响应面法优化龙眼核精油超声辅助提取工艺

韩林等

摘要：为了探索龙眼核中精油提取的最佳工艺，在单因素试验基础上以提取时间、提取温度、液料比为试验因素，以精油提取率为响应值，采用3因素3水平响应面分析法进行试验。结果表明：3个因素对精油提取率的影响顺序为液料比>提取时间>提取温度；最佳提取工艺参数：提取时间22 min、提取温度70 ℃、液料比 43 mL/g，精油提取率预测值为1.806%，验证值为1.817%。试验表明，响应面法对龙眼核精油提取条件的优化是可行的，可用于实际预测。

关键词：龙眼核；精油；提取率；响应面法

中图分类号：TS225.1+9 文献标志码：A 文章编号：1002-1302（2014）03-0221-03

龙眼，别称桂圆、亚荔枝，是无患子科（Euphoraceae）的果实，广泛生长于我国南部及西南地区，主要集中在广东、福建、海南等沿海省份，目前在四川和云南也有种植，在我国已有2000多年栽培历史。龙眼营养丰富，富含蛋白质、脂肪、碳水化合物及矿物质，具有补益心脾、养血安神、提高免疫力等功效[1-2]。龙眼核是龙眼的种仁，呈类球形，直径0.8～1.2cm，表皮红褐色，重量占龙眼果实鲜重的17%左右，富含淀粉、糖类、蛋白质及脂肪等营养成分[3-4]。随着栽种面积的扩大，龙眼产量也逐年上升，但对龙眼的利用主要集中在果肉，而对龙眼核的利用尚属空白，因此每年废弃的龙眼核达到几十万t，不仅是资源浪费，也会对环境造成污染[5]。本研究以龙眼核为原材料，在单因素试验的基础上，采用响应面分析法对龙眼核精油的提取条件进行优化，确定最佳提取工艺，以期为龙眼核的深入开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、药品与仪器

龙眼，购于重庆市万州区沃尔玛超市。石油醚、乙酸乙酯、正己烷（四川西陇化工有限公司），均为分析纯。

分析天平（特勒-托利多仪器有限公司）；5200DTN超声波清洗器（宁波新芝生物科技股份有限公司）；鼓风烘箱（上海智成分析仪器有限公司）；Re-52旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）。

1.2 试验方法

1.2.1 提取溶剂的选择 将龙眼核置于50 ℃鼓风烘箱中干燥，粉碎后备用，测得水分含量为0.34%。准确称取10 g龙眼核粉末，装入锥形瓶中，分别加入50 mL正己烷、石油醚和乙酸乙酯作为提取溶剂，60 ℃条件下超声辅助（超声功率为200 W，工作频率40 kHz）提取30 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重。按下式计算龙眼核精油的提取率：

龙眼核精油提取率=（龙眼核精油质量/龙眼核粉末质量）×100%。

1.2.2 龙眼核精油提取时间的选择 准确称取10 g龙眼核粉末置于锥形瓶中，加入50 mL乙酸乙酯作为提取溶剂，60 ℃条件下分别超声辅助提取10、20、30、40、50、60 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重，计算龙眼核精油提取率。

1.2.3 龙眼核精油提取温度的选择 准确称取10 g龙眼核粉末置于锥形瓶中，加入50 mL乙酸乙酯作为提取溶剂，分别在40、50、60、70、80 ℃条件下超声辅助提取20 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重，计算龙眼核精油提取率。

1.2.4 龙眼核精油提取液料比的选择 准确称取10 g龙眼核粉末置于锥形瓶中，分别加入25、50、100、200、400 mL乙酸乙酯作为提取溶剂，液料比（mL ∶ g）分别为2.5 ∶ 1、5 ∶ 1、10 ∶ 1、20 ∶ 1、40 ∶ 1，70 ℃条件下超声辅助提取20 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重，计算龙眼核精油提取率。

1.2.5 龙眼核精油提取工艺的响应面法优化[6-7] 在单因素试验的基础上，分别以提取时间、提取温度、液料比3个因素为考察对象，以龙眼核精油提取率为响应值，采用响应分析进行提取条件的优化。

