橄榄油萃取.doc

橄榄核油的超临界CO2萃取及GCMS分析童汉清*，海金萍，纪仕飞（广东石油化工学院，广东茂名，525000）摘要：对橄榄核油的超临界CO2萃取条件进行了系统的研究，先通过单因素实验确定了适宜的萃取条件，并在单因素实验研究的基础上进行正交实验，优化后的最佳工艺条件为：萃取压力20MPa、橄榄核粒度60-80目、萃取温度40、解析温度40。并采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对橄榄核油提取物进行了成分分析，共检测出15种化合物。关键词：橄榄核油 超临界流体萃取 收率 GCMS分析橄榄有青榄和乌榄（黑橄榄）两种，为橄榄科橄揽属常绿乔木，主要分布在福建、广东、广西等地区1。据本草纲目记载，橄榄具有清热、利咽、祛痰、生津、健脾、解毒等功效，常用于咽喉肿痛、咳嗽、烦渴、鱼鳖中毒等症，滇橄榄有清血、消食健胃、补益肝肾的功能，主治风寒热气、血热血瘀、肝胆病、消化不良等2,3。橄榄果肉通常被加工成果脯、蜜饯及果汁饮料等产品，在我国橄榄产区更多被腌制作为咸菜。橄榄核内核仁白色，油润而有香气，味涩微酸，含油率较高4，是制糕饼的高级馅料之一。橄榄核取仁后剩下来的核壳可制成榄核炭及活性炭，橄榄核雕刻是广东有名的手工艺之一，是传统的出口工艺美术品。橄榄核还含有丰富的油脂，其亚油酸含量高于橄榄油（亚油酸含量21.0%）5和茶籽油（亚油酸含量20.6%）6，具有极高的营养价值。橄榄油是从油橄榄鲜果中提取出来的油脂，而油橄榄并不是橄榄科，属木犀科，虽然油橄榄和橄榄果型都是椭圆形，油橄榄通常只有橄榄的一半大小。因此，橄榄核油与橄榄油来源于两种不同的原料，有着本质的区别。本研究将黑橄榄鲜果去肉取核，采用超临界流体萃取技术萃取橄榄核油，并对橄榄核油进行GC-MS分析，以确定超临界萃取橄榄核油的化学成分及其组成，为橄榄核油中有效成分的分离提取及其应用提供理论依据。1 材料与方法1.1 实验材料与设备1.1.1 原料黑橄榄，产自广东茂名。1.1.2 主要仪器1L-SFE超临界CO2萃取装置，广州轻工机械研究所；微型动锤式粉碎机，广西北流轻工业机械厂；电子天平，ES3000E，长沙湘平科技发展有限公司。 全功能色谱-质谱仪（HP5972 GC-MSD）项目来源：广东省茂名市科技计划资助项目，项目编号：201099第一作者：童汉清（1964），男，副教授，硕士。主要从事天然产物有效成分提取及其特性的研究工作。TalE-mail：1.2实验方法1.2.1 橄榄核物料的预处理橄榄核物料经烘箱干燥、粉碎机粉碎，筛分为不同粒度备用。1.2.2 超临界CO2流体萃取橄榄核油的单因素实验研究称取一定量经处理的橄榄核颗粒装于萃取釜吊篮中，密封后开启超临界流体萃取装置进行萃取实验。分别在不同的萃取压力、萃取温度、解析压力、解析温度、物料粒度下进行单因素实验研究，确定超临界CO2萃取橄榄核油适宜的操作条件。1.2.3 超临界CO2萃取橄榄核油的工艺条件研究根据单因素实验的结果，进行超临界CO2萃取橄榄核油正交实验，确定超临界萃取橄榄核油的工艺条件。1.2.4 橄榄核油的GC-MS分析 选用正交实验确定的最佳操作条件下萃取所得橄榄核油进行GC-MS分析。气相色谱条件：色谱柱 db-5 MS 30m0.25 mm0.25m弹性石英毛细管柱；柱温采用程序升温60保持5min，以5/min升至290，恒温20min；载气采用高纯度的He（99.999%），气质接口温度280，电离方式为EI，70ev，全扫描样品经GC/MS联用分析所得各组分质谱数据，输入计算机谱库进行检索，同时通过面积归一法从色谱图中计算各成分的相对百分含量。2 结果与讨论2.1 萃取压力对橄榄核油收率的影响在萃取温度40、解析温度35、解析压力5.0MPa、橄榄核粒度6080目实验条件下，取不同的萃取压力下进行超临界萃取，得出萃取收率与萃取压力之间的关系，实验结果见图2.1。图2.1 萃取压力对橄榄核油收率的影响Fig.2.1 Effects of pressure on extraction rate of the Canarium album L. kernel oil萃取压力增加将使超临界流体密度增加，对提高收率有利，但萃取压力增加，又将使超临界流体的粘度增加及扩散系数降低，而不利于萃取收率提高。因此，针对不同物料采用超临界流体萃取，收率随萃取压力有不同的变化趋势。