闪式提取法提取余甘子籽油

王海波，李昌宝，李杰民，孙 健，朱 斌，李 丽

(1.广西壮族自治区食品药品检验所，广西南宁530021;2.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁530007)

余甘子(Phyllanthus emblica L.)，又名滇橄榄(大戟科Euphorbiaceae，叶下珠属Phyllanthus)，在我国资源十分丰富，主要分布于云南、广西、广东、福建、海南、台湾、四川、重庆、贵州等9省市［1］。余甘子含有多酚类、有机酸、黄酮类、还原糖、多糖、幽醇、挥发油、维生素、SOD、蛋白质、氨基酸、生物碱、硫胺以及微量元等，具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、抗菌、保护心血管等作用［2-5］。目前，国内外对余甘子的化学成分、药理和药效作用进行了大量的研究，并开发了余甘子果粉［6］、果汁饮料［7-9］、含片［10］、果脯［11］、果酒［12］等产品，但对余甘子加工副产物的研究很少。宋佳［13］等人采用有机溶剂萃取法提取余甘子果核中的挥发油成分，并对其成分进行了分析，表明余甘子籽油的品质较好，不饱和度高，且游离脂肪酸含量较少;赵谋明等［14］利用超临界CO2萃取(SCDE)技术对广东惠州野生余甘子籽进行了研究，表明余甘子籽油不饱和脂肪酸含量占总脂肪酸含量的91.33%，余甘子籽油是一种优良的保健用油。余甘子籽油的提取方法主要有加热回流法和超临界萃取法，但将闪式提取法应用于余甘子籽油的提取尚未见文献报道。闪式提取方法是常温下，利用高速机械剪切力、搅拌力迅速破坏植物组织细胞，使细胞内部的化学成分与溶剂充分接触，溶解转移，并在很短时间内达到溶解平衡，实现高效提取的目的［15］，与传统浸提方法相比，闪式提取具有提取时间短、提取效率高、操作简便等优点。本研究采用闪式提取法对余甘子籽油进行提取，并运用响应面法对提取条件进行优化，旨在确立快速高效的余甘子籽油提取工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

余甘子籽 广西大玉余甘果有限公司提供，系该公司加工余甘子果脯、果酒后的副产物，余甘子籽经55℃干燥后粉碎，过40目筛后得到余甘子籽粉;石油醚(60～90℃)成都市科龙化工试剂厂，分析纯。

JHBE-20A闪式提取仪 河南金鼎科技有限公司;RE-52AA型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;DFY-5L/40型水浴锅 巩义市予华仪器有限公司;KDF-2311型多功能食品粉碎机 天津市康达电器公司。

1.2 实验方法

1.2.1 余甘子籽油的提取 提取工艺流程:余甘子籽→粉碎→过筛→加入石油醚→闪式提取→过滤→低压脱溶→干燥→称重→余甘籽油。

1.2.2 单因素实验 在预实验的基础上，选取液料比、提取电压和提取时间作为参考因素，以余甘子籽油得率为测量指标进行单因素实验。

1.2.3 响应面分析实验 基于前期单因素预实验的基础上，采用响应面方法中的Box-Behnken设计，以提取电压(A)、提取时间(B)和液料比(C)3个因素为自变量，以余甘子籽油的得率(Y)为因变量，运用Design Expert8.0.6软件进行响应面分析，各因素水平和相应编码见表1。

表1 响应面因素水平及编码Table 1 Factors and levels of response surface experiments

2 结果与分析

2.1 单因素对余甘子籽油得率的影响

2.1.1 提取电压对余甘子籽油得率的影响 称取余甘子籽20g，在液料比为10∶1(mL/g)，提取时间1min条件下，考察不同的电压(50、75、100、125、150、175、200V)对余甘子籽油得率的影响，结果如图1。

图1 不同提取电压对余甘子籽油得率的影响Fig.1 Effect of extraction voltage on extraction rate of seed oil from fruits of Phyllanthus emblica L.

