罗勒子油的超临界CO2提取工艺及其成分分析

胡尔西丹·伊麻木，张君萍，艾合米丁·外力，3，热娜·卡斯木，阿布力米提·伊力，*，阿吉艾克拜尔·艾萨

（1.新疆医科大学药学院，新疆乌鲁木齐830054；2.中国科学院新疆理化技术研究所新疆特有药用资源利用省部共建国家重点实验室培育基地，新疆乌鲁木齐830011；3.中国科学院大学，北京100039）

罗勒子油的超临界CO2提取工艺及其成分分析

胡尔西丹·伊麻木1，张君萍2，艾合米丁·外力2，3，热娜·卡斯木1，阿布力米提·伊力2，*，阿吉艾克拜尔·艾萨2

（1.新疆医科大学药学院，新疆乌鲁木齐830054；2.中国科学院新疆理化技术研究所新疆特有药用资源利用省部共建国家重点实验室培育基地，新疆乌鲁木齐830011；3.中国科学院大学，北京100039）

研究萃取温度、萃取压力、萃取时间对超临界CO2萃取罗勒子油得率的影响，进行了工艺的优化。结果表明，影响超临界CO2萃取罗勒子油得率的因素主次顺序为A（压力）＞C（时间）＞B（温度），最佳工艺条件为萃取压力300 Pa，萃取温度45℃、萃取时间为3 h。在此工艺条件下，罗勒子油得率为17.05%。罗勒子油脂肪酸组成主要为亚麻酸（85.76%）、棕榈酸（8.54%）和硬脂酸（5.1%），其中不饱和脂肪酸含量为86.35%。

罗勒子油；超临界CO2萃取；GC-MS；脂肪酸

罗勒子为唇形科植物罗勒Ocimum basilicum L.的果实，属一年生草本植物。作为习用维吾尔药材，新疆各地均有栽培。主治湿热性和粘液性疾病，如肝脏阻滞，吸收不佳，心悸抑郁，心神不足，瘫痪，面瘫，关节疼痛，腹泻痢疾等［1］。其在世界许多国家均有分布，作为栽培植物一说是地中海地区，另一所说是印度东部，亚洲南部和非洲［2-3］。通常作为医疗用品和香辛调味料来种植，是一种食药兼用的资源植物。近年来随着人们对绿色环保意识的提高，罗勒日益成为国内外医药保健、食品、化工领域的研究热点。中亚地区罗勒不仅作为食品调料，而且用于各类芳香原料的主要来源，尤其是精油和香水产业中具有很重的地位［4］。它是作为传统医药，民间用于呼吸道和尿道疾病，如咳嗽、哮喘、腹泻和肾脏病等［5］。罗勒精油已经广泛在糖果的调味料、烘烤食品、香肠和肉类、沙拉酱、非酒精饮料、冰淇淋、以及在牙齿和口腔的产品［6］。

目前罗勒子油的制备主要有溶剂法、索氏提取法和超临界CO2萃取法［7-9］。关于超临界CO2萃取罗勒子油，国内外研究报道不多。作者通过前期的罗勒子挥发油提取经验的基础上［10］，采用超临界CO2萃取技术筛选提取罗勒子油的工艺条件，并对罗勒子油的化学成分进行了定性分析，为进一步规模化生产提供一定的依据。

1　材料和方法

1.1材料

罗勒子：和田采集。

1.2仪器与试剂

Spe-ed SFE-2型超临界萃取仪：美国ASI公司；CPA 1245精密天平：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；DHG-9070型电热恒温鼓风干燥箱：上海齐欣科学仪器有限公司；FW100型/2 400 r/min高速万能粉碎机：北京市永光明医疗仪器有限公司；RE-52A旋转蒸发仪：上海比朗仪器有限公司；Agilent 7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪、HP-5MS毛细管柱（30 m× 0.32 mm×0.25 μm）：美国Agilent公司；DK-528电热恒温水浴锅：上海精宏实验设备有限公司。

二氧化碳（纯度为99.99%）、氢氧化钾、甲醇、三氟化硼、庚烷、氯化钠、无水硫酸钠等：以上及其他试剂均为分析纯（Fisher Scientific Company，Fair Lawn，NJ，USA）。

