史高峰，吕秋楠，陈学福

(兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州 730050)

超声波技术提取蚕蛹中蚕蛹油的工艺研究

史高峰，吕秋楠，陈学福

(兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州 730050)

超声波;蚕蛹油;提取工艺

目的:考察超声波技术提取蚕蛹油工艺各因素对蛹油提取率的影响。方法:单因素试验和正交试验。结果:超声波提取为最佳提取方法，石油醚是最佳溶剂。提取时间、提取温度、固液比和超声波功率四个因素对提取率的影响，并通过正交试验确定了最佳的提取工艺。结论:采用超声波提取技术，石油醚为萃取溶剂，在55℃下提取6 h，固液比为1∶7，功率100 W，提取率为29.67%。

蚕蛹是蚕丝业的主要附产品，据报道，我国缫丝工业的主要副产物蚕蛹年均达到530 000吨之多［1］，则综合开发利用蚕蛹资源具有重要的意义与广阔的前景。蚕蛹油中不饱和脂肪酸的含量很高，特别是高不饱和脂肪酸α-亚麻酸［2，3］。α-亚麻酸的生理功能表现在对心血管疾病的防治［4］、降血脂、降低胆固醇、增强机体免疫效应和防止皮肤老化、延缓衰老、抗过敏反应及促进毛发生长、保护视力等方面［5-8］。本研究以干蚕蛹为原料，分别讨论提取方法、溶剂的选择、温度、时间等条件对蚕蛹油提取率的影响，并通过正交试验进行优化工艺，旨在制备含有高不饱和脂肪酸的优质蚕蛹油。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂蚕蛹(江苏如东新象科技有限公司);石油醚;乙醇;乙酸乙酯;乙醚;丙酮;甲醇(工业试剂)氢氧化钾(分析纯，天津市巴斯夫化学有限公司);浓硫酸(化学试剂，山东莱阳市双双化工有限公司);无水乙醚(分析纯，天津市百世化工有限公司)。

1.2 主要仪器与设备HH-2数显恒温水浴锅:国华电器有限公司;RE-52A旋转蒸发器:上海亚荣生化仪器厂; KQ5200DE型超声波清洗器:昆山市超声波仪器有限公司; HP6890/5973气相色谱—质谱联用仪:美国Agllent，配有FID检测器和质谱检测器(EI源)。

1.3 蚕蛹油提取工艺流程

1.4 实验方法取一定量粉碎的干蚕蛹和石油醚置于容器中，在设定的温度下进行提取，提取液抽滤，将滤液减压蒸馏回收石油醚，得淡黄色蚕蛹油。提取过程中蚕蛹油的提取收率和质量受到提取方法、提取溶剂、提取时间、提取温度等条件的影响。

1.5 产品表征样品处理:精密称取提取蚕蛹油脂10.0 g，加入浓度为0.5 mol/L的KOH甲醇溶液20.00 mL，在60℃水浴中皂化20 min，加12 mol/LHCl将pH调至3～4，用饱和盐水洗涤至中性，并除去水分，用无水硫酸钠干燥得到混合脂肪酸样品。

混合脂肪酸的甲酯化:精确称取0.100 0 g混合脂肪酸于10 mL量瓶中，加入2～3 mL无水甲醇，水浴加热使其溶解，滴加浓H2SO4进行酸化，在65～70℃水浴中加热10～15 min移入分液漏斗，加入3～4 mL蒸馏水和3.0 mL无水乙醚于分液漏斗中剧烈振荡萃取1 min，弃去水相，收集上层乙醚相，用无水硫酸钠干燥后用于色质联用分析。其蚕蛹油的GC-MS分析结果如表1所示。

表1 混合脂肪酸的GC-MS结果

色谱条件:色谱柱毛细管柱(50.0 m×250 μm×0.5 μm);柱温采用程序升温，初温100℃，然后以5℃/min升至250℃，保持2 min。进样口温度270℃，进样量1 μL，载气He，流量15 mL/min;进样方式:分流，分流比40∶1，分流流速36.0 mL/min，延迟5 min，柱流量1.2 mL/min。质谱条件:EI源电子能量70 eV，质量扫描范围:14～400 aum，离子源温度230℃，接口温度150℃。

由GC-MS分析结果表明，干蚕蛹中含有7种脂肪酸，其中4种饱和脂肪酸占脂肪酸总量的28.51%，3种不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的71.49%。主要的脂肪酸为9，12，15-十八碳三烯酸其含量为37.45%和十八二烯酸其含量为33.02%。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 提取方法的选择准确称取50.0 g粉碎干蚕蛹，放入500 mL烧瓶中，加入250 mL石油醚，温度为60℃，分别采用热回流提取、微波提取、超声波提取技术提取2 h，则对提取收率进行比较，其结果如表2所示。

表2 不同提取方法对蚕蛹油提取收率的影响

经3种方法比较可知，微波提取收率最高，但其提取出了其它非脂类物质较多。超声波萃取避免了长时间高温条件下萃取引起有效活性成分的分解，从而不破坏所萃取的有机分子，因此本研究选用超声波提取方法较为合适。

2.1.2 提取溶剂的选择分别准确称量20.0 g粉碎干蚕蛹，放入4个烧瓶中。分别用100 mL石油醚、乙酸乙酯、乙醚、丙酮作为提取剂(乙醚在40℃超声波提取2 h，其余选择在60℃超声波提取2 h)，考察不同的提取溶剂对蚕蛹油提取收率的影响，其结果如表3所示。

