全 文 :续随子种子油提取工艺响应面法优化及成分分析
田 琴 1,牛 伟 2,鹿 茸 1,孙 楠 1,单 璐 1,冀佩双 1,张丽珍 1,牛 宇 3
(1山西大学生命科学学院,太原 030006;2山西省农业科学院,太原 030006;
3山西省农业科学院农业资源与经济研究所,太原 030006)
摘 要:确定续随子种子油的最优提取工艺,并对其脂肪酸成分进行分析。通过比较索氏法、超声法、水
酶法对续随子种子油的提取效率,选出最佳提取方法。在单因素试验基础上,采用Plackett-Burman设
计筛选索氏提取法中影响提取率的因素。以种子油提取率作为响应目标,对筛选出的因素通过中心复
合设计(Central Composite Design)进行优化,确定索氏提取法的最优提取工艺。三种方法的最高得率分
别为41.97%,36.38%,34.33%。提取溶剂、液料比、温度、时间为影响最明显的因素。确定了索氏提取法
的最优提取工艺为:提取溶剂石油醚,液料比30:1(v:m),提取温度90℃,提取时间9 h。采用气相色谱-质
谱法(GC-MS)分析种子油成分,共鉴定出8种脂肪酸,占总脂肪酸含量的99%以上。其中,不饱和脂肪
酸以油酸、亚油酸、α-亚麻酸和花生酸等为主,其含量达到总脂肪酸90%以上。在此工艺条件下,续随子
种子油得率理论值为54.353%,实测值为54.175%,与理论值相比,相对误差为0.120%。研究结果可为
续随子种子油的提取工艺提供参考,为续随子的进一步开发利用建立基础。
关键词:续随子;索氏提取法;响应曲面法;脂肪酸;气相色谱-质谱联用
中图分类号:S216.2 文献标志码:A 论文编号:2014-0363
Optimization of Extraction Technique of Seed Oil from Euphorbia Lathyris L.
Using Response Surface Methodology and Component Analysis
Tian Qin1, Niu wei2, Lu Rong1, Sun Nan1, Shan Lu1, Ji Peishuang1, Zhang Lizhen1, Niu Yu3
(1College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006;
2Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030006;
3Insitute of Agricultural Resources and Economy, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030006)
Abstract: The aim was to determine the optimal parameters in extraction of seed oil from Euphorbia Lathyris L.
and analyze its fatty acid composition. The extraction efficiency of three extraction methods, including Soxhlet
extraction, ultrasonic extraction and aqueous enzymatic extraction were compared. Based on the single factor
experiment, four factors were screened and optimized by using Plackett- Burman (PB) design. Central
Composite Design was applied to optimize the selected factors using the seed oil as the response value. The
results showed that the average extraction efficiency were 41.97% , 36.38% and 34.33% , respectively. The
effect of extraction solvent, ratio of liquid to dry material, temperature and time on the extraction efficiency of
the seed oil were the most obvious. The optimal conditions of extraction were obtained as follows: extraction
solvent as petroleum ether, ratio of liquid to material at 30:1, extraction temperature at 90℃, extraction time of
9 h. Finally, the fatty acids were analyzed by gas hromatography-mass spectrometry (GS/MS). A total of 8 kinds
of fatty acid were identified, accounting for more than 99% of the total fatty acids. Unsaturated fatty acid
基金项目:山西省国际合作项目“中澳合作抗癌活性成分的分离鉴定”(2011081067)。
第一作者简介:田琴,女,1987年出生,硕士研究生,研究方向:谷物科学与功能发酵食品。通信地址:030006山西省太原市小店区坞城路92号山西
大学,E-mail:1553534790@qq.com。
通讯作者:张丽珍,女,1977年出生,副教授,博士研究生,研究方向:生物资源利用。通信地址:030006山西省太原市小店区坞城路92号山西大学,
E-mail:lizhen@sxu.edu.cn。
收稿日期:2014-02-18,修回日期:2014-03-21。
中国农学通报 2014,30(29):133-141
Chinese Agricultural Science Bulletin
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
included oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, a-andarachidonic acid, and their content reached more than
90% of total fatty acids. Under these conditions the predictive maximum yield of seed oil of Euphorbia Lathyris
L was 54.353% , the actual yield was 54.175% , the relative error was 0.120% . The experiment provided a
reference for the extraction of oil from the seed of Euphorbia Lathyris L, and laid a foundation for future
research and development of the plant.
