超臨界萃取諾麗籽油工藝研究

1、現(xiàn)代食品科技Modern Food Science and Technology 2011, Vol.27, No.3超臨界萃取諾麗籽油工藝研究郭志勇，劉小琴，王維，白新鵬（海南大學食品學院，海南?？?570228）摘要：本研究以諾麗籽為原料，應(yīng)用超臨界CO2萃取技術(shù)提取諾麗籽油，采用響應(yīng)面試驗研究了壓力、溫度、流速、時間等因素對萃取效果的影響，從而確定出諾麗籽油的適宜萃取條件。研究表明在萃取溫度37 、壓力21 MPa、流速20 L/min、提取時間104 min時，諾麗籽油得率最高為20.35%，其中萃取溫度和壓力對提取率影響較大。關(guān)鍵詞：諾麗籽；超臨界萃取；響應(yīng)面 文章篇號：1673-9

2、078(2011)3-321-323Supercritical Fluid Extraction of Noni Seed OilGUO Zhi-yong, LIU Xiao-qin, WANG Wei, BAI Xin-peng (College of Food Science, Hainan University, Haikou 570228, China)Abstract: The extraction of noni seed oil was studied by using supercritical CO2 fluid extraction technology. A surfac

3、e response experiment design was used to quantify the effects of pressure, temperature, flow velocity and time on the oil recovery determining the appropriate conditions of noni seed oil extraction. The result showed that under the conditions of temperature 37 ，pressure 21 MPa，flow velocity 20 L/min

4、 and the extract time 104 min, the highest oil recovery was reached 20.35% and the pressure and temperature expressed more influence.Key words: noni seed oil; supercritical fluid extraction; surface response諾麗果(Morinda citrifolia)又稱為蘿梨、四季果或印桑椹(Indian mulbeery)，是一種草本植物，原產(chǎn)于亞洲、澳大利亞及一些太平洋島嶼，其果被當?shù)厝朔Q作“神奇果

5、”，現(xiàn)引種于海南。諾麗果可用來治療多種疾病，如糖尿病、高血壓、心臟不適、疼痛、精神壓抑及消化不良等1。諾麗含有莨菪亭、多種萜類化合物、多種蒽醌類化合物、多種生物堿、谷甾醇、多種黃酮糖苷、茜素、蕓香苷等藥用成分，現(xiàn)代藥理實驗揭示諾麗有抗細菌、抗病毒、抗真菌、抗腫瘤、抗寄生蟲、鎮(zhèn)痛、降血壓、消炎和提高免疫力的活性2，而對諾麗籽油及其提取物的研究并不多。常用的植物油脂提取方法有溶劑浸提法、索氏提取法、超臨界提取法等，相比其它方法，超臨界提取具有提取溫度低、提取時間短、提取效率高、溶劑分離方便完全等優(yōu)點，適合天然產(chǎn)物的提取。本研究采用響應(yīng)面分析法，討論壓強、溫度、流速及時間對諾收稿日期：2010-10

6、-29基金項目：海南省自然科學基金項目（808107）；海南省教育廳科學研究項目（Hjkj2009-19）；海南大學科研啟動基金項目（Kyqd1049）作者簡介：郭志勇（1985-），男，碩士研究生，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品貯藏及加工通訊作者：白新鵬（1963-）,男，教授，博士，研究方向為糧食、油脂和植物蛋白質(zhì)工程麗籽出油率的影響，優(yōu)化超臨界CO2提取諾麗籽油的試驗條件。 1 材料與方法1.1 材料與試劑諾麗籽由海南諾麗種植產(chǎn)業(yè)工業(yè)園提供，原料清理后烘至恒重備用；食品級二氧化碳氣體：海南食品工業(yè)氣體供應(yīng)公司；濃鹽酸、氫氧化鉀、酚酞、丙酮、乙醇、乙醚均為分析純：廣州化學試劑公司。 1.2 儀器與設(shè)備S

