王 菁 张延琦 王 晶 袁 芳

（植物源功能食品北京市重点实验室中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

超临界CO2萃取美商陆籽油的研究

王 菁 张延琦 王 晶 袁 芳

（植物源功能食品北京市重点实验室中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

采用单因素试验，研究了超临界CO2流体萃取美商陆籽油的萃取时间、投料量、萃取压力及萃取温度对美商陆籽油萃取率的影响。试验表明，最佳萃取时间为4 h；最佳投料量为200 g；最佳萃取压力为25 MPa；最佳萃取温度为45℃。索氏提取籽油测得萃取率为12.93%。气相色谱分析共测出脂肪酸成分7种，饱和脂肪酸相对质量分数为13.85%。不饱和脂肪酸相对质量分数为85.79%，其中油酸的质量分数为46.34%，亚油酸的为36.56%。高效液相色谱分析测得维生素A的含量为0.369 mg/100 g，维生素E的总含量为 22.0 mg/100 g。

美商陆籽油 超临界CO2流体 脂肪酸 维生素A 维生素E

美商陆（Phytolacca AmericanaL.）又名美洲商陆、垂序商陆，商陆科、商陆属。原产北美洲，引入栽培。根供草药用，治水肿、白带、风湿，并有催吐作用；种子利尿；叶有解热作用，并治脚气；外用可治无名肿毒及皮肤寄生虫病；全草可用作农药[1]。现在对商陆属植物的化学成分及药理作用研究较为清楚的是商陆皂苷类成分。商陆皂苷具有强大的抗炎、免疫增强、抗肿瘤等重要作用[2]。

超临界流体（Super Critical Fluid，简称 SCF），自1979年起就已被应用于食品行业。相比于传统提取植物油的机械压榨法与溶剂浸出法，油品的得率高且无萃取剂残留。使用超临界流体提取植物活性成分时，一般选择CO2作为溶剂，与传统溶剂相比，它无害、无污染、不易燃易爆、廉价易取。用超临界CO2来提取植物成分在全世界已经得到广泛使用，如提取花椒籽油、葡萄籽油、香椿籽油、核桃油，其中大多数植物天然成分应用在食品工业、保健品和植物制药中[3－9]。通过研究美商陆籽油的超临界提取条件及其成分，以期为以后的生产应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

美商陆籽（蛋白质含量10.2 g/100 g；脂肪含量12.9 g/100 g；）：北京市昌平区阳光农业合作社 ；SUPELCO 18920－1AMP脂肪酸标准品：美国sigma公司；其他化学试剂均为国产分析纯。

HA220－50－06型超临界CO2流体萃取装置：江苏省南通华安超临界萃取公司；Agilent6890N气相色谱仪：美国安捷伦科技有限公司；日立L－2000高效液相色谱仪；GGX－900原子吸收分光光度计：北京科创海光仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试样处理

美商陆籽筛选除杂→干燥→粉碎、过筛→称重→装料→密封

1.2.2 单因素试验

美商陆籽油萃取率＝提取美商陆籽油质量/美商陆籽粉质量×100%

1.2.2.1 萃取时间对萃取率的影响

投料量 200 g，萃取压力 30 MPa，萃取温度45℃，CO2流量20 kg/h，分离温度50℃，分离压力8 MPa。设置 1、2、3、4、5、6 h 6个水平时间进行萃取，研究不同萃取时间对萃取率的影响。

1.2.2.2 投料量对萃取率的影响

萃取压力30 MPa，萃取温度45℃，萃取时间4 h，CO2流量 20 kg/h，分离温度 50℃，分离压力 8 MPa。设置150、200、250、300 g 4个水平投料量进行萃取，研究不同投料量对萃取率的影响。

1.2.2.3 萃取压力对萃取率的影响

萃取时间4 h、投料量200 g、萃取温度45℃、CO2流量20 kg/h、分离温度50℃、分离压力8 MPa。设置 15、20、25、30、35 MPa 5个水平压力进行萃取，研究不同萃取压力对萃取率的影响。

1.2.2.4 萃取温度对萃取率的影响

萃取时间4 h，投料量200 g，萃取压力25 MPa，CO2流量20 kg/h、分离温度50℃、分离压力8 MPa。设置35、40、45、50、55℃ 5个水平时间进行萃取，研究不同萃取压力对萃取率的影响。

1.2.3 美商陆籽油中脂肪酸成分分析

1.2.3.1 甲酯化

0.2 mL油脂样品与10 mL异辛烷混合（即1∶50稀释），吸取2 mL混合液并加入500μL 2 mol/L KOH－甲醇溶液，再加入少量无水硫酸钠，离心取上清液。

1.2.3.2 气相色谱检测条件

HP－INNOWax毛细管色谱柱（30 m×0.32 mm×0.25μm）；载气 N2流速1.0 mL/min；检测器温度：280℃；进样口温度：250℃；进样量：1μL；不分流进样；升温程序：100℃，以3℃/min升温至180℃，保持20 min后，以3℃/min升温至240℃，保持8 min。