Key words: Euphorbia Lathyris L.; Soxhlet extraction; response surface methodology; fatty acid; GC-MS
0 引言
续随子(Euphorbia lathyris L.)为大戟科大戟属植
物,是中国传统的药用草本植物,其根、茎和种子均可
入药。续随子成熟的种子又名千金子,有泻下、痉挛和
抗癌作用,用作治疗晚期血吸虫病、毒蛇咬伤、白血病、
食管癌、皮肤癌等疾病等[1]。其成分复杂多样,包括脂
肪酸类[2-4],二萜类[5-6],挥发性成分[7],香豆素类等[8]。其
中种子含油量较高,主要成分为不饱和脂肪酸,包括油
酸、亚油酸、棕榈酸等,经过简单处理就能作为良好的
生物柴油材料,因此是一种经济利用价值较高的生物
质能源材料。随着国际生物质能源产业的快速发展,
续随子作为能源油料植物的研究越来越受到人们的关
注[9-10]。但是对续随子种子油提取工艺优化的研究还
很少,而且用的都是传统的优化方法。与传统的优化
方法相比,RSM考虑了试验随机误差,将复杂的未知
的函数关系在小区域内用简单的一次或二次多项式模
型来拟合,计算比较简单。本研究通过对索氏提取法、
超声提取法、水酶法提取续随子种子油进行比较,以期
寻找续随子种子油的最优提取方法,并采用响应面法
对提取工艺进行优化分析,为续随子种子生物柴油的
制备及能源综合开发利用提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
原料:续随子(10月份采于山西榆次东阳试验
田)。
主要试剂:石油醚(沸程60~90℃)、正己烷、乙醇、
乙酸乙酯、乙醚、甲醇均为分析纯;氢氧化钾;纤维素酶
(Japan)。
1.2 仪器与设备
主要仪器:SL-500A型高速多功能粉碎机(浙江省
永康市松青五金工具厂);索氏提取装置;RE-2000A型
旋转蒸发仪(上海嘉鹏科技有限公司);DHG-9040S型
电热恒温鼓风干燥箱(宁波东南仪器有限公司);
KQ3200DE型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有
限公司);HH-4数显恒温水浴锅(江苏金坛市环宇科技
仪器厂);Sartorius BS223S电子天平(赛多利斯科学仪
器有限公司);Sigma 2-16PK高速冷冻离心机;7890A/
5975C GC-MS (Agilent)。
1.3 试验方法
1.3.1 样品预处理 将续随子种子外壳剥去,110℃烘箱
中烘至恒重,高速多功能粉碎机粉碎后分装于 50 mL
的离心管中,-20℃保存备用。
1.3.2 续随子种子油提取方法
(1)索氏提取法。称取 5.0 g样品,用滤纸包好放
在干净的索氏提取器内,将索氏提取器安装到水浴槽
上,调节水浴温度在 80℃处,通冷却水。将 100 mL石
油醚加入提取瓶中,回流8 h后将滤纸筒拿出,110℃烘
至恒重,减重法计算种子油提取率[11]。
(2)超声提取法。称取 5.0 g样品,置于洁净的离
心管内,用石油醚作为提取溶剂,液料比 10:1,提取
20 min后将提取液减压浓缩,110℃烘至恒重,计算种
子油提取率。
(3)水酶法。称取 5.0 g样品,按 10:1的液料比加
入蒸馏水,调整料液的 pH 5.5,加入纤维素酶,充分搅
匀,在恒温水浴锅中酶解浸提 2 h。后升温至 90℃,保
持30 min,充分灭酶。待降到室温时加入石油醚萃取,
12000 r/min离心 10 min,吸取上层溶剂相。再将水相
及料渣用石油醚润洗,再离心,取上层溶剂相。合并2
次溶剂相,旋转蒸发回收溶剂,110℃烘至恒重得续随
种子油,计算种子油提取率。
1.3.3 种子油提取率的计算方法 种子油提取率的计算
公式如下:
W=(M1-M2)/M×100% ………………………… (1)
式中:W为续随子种子出油率(%);M1为提取前样
品滤纸包的质量(g);M2为提取后样品滤纸包的质量
(g);M为干燥续随子种子的质量(g)。
1.3.4 索氏提取法的单因素试验 以石油醚、乙酸乙酯、
正己烷、乙醚、乙醇为提取溶剂,在提取温度 75、80、
85、90、95℃,提取时间 5、6、7、8、9、10 h,液料比为 15:
1、20:1、25:1、30、35:1时分别进行单因素试验。
以上所有数据均为3次重复试验的平均值。
1.3.5 索氏法提取续随子种子油的响应面试验 采用两
步法进行优化[12]。首先采用Plackett-Burman(PB)试验
选出 3个影响最明显的因素,然后采用响应面方法
··134
(RSM)中的中心复合设计(CCD)进行实验优化,通过