7、C-1超臨界萃取器：德陽四創(chuàng)科技有限公司；PB3001-N電子精密天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；101-1-BS電熱烘箱：上海躍進醫(yī)療器械廠；DG160C 粉碎機：浙江省瑞安市春海藥材器械廠；DK-98-1電熱恒溫水浴鍋：江蘇省金壇宏華儀器廠。 1.3 試驗方法 1.3.1 樣品預處理置已干燥的諾麗籽于65 烘箱中烘至恒重，經(jīng)粉碎機粉碎過40目篩后室溫下保存于干燥器中備用。 1.3.2 二氧化碳超臨界提取每次稱取100 g已預處理的諾麗籽粉，把諾麗籽粉裝進萃取器，再把萃取器裝進萃取罐，密封好頂蓋；待萃取罐及分離罐溫度達到預定溫度后，打開進氣閥，321現(xiàn)代食品科技 Modern Fo

8、od Science and Technology 2011, Vol.27, No.3根據(jù)試驗設(shè)計需要設(shè)定萃取罐壓強及二氧化碳流速；待萃取罐達到預定壓強后開始計時，提取一定時間后關(guān)閉進氣閥，收集分離罐所得油提取物。以萃取壓力（X1）、萃取溫度（X2）、萃取時間（X3）和二氧化碳流速（X4）為因子，按照響應(yīng)面組合設(shè)置提取條件，進行超臨界提取實驗，以提取率（Y）為響應(yīng)值，平衡實驗兩次，實驗結(jié)果取平均值。提取率（Y）按式（1）計算。Y=（W1/W2 ）×100% （1）式中：W1-提取的油的重量(g)，W1-原料諾麗籽粉的重量(g)。，（P=0.00024），其次是X4影響顯著（P=0.

9、052141）X3和X2對試驗結(jié)果的影響不顯著，同時X1X2、X1X4、X2X4的交互作用對試驗結(jié)果影響顯著。表2 響應(yīng)面分析方案及試驗結(jié)果Table 2 Program and experimental results of RSM (Uncoded)RUNX1X2X3X4 Y/%1 15 40 15 120 15.432 25 40 15 120 18.883 15 60 15 60 16.534 25 60 15 60 19.895 15 40 25 60 16.846 25 40 25 60 15.197 15 60 25 120 9.178 25 60 25 120 18.629 1

10、1.59110 28.40950 20 502090 9.0490 19.681.3.3 理化指標測定水分及揮發(fā)物含量測定3；酸值的測定4；皂化值的測定5；不皂化物含量的測定6；磷脂含量的測定7；不溶性雜質(zhì)含量的測定8 2 結(jié)果與分析2.1 超臨界提取工藝研究表1 響應(yīng)面分析試驗因素與水平編碼表 Table 1 List of coded factors and levels for RSM 因素 X1(壓強/MPa) X2(溫度/) X3流速/(L/min) X4(時間/min)水平-1.68 -1 0 +1 +1.68 11.591 15 20 25 28.409 33.182 40 50

11、 60 66.818 11.591 15 20 25 28.409 39.546 60 90 120 140.45411 20 33.18212 20 66.81820 90 18.6620 90 18.4513 20 50 11.591 90 19.3814 20 50 28.409 90 19.3515 20 50 20 39.546 16.1116 20 50 20 140.45412.2417 20 50 20 90 19.0218 20 50 20 90 19.1219 20 50 20 90 19.3120 20 50 20 90 19.6321 20 50 20 9019.15采

12、用Small Composite: Hartley Method的試驗設(shè)計原理，對X1、X2、X3、X4四因素進行試驗設(shè)計，響應(yīng)值為出油率（Y），各因子編碼值見表1，試驗設(shè)計和試驗結(jié)果見表2。采用SAS9.0程序?qū)Ρ?所得實驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，得出以出油率（Y）為因變量，四因素（X1、X2、X3、X4）為自變量的回歸方程：Y=19.08503+2.380073X1-0.062433X2-0.00892X3-1.150554X4-1.5649113X12+1.37625X1X2+0.12375X1X3+1.39875X1X4-0.065954X22+0.356804X2X3-1.35483X2X