1.3方法

罗勒子油的超临界CO2萃取工艺流程：罗勒子→粉碎过筛（粗粉、细粉）→称量→装料→密封→升温升压至设定值→超临界条件下萃取→分离→接收罗勒子油。

萃取率的计算：罗勒子油萃取率/%=［罗勒子油质量（g）/罗勒子质量（g）］×100。

1.3.1萃取温度对萃取率的影响

在250 Pa，CO2体积流量8 L/h条件下，在萃取釜中装入粉碎的的罗勒子，萃取3 h，测定不同萃取温度对罗勒子油萃取率的影响。

1.3.2萃取压力对萃取率的影响

在40℃，CO2体积流量8 L/h条件下，在萃取釜中装入粉碎的罗勒子，萃取3 h，测定不同萃取压力对萃取率的影响。

1.3.3萃取时间对萃取率的影响

在250 Pa，40℃，CO2体积流量8 L/h条件下，在萃取釜中装入粉碎的罗勒子，萃取不同时间，测定萃取时间对罗勒子油萃取率的影响。

1.3.4超临界流体动态萃取的最佳工艺条件优化

根据影响超临界流体动态萃取的单因素研究结果，通过正交试验设计，考察萃取压力、萃取温度、萃取时间对罗勒子油的超临界CO2萃取得率的影响，为实际生产提供适宜的工艺参数（因素及水平见表1）。

表1　正交试验水平设计Table 1Orthogonal experiment scheme

1.3.5罗勒子油成分的GC-MS分析

样品经过氢氧化钾甲酯化方法处理后进行气质联用法进行分析。

色谱条件：HP-5MS毛细管柱（30 m×0.25 mm× 0.25μm）；采用程序升温，起始温度为50℃，保持0min，以10℃/min的速率程序升温至150℃，保持2 min，以5℃/min升温至300℃，保持5 min；进样量0.5 μL，流速：1 mL/min，分流比20∶1。

质谱条件：离子源发生器温度230℃，电离方式EI，电离能量70 eV，质量扫描范围33 amu～600 amu，采用全扫描工作方式。

2　结果与讨论

2.1萃取压力对罗勒子油萃取得率的影响

萃取压力与罗勒子油萃取得率的关系见图1。

图1　萃取压力对罗勒子油萃取得率的影响Fig.1Effect of extraction pressure on yield

萃取压力是超临界CO2萃取的关键因素之一，在温度恒定时，增加超临界萃取压力，超临界CO2流体的密度随之增大，但压力超过一定程度后，再增加压力时超临界CO2流体的密度增加很小，而且压力过高，对仪器设备的要求也就越高，所以压力选择要综合考虑各因素。当压力300 Pa时萃取率最高。

2.2萃取温度对罗勒子油萃取得率的影响

萃取温度与罗勒子油萃取得率的关系见图2。

一方面，随着温度的升高，CO2密度降低，萃取物在CO2流体中的溶解度下降，出油率降低；另一方面，随着温度的升高，萃取物的蒸气压增大，其在CO2流体中的溶解度也相应增大，有利于萃取。由试验结果可以看出，萃取温度低于50℃时，随着温度上升，出油率增加；高于50℃时，随着温度增加，出油率降低。

图2　萃取温度对罗勒子油萃取得率的影响Fig.2Effect of extraction temperture on yield

2.3萃取时间对罗勒子油萃取得率的影响

萃取时间与罗勒子油萃取得率的关系见图3。

图3　萃取时间对罗勒子油萃取得率的影响Fig.3Effect of extraction time on yield

一般而言，随着萃取时间的增加，出油率也相应增加，但当95%的油被萃取，即可以认为罗勒子油几乎萃取完全，这时随着萃取时间的增加，出油量甚少，由试验可以看出在最初的2 h～3 h，出油率随着时间的增加而快速增加，3 h以后，随着萃取时间的增加，出油率增加较少，到4 h以后已经将95%的油萃出，再继续萃取就无意义了。