从图1可以看出，余甘子籽油的得率在50～150V范围内随提取电压的增加而显著提高，当提取电压高于150V后，余甘子籽油得率不再上升，这可能是随着提取电压的增高，闪式提取器的刀头转速加大，在相同时间里提取溶剂温度升高加快而导致溶剂挥发严重。因此，响应面实验选取提取电压数范围为125～175V。

2.1.2 提取时间对余甘子籽油的影响 称取余甘子籽20g，在液料比为10∶1(mL/g)，提取电压为150V条件下，考察不同的提取时间(0.5、1、1.5、2、2.5min)对余甘子籽油得率的影响，结果如图2。

由图2可知，0.5～1.5min范围内，随着提取时间的延长，余甘子籽油得率迅速上升，这是由于随时间的延长，闪提探头不断剪切，越来越多的油溶解于溶剂中，当时间到达1.5min时得率最高，说明此时已达到提取平衡。此后再延长时间，余甘子籽油得率有所下降。可能的原因是时间过长，体系温度会逐渐升高，溶剂挥发比较严重。因此响应面分析实验选择提取时间的范围为1～2min。

图2 提取时间对余甘子籽油得率的影响Fig.2 Effect of extraction time on extraction rate of seed oil from fruits of Phyllanthus emblica L.

2.1.3 液料比对余甘子籽油的影响 称取余甘子籽20g，提取电压为150V，提取时间为1.5min条件下，考察不同的液料比(6∶1、8∶1、10∶1、12∶1、14∶1(mL/g))对余甘子籽油得率的影响，结果如图3。

图3 液料比对余甘子籽油得率的影响Fig.3 Effect of liquid-material ratio on extraction rate of seed oil from fruits of Phyllanthus emblica L.

从图3可以看出，余甘子籽油得率随液料比的增加而增大，当液料比为10∶1(mL/g)时，其出油率达最高值为15.64%，其后，加大液料比并不能提高余甘子籽的得率。主要原因是随着液料比增大，液相主体的溶质浓度降低，扩散速度增加，当达到一定程度后，余甘子籽油已经基本上被浸提完全，液料比再增加对余甘子籽油的得率基本没有影响。因此响应面实验选择液料比的范围为 8∶1～12∶1(mL/g)。

2.2 闪式提取余甘子籽油工艺参数的优化

根据以上单因素实验的结果，选取提取电压A、提取时间B、液料比C为自变量，以余甘子籽油得率为响应值Y进行响应面分析，实验方案及结果如表2。

各因素经回归拟合后，得到二次多项回归方程为:

表2 响应面分析实验设计及结果Table 2 Design and results of response surface experiments

表3 回归模型方差分析表Table 3 Variance analysis of regression model

表3为回归方差分析结果。该模型回归显著(p=0.0083)，R2=0.9364，说明该模型与实际实验拟合较好，可以用于闪式提取余甘子籽油实验的理论预测。从 F值的分析结果 A(F=6.03)、B(F=1.25)、C(F=0.2)可以看出，在所选的各因素水平范围内，对余甘籽油得率的影响顺序为:提取电压＞提取时间＞液料比。

图4直观反映了各因素交互作用对响应值的影响。从图4A可以看出，不同的液料比对提取时间的响应抛物曲线最高点位置的影响较大，不同的提取时间对液料比响应抛物曲线最高点位置的影响也较大，等高线呈椭圆形，说明提取时间和液料比两个因素存在的交互作用显著。图4B中3D曲线较为平滑，等高线几乎呈圆形，说明提取电压和提取时间两个因素的交互作用很小。图4C中3D曲线较为平滑，等高线呈圆形，说明提取电压和液料比两个因素存交互效应不显著。

图4 两因素交互作用对余甘子籽油得率的影响Fig.4 Response surface plots for the effects of cross-interactions among two factors on extraction rate

