全 文 ：第 8 期
收稿日期：2012－12－19
基金项目：海南省自然科学基金项目（20805）
作者简介：罗由萍（1981－），女，四川乐山人，助理实验师，硕士，主要从事天然产物化学方面的研究，（电话）18808968869（电子信箱）
lypdxl＠gmail．com；通讯作者，邓鹏飞（1974－），男，博士，（电话）18789066839（电子信箱）dengpengfei＠gmail．com。
第 52 卷第 8期
2013 年 4 月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol． 52 No.8
Apr．，2013
香草兰 （Vanilla planifolia Andrews）又名香子
兰、香荚兰、香果兰，属于兰科（Orchidaceae）植物 ［1］。
作为最受欢迎的食用香料之一， 其广泛应用于食
品、饮料、香水和制药工业［2］。 香草兰含有 200 多种
挥发性芳香族香气成分， 其中只有 26 种成分含量
超过 1 mg ／ kg，主要香气成分为香兰素（Vanillin），含
量为 1．0％～2．0％。虽然合成的香兰素可以廉价得到，
但由于天然的香兰素拥有独特的风味，此外还有一
定的抗菌、抗毒活性，故天然香兰素具有很高的经
济价值。 为了提高香兰素的萃取率，科学家们付出
了不懈的努力。 传统的提取方法是用乙醇或乙醇的
水溶液萃取，或辅以微波或超声波强化萃取。 超临
界 CO2流体萃取法 （Supercritical CO2 fluid extrac-
tion，SFE）是一种新型的分离方法，它结合了溶剂萃
取和蒸馏两种功能特点。 这种方法利用压力和温度
对超临界流体溶解能力的影响对不同成分进行萃
取，而后改变体系的压力或温度，将已提取的成分
基本上或完全地析出， 最终达到提取和分离的目
的。 由于超临界流体具有较低的黏度和较高的扩散
系数，比传统的有机溶剂能更有效地穿透多孔性的
物质，故能得到更高的萃取率。 试验采用国产超临
界 CO2萃取中试装置，利用均匀设计法设计试验方
案，对香草兰中香兰素的超临界 CO2萃取工艺进行
研究，并对试验结果进行回归分析，以得到最优的
萃取工艺条件。
1 材料与方法
1．1 材料
香草兰豆荚由中国热带农业科学院香料饮料
研究所提供，香兰素标准品（99％）购自 Acros 公司，
丁香酚（99％）购自 Acros 公司，CO2（99．9％）购自海
南佳腾化工气体有限公司，HA121－50－01（02）型超
香草兰超临界 CO2萃取工艺优化
罗由萍 1，崔胜华 2，邓鹏飞 1，于长江 1，吴秀宁 1
（1．海南师范大学化学与化工学院，海口 571158；2．湖北省麻城市顺河中心学校，湖北 麻城 448300）
摘要：使用国产超临界 CO2萃取中试装置，利用均匀设计法研究了香草兰（Vanilla planifolia Andrews）的
超临界萃取工艺。 以萃取压力、萃取温度、夹带剂乙醇用量和萃取时间为考察因素，确定最佳萃取工艺条
件为萃取压力 30．9 MPa、萃取温度 53．1 ℃、夹带剂乙醇用量 1．53 mL ／ g、萃取时间 135 min，此条件下香兰
素的萃取率为 19．56 mg ／ g。
关键词：香草兰（Vanilla planifolia Andrews）；超临界 CO2萃取；均匀设计
中图分类号：TQ654 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2013）08－1899-02
Optimization of Supercritical CO2 Extraction Technology of Vanilla Bean
LUO You－ping1，CUI Sheng－hua2，DENG Peng－fei1，YU Chang－jiang1，WU Xiu－ning1
(1.College of Chemistry and Chemical Engineering, Hainan Normal University, Haikou 571158, China;
2. Shunhe Central School of Macheng City, Macheng 448300, Hubei, China)
Abstract： Domestic pilot－scale supercritical CO2 extraction equipment was used to obtain vanillin from vanilla （Vanilla plani-
