西红花精油的提取工艺研究及其抗氧化性分析

徐晨曦　张赟彬　汪馨　张玥　张贵振　陆佳烁　蒋灵灵　顾雯婧　孙丽红

摘要：目的与方法：研究西红花花瓣精油提取的最佳工艺和西红花精油的抗氧化活性。结果：西红花精油最佳提取条件为采用溶剂浸提法，以石油醚作为提取溶剂，提取得到的精油黄色、透明、无杂质，具有明显的西红花香气，香气浓郁。在液料比为1∶15、浸提温度为45 ℃、时间为2 h的条件下，西红花精油的提取率最高。采用溶剂提取法提取西红花精油，在液料比为1∶9，浸提温度为35 ℃、时间为1 h的条件下，提取得到的西红花精油抗氧化性最好。结论：本研究可为西红花花瓣的开发利用和西红花精油活性研究提供科学依据。

关键词：西红花;精油;提取;抗氧化

西红花为药食同源植物，具有活血化瘀、凉血解毒、解郁安神等功效[1]，素有“植物黄金”之称[2]。西红花采收花柱（雌蕊）后的副产物主要为花瓣，数量大但一般均不被利用，造成了较大的资源浪费。

随着人民生活水平的不断提高，精油的需求量快速增加[3-5]。虽然芳香植物精油的研究和应用已有较多，但从西红花花瓣中提取精油的研究仍然处于空白阶段，市场上至今未见西红花精油相关产品。因此，成功提取西红花精油市场前景广阔[6]。本试验研究西红花精油的提取工艺并对精油的抗氧化性进行分析，为后续西红花废弃物的综合利用打下基础。

1材料与仪器

1.1材料

西红花花瓣，由上海市食蕴同源农产品专业合作社提供;石油醚、NaCl、无水NaSO、无水乙醇（质量分数≥99.7%）（均为分析纯，上海泰坦科技股份有限公司）。

1.2仪器

电子天平（ME204E/02型），梅特勒-托利多仪器有限公司;KQ-50DE超声波清洗仪，昆山市超声仪器有限公司;DK-S24恒温数显水浴锅，常州翔天试验仪器厂;EMS-20磁力搅拌油浴锅，乔跃电子上海有限公司;BUCHI R-2真空旋转蒸发仪，Buchi试验室设备贸易上海有限公司。

2方法

2.1不同提取方法的比较

2.1.1水蒸气蒸馏法提取西红花精油参考张棋[7]的方法，采用水蒸气蒸馏法提取装置，称取100 g西红花花瓣，将粉碎好的西红花花瓣与1.5 L的0.1% NaCl溶液混合放入圆底烧瓶中，将水蒸气发生器产生的水蒸气通入原料瓶，同时对原料瓶进行加热，保持微沸状态，收集馏出液。用石油醚对馏出液进行萃取，然后加入无水NaSO对萃取液进行干燥，滤除固体后，减压蒸发除去有机溶剂得到西红花精油。称重后计算西红花精油提取率。

2.1.2索氏提取法提取西红花精油将粉碎好的10 g西红花花瓣放入索氏提取器中，以石油醚作为提取溶剂，提取完成后，提取液减压蒸发除去有机溶剂得到精油。称重，计算精油提取率。

2.1.3溶剂提取法提取西红花精油将粉碎好的100 g西红花花瓣与石油醚充分混合，常温浸提24h，过滤，收集滤液，减压蒸发除去有机溶剂得到精油。称重，计算精油提取率。

2.2溶剂提取法提取西红花精油的研究

将粉碎好的100 g西红花与一定量石油醚充分混合，放入烧杯中，设置不同的液料比、浸提温度、浸提时间等实验参数，进行石油醚浸提。过滤，收集滤液，减压蒸发除去有机溶剂，称重，计算精油提取率。

2.2.1不同液料比对精油提取的影响在提取时间2 h、提取温度为40 ℃条件下，选择不同料液比水平（1∶3、1∶6、1∶9、1∶12、1∶15）提取西红花精油，并测定精油提取率。

2.2.2不同浸提时间对精油提取的影响在提取温度40 ℃、料液比1∶12条件下，选择不同浸提时间（1、2、3、4、5 h）提取西红花精油，并测定精油提取率。

2.2.3不同浸提温度对精油提取的影响在提取时间2 h、料液比1∶12条件下，选择不同浸提温度（35、40、45、50、55 ℃）提取西红花精油，并测定精油提取率。

2.3西红花精油提取率的计算

西红花精油提取率按式（1）计算：

精油提取率（%）=提取得到的精油质量（g）/原料质量（g）*100%（1）

2.4西红花精油对DPPH自由基清除作用的测定

根据参考文献[8]中的测定方法，精确称取西红花精油，于容量瓶中用无水乙醇定容，配制成1.0 mg/mL溶液。取3 mL的上述溶液与同体积的蒸馏水混合制得样品溶液。将0.5 mL样品液加入2.5 mL DPPH溶液（0.1 mmol/L），室溫遮光放置30 min，反应完全后，于525 nm波长处测其吸光度A1。同时测定0.5 mL样品液加入2.5 mL 50%的乙醇溶液，所测得的吸光度值记为A2。平行测定用50%的乙醇溶液作参比时的吸光度（即0.5 mL的50%的乙醇溶液加入2.5 mL DPPH溶液），所测得的吸光度值记录为A0。每个试样做3个平行样，取平均值。用抗坏血酸（0、0.01、0.02、0.03、0.04 mg/mL）作为阳性对照组，并以抗坏血酸浓度和DPPH自由基清除率做标准曲线。样品的最终清除DPPH自由基结果以每克样品对应的抗坏血酸当量来表示。