2.4正交试验结果

将正交试验数据进行统计分析，结果见表2。

表2　正交试验方案及结果分析Table 2Results of orthogonal experiment

续表2　正交试验方案及结果分析Continue table 2Results of orthogonal experiment

表3　方差分析Table 3Analysis of variance

从直观分析知，各因素对综合评分的影响大小顺序为：A（压力）＞C（时间）＞B（温度）；每个因素3个水平之间的趋势为A3＞A2＞A1，B1＞B3＞B2，C3＞C2＞C1，直观分析得最佳工艺为A3B1C3，即萃取压力350 Pa、萃取温度45℃、萃取时间为4 h。表3方差分析结果表明：A和C因素的影响均具有显著性（P＜0.05），B因素的影响不显著（P＞0.05），从大工业生产和节约成本等全面综合考虑，以A2B1C2组合为佳，即当萃取压力300 Pa，萃取温度45℃，萃取时间3 h，萃取效果最佳，在此工艺条件下，罗勒子油的萃取率可达17.05%。

2.5样品的GC-MS分析结果

超临界CO2萃取的罗勒子油呈淡黄色、清亮、无杂质、无异味。经质谱检索软件检索，并核对质谱标准图谱，超临界CO2萃取的罗勒子油鉴定出16种成分。各组分采用峰面积归一化法进行定量分析，结果见表4、表5。

表4　超临界CO2萃取罗勒子油GC/MS分析Table 4Components of basil seeds oil by SPE CO2methods

表4　超临界CO2萃取罗勒子油GC/MS分析Table 4Components of basil seeds oil by SPE CO2methods

表5　索氏提取法提取罗勒子油GC/MS分析Table 5Components of basil seeds oil by Soxhlet methods

对超临界CO2萃取的罗勒子油进行GC-MS分析，结果显示罗勒子油的饱和脂肪酸以棕榈酸（8.54%）和硬脂酸（5.1%）为主；不饱和脂肪酸以亚麻酸（85.76%）为主，另外检测出的单不饱和脂肪酸11-十六碳烯酸甲酯（0.11%）、9-二十碳烯酸（0.37%）和多不饱和脂肪酸9，12，15-十八烷三烯酸（0.07%），不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的86.35%。索氏提取法提取的罗勒子油主要成分与超临界CO2萃取的沙葱籽油主要成分相同，饱和脂肪酸以棕榈酸为主，占总脂肪酸量的7.54%；不饱和脂肪酸主要是亚麻酸（66.04%）和亚油酸（20.23%）为主，不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的86.68%。

3　结语

采用超临界CO2流体萃取技术，以正交试验的方法对影响超临界CO2流体萃取罗勒子油出油率的各因素进行了研究，以出油率为衡量指标，优化出最佳萃取工艺条件，即萃取压力300 Pa，萃取温度45℃，萃取时间3 h。经试验验证在最佳工艺条件下罗勒子油的出油率为17.05%。采用气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术从罗勒子油中检测出16种脂肪酸，主要为亚麻酸，棕榈酸，硬酯酸等，其中不饱和脂肪酸占总脂肪酸的86.68%。超临界流体萃取能力远远超于索氏提取法。总之，超临界萃取对罗勒子综合开发利用提供了依据，奠定了基础。

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Supercritical CO2Extraction Technology on Basil Seeds Oil and Its Component Analysis

Huerxidan Yimamu1，ZHANG Jun-ping2，Aihemiding Waili2，3，Rena Kasimu1，Abulimiti Yili2，*，Hajiakber Aisa2
（1.College of Pharmacy，Xinjiang Medical University，Urumqi 830054，Xinjiang，China；2.Key Laboratory of Xinjiang Indigenous Medicinal Plants Resource Utilization，Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011，Xinjiang，China；3.University of Chinese Academy of Science，Beijing 100039，China）

The studies on the optimum conditions for the extraction of basil seeds oil by supercritical CO2fluid were carried out.The primary and secondary effect factors on the extraction of basil seeds oil by supercritical CO2fluid were as followed：pressure＞time＞temperature.The optimum conditions were：extraction pressure 300 Pa，extraction temperature 45℃，extraction time 3 hours.Under these conditions，the maximum extraction rate was 17.05%.The fatty acid composition of basil seeds oil was mainly composed of linolenic acid（85.76%），palmitic acid（8.54%）and stearate（5.1%），in which the content of unsaturated fatty acids reached 86.35%.

basil seeds oil；supercritical CO2fluid extraction；GC-MS；fatty acid

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.20.013

新疆维吾尔自治区青年科技创新人才培养工程项目（2013721044）

胡尔西丹·伊麻木（1971—），女（维吾尔），副教授，博士，从事天然产物研究工作。

阿布力米提·伊力（1970—），男，研究员，博士生导师，从事民族药及天然产物开工作。

2015-12-12