图2 Y=f（X1、X4）的响应面与等高线图 Fig.2 Responsive surfaces and contours of Y=f(X1, X4)323现代食品科技 Modern Food Science and Technolo

22、gy 2011, Vol.27, No.3加硅藻土的啤酒，说明添加单宁的啤酒比添加硅藻土的啤酒保鲜时间长。表3 添加柿子单宁和硅藻土啤酒的风味保鲜值的比较 Table3 Comparison of RSV between beer samples added withpersimmon tannin and diatomite酒样时间/h添加单宁的啤酒添加硅藻土的啤酒0.2990 0.6475 0.8200 0.927512 0.0615TBA24 0.3505 36 0.4560 48 0.5880经过70 mg/L的柿子单宁处理过的啤酒发酵液，酒液的澄清度、色度、TBA值、总酚值及蛋白质含

23、量等各指标都得到很好的改善，且效果优于硅藻土。柿子单宁作为啤酒的一种澄清剂，不仅可以提高啤酒的非生物稳定性和生物稳定性，而且具有抗老化和抗氧化的作用，能明显改善啤酒的感官特征，提高啤酒质量。 参考文献1 Volesky B.Detoxification of metal-bearing effluents:biosorption for the next century. Hydrometallurgy, 2000, 59: 203-2162 马宏艳.酿造单宁在啤酒生产中应用J.酿酒,2003,30(3):64 3 王福源.现代食品发酵技术M.北京:中国轻工业出版社,20044 李红,吴永阳,

24、张五九.啤酒抗氧化指标的研究J.啤酒科技,2004,8:17-215 Stevens F., Chenistry and Biology of Hop FlabonoidsJ. J.Am. Soc. Brew. Chem. 1998, 56:136-1456 庄学兰.啤酒色度及其测定方法J.啤酒科技,2007,2:37-39 7 董小雷.啤酒分析检测技术M.北京:化学工业出版社,20088 李志江.考马斯亮蓝G250染色法测定啤酒中蛋白质含量J.酿酒,2008,35:70-729 李红,吴永阳,张五九.啤酒抗氧化指标的研究J.啤酒科技,2004,8:17-2110 张志强.啤酒酿造技术概要M.北京:中国轻工业出版社,199511 王家林,薛长湖,付雪艳,等.酿造单宁在啤酒高浓酿造