刘小文，盘 俊，陈 雄，全沁果，敖 艳，，胡 莎，段丽萍，齐成媚，何福林，袁志辉，*（.湖南科技学院化学与生物工程学院，湖南永州42599；2.湖南科技学院湘南优势植物资源综合利用湖南省重点实验室，湖南永州42599；.湖南省食品质量监督检验研究院，湖南长沙40）

零陵红衣葱葱油树脂的提取与分析

刘小文1，2，盘 俊1，陈 雄3，全沁果1，敖 艳1，3，胡 莎1，段丽萍1，齐成媚1，何福林1，2，袁志辉1，2，*
（1.湖南科技学院化学与生物工程学院，湖南永州425199；2.湖南科技学院湘南优势植物资源综合利用湖南省重点实验室，湖南永州425199；3.湖南省食品质量监督检验研究院，湖南长沙410111）

以零陵红衣葱为原料，探讨不同萃取剂、料液比、时间、温度、提取次数对葱油树脂产品得率的影响，并通过气相色谱—质谱（GC-MS）对零陵红衣葱葱油树脂成分进行定性分析，用峰面积归一化法检测各化合物的相对百分含量。结果表明，零陵红衣葱葱油树脂最适提取工艺条件为：以石油醚为萃取剂，提取温度47℃、提取时间100 min、料液比1∶8、提取2次。在此条件下，零陵红衣葱葱油树脂的产品得率为0.638 4%。在零陵红衣葱葱油树脂样品中共检测出18种挥发性化合物成分，占其色谱流出总量的97.81%，其中，含硫化合物占3.83%，酸类占24.47%，酮类占2.71%，醇类占17.06%，酯类占10.81%，醛类占0.36%，包括二甲基二硫醚、1，3-二噻烷、己醇、二十烯醇、2-甲基-2-戊醇、3-羟基-2-丁酮、5，7-二甲基色酮-3-甲醛、棕榈酸、十八二烯酸、十八烯酸、邻苯二甲酸二辛酯。

GC-MS；零陵红衣葱；葱油树脂

零陵红衣葱，又名洋葱、大葱、玉葱，属百合科，水分多，是一种药食兼用作物，是永州零陵有名的特产，营养丰富，且种植面积广阔［1］。据测定，洋葱中含有多种活性物质，其所含的硫化物呈味作用突出，是食品工业中重要的风味添加物［2］。洋葱精油（onion essential oil）与洋葱油树脂（onion oleoresin）是目前洋葱的2种主要产品。其中，洋葱精油是指从洋葱鳞茎中采用水蒸气蒸馏法得到的挥发性油分；洋葱油树脂则是用有机溶剂萃取洋葱鳞茎，然后回收溶剂，剩下的比较黏稠的半流体物质，其香气成分全面，且风味纯正［3］。目前，国内外学者对洋葱精油进行了大量的研究报道［4-9］，而有关洋葱油树脂的报道则较少，如张金生等［10］对微波辅助萃取洋葱油树脂的研究以及Simándi等［11］采用超临界CO2提取洋葱油树脂的研究。中国作为世界洋葱产量第一的大国，目前葱油多为常压水蒸气蒸馏的产品，得率低、质量差；超临界CO2提取和室温减压水蒸气蒸馏的产品质量虽好且得率较高，但工艺设备要求高［4］。因此，研究有机溶剂提取葱油树脂并对其成分进行分析，具有较大的发展前景，特别是对尚未见报道的零陵红衣葱葱油树脂进行研究，可有效提高其食品附加值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

零陵红衣葱购于零陵区农贸菜市场。

试验所用试剂均为分析纯，购自天津市大茂化学试剂厂。

试验仪器主要包括：QP2010 Plus气质联用仪，日本岛津公司；WG-71电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；FZ-102植物粉碎机，上海胜启仪器仪表有限公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，郑州长城科工贸有限公司；K201D-Ⅱ旋转蒸发仪，郑州长城科工贸有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵，郑州长盛实验仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 提取工艺流程