1.2.6 统计学分析 使用SAS9.0软件对数据进行统计分析，每组试验均重复3次，试验数据以“平均值±标偏差”表示。

2 结果与分析

2.1 提取溶剂的选择

不同提取溶剂对龙眼核精油提取率的影响如表1所示。由表1可知，乙酸乙酯对龙眼核精油的提取效果最佳，石油醚次之，正己烷较差。因此，选择乙酸乙酯作为本试验的提取溶剂。

2.2 提取时间对龙眼核精油提取率的影响

提取时间对龙眼核精油提取率的影响如图1所示。精油提取率随提取时间的增加而显著升高，到20 min时达到最大值，然后随提取时间的增加而逐步下降，可能是由于提取时间过长，部分脂肪水解或挥发所致[7]。综合考虑，提取时间选择10～30 min为宜。

2.3 提取温度对龙眼核精油提取率的影响

提取温度对龙眼核精油提取率的影响如图2所示。由图2可以看出，随着提取温度的升高，精油提取率也逐步上升，在温度为70 ℃时达到最大值；温度继续升高，精油提取率则显著下降，因此提取温度选择60～80 ℃为宜。

2.4 液料比对龙眼核精油提取率的影响

液料比对龙眼核精油提取率的影响如图3所示。精油提取率随着乙酸乙酯的用量增加而增大，但当液料比超过40时，精油提取率则开始下降，因此选择30～50 mL/g作为龙眼核精油提取的液料比。

2.5 响应面试验

根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理，在单因素试验的基础上，采用3因素3水平的响应面分析方法，各因素的水平编码如表2所示，响应面设计方案与结果如表3所示。

利用SAS 9.0 软件对表2试验数据进行分析，得到龙眼核精油提取率对提取时间、提取温度、液料比的二次多项回归模型为：y=1.781+0.047x1-0.001x2+0.143x3-0230x12+0.090x1x2-0.047x22+0.091x1x3-0.057x2x3-0.259x32。

3 结论与讨论

根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理，在单因素试验的基础上，采用3因素3水平的响应面分析方法，对龙眼核精油提取工艺进行了优化，确定最佳工艺条件为：提取时间22 min、提取温度70 ℃、液料比43 mL/g，在此条件下测得实际提取率为1.817%，与预测值的相对误差为0.61%。同时得到了龙眼核精油提取率与各因素变量的二次多项式回归方程，该模型回归极显著，对试验拟合较好，具有实际应用价值。

参考文献：

[1]Yang B，Zhao M M，Shi J，et al. Effect of ultrasonic treatment on the recovery and DPPH radical scavenging activity of polysaccharides from longan fruit pericarp[J]. Food Chemistry，2008，106（2）：685-690.

[2]王淑霞，李爱梅，张俊杰，等. 响应面分析法优化龙眼核中多酚物质提取工艺[J]. 食品科学，2011，10（10）：35-39.

[3]肖更生，黄儒强，曾庆孝，等. 龙眼核的营养成分[J]. 食品科技，2004（1）：93-94.

[4]吴兰兰，汤凤霞，何传波，等. 响应面法优化龙眼核多酚提取工艺的研究[J]. 集美大学学报：自然科学版，2010，15（5）：342-346.

[5]童汉清，顾京君，刘秋鹏.龙眼核油的超临界CO2萃取及其抗氧化性研究[J]. 食品科技，2012，34（2）：261-264，268.

[6]韩 林，张海德，李国胜，等. 槟榔籽总酚提取工艺优化与抗氧化活性试验[J]. 农业机械学报，2010（4）：134-139.

[7]熊建华，吴 琴，林丽萍，等. 响应面分析法优化超声提取樟树籽油的工艺[J]. 中国粮油学报，2013，3（3）：65-69.

[8]刘钟栋，李 坤，高 莉，等. 蔗糖多酯合成工艺的响应面法优化[J]. 农业机械学报，2008，39（2）：85-88.