清除率计算公式为式（2）：

DPPH自由基清除率R=1-（A-A）/A（2）

式（2）中，A-样品溶液吸光度、A-样品本底吸光度、A-参比溶液吸光度。

3结果与分析

3.1不同提取方法的比较

从提取率来看，3种提取方法以溶剂提取法的提取率最高，其次是水蒸气蒸馏法，索氏提取法提取精油的提取率最低。从精油的质量来看，以索氏提取法和溶剂浸提法得到的精油香气较为浓郁，但索氏提取法得到的精油透明度较低，较为浑浊。水蒸气蒸馏法提取得到的精油香气不明显、质量相对较差。综上，溶剂提取精油能最大程度地保留西红花的特征香气，呈黄色、透明状，故后续试验均采用溶剂提取法提取精油（表1）。

3.2浸提法提取西红花精油的最佳工艺研究

3.2.1不同液料比对精油提取的影响以石油醚作为提取溶剂，在提取时间2 h、提取温度为40 ℃的条件下研究不同料液比水平（1∶3、1∶6、1∶9、1∶12、1∶15）对西红花精油提取率的影响，筛选出西红花精油提取的最佳液料比。由图1可见，西红花精油的提取率随着料液比的增大而增大，当料液比1∶12时达到最大，其后略有下降。这可能是因为随着石油醚体积分数增加，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变。因此，后续西红花精油提取的料液比选取1∶12。

3.2.2不同浸提时间对精油提取的影响以石油醚作为提取溶剂，在提取温度40℃、料液比1∶12条件下研究不同浸提时间水平（1、2、3、4、5 h）对西红花精油提取率的影响。由图2可见，西红花精油的提取率随着提取时间的增大而增大，但提取时间为2 h以上时，提取率反而快速下降。这可能是因为西红花中的精油成分随着提取时间的增加，溶出的成分增加，导致提取率上升，大约在2 h左右达到最大。此后，随着提取时间的增加，溶出的成分不再大幅度增加，但由于溶出成分的挥发性以及氧化作用等等，导致精油有效成分反而下降，提取率降低。因此，后续西红花精油提取时间选取2 h。

3.2.3不同浸提温度对精油提取的影响以石油醚作为提取溶剂，在提取时间2 h、料液比1∶12条件下研究不同提取温度（35、40、45、50、55 ℃）对西红花精油提取率的影响。由图3可见，在提取温度35～55 ℃范围内，西红花精油的提取率呈先升后降的形态，在40 ℃提取时的提取率最大。这可能是因为西红花中的精油成分随着石油醚提取温度的升高，溶出的成分增加，导致提取率上升，但随着提取温度的进一步升高，溶出的精油成分容易挥发或发生氧化作用，导致精油有效成分减少，提取率降低。因此，后续西红花精油提取温度选择40 ℃。

3.2.4正交试验设计与结果根据单因素试验结果，以西红花精油提取率为指标，确定精油提取的因素水平表（表2），即料液比（1∶9、1∶12、1∶15）、提取温度（35、40、45 ℃）和提取时间（1、2、3 h）。通过三因素三水平正交试驗[11]，对采用溶剂提取法提取西红花精油的提取条件进行优化。由表3可见，极差RC>RB>RA，即浸提时间对试验结果影响最大，其次是提取温度，最后是液料比。根据K值进行分析，得出A3>A2>A1、B3>B1>B2、C2>C3>C1。因此，溶剂提取法提取西红花精油的优选提取工艺条件为A3B3 C2，即液料比为1∶15、浸提温度为45 ℃、时间为2 h时，能得到最高的西红花精油提取率。

3.2.5精油的抗氧化性测定结果对上述正交试验提取的精油的抗氧化性进行研究，考察精油清除DPPH自由基的能力。由表4可见，极差RA>RB>RC，即液料比对抗氧化性的影响最大，其次是提取温度，最后是提取时间。根据K值进行分析，得出A1>A2>A3、B1>B2>B3、C1>C3>C2。因此，溶剂提取法提取西红花精油的优选提取工艺条件为A1B1C1，即液料比为1∶9、浸提温度为35℃、时间为1 h，提取得到的西红花精油抗氧化性最好。

4结论

本研究结果表明，以西红花花瓣为原料，采用溶剂浸提法，以石油醚作为提取溶剂，提取得到的西红花精油黄色、透明、无杂质，具有丰富的西红花香气。通过对精油提取工艺的优化，得到西红花精油提取的最佳工艺条件为：液料比1∶15、浸提温度45 ℃、时间2 h。对提取得到的西红花精油进行抗氧化性的研究，结果表明：在液料比为1∶9、浸提温度为35 ℃、时间为1 h的条件下，提取得到的西红花精油抗氧化性最好。从本研究结果可见，从西红花的废弃物中提取西红花精油是可行的，在进一步开发利用西红花精油时，需综合考虑提取率和精油抗氧化性，以获得最佳的经济效益和生物活性。参考文献

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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