零陵红衣葱→匀浆→磁力搅拌提取→抽滤→滤液浓缩→干燥→葱油树脂。

1.2.2 产品得率的计算

式（1）中：m1为加入样品后样品瓶质量，m2为提取后样品瓶质量，m为加入样品质量。

1.2.3 单因素及响应面试验

准确称取零陵红衣葱匀浆50 g于平底烧瓶中，按料液质量体积比1∶4的比例分别加入甲醇、无水乙醇、石油醚、丙酮、氯仿、乙醚和乙酸乙酯，置于45℃的磁力搅拌器中振荡提取90 min，抽滤后取溶剂旋转蒸发近干，干燥后称量并计算产品得率。每组试验平行3次，通过产品得率的差异研究不同溶剂对产品得率的影响。设定最佳提取溶剂后，固定其他条件，分别考查料液比（质量体积比，1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6）、提取温度（35、40、45、50、55℃）、提取时间（30、60、90、120、150 min）对葱油树脂得率的影响。

在单因素试验基础上，根据Box-Behnken试验设计原理，以葱油树脂产品得率为响应值，进行响应面试验，并验证最佳工艺条件。

1.2.4 GC-MS分析

准确称取100 mg葱油树脂于25 mL圆底烧瓶中，加2 mL 0.4 mol·L-1的KOH/甲醇溶液，摇匀后于70℃水浴中回流皂化反应约10 min。冷却后再加入3 mL石油醚溶解样品，溶解后倒入饱和NaCl溶液使液面升至瓶口，静置约1 min，吸取上层有机相于装有少量无水Na2SO4样品管中，准备进样。

样品通过Rtx-5ms弹性石英毛细管（30 m× 0.25 mm×0.15 μm）色谱柱进行分离。分离的色谱条件：载气He，接口温度250℃，气化室温度250℃，柱前压60.4 kPa，分流比10∶1，进样量1 μL。色谱柱升温程序为：柱初温80℃，保持时间3 min，以20℃·min-1的升温速率升至140℃，保持2 min，再以6℃·min-1的升温速率升至230℃，保持3 min，最后以15℃·min-1的升温速率升至260℃，保持5 min。

质谱条件：EI电离源；电子能量，70 eV；离子源温度，200℃；扫描范围29～400 amu；溶剂切割时间3 min。

1.3 数据分析

利用Origin 8.0和Design Expert 7.1.6软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 萃取溶剂的选择

由图1可知，不同溶剂对零陵红衣葱葱油树脂的提取效果差异很大。相对而言，选用石油醚作为提取溶剂时，零陵红衣葱葱油树脂的产品得率最高，故确定石油醚为最佳提取溶剂。

2.2 单因素试验

2.2.1 料液比的影响

图1 不同溶剂对零陵红衣葱葱油树脂产品得率的影响Fig.1 Effects of extracting solvent on extraction efficiency of onion oleoresin from Lingling red onion

图2 料液比对零陵红衣葱葱油树脂产品得率的影响Fig.2 Effects of solid-liquid ratio on extraction efficiency of onion oleoresin from Lingling red onions

如图2所示，料液比对葱油树脂产品得率影响明显。随着料液比降低，葱油树脂产品得率不断上升，但增幅越来越小，当料液比降低至1∶8以后，产品得率呈现缓慢下降趋势。这可能是由于提取溶剂的比例过高，降低了磁力作用效率。

2.2.2 提取温度的影响

由图3可知，随着温度的升高，葱油树脂的产品得率呈先上升后下降的趋势。温度开始上升时，葱油树脂溶解率逐渐提升，扩散系数变大，产品得率上升。当温度升高至45℃，葱油树脂产品得率最大；温度继续升高，得率开始下降。这可能是由于葱油树脂存在一定的热不稳定性。

2.2.3 提取时间的影响

由图4可知，葱油树脂产品得率与提取时间呈正相关。随着提取时间的延长，葱油树脂产品得率逐渐提高；90 min以后，继续延长时间并不能进一步提高葱油树脂的产品得率，说明提取时间达到90 min时，葱油树脂的溶出已基本达到平衡。

