超临界CO2流体萃取博落回种子油工艺及其主要成分研究

刘秀斌，柳亦松 ，曾 静 ，刘 薇，曾建国

（1.湖南农业大学，湖南 长沙 410128；2.湖南省中药提取工程研究中心，湖南 长沙 410331）

博落回[Macleaya cordata（Willd.）R.Br.]系罂粟科博落回属植物，多年生高大草本，别称号筒杆、山号筒、落回等，广泛分布于我国的安徽、江西、湖南、福建、四川等省，是一种重要的药用植物。

博落回在我国有悠久的使用历史，全草主要活性成分以生物碱为主。现代药理学研究表明博落回中的活性成分具有消炎、改善肝功能、增强免疫力、抗肿瘤作用等显著药理活性[1-4]。超临界CO2萃取具有操作温度低、溶解能力强、无毒、无污染、无溶剂残留及产品易分离等优点，克服了溶剂提取法在分离过程中需蒸馏加热，油脂易氧化、酸败等缺点[5-6]。近年来从博落回除种子外的全草其他部位（根、茎、叶、果皮）中提取的生物碱作为原料开发出兽药，但目前国内外尚未有对博落回种子进行化学成分研究和对其开发利用的报道。植物种子中富含对人体有利的不饱脂肪酸，因此为了综合利用博落回资源，开发利用博落回种子，实现资源的最大化利用，利用超临界CO2流体萃取技术提取博落回的种子油，研究原料的颗粒度、萃取压力、萃取温度以及萃取时间对萃取种子油得率的影响，并采用GC-MS对得到种子油的成分进行研究，为综合开发利用博落回种子油提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

博落回种子由湖南美可达生物资源有限公司提供，购自湖南沅陵。种子经除杂、过筛、干燥后备用。

1.2 主要仪器与设备

超临界CO2萃取装置（HA231-50-25）（南通华安超临界萃取设备公司）；GC-MS（QP2010）气相色谱—质谱联用仪（日本岛津）；中药粉碎机FW177（天津泰斯特）。

1.3 试验方法

1.3.1 种子油得率 博落回种子油得率的计算公式如下：

式中M1为博落回种子油重量，M2为博落回种子原料重量，为种子油得率。

1.3.2 甲酯化方法及GC-MS分析 准确量取200 μL种子油，加入2 mL 0.6 mol/L氢氧化钾甲醇溶液振荡充分混合1 min，静置10 min，取2 mL正己烷混匀1 min，静置取上清液正己烷相1 mL，于3000 r/min离心5 min过0.45 um有机膜，取1 μL上机分析。

气相色谱条件：HP-88色谱柱（100 m×0.25 mm×0.20 um）；载气为高纯氦气；柱流速1.04 mL/min；进样方式为分流，分流比10：1；柱温120℃；进样口温度250℃；起始温度120℃，进样量1μL。

质谱条件：离子源温度200℃；GC/MS接口温度220℃；电离方式EI源；电离电压：70 ev；采集方式全扫描；质核比扫描范围50～600 m/z。

2 结果与分析

2.1 物料粉碎粒度对种子油得率的影响

固定萃取釜温度35℃，分离温度55℃，萃取压力 30 MPa，分离压力 8 MPa，萃取 2 h，考察 10、24、30、40、50目不同颗粒度对种子油得率的影响，试验重复2次。种子的粒度与萃取率的关系如图1所示。从图1可以看出，种子颗粒度从10目到50目之间随着物料颗粒度的减小，种子油的得率先增大后减少，种子颗粒在24目时种子油得率最大，因此选择24目为下一步试验参数。

图1 物料粉碎粒度对种子油得率的影响

2.2 萃取温度对种子油得率的影响

固定种子颗粒度为24目，分离温度55℃，萃取压力30 MPa，分离压力8 MPa，萃取2 h，考察30、35、40、45、50℃不同萃取温度对种子油得率的影响，试验重复2次。萃取温度与种子油得率的关系如图2所示，由图2可知，萃取温度从30℃到50℃，随着萃取温度的升高，种子油得率呈先升高再下降的趋势，在温度为45℃时种子油得率达到最高，当温度升到50℃时，种子油得率开始略降。其原因可能是：萃取温度是影响种子油在超临界CO2流体中溶解度的重要因素，随着温度的升高，超临界CO2流体的扩散系数和挥发度提高，其溶解度和萃取速率增大；但温度升高到一定值后，超临界CO2流体的密度会降低，从而导致其溶解能力降低，种子油得率又下降。对比萃取温度40℃与45℃时种子油颜色和种子油得率发现，种子油得率相差不大，40℃时萃取的种子油呈澄清亮黄色，与市售调和油颜色一致，温度大于40℃时萃取出来的种子油呈浑浊暗黄色。在温度超过45℃时，种子油变浑浊，说明可能有杂质浸出，或者温度过高可能破坏了种子油成分，而且温度越高能耗越大，会增加实际生产中的成本。综合考虑，选择40℃作为萃取温度。