摘要：为了探索龙眼核中精油提取的最佳工艺，在单因素试验基础上以提取时间、提取温度、液料比为试验因素，以精油提取率为响应值，采用3因素3水平响应面分析法进行试验。结果表明：3个因素对精油提取率的影响顺序为液料比>提取时间>提取温度；最佳提取工艺参数：提取时间22 min、提取温度70 ℃、液料比 43 mL/g，精油提取率预测值为1.806%，验证值为1.817%。试验表明，响应面法对龙眼核精油提取条件的优化是可行的，可用于实际预测。

关键词：龙眼核；精油；提取率；响应面法

中图分类号：TS225.1+9 文献标志码：A 文章编号：1002-1302（2014）03-0221-03

龙眼，别称桂圆、亚荔枝，是无患子科（Euphoraceae）的果实，广泛生长于我国南部及西南地区，主要集中在广东、福建、海南等沿海省份，目前在四川和云南也有种植，在我国已有2000多年栽培历史。龙眼营养丰富，富含蛋白质、脂肪、碳水化合物及矿物质，具有补益心脾、养血安神、提高免疫力等功效[1-2]。龙眼核是龙眼的种仁，呈类球形，直径0.8～1.2cm，表皮红褐色，重量占龙眼果实鲜重的17%左右，富含淀粉、糖类、蛋白质及脂肪等营养成分[3-4]。随着栽种面积的扩大，龙眼产量也逐年上升，但对龙眼的利用主要集中在果肉，而对龙眼核的利用尚属空白，因此每年废弃的龙眼核达到几十万t，不仅是资源浪费，也会对环境造成污染[5]。本研究以龙眼核为原材料，在单因素试验的基础上，采用响应面分析法对龙眼核精油的提取条件进行优化，确定最佳提取工艺，以期为龙眼核的深入开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、药品与仪器

龙眼，购于重庆市万州区沃尔玛超市。石油醚、乙酸乙酯、正己烷（四川西陇化工有限公司），均为分析纯。

分析天平（特勒-托利多仪器有限公司）；5200DTN超声波清洗器（宁波新芝生物科技股份有限公司）；鼓风烘箱（上海智成分析仪器有限公司）；Re-52旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）。

1.2 试验方法

1.2.1 提取溶剂的选择 将龙眼核置于50 ℃鼓风烘箱中干燥，粉碎后备用，测得水分含量为0.34%。准确称取10 g龙眼核粉末，装入锥形瓶中，分别加入50 mL正己烷、石油醚和乙酸乙酯作为提取溶剂，60 ℃条件下超声辅助（超声功率为200 W，工作频率40 kHz）提取30 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重。按下式计算龙眼核精油的提取率：

龙眼核精油提取率=（龙眼核精油质量/龙眼核粉末质量）×100%。

1.2.2 龙眼核精油提取时间的选择 准确称取10 g龙眼核粉末置于锥形瓶中，加入50 mL乙酸乙酯作为提取溶剂，60 ℃条件下分别超声辅助提取10、20、30、40、50、60 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重，计算龙眼核精油提取率。

1.2.3 龙眼核精油提取温度的选择 准确称取10 g龙眼核粉末置于锥形瓶中，加入50 mL乙酸乙酯作为提取溶剂，分别在40、50、60、70、80 ℃条件下超声辅助提取20 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重，计算龙眼核精油提取率。

1.2.4 龙眼核精油提取液料比的选择 准确称取10 g龙眼核粉末置于锥形瓶中，分别加入25、50、100、200、400 mL乙酸乙酯作为提取溶剂，液料比（mL ∶ g）分别为2.5 ∶ 1、5 ∶ 1、10 ∶ 1、20 ∶ 1、40 ∶ 1，70 ℃条件下超声辅助提取20 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重，计算龙眼核精油提取率。

1.2.5 龙眼核精油提取工艺的响应面法优化[6-7] 在单因素试验的基础上，分别以提取时间、提取温度、液料比3个因素为考察对象，以龙眼核精油提取率为响应值，采用响应分析进行提取条件的优化。