图3 温度对零陵红衣葱葱油树脂产品得率的影响Fig.3 Effects of reaction temperature on extraction efficiency of onion oleoresin from Lingling red onions

图4 提取时间对零陵红衣葱葱油树脂产品得率的影响Fig.4 Effects of reaction time on extraction efficiency of onion oleoresin from Lingling red onions

表1 零陵红衣葱葱油树脂产品得率响应面试验方案及结果Table 1 Experiment design and results of extraction of onion oleoresin from Lingling red onion by response surface methodology

2.3 响应面试验

2.3.1 响应面试验模型

在单因素试验的基础上，确定最佳提取溶剂为石油醚。以提取温度、提取时间、料液比为考查因素，以产品得率为响应值，采用响应面试验探讨葱油树脂最佳工艺条件，试验结果见表1。采用Design expert 8.0.5b软件对表1中试验结果进行多项拟合回归，得到零陵红衣葱葱油树脂产品得率（Y）对提取温度（A）、提取时间（B）、料液比（C）的二次多项回归模型方程：

2.3.2 响应面试验模型方差分析

为了检验回归方程的有效性，进一步确定各因素对零陵红衣葱葱油树脂产品得率的影响程度，对回归模型进行方差分析。结果显示（表2），模型的F=36.91、P＜0.01，极显著；失拟项的P值为 0.757 0，不显著，决定系数 R2= 0.979 4，即响应值的变化有97.94%来源于所选因素，说明模型拟合度好，回归方程能很好地描述各因素与响应值之间的关系。

回归模型中一次项A和B的P值均小于0.01，极显著，一次项C的P值小于0.05，显著；二次项B2和C2的P值均小于0.01，说明B和C因素的二次项对试验结果都具有极显著影响，而其交互项及缺失项显著性较差，表明试验因素对响应值不是简单的线性关系，而是一种非线性关系。单考查P值大小，可确定各因素的效应关系为B（提取时间）＞A（提取温度）＞C（料液比）。

响应曲面坡度越陡峭，表明响应值对于操作条件的改变越敏感；反之，曲面坡度越平缓，表明操作条件的改变对响应值的影响越小。图5直观地反映了各因素交互作用对响应值的影响，提取时间和料液比交互作用曲面最为陡峭，表明其对零陵红衣葱葱油树脂的交互作用明显。

2.4 稳定性试验

用Design-expert 8.0.5b软件对二次多项式回归方程进行计算，得到最佳的提取条件为提取温度47.58℃，提取时间104.39 min，料液比8.26，预测产品得率为0.607 7%。考虑到单因素试验结果及实际操作的局限性，零陵红衣葱葱油树脂的提取工艺最终修正为提取温度47℃、提取时间100 min、料液比1∶8。在此条件下进行试验验证，设置4次平行试验，并考查浸提次数对葱油树脂产品得率的影响，如表3所示，确定最佳浸提次数为2次，得到零陵红衣葱葱油树脂最大产品得率为0.638 4%。

表2 回归模型方差分析Table 2 Analysis of variance for quadric regression model

图5 各提取因素之间的交互作用影响Fig.5 Effects of interaction of extraction factor on yield of onion oleoresin

表3 零陵红衣葱葱油树脂产品得率Table 3 Extraction rate of onion oleoresin from Lingling red onions　%

2.5 GC-MS分析

采用GC-MS，得到零陵红衣葱葱油树脂的总离子色谱图（图6）。对总离子图中各峰经质谱扫描后得质谱图，经过质谱数据系统检索，按峰面积归一化法确定各组分的相对百分含量，结果见表4。

图6 零陵红衣葱葱油树脂化学成分总离子图Fig.6 Total ion chromatogram of onion oleoresin from Lingling red onions

表4 零陵红衣葱葱油树脂GC-MS分析结果Table 4 GC-MS results of onion oleoresin from Lingling red onions