实验数据拟合得到二阶响应面模型,最终确定最优实
验条件,并进行验证。
(1)Plackett-Burman设计
对 4个主要因素进行筛选:即提取溶剂、料液比、
温度、时间,外加7个虚拟变量。每个变量分别确定(+)
和(-)两个水平,共进行12次实验。因素水平表见表1。
(2)中心复合设计(CCD)
应用 Design Expert 软件,采用 CCD 方法,对
Plackett-Burman试验筛选出的 4个重要因素(提取溶
剂、液料比、温度、时间)进行实验设计,但考虑到不同
溶剂的沸点不同,而且差别很大,这样温度就很难控
制。而且PB实验设计和统计学分析可以看出用石油
醚作为提取溶剂时,种子油提取率明显大于其他溶剂,
所以选石油醚作为提取溶剂。然后对液料比、温度、时
间进行CCD设计(表2)。
变量
X1
X2
X3
X4
X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11
提取条件
提取溶剂
液料比/(mL/g)
时间/h
温度/℃
虚拟因素
低水平(-)
乙醇
10
5
85
-
高水平(+)
石油醚
35
10
95
-
表1 Plackett-Burman设计因素水平
因素
A
B
C
提取条件
液料比/(mL/g)
温度/℃
时间/h
水平
-1.68
15
75
6
-1
20
80
7
0
25
85
8
1
30
90
9
1.68
35
95
10
表2 中心组合设计各因素水平
1.3.6 随子种子脂肪酸的甲酯化 取出的种子油约
0.1 g,置于10 mL容量瓶中,加入1 mL正己烷,充分震
荡,然后加入 1 mL无水甲醇,振荡均匀,再加入 1 mL
0.8 mol/L氢氧化钾-甲醇溶液,摇动5 min,加去离子水
至刻度,静置分层,收集上层溶液进行GC-MS测定。
1.3.7 谱条件 气相色谱条件:仪器为Agilent 7890A,
色谱柱:RTX WAX弹性石英毛细管(30 m×0.25 μm×
0.25 mm),柱温 170℃,恒温 2 min,以 10℃/min程序升
温至 200℃,保持 32 min。进样口温度 250℃,分流比
10:1,柱流量1 mL/min,进样量0.6 µL。
质谱条件:仪器为Agilent 5975C,EI离子源,电子
能量 70 eV,质量扫描范围 29~500 aum,四级杆温度
150℃,离子源温度 230℃,GC/MS接口温度 280℃,溶
剂延迟时间2.5 min。
2 结果与分析
2.1 3种方法提取续随子油的分析与比较
索氏提取法是利用溶剂和各溶质间的亲和性的差
异来实现分离[13]。超声提取技术是利用超声波的空化
作用和机械作用,使溶剂分子渗透到组织细胞中去,使
可溶性成分更好更快地释放出来[14]。水酶法以机械和
酶解为手段破坏植物细胞壁,在提取过程中不需要有
机溶剂 [15]。 3种提取法中,索氏提取法得油率为
41.97%,超声提取法36.38%,水酶法34.33%,因此索氏
提取法能获得较高的续随子种子油得率。
2.2 单因素试验结果
2.2.1 不同提取溶剂对续随子种子油得率的影响 分别
以石油醚、正己烷、乙醇、乙酸乙酯、乙醚为提取溶剂,
液料比 25:1,时间 8 h,温度 90℃进行索氏提取。不同
溶剂对续随种子油得率的影响如图1所示。由图1可
以看出采用石油醚作为溶剂,续随种子油得率最高,采
用乙醇得率最低。
2.2.2 料液比对续随子种子油得率的影响 以石油醚为
提取溶剂,回流温度90℃,提取时间8 h,分别考察液料
比为 10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1时对续随子种子
油得率的影响,结果如图2所示。
由图2可以看出,当液料比从10:1变化到20:1时,
续随子种子油得率稍有增加,但增加趋势较缓。当液
料比从 20:1变化到 25:1时,续随子油得率继续增加,
且增加速度很快,在 25:1~35:1的过程中,续随种子种
子油得率趋于稳定。考虑到溶剂使用量及成本,选取
田 琴等:续随子种子油提取工艺响应面法优化及成分分析 ··135
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液料比25:1。
2.2.3 提取时间对续随子种子油得率的影响 以石油醚
为提取溶剂,液料比25:1,回流温度90℃的条件下提取
续随子种子油,分别考察提取时间为 5、6、7、8、9、10 h
时续随子种子油得率,结果如图3所示。
图 3表明,续随子种子油得率随着提取时间的延
长而呈逐渐上升趋势,且在提取的前 8h内,续随子种
