響應面法優(yōu)化梔子油提取工藝研究

張風波， 羅光明， 肖日傳， 袁源見， 李 波， 謝 晶 (江西中醫(yī)藥大學 藥學院， 南昌 330004)

梔子為市面上常見大宗藥材之一，來源于茜草科植物梔子(GardeniajasminoidesEllis)的干燥成熟果實[1]，是江西省道地藥材。梔子具有瀉火除煩、涼血解毒、清熱利尿的功效[2]。梔子成熟果實中含有大量的油類成分，含油量在15%～20%，且梔子油中脂肪酸含量達到80%左右，主要是亞油酸及油酸[3-4]。現(xiàn)代藥理學研究表明，梔子油中所含的不飽和脂肪酸、甾醇、谷維素、維生素E等成分，具有保肝、降血脂、抗腫瘤、鎮(zhèn)靜催眠、抗衰老及促進學習記憶的作用[5-8]。

目前，梔子油的提取主要有壓榨法、溶劑法、超臨界CO2萃取法。傳統(tǒng)壓榨法存在出油率低，容易造成原料的浪費及所得油顏色深等問題；超臨界CO2萃取法雖然出油率會提升，但造價昂貴，難以進行規(guī)?；瘧肹9]；溶劑提取法具有提取率高、操作簡單方便、提取純度高的特點，不足之處是溶劑的分離去除較困難[10]。目前梔子油的藥理學及成分分析研究大多在實驗室中進行，因為溶劑法得率相對較高，便于后續(xù)研究，故多采用索氏提取法進行梔子油的提取。響應面分析法是一種集數(shù)學分析及統(tǒng)計學分析于一體的優(yōu)化方法，與正交設計相比較，響應面優(yōu)化結果表現(xiàn)大多為彎曲面，比較適合非線性模型的擬合，并且得到的預測值及實測值偏差較小，近年多變量問題大多用此方法來解決[11-14]。本文結合目前對梔子油的研究，以梔子為原料，用石油醚提取梔子油，采用響應面法優(yōu)化提取工藝，以期為梔子油的進一步開發(fā)利用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

梔子由江西省九江市湖口縣順昌梔子藥材基地提供，經江西中醫(yī)藥大學中藥資源學科羅光明教授鑒定為茜草科植物梔子(GardeniajasminoidesEllis)的干燥成熟果實，藥材存放于江西中醫(yī)藥大學實驗大樓C座種質資源室；石油醚(沸程60～90℃)，分析純，西隴化工股份有限公司。

1.1.2 儀器與設備

HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋，高速中藥粉碎機，旋轉蒸發(fā)器，循環(huán)水真空泵，GZX-9070MBE數(shù)顯鼓風干燥器。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料預處理

通過篩選、分揀、清理等，除去梔子中的碎殼及霉變的梔子，清理后的梔子不得含有樹葉、枝條等雜質。然后將桅子置于50℃的烘箱中干燥10 h，用高速中藥粉碎機粉碎過20目篩，得梔子粉，裝于真封袋中冷藏備用。

1.2.2 溶劑法提取梔子油

在圓底燒瓶中加入一定量的梔子粉，加入石油醚，一定溫度下索氏提取一定時間[15]，旋蒸，除盡提取溶劑，得到梔子油，稱重，計算梔子油得率。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 提取時間對梔子油得率的影響

在料液比1∶4、提取溫度85℃條件下，考察不同提取時間對梔子油得率的影響，結果如圖1所示。

由圖1可以看出，在2～3 h范圍內，隨提取時間的延長，梔子油得率不斷提高，并且增長速度很快；當提取時間在3～6 h之時，梔子油得率緩慢下降。其可能原因是隨著提取時間的延長，提取體系的滲透壓會慢慢趨于平衡。時間過長梔子油得油率反而下降，可能與提取溶劑的揮發(fā)有關。因此，選取提取時間3 h進行響應面試驗。

圖1 提取時間對梔子油得率的影響

2.1.2 提取溫度對梔子油得率的影響

在料液比1∶4、提取時間3 h條件下，考察不同提取溫度對梔子油得率的影響，結果如圖2所示。

圖2 提取溫度對梔子油得率的影響

由圖2可以看出，當提取溫度在70～80℃時，梔子油得率隨著提取溫度的升高迅速增加，這是因為溫度急劇升高增加了溶劑分子和油脂分子的動能，對油性分子擴散過程有利；但是當提取溫度接近溶劑石油醚的沸程頂端時，梔子油得率反而呈下降趨勢，其可能原因是石油醚揮發(fā)劇烈，造成梔子油得率下降。同時提取溫度過高，能耗也會增加。綜合考慮，選取提取溫度80℃進行響應面試驗。