图2.1实验结果表明，用超临界CO2萃取橄榄核油，在20MPa以下，压力对超临界流体密度的影响起主要作用，收率随压力的增加而增加，在20MPa以上，压力对超临界流体粘度和扩散系数的影响起主要作用，收率随压力的增加而降低，在20MPa的萃取压力下有较高的收率。2.2 萃取温度对橄榄核油收率的影响在萃取压力20MPa、解析温度35、解析压力5.0MPa、橄榄核粒度为4060目实验条件下，取不同的萃取温度进行萃取实验，萃取收率随萃取温度的变化关系见图2.2。图2.2 萃取温度对橄榄核油收率的影响Fig2.2 Effects of temperature on extraction rate of the Canarium album L. kernel oil超临界萃取温度对收率的影响有正效应和负效应两种作用。萃取温度增加，物料中溶质的蒸汽压增加，有利于提高收率，称之为正效应；但萃取温度增加将使超临界流体的密度降低，不利于萃取，称之为负效应，图2.2表明，对于橄榄核油的超临界萃取，当萃取温度小于40，温度对收率影响的正效应起主要作用，萃取温度大于40时，温度对收率影响的负效应起主要作用，萃取温度为40时有较高的收率。 2.3 解析温度对橄榄核油收率的影响在萃取压力20MPa、萃取温度40、解析压力5.0MPa、橄榄核粒度2040目实验条件下，取不同的解析温度进行萃取实验，得出收率与解析温度之间的变化关系。实验结果见图2.3。图2.3 解析温度对橄榄核油收率的影响Fig2.3 Effects of resolving temperature on extraction rate of the Canarium album L. kernel oil解析温度升高将降低超临界CO2对溶质的溶解能力，有利于解析，但解析温度过高，溶质的蒸汽压升高，致使挥发量增加而不利于解析。图2-3表明，利用超临界CO2萃取橄榄核油，适宜的解析温度为35。2.4 颗粒的粒度对橄榄核油收率的影响物料粒度对超临界流体萃取收率的影响主要为有效传质面积、颗粒床层的空隙率、超临界流体对物料颗粒的渗透力三个方面。减小颗粒粒度将会增大颗粒群的比表面积，且超临界流体容易渗透到颗粒内部，有利于提高收率。但粒度太小，颗粒间的接触面积将大大增加，致使有效传质面积降低，收率降低。同时由于颗粒床层空隙率降低，将产生严重的“沟流”现象，对萃取操作极为不利。鉴于以上的考虑，我们取80目、6080目、4060目、2040目四种橄榄核物料，在萃取压力25MPa、萃取温度40、解析压力5.0MPa、解析温度35的操作条件下进行萃取实验，得出收率与橄榄核粒度之间的变化关系。实验结果见图2.4（其中粒度1、2、3、4分别表示大于80目、6080目、4060目、2040目)。图2.4 粒度对超临界萃取橄榄核油效果的影响Fig 2.4 Effects of granularity on extraction rate of the Canarium album L. kernel oil图2.4表明，以粒度为6080目的橄榄核物料进行超临界萃取橄榄核油，有较高的收率。大于80目的物料粒度太小，容易被CO2气流带入管道，致使管路堵塞，所以不宜使用。2.5 超临界CO2萃取橄榄核油工艺条件的优化根据超临界CO2萃取橄榄核油的单因素实验结果，设计了L9(34)正交实验因素水平表，见表2.1，正交实验结果及分析见表2.2。表2.1 L9(34)正交实验因素水平表Table2.1 L9(34) factor and level of Orthogonal experiment水平萃取压力A MPa萃取温度B 解析温度C 粒度D目115353060802204035406032545402040表2.2 正交实验结果及分析Table2.2 result and analysis of the Orthogonal experiment序号萃取压力A MPa萃取温度B 解析温度C 粒度D目萃取收率%1111110.62122213.9313338.34212311.75223119.86231215.67313214.58321311.89332119.5k110.93312.26712.66716.633k215.70015.16715.03314.667k315.26714.46714.20010.600极差4.7672.9002.3666.033由表2.1和表2.2可知，超临界CO2萃取橄榄核油四个影响因素的主次顺序关系为：橄榄粒度萃取压力 萃取温度解析温度；最佳组合为：A2B2C3D1，即最优工艺为：橄榄核粒度6080目、萃取压力20MPa、萃取温度40、解析温度40 。