亚临界萃取法提取灵芝孢子油的工艺研究VIP

1 联系人：杨倩 电话：18637200915 邮箱： 临界萃取法提取灵芝孢子 油的工艺研究 杨倩 1，祁鲲 1，朱新亮 1，常换平 2 南安阳 455000 河南安阳 455000 摘要 :提取方法 为亚临界萃取法 ， 评价指标为 灵芝孢子 油萃取率 ，选择 萃取次数、萃取温度、萃取时间、料溶比为考察因素，采用正交 试验 34）优选萃取灵芝孢子油的最佳萃取工艺。结果表明：亚临界萃取法萃取灵芝孢子 油 的 最佳萃取工艺条件为萃取温 45、萃取时间 35 取次数为 4 次，料溶比为 1： 芝孢子 油的萃取率为 为亚临界萃取技术应用于灵芝孢子 油萃取工业提供理论指导和依据。 关键词： 灵芝 ；灵芝孢子；灵芝 孢子 油；亚临界萃取 o., 55000， （ o., 55000， of as of of as of 9（ 34） by as 5， 5of of :It 芝 ( 一种著名的药用真菌 ， 千百年来 民间 一直 视 其 为仙草 1,伞状 的外形 ，菌盖 呈现 半圆形 、 近圆形 或 肾形 ， 一般说得灵芝其实是指 多孔菌科 真菌灵芝的子实体。 灵芝孢子是 生长成熟期 的灵芝菌盖弹射出的微小 的孢子 颗粒 ， 孢子 是灵芝的生殖细胞 ，孢子内部含有灵芝的活性遗传物质 。 从灵芝孢子中萃取得到的油状脂溶性 物 质 称之为灵芝孢子油 。灵芝孢子重量的 20%为灵芝孢子油 2， 灵芝孢子油由 丰富的三萜类物质 、不饱和脂肪酸 和多糖 类化合物 等组成，由于其组分的 化学结构的多样性而具有广泛的生理活性，对于 抗肿瘤 、 保护调节神经系统 、 降低血脂 、 提高机体免疫力 、保肝护肝 等方面有明显的作用 效果 3 提 取灵芝孢子油的方法很多，但由于灵芝孢子油耐热性能差，采用传统的热榨法提取，2 油脂中营养成分和热敏性成分会被破坏掉。 机械压榨法存在 产品得率低的缺点 ， 有机溶剂萃取法存在 有工艺较复杂和污染环境的问题 ，超临界二氧化碳萃取法 存在生产成本昂贵，无法规模化生产等问题 8。 亚临界萃取技术是一种新型萃取与分离技术，其根据相似相溶原理以亚临界状态存在的萃取剂为溶媒，利用其扩散性能强，传质速度快和溶解能力提高的特点，来萃取目标组分并进行分离。亚临界萃取技术具有低耗能、高效提取、生产成本较超临界技术大幅降低，可以工业化大规 模生产等优点 11。由于亚临界萃取可以在较低温度或室温下进行，最大限度的保护物料中的热敏性成分不被破坏，因此亚临界萃取技术在天然产物分离中发挥着越来越重要的作用。 可广泛应 用于 食品、医药、化工 等领域，成为获得高质量产品最具有效的方法之一 12 本研究 以 破壁 灵芝孢子 为原料，灵芝孢子油 萃取 率和品质为指标，采用亚临界丁烷提取灵芝孢子油 ，在确定单因素的基础上利用正交试验对影响萃取率的 参数进行优化，确定最佳工艺条件，旨在为 灵芝孢子 油的提取工业提供一种新工艺 及 实验依据。 1. 材料与方法 料与试剂 破壁 灵芝 孢子 粉 ： 真空包装，破壁率大于 90%，购于南京希元 生物科技有限公司 丁烷：含量 99%，购于安阳嘉能燃气有限公司 氢氧化钠、 无水硫酸钠、 无水 乙醇、氢氧化钾、石油醚 、乙酸乙酯、碘化钾、硫代硫酸钠 、异辛烷 、高氯酸、冰醋酸、香草醛 均为分析纯 ，齐墩果酸标准品。 