2.3 最佳提取工艺条件的确定

结合回归模型的数学分析可知，余甘子籽油闪式提取的最佳工艺条件为提取电压153.25V、提取时间1.0min、液料比 11.04∶1(mL/g)，在此条件下余甘子籽油的理论得率为15.69%。为了方便实际操作，将最佳工艺条件取为153V、提取时间1.0min、液料比11∶1(mL/g)，进行3次重复实验验证，实际得率为15.62%±0.06%。因此，响应面法优化所得的闪式提取工艺参数准确可靠，具有一定的实用价值。

2.4 不同提取工艺比较

称取20g余甘子籽，按表4工艺参数进行热回流提取并与闪式提取法比较，结果如表4。

表4 不同提取工艺比较Table 4 Comparison of different extraction process

从表4可知，闪式提取法提取余甘子籽油的效率高于热回流法。闪式提取利用高速机械剪切力和振动作用使植物组织迅速破碎，继而有效成分在负压渗透的作用下快速达到溶解平衡，因而提取效率得到显著提高［16］。相对于赵谋明［14］等报道的产于金沙江地区的余甘子籽中含油脂26%，本文余甘子籽油得率相对较低，主要原因可能是余甘子产地不同而导致余甘子籽油存在差异，其次可能是本文所用的余甘子籽为企业生产果酒、果脯后的副产物，余甘子籽油在生产过程中受到了损耗。

3 结论

采用响应面法优化余甘子籽油的闪式提取工艺，得到的最佳工艺条件为:提取电压153V，提取时间1.0min，液料比11∶1(mL/g)。该条件下余甘子籽油得率为15.62% ±0.06%，与预测值基本一致。闪式提取是一种快速、高效的提取方法，适合于余甘子籽油的提取。

［1］王瑞国，林久茂，郑良朴，等 .余甘子的研究进展［J］.福建中医学报，2004，14(2):48-50.

［2］陈智毅，刘学铭，吴继军，等.余甘子的药理研究和利用综述［J］.中国南方果树，2004，33(1):58-61.

［3］A KUMARAN，R JOEL KARUNAKARAN.Nitric oxide radical scavenging active components from Phyllanthus emblica L［J］.Plant Foods for Human Nutrition，2006，61:1-5.

［4］S K El-Desouky，Shi Young Ryub，Young-Kyoon Kima.A new cytotoxicacylated apigenin glucoside from Phyllanthus emblica L［J］.Natural Product Research，2008，22(1):212-216.

［5］Xiaoli Liu，Mouming Zhao，Wei Luo，et al.Identification of volatile components in Phyllanthus emblica L.and their antimicrobial activity［J］.Journal of Medicinal Food，2009，12(2):423-428.

［6］陈晓敏，张敏.余甘子(橄榄)果粉制作工艺研究［J］.食品科技，2002(11):56-58.

［7］唐莉英，刘凤书，李绍家，等.余甘子果汁加工工艺及设备研究［J］.云南农业大学学报，1999，14(4):402-405.

［8］郑元福，郑荣章，郭彩华.余甘果汁饮料生产工艺研究［J］.厦门水产学院学报，1996，18(1):71-76.

［9］杨梅，张其昌，张文焕.余甘果汁饮料的研究［J］.福建师范大学学报，1996，12(4):96-99.

［10］许淼清，谢进金.余甘子含片的生产工艺研究［J］.林产化工通讯，2005，39(3):33-36.

［11］赵苹，刘凤书.余甘子营养成分及果脯加工的研究［J］.食品工业科技，1997(4):71-72.

［12］张敏.余甘果酒酿制工艺的研究［J］.食品科学，2002，23(10):65-68.

［13］宋佳，朱岳麟，熊常健，等.余甘子果核油的提取及成分分析［J］.山东化工，2012，41:48-50.

［14］赵谋明，刘晓丽，罗维，等.超临界CO2萃取余甘子籽油及其成分研究［J］.林产化学与工业，2007，27(5):107-112.

［15］刘延泽.植物组织破碎提取法及闪式提取器的创制与实践［J］.中国天然药物，2007，5(6):401-407.

［16］谢捷，曹铭希，朱兴一，等.响应面法优化闪式提取陈皮中橙皮苷工艺的研究［J］.食品工业科技，2010，31(10):285-288.