子油得率增加较快,当提取时间超过8 h后,续随子种
子油得率趋于平稳。再延长提取时间,不仅耗能耗时,
而且续随子种子油提取率也不会得到提高,故选择提
取时间为8 h。
2.2.4 回流温度对续随子种子油提取率的影响 以石油
醚为提取溶剂,液料比25:1,提取时间8h,考察不同回
流温度对续随子种子油得率的影响,结果如图4所示。
图4可见,随着回流温度的升高,续随子种子油得
率逐渐增大,当回流温度为90℃时,得油率达到最大值
约为51.483%;当回流温度高于90℃时,得油率随着回
流温度的升高而趋于平稳,故选择回流温度为90℃。
2.3 响应面优化试验结果分析
2.3.1 Plackett-Burman实验设计结果与分析 Plackett-
Burman实验设计结果见表3。
由表 4可明显看出因素 X1(提取溶剂)、X2(液料
0
10
20
30
40
50
60
石
油
醚
乙
酸
乙
酯
正
己
烷
乙
醚
乙
醇
溶剂
提
取
率
/%
4445
4647
4849
5051
5253
54
10 20 30 40
液料比(mL/g)
提
取
率
/%
图1 不同溶剂对续随子种子油提取率的影响 图2 不同液料比对续随子种子油提取率的影响
1
2
3
4
+
-
+
-
+
+
-
+
-
+
+
-
+
-
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
-
+
+
+
-
-
+
+
-
-
-
+
+
-
-
-
-
+
-
-
51.50
38.92
51.46
52.33
实验号 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 油提取率%
47
48
49
50
51
52
53
54
55
5 6 7 8 9 10
时间/h
提
取
率
/%
38
40
42
44
46
48
50
52
54
75 80 85 90 95
温度/℃
提
取
率
/%
图3 不同时间对续随子种子油提取率的影响 图4 不同温度对续随子种子油提取率的影响
表3 Plackett-Burman实验设计结果
··136
比)、X3(温度)、X4(时间)为主要影响因子,其影响值分
别为 575.81%、845.07%、288.22%和 314.19%。经影响
因素筛选,得到以种子油提取率为响应值的线性回归
方程:
Y=41.56+6.93A+8.39B+4.90C+5.12D………… (2)
方差分析模型的 Prob(P)>F值为 0.0025,表明所
得回归方程达到极显著,即该模型在被研究的整个回
归区域拟合很好;复相关系数R2=0.8792,说明相关性
较好。本实验的精密度达到10.047。
2.3.2 CCD优化设计结果与响应面分析 通过对液料
比、温度、时间进行中心组合设计(表 6),得到相应的
二次方程模型:
Y=49.78913 + 1.93A + 2.99B + 1.31C + 0.11AB-
0.49AC+1.20BC-0.68A2-1.49B2-0.021C2 …………… (3)
其中:Y是响应值,即续随子种子油的提取率;A、
B、C分别表示液料比、温度、时间。
从对实验结果进行拟合的二次模型方差分析中
(见表7)可知F值为8.42,多元相关系数为R2=0.8834,
说明该模型对实际情况拟合较好;模型的Prob(P)>F
值为0.0013,表明模型极其显著,可用来进行响应值预
测。
由表 8可见:因素A、B对提取率影响效果的线性
效应极显著,C显著;AB、AC、BC对提取率影响效果的
交互影响不显著;B2对提取率影响效果的曲面效应显
5
6
7
8
9
10
11
12
-
-
+
+
+
-
+
-
-
-
-
+
+
+
-
-
+
-
-
-
+
+
+
-
-
+
-
-
-
+
+
-
+
-
+
-
-
-
+
-
+
+
-
+
-
-
-
-
-
+
+
-
+
-
-
-
+
-
+
+
-
+
-
-
+
+
-
+
+
-
+
-
+
+
+
-
+
+
-
-
-
+
+
+
-
+
+
-
30.07
20.13
37.00
48.97
53.68
55.33
49.33
11.04
实验号 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 油提取率%
续表3
因素
截距
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
X10
X11
回归系数
41.56
6.93
8.39
4.90
5.12
1.63
-1.55