13、4+0.220425X32-0.203817X3X4-1.61452X42模型的確定系數(shù)R2=0.9718，擬合性良好。再對表2的試驗結(jié)果進行方差分析，發(fā)現(xiàn)各處理方法之間差異顯著，對各因素進行回歸分析，結(jié)果見表3。當“Pr>F”值小于0.05 即表示該項指標顯著，“Pr>F”值小于0.01，表明該模擬二次方程高度顯著9。從表3可知X1對試驗結(jié)果影響高度顯著圖1 四個因素對響應(yīng)值Y的影響大小 Fig.1 The influence of main factor on Y同時從四個因素對響應(yīng)值的影響直觀圖（圖1）可見，X1和X4對試驗結(jié)果影響作用明顯，而X2和X3對試驗結(jié)果影響不大，與

14、模型方程結(jié)果一致。根據(jù)表2所示的試驗結(jié)果繪出穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)Y值隨因素X1、X4變化的關(guān)系圖2是一開口向下的曲面圖，說明在試驗區(qū)域內(nèi)有最高點，即試驗結(jié)果Y在試驗區(qū)322現(xiàn)代食品科技 Modern Food Science and Technology 2011, Vol.27, No.3域內(nèi)有最大值。因素X1、X4與響應(yīng)值間的相互作用可通過響應(yīng)面和等高線圖直觀反映出來。表3 試驗結(jié)果方差分析 Table 3 variance analysis of test resultsSourceDFSSMSFPr > FX1 1 77.36257 77.36257 60.30627 0.00024X2

15、1 0.02205 0.02205 0.017189 0.899978X3 1 0.00045 0.00045 0.000351 0.985663X4 1 7.488389 7.488389 5.837407 0.052141X12 1 35.862 35.862 27.95542 0.001852X1X2 1 15.15251 15.15251 11.8118 0.013855X1X3 1 0.122513 0.122513 0.095502 0.767746X1X4 1 15.65201 15.65201 12.20118 0.012936X22 1 0.065005 0.065005 0

16、.050673 0.829367X2X3 1 0.421865 0.421865 0.328856 0.587168X2X4 1 6.08252 6.08252 4.741493 0.07231X32 1 0.726088 0.726088 0.566006 0.480314X3X4 1 0.137655 0.137655 0.107306 0.75436X42 1 38.95425 38.95425 30.36592 0.0015 Model Linear Quadratic Error Lack of fit Pure Error Total14 209.2548 14.94677 11.

17、65142 0.0031934 46 2 498.71724 24.67931 19.23821 0.00143272.9684318.2421114.22023 0.00322637.56908 6.261513 4.881023 0.0374777.696968 1.282828 0.227720.056937.469248 3.734624 65.60028 0.000875為了檢測響應(yīng)面法（RSM）的試驗結(jié)果可靠性，根據(jù)以上試驗條件進行驗證試驗。采用上述最優(yōu)提取條件取整數(shù)即：用壓強21 MPa、溫度37 、流速20 L/min、時間104 min，進行三次重復超臨界提取驗證試驗。同時與

18、表2中的實驗結(jié)果較好的4號試驗、10號試驗及14號試驗在相同的實驗環(huán)境下作對比驗證。在最佳工藝條件下的平均出油率為20.35%，在4號試驗工藝條件下平均出油率為19.53%，在10號試驗工藝條件下平均出油率為19.82%。在14號試驗工藝條件下平均出油率為19.66%。結(jié)果證明在最佳工藝條件下，出油率均超過前面任一條件下的，基本符合RSM法優(yōu)化得到的最大值。同時也證明了RSA設(shè)計的可靠性。因此，采用RSM法優(yōu)化得到的超臨界提取條件參數(shù)準確可靠，具有一定實用價值。 2.2 理化指標的測定按相應(yīng)的國家標準，分別測定超臨界提取的諾麗籽油指標參數(shù)見表4。表4 諾麗籽油理化指標測定Table 4 Non