1.2.4 美商陆籽油中维生素A和维生素E的成分测定

根据GB/T 5009.82—2003第一法测定。

1.2.4.1 试样处理

1）皂化

取美商陆籽油5 g，置于100 mL皂化瓶中，加入30 mL无水乙醇溶液，摇匀。加5 mL 10%抗坏血酸溶液，混匀，再加入10 mL KOH（1∶1）溶液混匀。于沸水浴回流30 min使皂化完全。皂化后立即放入冰水中冷却。

2）提取

将皂化后的液体移入分液漏斗中，用50 mL水分2次洗皂化瓶，洗液并入分液漏斗中。用100 mL乙醚分两次洗皂化瓶，乙醚液并入分液漏斗中，轻轻摇匀分液漏斗，静置分层，弃去水层。

3）洗涤并浓缩

乙醚层用水洗至不显碱性为止（酚酞指示剂，不显色为止），在乙醚提取液中加入5 g无水硫酸钠后滤入蒸发瓶内，用约100 mL乙醚溶液冲洗分液漏斗及无水硫酸钠3次，并入蒸发瓶内。于55℃水浴中减压蒸馏并回收乙醚。取下蒸发瓶后立即加入2 mL乙醇充分混合，溶解提取物。样品离心，上清液过滤膜后用于色谱分析。

1.2.4.2 高效液相色谱检测条件

预柱：ultrasphere ODS（10μm，4 mm×4.5 cm）；分析柱：ultrasphere ODS（5μm，4.6 mm×25 cm）；流动相：甲醇＋水＝98＋2，混匀；紫外检测器波长：300 nm；进样量：20μL；流速：1.7 mL/min。

1.2.5 美商陆籽油理化指标的测定

过氧化值的测定：GB/T 5538—2005；酸价的测定：GB/T 5530—2005。

2 结果与分析

2.1 萃取时间对萃取效果的影响

由图1可看出萃取时间对萃取率的影响较为明显。萃取开始时随着萃取时间的增加萃取率迅速上升，最后逐渐趋于平缓。萃取开始时，主要是CO2向物料中渗透的过程，由于CO2流体与油籽未充分接触，萃取率较低，随着时间的延长萃取率逐渐升高。4 h后曲线逐渐趋于平缓，此时体系基本上达到一个动态平衡，随着时间的延长已不能显著提高萃取率。并且萃取时间的延长还会使CO2以及能源的消耗量增大。因此综合考虑萃取率和能耗的问题，萃取时间选择4 h比较适宜，萃取率为12.90%。

图1 萃取时间与萃取率的关系

2.2 投料量对萃取效果的影响

图2 投料量与萃取率的关系

如图2所示，投料量对萃取率的影响不大，随着投料量的增加萃取率稍有下降。因为投料量过多，原料的堆积密度会增大，CO2的扩散阻力也随之增大，气流分布不够均匀，因而萃取率略有下降[10]。但考虑到200 g的投料量相比150 g对设备的利用效率更高，因此选择200 g为最佳投料量，萃取率为12.31%。

2.3 萃取压力对萃取效果的影响

压力是超临界CO2流体萃取过程中最重要的参数之一。由图3可看出小于25 MPa时，随着萃取压力的升高，萃取率迅速增大，在25 MPa时萃取率达到最高。随后继续升高压力，萃取率稍有下降。因为在压力较低的时候，增大压力的同时会增大CO2流体密度，增加溶质与溶剂之间的传质效率，对于提高萃取效率有利。但由于溶解能力有限，压力过高反而没有用处。并且过高的压力会使溶剂的选择性下降，影响萃取的油脂纯度。高压也对萃取的油脂品质外观也有一定影响。因此从设备造价、安全性以及萃取率方面考虑，选择25 MPa为最佳萃取压力，萃取率为12.46%。

图3 萃取压力与萃取率的关系

2.4 萃取温度对萃取效果的影响

图4 萃取温度与萃取率的关系

与压力相比，温度对超临界CO2流体萃取过程的影响要复杂得多。如图4所示萃取温度对萃取效果有双重影响。随着温度升高，萃取率稍有下降，超过45℃以后萃取率迅速降低。温度的升高可以增加物料的扩散系数，但同时又降低了CO2流体的浓度，导致CO2流体的溶剂化效应下降，使物质在其中的溶解度有所下降。如图知35℃时萃取率最高。但用35℃的温度萃取出的油比其他条件萃取出的油要稀，泡沫也消得快。萃取温度低会对相对分子质量较小或极性较小的分子有较好的选择性，温度高则相反，因此油比较稀。并且由于开始时萃取温度不高，原料容易结块导致萃取进行不充分。因此选择45℃为最佳萃取温度，萃取率为12.46%。