图2 萃取温度对种子油得率的影响

2.3 萃取压力对种子油得率的影响

固定种子颗粒度为24目，分离温度55℃，萃取温度为40℃，分离压力8 MPa，萃取 2 h，考察 10、20、25、30、35 Mpa 不同萃取压力对种子油得率的影响，试验重复2次。萃取压力与种子油得率的关系如图3所示，从图3可以看出，在萃取压力10～35 MPa范围内，种子油得率随着压力增大而增大。这是因为随着压力的增大，超临界CO2流体的密度增加，博落回种子油溶解度增大从而使种子油得率提高。虽然压力提高能提高种子油得率，但由于压力增大对设备要求更高且能耗增加，必然增加生产成本，综合考虑选用35 MPa作为萃取压力。

图3 萃取压力对种子油得率的影响

2.4 萃取时间对种子油得率的影响

固定萃取斧温度40℃，分离温度55℃，萃取压力35 MPa，分离压力8 MPa，物料颗粒度24目，考察 30、40、50、60、90、120、180、240、300 min 不同萃取时间对种子油得率的影响，试验重复2次。图4为萃取时间对超临界CO2萃取种子油的影响曲线，由图4可知，在萃取的起始阶段，0到30 min的范围内由于种子中的含油量高，种子油的萃取量增加。随着萃取时间的延长，进入转换阶段，萃取量增加缓慢，萃取时间从60 min到300 min种子油得率增加缓慢，90 min时基本萃取完全。考虑到能耗等生产成本因素，选择萃取时间60 min为萃取压力35 MPa、萃取温度40℃条件下的最佳萃取时间。

图4 萃取时间对种子油得率的影响

2.5 验证试验

选用同一批次种子经过相同的前处理，按物料颗粒度24目、萃取压力35 MPa、萃取温度40℃、萃取时间60 min，分离温度55℃，分离压力8 MPa条件下重复萃取3次，种子油得率分别为35.15%、35.09%、35.33%，平均35.19%，RSD为0.3549%，说明该方法提取博落回种子油稳定性好。

2.6 种子油甲酯化GC-MS分析

超临界CO2流体萃取的博落回种子油经甲酯化衍生处理后经GC-MS分析，总离子流图如图5所示，从种子油中共检出8种组分，经数据处理系统按面积归一法进行定量分析，得到了各脂肪酸在油脂中相对百分含量（表1）。

根据GC-MS质谱联用仪获得质谱信息经数据库（NIST08.LIB）检索、人工解析及查对有关资料分析，确认了其中的8种化学成分，结果见表1。博落回种子油中主要含有棕榈酸、亚油酸、油酸和硬脂酸，其中含量分别为4.78%、78.83%、13.60%和1.52%。

表1 博落回种子油成分的GC-MS分析结果

3 小结与讨论

试验首次优化了超临界CO2流体萃取博落回种子油工艺，得到了最佳的萃取工艺，在萃取压力35 MPa，萃取温度40℃，萃取时间60 min，分离温度55℃，分离压力8 MPa条件下超临界CO2萃取博落回种子油得率可以达到35%以上。首次利用GC-MS对博落回种子油进行成分分析，结果表明博落回种子油中主要含有8中有机脂肪酸，其中亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸含量较高，含量分别为78.83%、13.60%、4.78%、1.52%，亚油酸和油酸在博落回种子油含量共92.43%。

亚油酸是一种功能性不饱和脂肪酸，是存在于人和动物体内的营养物质，具有增强肌体免疫力、改善脂肪代谢、抑癌、降脂减肥、抗动脉粥样硬化、抗糖尿病及改善骨组织代谢等多种生理功能[5-6]。目前亚油酸作为新型饲料添加剂在禽畜业养殖中的应用越来越多[7-8]。采用超临界CO2流体萃取博落回种子油，发现其含量高达35%以上，且种子油中富含共轭亚油酸，因此下一步可对博落回种子油进行必要的安全性评价，将使博落回种子油具有广阔的应用前景。

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