19、i seed oil typical properties determination理化指標 水分及揮發(fā)物/% 酸值/(mg/g) 皂化值/(mg/g) 過氧化值/(mmol/kg)不皂化物/% 磷脂含量/% 不溶性雜質(zhì)/%諾麗籽油 2.09 6.32 215.50 15.81 2.10 3.10 0.39Cross Product 620 216.9517根據(jù)擬合方程可以預測期間內(nèi)響應(yīng)值最大值Ym= 19.3257%，但誤差較高，達4.54914，與之對應(yīng)的因素水X1=21.80277、X2=36.99989、X3=19.78069、X4=104.4431，其對應(yīng)的實際值（取整數(shù)）是壓強2

20、1 MPa、溫度37 、流速20 L/min、時間104 min，即在該條件下一次理論提取率可達19.33%。3 結(jié)論超臨界二氧化碳提取諾麗籽油是行之有效的方法，提取時間短、提取溫度低、效率高。通過響應(yīng)面分析法對影響超臨界提取因素研究，得出最佳工藝條件為：壓強21 MPa、溫度37 、流速20 L/min、時間104 min，其中壓強影響最顯著，提取時間次之，提取溫度與二氧化碳流速對提取率影響相對較低。 參考文獻1 NEIL SOLOMON M D. Noni: Nature's amazing healer M.Pleasan Grove: Woodland Publishing,

21、19992 WANG M Y, WEST B J, JENSEN C J, et al. Morindacitrifolia(noni): a literature review and recent advances in noni research J. Acta Pharmacol Sin, 2002, 23(12): 1127-1141（下轉(zhuǎn)第316頁）圖2 Y=f（X1、X4）的響應(yīng)面與等高線圖 Fig.2 Responsive surfaces and contours of Y=f(X1, X4)323現(xiàn)代食品科技 Modern Food Science and Technolo

22、gy 2011, Vol.27, No.3加硅藻土的啤酒，說明添加單寧的啤酒比添加硅藻土的啤酒保鮮時間長。表3 添加柿子單寧和硅藻土啤酒的風味保鮮值的比較 Table3 Comparison of RSV between beer samples added withpersimmon tannin and diatomite酒樣時間/h添加單寧的啤酒添加硅藻土的啤酒0.2990 0.6475 0.8200 0.927512 0.0615TBA24 0.3505 36 0.4560 48 0.5880經(jīng)過70 mg/L的柿子單寧處理過的啤酒發(fā)酵液，酒液的澄清度、色度、TBA值、總酚值及蛋白質(zhì)含

23、量等各指標都得到很好的改善，且效果優(yōu)于硅藻土。柿子單寧作為啤酒的一種澄清劑，不僅可以提高啤酒的非生物穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性，而且具有抗老化和抗氧化的作用，能明顯改善啤酒的感官特征，提高啤酒質(zhì)量。 參考文獻1 Volesky B.Detoxification of metal-bearing effluents:biosorption for the next century. Hydrometallurgy, 2000, 59: 203-2162 馬宏艷.釀造單寧在啤酒生產(chǎn)中應(yīng)用J.釀酒,2003,30(3):64 3 王福源.現(xiàn)代食品發(fā)酵技術(shù)M.北京:中國輕工業(yè)出版社,20044 李紅,吳永陽,

24、張五九.啤酒抗氧化指標的研究J.啤酒科技,2004,8:17-215 Stevens F., Chenistry and Biology of Hop FlabonoidsJ. J.Am. Soc. Brew. Chem. 1998, 56:136-1456 莊學蘭.啤酒色度及其測定方法J.啤酒科技,2007,2:37-39 7 董小雷.啤酒分析檢測技術(shù)M.北京:化學工業(yè)出版社,20088 李志江.考馬斯亮藍G250染色法測定啤酒中蛋白質(zhì)含量J.釀酒,2008,35:70-729 李紅,吳永陽,張五九.啤酒抗氧化指標的研究J.啤酒科技,2004,8:17-2110 張志強.啤酒釀造技術(shù)概要M.北京:中國輕工業(yè)出版社,199511 王家林,薛長湖,付雪艷,等.釀造單寧在啤酒高濃釀造