器与设备 临界流体萃取实验装置（河南省亚临界生物技术有限公司 ）， 小型造粒机（新乡恒富电子机械有限公司） ， 热恒温干燥 箱 （上海跃进医疗器械厂） ，温水浴锅（上海医疗器械厂） ， M 200 电子天平（上海电子天平厂） ，光光度计 (上海尤尼克 )， 相色谱仪 （山东金普分析仪器有限公司） 。 法 临界丁烷萃取灵芝孢子 油 料 将 经过筛选 破壁的 灵芝孢子粉 原料 倒入造粒机造粒 。造粒的 灵芝孢子 颗 粒 装入萃取器。 关 闭进料器后，抽出萃取器中的 大部分 空气； 取 注 入液化的萃取溶剂丁烷 控制好温度进行 逆流萃取； 溶 萃取完成后 ，抽 取 完萃取 器中液体溶剂后，打开萃 取器的排气 阀 门 ，使灵芝孢子 粕 中吸附的溶剂气化与灵芝孢子 粕 分离，排出萃取器 ， 冷凝液化回收。 脱溶完成后，被萃取后的灵芝孢子 粕 即可排出萃取器 。 取液蒸发 萃取液经过蒸发系统 蒸发 溶剂， 得到灵芝孢子油。溶剂经过压缩冷凝回到冷凝器。 剂回收 从灵芝孢子颗粒 和萃取液中蒸发出的溶剂气体，经过压缩液化，液态的溶剂流回溶剂循环罐，循环使用。 工艺流程 见 图 1。 溶剂压缩液化 溶剂压缩液化 灵芝孢子粒 逆流萃取 灵芝孢子 油 萃取器 油和溶剂蒸发 溶剂罐 灵芝孢子 粕脱溶 灵芝孢子 粕 3 图 1 亚临界萃取灵芝孢子 油工艺流程图 得灵芝孢子 油称质量，计 算萃取率，平行测定 3 次取其平均值，萃取率通过 公式 （ 1）计算： %1 0 0% 灵芝孢子含油量 量萃取所得灵芝孢子油质）灵芝孢子油萃取率（ （ 1） 因素试验设计 以亚临界状态的丁烷为萃取溶剂，确定以萃取次数、萃取温度、萃取时间、 料溶比为考察因素。分别考察萃取次数、萃取温度、萃取时间、料溶比对 灵芝孢子 油萃取率的影响。 交试验设计 在单因素试验的基础上， 以灵芝孢子 油萃取率为评价指标， 采用正交试验 34）优选亚临界萃取灵芝孢子 油的最佳萃取工艺。 各因素水平见表 1。 表 1 正交试验因素与 水平 平 水平 萃取次数 萃取温度 萃取时间 溶比 1 2 30 35 1: 3 35 40 1: 4 40 45 1: 灵芝孢子 油理化指标检测 灵芝孢子原料中含油量测定：索氏抽提法 色泽：参照 22460植物油脂罗维朋色泽的 测定 透明度：参照 5525物油脂透明度、气味、滋味鉴定法 气味、滋味：参照 5525物油脂透明度、气味、滋味鉴定法 酸价：参照 5530植物油脂酸价和酸度的测定 过氧化值：参照 5538植物油脂过氧化值的测定 皂化值：参照 5534植物油皂化值的测定 脂肪酸组成：参照 17376植物油脂脂肪酸甲酯制备 17377 三萜类化合物： 参照王江海等 14的薄层色谱 2 结果与分析 临界丁烷萃取灵芝孢子 油的单 因素实验 取温度对灵芝孢子油萃取率的影响 以亚临界状态的丁烷作为溶剂，确定萃取时间为 40 溶比为 1:2，萃取次数为 4次，考察萃取温度对灵芝孢子油萃取率的影响。结果见图 2。 4 506070809010020 30 35 40 45萃取率（%）萃取温度（ ）图 2 萃取温度对灵芝孢子油萃取率的影响 on 图 2 可以看出 ， 灵芝孢子 油 萃取率 随着萃取温度的升高 迅速增加。 萃取温度升高能加速溶剂和溶质分子的热运动，增加溶质的溶解度和扩散速率，萃取率和萃取速度均有提高，但萃取温度过高易使热敏性组分被分解破坏。由图 2 可知，随着萃取温度的升高灵芝孢子油萃取率不断提高，萃取温度达到 40 后萃取率升高趋于平缓。