0.69
4.13
0.69
-0.28
-0.12
E(x1)
13.85
16.78
9.80
10.23
3.26
-3.11
1.38
8.26
1.38
-0.56
-0.24
平方和/%
575.81
845.07
288.22
314.19
31.81
28.98
5.71
204.75
5.67
0.94
0.17
是否重要
是
是
是
是
否
否
否
否
否
否
否
表4 偏回归系数及影响因子的显著性分析
类型
回归
离回归
总变异
自由度
4
7
11
平方和/%
2023.28
278.04
2301.32
均方
505.82
39.72
F值
12.73
Prob(P)>F值
0.0025
表5 种子油提取率回归模型方程的方差分析
田 琴等:续随子种子油提取工艺响应面法优化及成分分析 ··137
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实验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
A
-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1.68
1.68
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
B
-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
0
0
-1.68
1.68
0
0
0
0
0
0
0
0
C
-1
-1
-1
-1
1
1
1
1
0
0
0
0
-1.68
1.68
0
0
0
0
0
0
预测提取率%
42.18
46.81
45.55
50.62
43.40
46.05
51.56
54.65
44.62
51.12
40.54
50.61
47.52
51.94
49.79
49.79
49.79
49.79
49.79
49.79
油提取率%
42.53
45.88
44.38
51.20
42.36
46.78
52.04
53.85
45.23
51.15
40.86
50.94
48.00
52.10
46.03
52.53
51.53
50.55
48.83
49.18
表6 中心组合设计及结果
类型
回归
误差
拟失性
总和
自由度
9
5
5
19
平方和
246.80
26.55
6.01
279.37
均方
27.42
5.31
1.20
F值
8.42
0.23
Prob(P)>F值
0.0013
0.9356
表7 中心组合设计二次模型方差分析
表8 二次模型回归方程系数显著性检验
模型项
常数项
A
B
C
AB
AC
BC
A2
B2
C2
回归系数
49.79
1.93
2.99
1.31
0.11
-0.49
1.20
-0.68
-1.49
-0.021
标准误差
0.74
0.49
0.49
0.49
0.64
0.64
0.64
0.48
0.48
0.48
F值
15.62
37.58
7.24
0.029
0.60
3.52
2.04
9.81
1.932E-003
Prob(P)>F值
0.0027
0.0001
0.0227
0.8681
0.4569
0.0900
0.1839
0.0107
0.9658
··138
著,而A2B2不显著。
图5、图6和图7是由多元回归方程式所做的响应
曲面图和等高线图。由此可对任何两因素交互影响后
的种子油提取率进行分析与评价,以确定最佳因素水
平范围。响应面图的曲面越陡峭,则表明该因素对实
验结果的影响越大。等高线的形状反映出交互效应的
强弱大小,圆形表示两因素交互作用不显著,而椭圆形
则与之相反[16-17]。
图5显示了时间最佳值为8 h条件下,液料比和温
度对油提取率的交互影响。从其等高线图可以直观的
看出液料比和温度的交互作用不显著,温度在 85~
95℃之间,液料比在 25:1~35:1之间存在最高值,种子
图5 液料比和温度对油提取率交互影响的三维曲面图和等高线图
图6 液料比和时间对油提取率交互影响的三维曲面图和等高线图
图7 温度和时间对油提取率交互影响的三维曲面图和等高线图
田 琴等:续随子种子油提取工艺响应面法优化及成分分析 ··139
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
油得率最高值在51.013%~53.85%之间。
图 6显示了温度最佳值为 85℃条件下,液料比和
时间对油提取率的交互影响效应,且不显著。时间在
7.5~10 h,液料比在22:1~35:1之间存在最高值,种子油