由图6和表4可知，红衣葱葱油树脂样品共检测出18种化合物成分，占其色谱流出总量的97.81%，利用NIST981数据库检索分析其主要成分，主要为烷烃39.91%、硫醚2.49%、醇类17.06%、酮类 2.71%、酸类 24.47%、酯类10.81%和醛类0.36%，包括二甲基二硫醚、1，3-二噻烷、己醇、二十烯醇、2-甲基-2-戊醇、3-羟基-2-丁酮、5，7-二甲基色酮-3-甲醛、棕榈酸、十八二烯酸、十八烯酸、邻苯二甲酸二辛酯。红皮鲜洋葱的含硫化合物占其挥发性成分的相对含量为3.83%，二甲基二硫醚、二甲基三硫醚等硫醚类物质具有辛辣和扩散性的气息，是红衣葱特征风味成分的主要贡献物质，其他含硫化合物中，1，3-二噻烷具有尖刺的气息，有红衣葱的浓郁的特征气味［11］。由分析结果可知，零陵红衣葱中亚油酸含量高达11.81%，油酸含量达5.74%，不饱和脂肪酸含量达17.55%；同时，葱油树脂具有抗菌、抗氧化、降血糖等作用，若能对其进一步精炼，可在养生和医疗保健中获得较大应用。由此可见，零陵红衣葱葱油树脂功能特性较强，具有良好的开发前景。

3 结论

本研究采用有机溶剂提取零陵红衣葱中的葱油树脂，主要结论如下。

（1）在不考虑其他因素的情况下，根据单因素优化及响应面试验结果，最佳提取条件为：以石油醚作萃取剂，提取温度47℃、提取时间100 min、料液比1∶8、提取2次；在此条件下，零陵红衣葱葱油树脂的产品得率为0.638 4%。

（2）影响零陵红衣葱葱油树脂提取条件的各因素依次为B（提取时间）＞A（提取温度）＞C（料液比）。

（3）从零陵红衣葱葱油树脂中共分离并鉴定出18种化合物成分，主要是烷烃类（39.91%）、醇类（17.06%）、酯类（10.81%）、酮类（2.71%），包括二十烯醇、己醇、2-甲基-2-戊醇、邻苯二甲酸二辛酯、十八二烯酸、十八烯酸，同时不饱和脂肪酸含量高，可用来制备植物保健油。

（References）：

［1］ 博闻.零陵红衣葱［J］.湖南农业，2002（9）：21. BO W.Red onion oleoresin［J］.Hunan Nongye，2002（9）：21.（in Chinese）

［2］ 廖春龙，阮征，印遇龙，等.洋葱化学成分、生理保健功能和我国洋葱加工现状与发展趋势［J］.食品工业科技，2010，31（8）：409-412. LIAO C L，RUAN Z，YIN Y L，et al.Chemical composition，physiological functions，processing status and industry trend for onion in China［J］.Science and Technology of Food Industry，2010，31（8）：409-412.（in Chinese with English abstract）

［3］ 赵华，张金生.从洋葱粉中提取洋葱精油与油树脂的比较研究［J］.辽宁农业科学，2007（2）：24-26. ZHAO H，ZHANG J S.Study on contrast between onion essential oil and oleoresin from dried onion powder［J］.Liaoning Agricultural Sciences，2007（2）：24-26.（in Chinese with English abstract）

［4］ 刘焕云，张香美.溶剂法提取洋葱油的工艺研究［J］.中国粮油学报，2006，21（6）：123-125. LIU H Y，ZHANG X M.Onion oil extraction technology［J］. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association，2006，21 （6）：123-125.（in Chinese with English abstract）

［5］ 于海莲，胡震.超声波辐射萃取洋葱精油［J］.食品研究与开发，2009，30（1）：18-21. YU H L，HU Z.The extraction of essential oil from onion by ultrasonic wave IRR adiation［J］.Food Research and Development，2009，30（1）：18-21.（in Chinese with English abstract）

［6］ 吴海敏，杜曦微，张连富.分光光度法测定洋葱精油中硫代亚磺酸酯含量［J］.食品工业科技，2011，32（2）：356-358. WU H M，DU X W，ZHANG L F.Determination of content of thiosulfinates in onion oil via spectrophotometry［J］.Science and Technology of Food Industry，2011，32（2）：356-358. （in Chinese with English abstract）

［7］ BENKEBLIA N.Antimicrobial activity of essential oil extracts of various onions（Allium cepa）and garlic（Allium sativum）［J］.LWT-Food Science and Technology，2004，37（2）：263 -268.