2.1.3 料液比對梔子油得率的影響

在提取時間3 h、提取溫度80℃條件下，考察不同料液比對梔子油得率的影響， 結果如圖3所示。

圖3 料液比對梔子油得率的影響

由圖3可以看出，剛開始梔子油得率隨著料液比的增加而逐漸增大，但當料液比超過1∶5時，得率逐漸趨于平衡。其可能原因是對于一定量的梔子粉來說，隨著提取溶劑石油醚的增多，濃度差也隨之增大，從而提高了梔子油到溶劑的擴散速度，使得梔子油得率升高。繼續(xù)增加石油醚用量，梔子油得率趨于平衡，同時溶劑用量過大會造成資源浪費。綜合考慮，選取料液比1∶5進行響應面試驗。

2.2 響應面優(yōu)化試驗

在單因素試驗的基礎上，確定提取時間、提取溫度和料液比3個因素，以梔子油得率(Y)為響應值，采用Box-Behnken試驗原理對梔子油提取工藝進行優(yōu)化。因素水平見表1，響應面試驗設計及結果見表2，回歸模型方差分析見表3。

表1 因素水平

表2 響應面試驗設計及結果

表3 回歸模型方差分析

在所選取的各因素水平范圍內，A、B、C、A2、B2、C2的P值均小于0.05，說明這幾個因素對梔子油得率有顯著影響；本模型中3個因素對梔子油得率的影響大小順序為：提取溫度> 提取時間> 料液比。

2.3 驗證試驗

經響應面回歸分析得到的梔子油最佳提取工藝條件為提取時間 4 h、提取溫度 81.2℃、料液比1∶5.23,在此條件下梔子油得率的理論值達到19.37%?？紤]到實際操作及提取溶劑的經濟價值，實際試驗中將最佳工藝條件修正為提取時間4 h、提取溫度 81℃、料液比1∶5。在最佳工藝條件下，進行驗證試驗測得梔子油得率為 19.21%，與理論值吻合，說明Box-Behnken設計響應面法得到的提取條件相對可靠。

3 結 論

本研究在單因素試驗基礎上，通過響應面分析對梔子油提取工藝進行優(yōu)化，然后用Design-Expert 8.0.6軟件對結果分析，得到回歸方程，綜合分析結果及試驗實際操作，最終得到梔子油最佳提取工藝條件為提取時間4 h、提取溫度81℃、料液比1∶5。在最佳工藝條件下，梔子油得率達到了19.21%，與理論值吻合，因此響應面法優(yōu)化梔子油提取工藝是可行的。

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典:一部[M].北京:中國醫(yī)藥科技出版社,2015:248.

[2] 廖夫生. 中藥梔子研究進展[J]. 廣州化工,2013,41(1):12-13,21.

[3] 楊冀艷,許世曉,胡磊. 超聲波輔助提取梔子油及其脂肪酸組成分析研究[J]. 食品科學,2008,29(11):246-249.

[4] 李昊陽,王飛運,劉華敏,等. 不同方法制備的梔子果油的理化性質比較[J]. 現(xiàn)代食品科技,2016,32(9):209-215.

[5] 張風波,羅光明,肖日傳,等. 梔子油對四氯化碳所致小鼠急性肝損傷的保護作用[J]. 中國油脂,2017,42(7):128-131.

[6] 李寶莉,陳雅慧,楊暄,等. 梔子油的提取和對中樞神經系統(tǒng)的作用[J]. 第四軍醫(yī)大學學報,2008,29(23):2152-2155.

[7] 劉繼平,許海,胡銳,等. 梔子油對S180荷瘤小鼠腫瘤生長及胸腺、脾指數(shù)的影響[J]. 西北藥學雜志,2010,25(2):112-114.

[8] 李寶莉,陳雅慧,胡銳,等. 復方酸棗仁油梔子油對小鼠的鎮(zhèn)靜、催眠和抗驚厥作用[J]. 南方醫(yī)科大學學報,2008,28(9):1636-1639.

[9] 包亞妮,董建青,賀文浩,等. 二次通用旋轉組合設計法優(yōu)化超臨界CO2萃取梔子油的工藝研究[J]. 中國糧油學報,2011,26(5):66-70, 75.

[10] 袁源見,羅光明,魏春華,等. 響應面優(yōu)化超聲波提取梔子油脂工藝研究[J]. 世界科學技術:中醫(yī)藥現(xiàn)代化,2016,18(7):1206-1211.

[11] 龍云飛,王沛佩,楊克迪,等. 響應面法優(yōu)化亞麻籽油提取工藝[J]. 食品科學,2012,33(14):45-49.

[12] 王鴻,鄧澤元,劉蓉,等. 響應曲面法優(yōu)化山蕗菜根多糖的提取工藝[J]. 食品科學,2010,31(2):46-50.

[13] 姚笛,馬萍,王穎,等. 響應面法優(yōu)化玉米芯中木聚糖的提取工藝[J]. 食品科學,2011,32(8):111-115.

[14] 李靜,姚茂君,李俊,等. 響應面法優(yōu)化牡丹籽油的水酶法提取工藝[J]. 中國油脂,2014,39(10):14-18.

[15] 韓雅珊. 食品化學實驗指導[M].北京:中國農業(yè)大學出版社,1992:25-27.