2.6 橄榄核油的GC-MS分析橄榄核油的GCMS分析总离子流色谱图见图2.5 图2.5 超临界CO2萃取橄榄核油总离子流图Fig 2.5 TIC (total ion current) of Canarium album L. kernel oil extracted with supercritical CO2对橄榄核油的总离子流图进行分析鉴定，经计算机检索及人工解析质谱并与标准图校对，确定了橄榄核油的15种主要成分，成分鉴定表见表2.3。表2.3超临界萃取橄榄核油成分鉴定表Table 3.2The components of Canarium album L. kernel oil by supercritical extraction and molecular distillation峰号化学成分分子量百分含量/%1洋茉莉醛970.6226-正丁基-2，3，4，5-四氢砒啶500.3939-二十烷炔490.864棕榈酸9928.295亚油酸9942.266硬脂酸995.247（Z）-三乙基硅氧基-1，3-戊二烯500.4481-异丙基金刚烷472.1091-（5-（1，3-苯并二氧代-5-基）-1-氧代-2，4-戊二烯基（-（E-E）-哌啶991.3210角鲨烯871.86111-（5-（1，3-苯并二氧代-5-基）-1-氧代-2，4-戊二烯基（-（E-E）-哌啶995.6512丁-生育酚996.38132-间甲苯基-2-唑啉420.7714柑橘黄酮860.6415穿贝海绵甾醇993.19GCMS分析结果显示，橄榄核油成分以脂肪酸为主，其中不饱和脂肪酸含量占42.26%，饱和脂肪酸主要为硬脂酸和棕榈酸，相对含量分别为5.24%，28.29%。橄榄核油还含有生育酚、柑橘黄酮等较多的抗氧化性成分，因此，橄榄核油在食品添加剂、保健食品等方面将有着广泛的应用空间。3 结论 采用超临界萃取技术对橄榄核有效成分进行萃取，所得橄榄核油色泽、香味纯真，品质上佳，萃取收率较高。经正交实验对萃取工艺条件进行优化，确定超临界CO2萃取橄榄核油最优工艺条件为：萃取压力20MPa、橄榄核粒度6080目、萃取温度40oC、解析温度40 oC。影响因素的主次顺序关系为：萃取压力 物料粒度萃取温度解析温度。 橄榄核油的GCMS分析结果表明，橄榄核油的主要成分为不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸及一些抗氧化性成分。因此，橄榄核油在食品添加剂、保健食品等方面将有着广泛的应用空间。参考文献：1 赵大宣,覃振师.乌榄的特性及其在广西的发展前景探讨. 南方园艺，2009(20):10-11.2 江苏新医学院.中药大词典(上册) M .上海：上海科学技术出版社. 1986：467.3 张坤泉等.浅谈乌榄药用的研究进展J . 中国实用医药，2008(3)：183-184.4 苑景春.橄榄辨析J .北京中医杂志，2002，21(1)：42-43.5 于长青.橄榄油的的化学组成及对人体的营养价值J .食品科技，2000，(2)：59-60.6 李福星，张彬等.几种植物种子油脂的脂肪酸组成研究J .中国油脂，2005（10）：7475 .Supercritical CO2 Extraction of Canarium Album L. Kernel Oil and Its Component Analysis by GC-MSTong Hanqing Hai Jinping Ji Shifei(Guangdong University of Petrochemical Technology, , Guangdong Maoming, 525000)Abstract：Supercritical CO2 extraction conditions of canarium album L. kernel oil were studied systematically. Firstly, suitable conditions we