1.2.6 统计学分析 使用SAS9.0软件对数据进行统计分析，每组试验均重复3次，试验数据以“平均值±标偏差”表示。

2 结果与分析

2.1 提取溶剂的选择

不同提取溶剂对龙眼核精油提取率的影响如表1所示。由表1可知，乙酸乙酯对龙眼核精油的提取效果最佳，石油醚次之，正己烷较差。因此，选择乙酸乙酯作为本试验的提取溶剂。

2.2 提取时间对龙眼核精油提取率的影响

提取时间对龙眼核精油提取率的影响如图1所示。精油提取率随提取时间的增加而显著升高，到20 min时达到最大值，然后随提取时间的增加而逐步下降，可能是由于提取时间过长，部分脂肪水解或挥发所致[7]。综合考虑，提取时间选择10～30 min为宜。

2.3 提取温度对龙眼核精油提取率的影响

提取温度对龙眼核精油提取率的影响如图2所示。由图2可以看出，随着提取温度的升高，精油提取率也逐步上升，在温度为70 ℃时达到最大值；温度继续升高，精油提取率则显著下降，因此提取温度选择60～80 ℃为宜。

2.4 液料比对龙眼核精油提取率的影响

液料比对龙眼核精油提取率的影响如图3所示。精油提取率随着乙酸乙酯的用量增加而增大，但当液料比超过40时，精油提取率则开始下降，因此选择30～50 mL/g作为龙眼核精油提取的液料比。

2.5 响应面试验

根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理，在单因素试验的基础上，采用3因素3水平的响应面分析方法，各因素的水平编码如表2所示，响应面设计方案与结果如表3所示。

利用SAS 9.0 软件对表2试验数据进行分析，得到龙眼核精油提取率对提取时间、提取温度、液料比的二次多项回归模型为：y=1.781+0.047x1-0.001x2+0.143x3-0230x12+0.090x1x2-0.047x22+0.091x1x3-0.057x2x3-0.259x32。

3 结论与讨论

根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理，在单因素试验的基础上，采用3因素3水平的响应面分析方法，对龙眼核精油提取工艺进行了优化，确定最佳工艺条件为：提取时间22 min、提取温度70 ℃、液料比43 mL/g，在此条件下测得实际提取率为1.817%，与预测值的相对误差为0.61%。同时得到了龙眼核精油提取率与各因素变量的二次多项式回归方程，该模型回归极显著，对试验拟合较好，具有实际应用价值。

参考文献：

[1]Yang B，Zhao M M，Shi J，et al. Effect of ultrasonic treatment on the recovery and DPPH radical scavenging activity of polysaccharides from longan fruit pericarp[J]. Food Chemistry，2008，106（2）：685-690.

[2]王淑霞，李爱梅，张俊杰，等. 响应面分析法优化龙眼核中多酚物质提取工艺[J]. 食品科学，2011，10（10）：35-39.

[3]肖更生，黄儒强，曾庆孝，等. 龙眼核的营养成分[J]. 食品科技，2004（1）：93-94.

[4]吴兰兰，汤凤霞，何传波，等. 响应面法优化龙眼核多酚提取工艺的研究[J]. 集美大学学报：自然科学版，2010，15（5）：342-346.

[5]童汉清，顾京君，刘秋鹏.龙眼核油的超临界CO2萃取及其抗氧化性研究[J]. 食品科技，2012，34（2）：261-264，268.

[6]韩 林，张海德，李国胜，等. 槟榔籽总酚提取工艺优化与抗氧化活性试验[J]. 农业机械学报，2010（4）：134-139.

[7]熊建华，吴 琴，林丽萍，等. 响应面分析法优化超声提取樟树籽油的工艺[J]. 中国粮油学报，2013，3（3）：65-69.

[8]刘钟栋，李 坤，高 莉，等. 蔗糖多酯合成工艺的响应面法优化[J]. 农业机械学报，2008，39（2）：85-88.