得率最高值在50.7586%~53.85%之间。
图 7显示了液料比最佳值为 25:1条件下,时间和
温度对油提取率的交互影响。时间在 8.5~10 h之间,
温度在 87~95℃之间存在最高值,种子油得率最高值
在52.3488%~53.85%之间。而且从其等高线图可以直
观的看出时间和温度的交互作用很显著。
2.4 续随子种子中脂肪酸的甲酯化及GC-MS分析
按照1.3.6所描述的脂肪酸甲酯化方法把经响应
面优化后所得的最优条件下的种子油甲酯化,获得
GC-MS样品,分析得到总离子流图,见图8。通过图8
可以看出,续随子种子油的成分分离效果较好,逐个解
析各个峰对应的质谱图,经人工解析及质谱库检索进
行定性分析,结果见表9。
共鉴定出 8种脂肪酸,占总脂肪酸含量的 99%以
上,其中,饱和脂肪酸4种,以棕榈酸为主;不饱和脂肪
酸 4种,以油酸、亚油酸、α-亚麻酸、和花生酸等为主,
其含量达到总脂肪酸90%以上。说明续随子种子油是
一种能源利用价值极高的功能型油质,具有较好的开
发前景。
2.5 索氏提取法提取续随子种子油工艺条件的确定及
验证
利用 Design Expert软件,采用响应曲面分析法
保留时间/min
丰
度
丰
度
图8续随子种子油的GC/MS总离子流图
峰号
1
2
3
4
5
6
7
8
保留时间/min
2.718
8.252
8.658
10.151
14.487
15.510
18.078
22.734
油甲酯
苯甲酸甲酯
棕榈酸甲酯
十二烯酸甲酯
十七酸甲酯
油酸甲酯
亚油酸甲酯
a—亚麻酸甲酯
花生烯酸甲酯
分子式
C8H8O2
C17H34O2
C13H24O2
C18H36O2
C19H36O2
C19H34O2
C19H32O2
C21H40O2
相对含量/%
0.044
9.178
0.076
0.591
79.745
4.940
3.758
2.187
表9 续随子种子油脂肪酸组成
··140
(RSM)建立了续随子种子油提取工艺条件的二次多项
式数学模型,对各因素对响应值的影响进行了分析。
分析结果表明:对响应值影响显著程度由大到小
依次为液料比、回流温度和提取时间。而液料比对续
随子种子油得率的影响最为显著。二次多项式数学模
型拟合程度高,且试验误差小。最终得出最佳提取工
艺条件为:提取溶剂为石油醚;液料比为29.05,提取时
间为8.99 h,回流温度为89.3℃,在上述工艺条件下,续
随子种子油最高得率理论值为 54.3529%。为了检验
模型预测的准确性,在此最佳提取条件下进行提取,考
虑到操作的可行性,实际提取条件修正为:提取溶剂为
石油醚、液料比30:1、回流温度90℃、提取时间9 h。在
以上优化条件下进行验证实验,共进行3次实验,结果
续随子种子油得率分别为54.225%、54.3%、54%,平均
值为54.175%,与预测值较为接近,对续随子种子生物
柴油的制备及能源综合开发利用具有指导意义。
3 结论与讨论
本实验通过比较3种提取方法(索氏提取法、超声
提取法和水酶法)对续随子种子油提取率的影响,结果
表明索氏提取法明显优于其他两种方法。然后对索氏
提取法的提取条件进行工艺优化,在单因素试验的基
础上,运用 Plackett- Burman 筛选试验结合 Central
Composite Design响应面设计优化得到索氏提取法提
取续随子种子油的最佳提取条件为:提取溶剂为石油
醚、液料比 30:1、回流温度 90℃、提取时间 9 h,种子油
得率可达到 54.175%。经方差分析和响应面图得知,
在本实验范围内,各因素对续随子种子油提取率的影
响作用大小顺序为温度>液料比>时间。且液料比和
温度对种子油提取率的影响都是显著的,而它们之间
的交互影响却不显著。
实验证明,响应面分析法可以有效地优化索氏提
取法提取续随子种子油的工艺条件。与传统的优化方
法相比,RSM考虑了试验随机误差,将复杂的未知的
函数关系在小区域内用简单的一次或二次多项式模型
来拟合,计算比较简单。本实验建立的优化模型对续
随子种子油的开发利用具有指导意义。并且通过对最
优条件下所得的种子油进行GC-MS分析得到脂肪酸
的组成成分。其中不饱和脂肪酸占总脂肪酸的90%以
上,主要有油酸、亚油酸、α-亚麻酸、和花生酸等,其脂
肪酸组成与柴油替代品的分子组成相类似,是生产生
物柴油的理想原料之一。
采用气相色谱-质谱法(GC-MS)分析种子油成分,
才鉴定出 8种脂肪酸,可能是续随子种子油的前处理
(甲酯化)方法的原因,可对此做进一步的研究。
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