folia Andrews）． The extraction technology was optimized with uniform design using extraction pressure， extraction temperature，
dose of entrainer ethanol and extraction time as study factors． The optimal conditions for vanillin extraction were established
as extraction pressure， 30．9 MPa； extraction temperature， 53．1℃； dose of entrainer ethanol， 1．53mL ／ g； and extraction time，
135 min． The extraction yield was 19．56 mg ／ g under these conditions．
Key words： vanilla（Vanilla planifolia Andrews）； supercritical CO2 extraction； uniform design
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2013.08.010
湖 北 农 业 科 学 2013 年
临界流体萃取装置购自南通市华安超临界萃取有
限公司，RT－02A 型粉碎机购自台湾泓荃制药机械
公司，BT124S 型电子天平购自赛多利斯科学仪器
（北京） 有限公司，HP6890 ／ 5973MSD 型气质联用仪
购自美国惠普公司。
1．2 方法
1．2．1 超临界 CO2 萃取工艺 将香草兰豆荚低温
干燥，用粉碎机粉碎，取 10 g 粉末置于 2 L 萃取釜
中进行萃取。 萃取完成后，将萃取物用无水乙醇定
容至 250 mL，用气相色谱分析香兰素的含量。 选择
萃取压力、萃取温度、夹带剂乙醇用量及萃取时间
为工艺条件，利用均匀设计法设计试验方案，考察
不同工艺条件下香兰素的萃取率，并求得最佳工艺
条件。 固定的工艺参数为分离温度为 40 ℃，分离压
力分别为 12 MPa（分离釜 1）和 7 MPa（分离釜 2），
萃取剂流量为 15 L ／ h。
1．2．2 萃取工艺条件的设计 使用均匀设计法设
计试验方案［3］。 选取萃取压力（x1）、萃取温度（x2）、夹
带剂乙醇用量（x3）及萃取时间（x4）为考察因素，以香
兰素萃取率（y）为考察指标。 试验因素与水平见表1。
1．2．3 气相色谱分析 将 HP－5MS 型毛细管柱（30
m×250 μm×0．25 μm）程序升温，起始温度为 50 ℃，
保持 1 min，以 10 ℃ ／min升温到 240 ℃，保持至分析
完成。载气为 He（99．99％），进样口温度为 280 ℃，压
力为 26．4 kPa，总流量为 44 mL ／ min，分流比为 40∶1。
以丁香酚作内标物［4］。
1．2．4 气质分析 采用全扫描采集模式和电子倍
增器电压模式，增益系数为 1．00，结果 EM 电压为
1 282 V，离子源温度为 230℃，四级杆温度为 150 ℃，
溶剂迟缓 2．0 min。
2 结果与分析
2．1 超临界 CO2萃取工艺的回归模型
利用超临界 CO2萃取香草兰豆荚中的香兰素，
9 个水平下的香兰素萃取率分别为 7．28、10．51、
10．11、8．95、10．89、18．37、15．40、9．18 和 6．41 mg ／ g。
使用统计软件 SPSS 对试验结果进行逐步回归分
析， 得到如下二次多项式回归模型： y赞＝－160．893＋
6．574x1＋2．712x2＋1.690x3－0．023x4－0．048x12＋0．009x22－
0．087x1x2。 此回归模型的 R2为 0．967，说明回归的拟
合度非常高；回归部分的 F 为 41．78，模型整体的 P
为 0，小于显著水平 0．05，说明所建立的回归方程是
显著的 ［5］；模型中常数项和 4 个自变量系数的 P 分
别 为 0．001、0．008、0．005、0．011、0．001， 其 都 小 于
0．05 显著性水平。 利用所得模型在相应区间求极
值，利用 Excel 线性规划求解，得到最优条件为：x1＝
30．9 MPa，x2＝53．1 ℃，x3＝1．53 mL/g，x4＝135 min。 此
时，根据所得回归方程，香草兰豆荚中香兰素理论
萃取率为 22．53 mg ／ g。
2．2 验证试验结果
根据上述得到的最佳工艺参数，按照相同的试