综合考虑产品品质、能耗等因素， 灵芝孢子油的 萃取温度 选择在 40 左右 为宜 。 取时间对灵芝孢子油萃取率的影响 以亚临界状态的丁烷作为溶剂，确定萃取温度为 40 ，料溶比为 1:2，萃取次数为 4次，考察萃取时间对灵芝孢子油萃取率的影响。结果见图 3。 506070809010010 20 30 40 50萃取率（%）萃取时间（ 图 3 萃取时间对灵芝孢子油萃取率的影响 on 图 3 可以看出， 萃取时间在 20 40 ，灵芝孢子油的萃取率快速提 高， 40 芝孢子油萃取率增长趋于平缓。根据 脂提取模型 12， 00取刚开始， 此时细胞内部油脂还未向外部溶剂进行扩散，因此油脂提取率较低；随着 萃取时间的延长，萃取 时间达到 200胞内部油脂向外部溶剂进行扩散，萃取率基本达到最高值。 40后萃取 逐渐达到过渡阶段以及慢速传质阶段，在慢速传质阶段，细胞内部5 油脂向外部溶剂扩散达到动态平衡之后，油脂萃取率增长趋于平缓。因此， 灵芝孢子油的 萃取时间选择在 35 45 宜。 溶比对灵芝孢子油萃取率的影响 以亚临界状态的丁烷作为溶剂，确定萃取温度为 40 ，萃取时间为 40 取次数为 3 次的条件下，分别设置 料溶比 为 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 进行萃取，考察料 溶比 对灵芝孢子油萃取率的影响。结果见图 4。 607080901000 1:1 1:2 1:3 1:4萃取率（%）料溶比图 4 料溶比对灵芝孢子 油萃取率的影响 of of to on 图 4 可以看出 ，料溶比越大，物料细胞内溶质和溶剂之间的浓度差越大，越有利于溶质分子的扩散。灵芝孢子油的提取率随 着 料溶比的加大而提高，尤其料溶比在 1:1 1:2 之间，萃取率提高较快，之后 增大溶剂用量 仍 有缓慢提高。综合考虑溶剂消耗、 脱溶 能耗等因素， 灵芝孢子油的料溶比选择在 1:2 左右 为宜 。 取次数对灵芝孢子 油萃取率的影响 以亚临界状态的丁烷作为溶剂，确定 萃取温度为 40 ，料溶比为 1:2， 每次萃取 40集萃取的灵芝孢子油称重，并计算萃取率。 考察萃取次数对灵芝孢子 油萃取率的影响。 结果 如 图 5 所示 。 6 607080901000 2 3 4 5萃取率（%）萃取次数图 5 萃取次数对灵芝孢子 油萃取率的影响 of of on 图 5 可以看出 ，灵芝孢子 油的萃取率随着萃取次数的增多提高 ，萃取 3 次之前 萃取率提高较快，萃取 3 次之后萃取率提高速率区域平缓，继续增加萃取次数对提高萃取率意义不大。综合考虑萃取效率、能耗等因素， 灵芝孢子油的萃取次数选择在 3 4 次 为宜 。 临界丁烷萃取灵芝孢子 油的正交试验 在单因素试验的基础上，采用 34）正交试验 对亚临界萃取灵芝孢子 油工艺进行优化。正交试验 结果见表 2。 表 2 正交试验设计与结果 验号 萃取次数 萃取温度 萃取时间 溶比 萃取率 % 1 1（ 2） 1（ 35） 1（ 35） 1（ 1: 2 1 2（ 40） 2（ 40） 2（ 1:2） 3 1 3（ 45） 3（ 45） 3（ 1: 4 2（ 3） 1 2 3 5 2 2 3 1 6 2 3 1 2 7 3（ 4） 1 3 2 8 3 2 1 3 9 3 3 2 1 均值 均值 均值 极差 R 由表 2 极差 R 直观分析，各因素对灵芝孢子 油萃取率影响的主次排序为：萃取次数 萃取温度 料溶比 萃取时间 。 