2.5 索氏提取美商陆籽油

准确称取粉碎至40目的50 g美商陆籽，滤纸包好放入抽提器中。加入沸程为30～60℃的石油醚，在60℃下回流提取6 h，减压旋转蒸发回收石油醚。得到美商陆籽油，萃取率为12.93%。

2.6 美商陆籽油中脂肪酸气相色谱分析

通过气相色谱检测所提取的美商陆籽油，并与脂肪酸标准品进行对照，运用面积百分归一法得出脂肪酸的相对成分（见表1）。

由图5、图6可知共测出脂肪酸成分7种，饱和脂肪酸4种，占13.85%，不饱和脂肪酸3种，占85.79%，其中油酸相对质量分数最高为46.34%，亚油酸其次为36.56%。

饱和脂肪酸能直接升高血清中的三酰甘油和低密度脂蛋白的水平，还可通过降低胆固醇中CYP7A1酶的表达来阻止血胆固醇的代谢，因此必须控制膳食结构中饱和脂肪酸的摄入。多年来对地中海居民心血管疾病的调查发现，尽管当地居民摄入高脂的饮食，但因食用以不饱和脂肪酸为主的植物油，心血管疾病的发病率却较低。不饱和脂肪酸可降低血浆中总胆固醇的含量和低密度脂蛋白的水平[11－12]。美商陆籽油中饱和脂肪酸含量较低，因此美商陆籽油具有较高的营养和保健价值。

表1 美商陆籽油脂肪酸成分

图5 脂肪酸标准品气相色谱图

图6 美商陆籽油气相色谱图

2.7 美商陆籽油中维生素A和维生素E含量

通过表2可看出美商陆籽油中维生素A含量为0.369 mg/100 g，高于在同样条件下测定的金花葵籽油（0.115 mg/100 g），含量较为丰富，研究表明维生素A对于维持上皮细胞的完整性，维持正常视觉、基因调节、动物繁殖和免疫功能都是必不可少的[13]。维生素E是植物油脂中的天然抗氧化剂，可增加人体红细胞数量，美商陆籽油中维生素E含量为22.0 mg/100 g，较亚麻籽油（37.71 mg/100 g）、花椒种籽油（27.40 mg/100 g）低，比油茶籽油（18.29 mg/100 g）、茶籽油（12.78 mg/100 g）高[14－16]。其中 γ－维生素E含量最高，α－维生素E含量极少。相对其他籽油，美商陆籽油维生素E含量偏低，储存过程中应适量加入抗氧化剂。

表2 美商陆籽油中维生素A和维生素E含量

2.8 美商陆籽油的理化性质

美商陆籽油的过氧化值为10.33 mmol/kg，酸价为 6.34 mgKOH/g。

3 结论

通过对超临界CO2流体萃取美商陆籽油进行了全面的分析，测得最佳萃取时间为4 h；最佳投料量为200 g；最佳萃取压力为25 MPa；最佳萃取温度为45℃。经过气相色谱分析共测出脂肪酸成分7种，其中饱和脂肪酸相对质量分数为13.85%，不饱和脂肪酸为85.79%。美商陆籽油不饱和脂肪酸含量很高，在预防动脉粥样硬化、降低冠心病患病率可发挥作用。其中油酸占46.34%，亚油酸为36.56%。高效液相色谱测得维生素A含量为0.369 mg/100 g，维生素E含量为22.0mg/100 g。美商陆籽油具有较高的开发利用价值，可进一步研究其保健成分。

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Extracting Phytolacca Americana L.Seed Oil by Supercritical CO2Fluid Technique

Wang Jing Zhang Yanqi Wang Jing Yuan Fang

（Beijing Key Laboratory of Functional Food from Plant Resources College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083）

Phytolacca AmericanaL.seed oil was extracted by supercritical CO2fluid extraction in the paper.The experiment indicated that the various factors had effect on the extraction efficiency ofPhytolacca AmericanaL.seed oil，and operative time，inventory，pressure and temperature could be affected.the result showed that the optimum conditionswere extraction time of 4 h，the inventory of 200 g，the extraction pressure of 25 MPa，and the extraction temperature of 45℃.The extraction efficiency of the Soxhlet extraction was 12.93%.Gas chromatography analysis revealed there were 7 categories of fatty acid including saturated fatty acid（13.85%）and unsaturated fatty acid（85.79%）.Especially thecis－9－oleic acid（46.34%）and linoleic acid（36.56%）were significant expressed in quantity.The content of vitamin A was 0.369mg/100 g and vitamin E was 22.0 mg/100 g by the high performance liquid chromatography.

Phytolacca AmericanaL.seed oil，supercritical CO2fluid extraction，fatty acid，vitamin A，vitamin E

TS224.4

A

1003－0174（2015）10－0049－05

国家自然科学基金（31371836）

2014－06－25

王菁，女，1992年出生，本科，食品科学与工程

袁芳，女，1967年出生，副教授，天然产物提取及功能评价