摘要：为了探索龙眼核中精油提取的最佳工艺，在单因素试验基础上以提取时间、提取温度、液料比为试验因素，以精油提取率为响应值，采用3因素3水平响应面分析法进行试验。结果表明：3个因素对精油提取率的影响顺序为液料比>提取时间>提取温度；最佳提取工艺参数：提取时间22 min、提取温度70 ℃、液料比 43 mL/g，精油提取率预测值为1.806%，验证值为1.817%。试验表明，响应面法对龙眼核精油提取条件的优化是可行的，可用于实际预测。

关键词：龙眼核；精油；提取率；响应面法

中图分类号：TS225.1+9 文献标志码：A 文章编号：1002-1302（2014）03-0221-03

龙眼，别称桂圆、亚荔枝，是无患子科（Euphoraceae）的果实，广泛生长于我国南部及西南地区，主要集中在广东、福建、海南等沿海省份，目前在四川和云南也有种植，在我国已有2000多年栽培历史。龙眼营养丰富，富含蛋白质、脂肪、碳水化合物及矿物质，具有补益心脾、养血安神、提高免疫力等功效[1-2]。龙眼核是龙眼的种仁，呈类球形，直径0.8～1.2cm，表皮红褐色，重量占龙眼果实鲜重的17%左右，富含淀粉、糖类、蛋白质及脂肪等营养成分[3-4]。随着栽种面积的扩大，龙眼产量也逐年上升，但对龙眼的利用主要集中在果肉，而对龙眼核的利用尚属空白，因此每年废弃的龙眼核达到几十万t，不仅是资源浪费，也会对环境造成污染[5]。本研究以龙眼核为原材料，在单因素试验的基础上，采用响应面分析法对龙眼核精油的提取条件进行优化，确定最佳提取工艺，以期为龙眼核的深入开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、药品与仪器

龙眼，购于重庆市万州区沃尔玛超市。石油醚、乙酸乙酯、正己烷（四川西陇化工有限公司），均为分析纯。

分析天平（特勒-托利多仪器有限公司）；5200DTN超声波清洗器（宁波新芝生物科技股份有限公司）；鼓风烘箱（上海智成分析仪器有限公司）；Re-52旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）。

1.2 试验方法

1.2.1 提取溶剂的选择 将龙眼核置于50 ℃鼓风烘箱中干燥，粉碎后备用，测得水分含量为0.34%。准确称取10 g龙眼核粉末，装入锥形瓶中，分别加入50 mL正己烷、石油醚和乙酸乙酯作为提取溶剂，60 ℃条件下超声辅助（超声功率为200 W，工作频率40 kHz）提取30 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重。按下式计算龙眼核精油的提取率：

龙眼核精油提取率=（龙眼核精油质量/龙眼核粉末质量）×100%。

1.2.2 龙眼核精油提取时间的选择 准确称取10 g龙眼核粉末置于锥形瓶中，加入50 mL乙酸乙酯作为提取溶剂，60 ℃条件下分别超声辅助提取10、20、30、40、50、60 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重，计算龙眼核精油提取率。

1.2.3 龙眼核精油提取温度的选择 准确称取10 g龙眼核粉末置于锥形瓶中，加入50 mL乙酸乙酯作为提取溶剂，分别在40、50、60、70、80 ℃条件下超声辅助提取20 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重，计算龙眼核精油提取率。

1.2.4 龙眼核精油提取液料比的选择 准确称取10 g龙眼核粉末置于锥形瓶中，分别加入25、50、100、200、400 mL乙酸乙酯作为提取溶剂，液料比（mL ∶ g）分别为2.5 ∶ 1、5 ∶ 1、10 ∶ 1、20 ∶ 1、40 ∶ 1，70 ℃条件下超声辅助提取20 min，过滤，滤液浓缩干燥后称重，计算龙眼核精油提取率。

1.2.5 龙眼核精油提取工艺的响应面法优化[6-7] 在单因素试验的基础上，分别以提取时间、提取温度、液料比3个因素为考察对象，以龙眼核精油提取率为响应值，采用响应分析进行提取条件的优化。