由方差分析表 3 可以看出， 萃取次数 、萃取温度 对灵 芝孢子 油的萃取率极 显著影响，所以萃取次数 选择 4 次 、萃取温度选择 45； 料溶比 对灵芝孢子 油的萃取影响 显著 ，因此 料溶比 选择 1:萃取时间对灵芝孢子 油的萃取效果无显著影响，故将其并入误差项进行方差分析， 萃取时间选择 35综上所述 ， 亚临界萃取灵芝孢子 油7 的最佳工艺条件为： 萃取次数 4 次，萃取温度 45，料溶比 1:取 时 间 35 表 3 方差分析表 of 差来源 偏差平方和 自由度 均方 F 值 表值 显著性 萃取次数 2， 2） =2， 2） = * 萃取温度 * 萃取时间 料溶比 误差 e 证试验 取同一批次灵芝孢子 原料 3 份，各份 2 用 法的最佳工艺萃取并测定，试验结果 经方差分析 与正交试验基本一致（ P 无显著差异， 灵芝孢子油的萃取率 平均 说明工艺稳定 可行。 芝孢子 油的理化检测 结果 由表 4 可知，亚临 界萃取灵芝孢子 油酸价和过氧化值较低，满足 2716用植物油卫生标准。亚临界萃取灵芝孢子 油色泽比较深，需要进行脱色处理。 表 4 亚临界萃取灵芝孢子 油理化检测指标 of 目 亚临界萃取灵芝孢子 油 色泽（罗维朋比色槽 Y:30, R:明度 （ 20， 24h） 清澈 过氧化值 /（ 价（ (mg/g) 味、滋味 具 有清香 味、无异味 皂化值 /(g) 176 由表 5 可知，亚临界萃取灵芝孢子 油中油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸含量丰富。不饱和脂肪酸含量可达到 70%以上 。其中油 酸含量更是高达 55%。这与 陈体强 ， 吴锦忠 15等 试验 的 检测结果有差异 ， 这可能与灵芝孢子 品种和生长环境有关系。 表 5 亚临界萃取灵芝孢子 油的脂肪酸组成及含量 of 品 棕榈酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸 灵芝孢子 油 （ %） 5 用亚临界低温萃取技术萃取出的灵芝孢子油，经检测三萜类化合物含量达到 齐敦果酸为标准品） ，王江海 14等的报道：灵芝孢子油脂中总三萜的含量达到 熊果酸为标准品 ） 。本次实验检测结果 与王江海的报道基本相符。 检测结果有出入， 使用的对照品不一样，也可能造成结果有 偏差。 3 结论 通过单因素试验和正交试验确定了 亚临界萃取灵芝孢子 油的最佳工艺条件为：萃取次数 4 次，萃取温度 45，料溶比 1:取时 间 35取率达到 灵芝孢子 油8 中 不饱和脂肪酸 含量达到 70%以上 ，其中油 酸含量更是高达 55%。灵芝孢子 油中 饱和脂肪酸含量低，不饱和脂肪酸含量高， 含有丰富的三萜类化合物，近些年已成为高档保健品的珍品，具有十分重要的利用价值和经济价值 。 亚临界流体萃取灵芝孢子 得到的 灵芝孢子 油 产品 质量好， 萃取压力低（ 下），萃取温度低，成本低，溶剂可循环使用， 可以实现大规模工业化生产。 利用亚临界流体萃取技术提取灵芝孢子 油具有广阔的发展前景。 参考文献 1 陈体强 芝担孢子及其孢壁的超微结构 J1997,13（ 4） :34of 3（ 4） :342 胡洪涛，朱家壁 J2002,26（ 3）： 160. 2002,26