由表3可知，乙酸乙酯提取的出油率最高，但得到的蚕蛹油颜色深且浑浊，蚕蛹油的腥臭味较重。表明乙酸乙酯极性大，除浸提出油脂物质外还提出了非脂类的物质。而石油醚提出的蛹油澄清透明，呈淡黄色，气味最淡，故选择石油醚作为提取溶剂。

表3 不同溶剂对蚕蛹油提取收率的影响

2.1.3 提取温度的选择准确称量20.0 g粉碎干蚕蛹，放入烧瓶中，加入100 mL石油醚(沸点60～90℃)，在一定温度下超声波提取3 h，考察提取温度对蛹油提取收率的影响，结果如表4所示。

表4 提取温度对蛹油提取收率的影响

由表4可知，在30～40℃范围内温度对提取收率影响不大，提取温度再升高，提取率也随着升高。60～70℃变化显著，但是提取温度太高会影响蚕蛹油的质量，如颜色深，气味重。因此提取温度不宜过高，提取温度应控制在60℃。

2.1.4 固液比的选择准确称取20.0 g粉碎干蚕蛹，放入烧瓶中，加入100 mL石油醚(沸点60～90℃)，提取温度60℃，采用超声波提取3 h，考察在不同固液比条件下对提取收率的影响，其结果如表5所示。

表5 固液比对蛹油提取收率的影响

由表5可知，随着固液比提高，提取收率也升高，溶剂用量少容易达到饱和。当固液比提高到1∶6后，提取率变化不大，因此，提取的固液比选择为1∶6。

2.1.5 提取时间的选择准确称取20.0 g粉碎干蚕蛹，放入烧瓶中，加入100 mL石油醚(沸点60～90℃)，提取温度60℃，采用超声波提取一定时间，考察不同提取时间对提取收率的影响，其结果如表6所示。

表6 提取时间对蛹油提取收率的影响

由表6可知，提取时间在2～4 h范围内，提取率随上述时间增加而提高，变化显著。但提取6 h后，增加提取时间提取收率反而下降。

2.2 正交试验为了优化蚕蛹油提取工艺条件，在上述单因素试验的基础上进行正交试验，选用正交表L16(44)，设计4因素4水平正交试验，见表7，试验结果见表8。

表7 因素水平

2.3正交试验结果由表8中可知，各因素从主到次的顺序为:时间，固液比，温度，功率，最优方案是A2B3C4D2。验证了最优方案A3B3C4D2，收率达到29.67%。可以确定:提取时间为6 h，提取温度为55℃，固液比为1∶7，功率100 W为最佳工艺条件。

2.4 结果分析

2.4.1 时间对收率的影响通过正交试验可以看出，随着提取时间的延长收率呈增大趋势，当提取时间达到6 h时，收率达到最高值，再延长提取时间收率下降。这主要是因为延长提取时间的同时已经被溶剂萃取出来的油脂被蚕蛹蛋白吸附，从而使得蚕蛹油的收率下降。同时提取时间长蚕蛹油受热的时间就长，这样会导致蚕蛹油中含有的多不饱和脂肪酸α-亚麻酸的键断裂，使提取物结构发生变化。

表8 正交试验结果

2.4.2 温度对收率的影响随着提取温度的升高有利于分子的扩散，从而有利于溶剂萃取，当温度达到55℃时提取收率最高。继续提高温度，对提取率的影响不大，但是对产品质量影响较大。提取温度过高时，蚕蛹油颜色深，蛹臭味较重，增加了产品的后处理难度。

2.4.3 固液比对收率的影响固液比的增大，收率呈增大趋势，固液比为1∶7收率最大。但正交试验结果显示固液比为1∶7和1∶6差别不大，固液比太大会增加后续油脂和溶剂分离成本，故提取的固液比选择为1∶6较为适宜。

2.4.4 功率对收率的影响超声波功率的增大有利于溶剂和物料充分接触，加快了分子扩散，同时增加溶剂的流动性［9］，从而有利于溶剂萃取。正交试验表明，功率为100 W时提取收率最高。功率过大，蚕蛹蛋白会随着超声波的振动而溶出，油脂被蚕蛹蛋白吸附，导致收率降低。同时功率过大也会引起提取物的分解。

3 结论

超声波技术提取蚕蛹油其提取收率受提取时间、提取温度、固液比和超声波功率的影响。采用石油醚取代120#大豆油作为提取溶剂可解决了溶剂无法回收的问题。

干蚕蛹中含有7种脂肪酸，其中4种饱和脂肪酸占脂肪酸总量的28.51%，3种不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的71.49%。主要的脂肪酸为9，12，15-十八碳三烯酸其含量为37.45%和十八二烯酸其含量为33.02%。以蚕蛹油为原料制备高纯度α-亚麻酸具有可行性。

通过正交试验确定最佳的提取工艺为超声波提取，石油醚为溶剂，在55℃下提取6 h，固液比为1∶6，功率100 W，提取收率达到29.67%。

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R284.2

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1001-1528(2010)04-0678-03

2009-04-12

史高峰(1963－)，男，博士，教授，研究方向:天然产物研究与开发。Tel:13109391608 E-mail:shigaofeng@lut.cn