1.2.6 统计学分析 使用SAS9.0软件对数据进行统计分析，每组试验均重复3次，试验数据以“平均值±标偏差”表示。

2 结果与分析

2.1 提取溶剂的选择

不同提取溶剂对龙眼核精油提取率的影响如表1所示。由表1可知，乙酸乙酯对龙眼核精油的提取效果最佳，石油醚次之，正己烷较差。因此，选择乙酸乙酯作为本试验的提取溶剂。

2.2 提取时间对龙眼核精油提取率的影响

提取时间对龙眼核精油提取率的影响如图1所示。精油提取率随提取时间的增加而显著升高，到20 min时达到最大值，然后随提取时间的增加而逐步下降，可能是由于提取时间过长，部分脂肪水解或挥发所致[7]。综合考虑，提取时间选择10～30 min为宜。

2.3 提取温度对龙眼核精油提取率的影响

提取温度对龙眼核精油提取率的影响如图2所示。由图2可以看出，随着提取温度的升高，精油提取率也逐步上升，在温度为70 ℃时达到最大值；温度继续升高，精油提取率则显著下降，因此提取温度选择60～80 ℃为宜。

2.4 液料比对龙眼核精油提取率的影响

液料比对龙眼核精油提取率的影响如图3所示。精油提取率随着乙酸乙酯的用量增加而增大，但当液料比超过40时，精油提取率则开始下降，因此选择30～50 mL/g作为龙眼核精油提取的液料比。

2.5 响应面试验

根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理，在单因素试验的基础上，采用3因素3水平的响应面分析方法，各因素的水平编码如表2所示，响应面设计方案与结果如表3所示。

利用SAS 9.0 软件对表2试验数据进行分析，得到龙眼核精油提取率对提取时间、提取温度、液料比的二次多项回归模型为：y=1.781+0.047x1-0.001x2+0.143x3-0230x12+0.090x1x2-0.047x22+0.091x1x3-0.057x2x3-0.259x32。

3 结论与讨论

根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理，在单因素试验的基础上，采用3因素3水平的响应面分析方法，对龙眼核精油提取工艺进行了优化，确定最佳工艺条件为：提取时间22 min、提取温度70 ℃、液料比43 mL/g，在此条件下测得实际提取率为1.817%，与预测值的相对误差为0.61%。同时得到了龙眼核精油提取率与各因素变量的二次多项式回归方程，该模型回归极显著，对试验拟合较好，具有实际应用价值。

参考文献：

[1]Yang B，Zhao M M，Shi J，et al. Effect of ultrasonic treatment on the recovery and DPPH radical scavenging activity of polysaccharides from longan fruit pericarp[J]. Food Chemistry，2008，106（2）：685-690.

[2]王淑霞，李爱梅，张俊杰，等. 响应面分析法优化龙眼核中多酚物质提取工艺[J]. 食品科学，2011，10（10）：35-39.

[3]肖更生，黄儒强，曾庆孝，等. 龙眼核的营养成分[J]. 食品科技，2004（1）：93-94.

[4]吴兰兰，汤凤霞，何传波，等. 响应面法优化龙眼核多酚提取工艺的研究[J]. 集美大学学报：自然科学版，2010，15（5）：342-346.

[5]童汉清，顾京君，刘秋鹏.龙眼核油的超临界CO2萃取及其抗氧化性研究[J]. 食品科技，2012，34（2）：261-264，268.

[6]韩 林，张海德，李国胜，等. 槟榔籽总酚提取工艺优化与抗氧化活性试验[J]. 农业机械学报，2010（4）：134-139.

[7]熊建华，吴 琴，林丽萍，等. 响应面分析法优化超声提取樟树籽油的工艺[J]. 中国粮油学报，2013，3（3）：65-69.

[8]刘钟栋，李 坤，高 莉，等. 蔗糖多酯合成工艺的响应面法优化[J]. 农业机械学报，2008，39（2）：85-88.