验方法和步骤，3 次重复，得到实测萃取率的平均值
为 19．56 mg ／ g，与预测值相差不大，说明该均匀设计
试验比较成功。
2．3 萃取物气相色谱－质谱研究结果
所得香草兰萃取物为淡黄色液体，比用普通溶
剂萃取的产物颜色浅。 将萃取物用气相色谱－质谱
进行成分鉴定，所得结果与 NIST08．L 谱图库进行检
索比对，结合已知文献 ［6，7］，鉴定出 6 个主要成
分，结果如表 2 所示。 香草兰的超临界 CO2萃取物
组分总离子流图见图 1。
3 结论
利用均匀设计法，使用国产超临界 CO2萃取中
试装置，萃取香草兰中的芳香成分。 优化的工艺参
数为萃取压力 30．9 MPa，萃取温度 53．1 ℃，夹带剂
乙醇用量 1．53 mL ／ g，萃取时间 135 min，每克香草兰
豆荚中能得到香兰素 19．56 mg， 萃取率为 19．56
mg ／ g。 为利用国产超临界 CO2萃取装置从香草兰中
萃取香兰素的工业化打下了基础。
参考文献：
［1］ 王佩珍． 试论我国热带地区栽培香草兰的可行性［J］． 热带作物
表 1 超临界 CO2萃取香兰素均匀设计方案
水平
1
2
3
4
5
6
7
8
9
萃取压力（x1）
MPa
35
29
38
39
37
31
33
37
36
萃取温度（x2）
℃
35
42
56
48
50
52
46
40
44
夹带剂乙醇用量（x3）
mL/g
1.045
0.632
0.801
1.797
0
1.442
1.201
1.605
0.413
萃取时间（x4）
min
180
120
140
160
80
200
60
100
220
因素
表 2 香草兰超临界 CO2萃取物的主要芳香成分
试验号
1
2
3
4
5
6
保留时间//min
12.553
13.142
20.965
22.502
23.004
26.667
相对分子质量
168
152
124
280
138
122
化合物
香草酸
香兰素
对羟基苯甲醇
亚油酸
对羟基苯甲酸
对羟基苯甲醛
（下转第 1907页）
1900
第 8 期
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第 1900页）
研究，1986（4）：53-58．
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Jackson） beans［J］． Food Chemistry，2006，99（4）：728－735．
图 1 香草兰超临界 CO2萃取物的组分总离子流图
2 600 000
2 400 000
2 200 000
2 000 000
1 800 000
1 600 000
1 400 000
1 200 000
1 000 000
800 000
600 000
400 000
200 000
0
丰
度
4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00
时间//min
（责任编辑 田宇曦）
2．4 脂肪酸检测结果
委托农业部谷物及制品质量监督检验测试中
心检验转基因小球藻的 C16和 C18脂肪酸 （亚油酸、
油酸、亚麻酸、棕榈酸等）占总脂肪酸的比例，结果
见表 1。 可见 C18脂肪酸含量较高，C16脂肪酸含量一
般，用该小球藻制备微藻油脂相对比较满意。
3 小结
利用从加拿大引进的转基因小球藻进行试验，
得出以下结论：将转基因小球藻接种在氮磷质量比
为 4∶3、pH 8．5 的 GM－SC 培养基中，在 28 ℃的培养
条件下进行培养，最终可得到生产状况较好、生长
速度较快的小球藻。 试验优化了利用转基因小球藻
制备微藻油脂的条件，为利用小球藻制备生物柴油
打下了基础。
参考文献：
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态科学，2006，25（6）：542－544．
（责任编辑 田宇曦）
表 1 转基因小球藻的 C16和 C18脂肪酸占总脂肪酸的比例
检验项目
亚油酸/总脂肪酸
亚麻酸/总脂肪酸
油酸/总脂肪酸
硬脂酸/总脂肪酸
棕榈酸/总脂肪酸
检验结果//%
7.734
15.544
13.239
1.442
17.766
图 3 不同培养温度下转基因小球藻的生长曲线
26℃
28℃
30℃
32℃
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
OD
60
0n
m
0 1 4 7 10 13 16 19
时间//d
李 瑶等：制备微藻油脂的转基因小球藻生长的影响因素分析 1907