［8］ BORDIA A，BANSAL H C，ARORA S K，et al.Effect of the essential oils of garlic and onion on alimentary hyperlipemia ［J］.Atherosclerosis，1975，21（1）：15-19.

［9］ 倪力军，盖群，张立国，等.洋葱精油的多次精馏耦合提取及其GC-MS分析［J］.华东理工大学学报（自然科学版），2012，38（2）：191-194. NI L J，GAI Q，ZHANG L G，et al.Multi-rectificaiton coupling extraction and GC-MS analysis of onion essential oils ［J］.Journal of East China University of Science and Technology（Natural Science Edition），2012，38（2）：191-194.（in Chinese with English abstract）

［10］ 张金生，赵华.微波辅助萃取法萃取洋葱油树脂化学成分［J］.辽宁石油化工大学学报，2006，26（4）：103 -106. ZHANG J S，ZHAO H.Chemical constituents of onion oleoresin produced by means of microwave-assisted extraction ［J］.Journal of Liaoning University of Petroleum and Chemical Technology，2006，26（4）：103-106.（in Chinese with English abstract）

［11］ SIMÁNDI B，ÁGNES SASS-KISS，CZUKOR B，et al.Pilotscale extraction and fractional separation of onion oleoresin using supercritical carbon dioxide［J］.Journal of Food Engineering，2000，46（3）：183-188.

（责任编辑 高 峻）

Study on the extraction and analysis of red onion oleoresin

LIU Xiao-wen1，2，PAN Jun1，CHEN Xiong3，QUAN Qin-guo1，AO Yan1，3，HU Sha1，DUAN Li-ping1，QI Chengmei1，HE Fu-lin1，2，YUAN Zhi-hui1，2，*
（1.Department of Biochemistry，Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou 425199，China；2.Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Advantage Plants Resources in Hunan South，Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou 425199，China；3.Hunan Institute of Food Quality Supervision Inspection and Research，Changsha 410111，China）

In the present study，Lingling red onion was taken as raw material.Different extraction solvents，solidliquid ratio，reaction time，reaction temperature and extraction times were employed to examine the influences on extraction yield of oleoresin.The chemical constituents were separated and identified by gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS），and the relative contents in percentage of compounds were determined by peak area normalization method.It was shown that the optimal extraction conditions were as follows：petroleum ether as extraction solvent，reaction temperature of 47℃，reaction time of 100 min，solid-liquid ratio of 1∶8 and extraction times of twice.Under this conditions，the extraction rate could reach 0.638 4%from 50 g Lingling red onion.A total of 18 volatile compounds were separated，and they accounted for 97.81%of the total extractions，in which，sulfur-containing compounds were 3.83%，acids were 24.47%，ketones were 2.71%，alcohols were 17.06%，esters were 10.81%and aldehydes were 0.36%.The constituents included dimethyl disulfide，1，3-dithiane，hexanol，gadoleyl alcohol，2-methyl-2-pentanol，3-hydroxy-2-butanone，5，7-dimethylchromone-3-carboxaldehyde，palmitic acid，octadecadienoic acid，octadecenoate，dioctyl phthalate.

GC-MS；Lingling red onion；onion oleoresin

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.08.19

S131

A

1004-1524（2016）08-1401-07

2015-05-25

湖南省教育厅优秀青年项目（14B071）；中国博士后科学基金资助项目（2014M561110）；湖南省重点实验室开放基金项目（XNZW15C16）；公益性行业（农业）科技专项（201103027）；湖南省重点学科建设项目（2011-76）；湖南省高校科技创新团队支持计划（2012-318）

刘小文（1983—），男，湖南耒阳人，博士，副教授，研究方向为植物保护与利用。E-mail：lxw1110@126.com
*

，袁志辉，E-mail：25376851@qq.com