全 文 ：2016 年 6 月
第 31 卷第 6 期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
Vol． 31，No． 6
Jun. 2016
火麻籽油超临界萃取工艺的研究
高晓龙1 谭传波2 郝泽金2
(中山市技师学院食品化工系1，中山 528429)
(江西神州通油茶投资有限公司2，九江 332000)
摘 要 火麻籽油中含有丰富的多不饱和脂肪酸和维生素 E，可用作化妆品用油脂。选择不同萃取压
力、萃取温度、萃取时间为自变量，火麻籽油红色值和出油效率为响应值，利用 Box － Benhken 中心组合方法进
行 3 因素 3 水平的试验设计，并做响应面分析，建立回归模型。结果表明，各因素对火麻籽油红色值的影响程
度依次为:萃取时间 ＞萃取压力 ＞萃取温度;对火麻籽油出油效率的影响程度依次为:萃取压力 ＞萃取时间 ＞
萃取温度。通过规划求解和验证试验，得到最佳工艺条件为萃取压力 30 MPa，萃取温度 38 ℃，萃取时间 50
min，在此条件下，火麻籽油的出油效率为 77． 2%，油脂的红色值为 1． 0。且超临界萃取出来的浅色火麻籽油
品质较高。
关键词 化妆品 浅色火麻籽油 超临界萃取 响应面 规划求解
中图分类号:TQ646 文献标识码:A 文章编号:1003 － 0174(2016)06 － 0108 － 04
收稿日期:2014 － 10 － 05
作者简介:高晓龙，男，1984 年出生，硕士，油脂科学与工程
火麻籽油作为“长寿之乡”广西巴马地区的主要
食用油，具有抗氧化［1］、抗炎［2］、延缓衰老［3 － 5］等功
能特性。它含有丰富的多不饱和脂肪酸和维生素 E，
且碘值高，很适合用作化妆品用油脂［6 － 7］。超临界流
体萃取技术是近年来发展迅速的一种新型分离技
术，它可以接近室温就能实现对物质的提取。它的
应用很广，尤其在低挥发度活性物质和热敏性活性
物质上的应用［8 － 10］。关于火麻籽油的超临界萃取报
道不多，大多提到超临界萃取时间短，油脂颜色浅;
随着萃取时间的延长，油脂颜色加深［6］。化妆品用
油脂要求颜色浅，若油脂颜色很深，需要对其进行脱
色，势必造成其中活性成分损失和破坏［11］。
本研究采用响应面优化火麻籽油超临界萃取工
艺，以期为开发火麻籽油高效利用提供参考。
1 材料和方法
1． 1 材料和试剂
火麻籽:广西巴马;CO2气体:纯度 99． 99%(食
用级)。
石油醚、乙酸、三氯甲烷、无水乙醇、氢氧化钠、
硫代硫酸钠、碘化钾，均为分析纯。
1． 2 仪器与设备
LD500 － 2 电子天平:北京长拓锐新科技发展有
限公司;WSL －2A比较测色仪:上海先科仪器有限公
司;HA121 － 50 － 01 － C 超临界流体萃取装置:江苏
南通华安超临界萃取有限公司。
1． 3 方法
1． 3． 1 油脂理化指标测定方法
油料含油量测定:参照 GB/T 10359—2008;水分
含量测定:参照 GB/T 5528—2008;酸价测定:参照
GB/T 5530—2005;过氧化值测定:参照 GB/T 5538—
2005;透明度、气味测定:参照 GB/T 5525—2008。
1． 3． 2 超临界萃取
将原料进行粉碎，过筛，并在 50 ℃环境下烘干
至含水量低于 4%。称取 250 g烘干后的火麻籽粉于
料缸中并一齐装入萃取釜，根据试验条件设定参数
进行萃取。萃取时，隔一段时间放一次油，并对每次
放出的油进行称重记录出油情况。
萃取率及出油效率计算公式如下:
萃取率 =萃取液重 /原料重 × 100%;
出油效率 =萃取率 /原料含油率 × 100%
1． 3． 3 油脂色泽测定
将通过超临界萃取每次放出的油脂在罗维朋比
较测色仪下进行比色，为了便于试验数据处理，在比
色过程中采用固定黄色为 35，记录红色值。
1． 3． 4 数据处理
采用 Design expert 8． 0． 6 软件对响应面结果进
行分析;采用 Excel对方程进行规划求解。
第 31 卷第 6 期 高晓龙等 火麻籽油超临界萃取工艺的研究
2 结果与讨论
2． 1 烘干后火麻籽粉成分
油脂质量分数 29． 12%，含水量 3． 22%。
2． 2 超临界萃取工艺优化
2． 2． 1 试验方案及结果
在不同的萃取压力、萃取温度和萃取时间下，以
油脂的红色值和出油效率为响应值，进行响应面优
化设计，试验方案及结果见表 1。
表 1 响应面试验方案及结果
序号
X1:萃取
压力 /MPa
X2:萃取
温度 /℃
X3:萃取
时间 /min
Y1:
红色值
Y2:
出油效率 /%
1 25 35 60 0． 9 73． 3
2 35 35 60 2． 2 85． 7
3 25 45 60 1． 4 74． 8
4 35 45 60 3． 1 87． 1
5 25 40 40 0． 6 67． 9
6 35 40 40 1． 8 83． 2
7 25 40 80 1． 9 79． 1
8 35 40 80 4． 2 88． 4
9 30 35 40 0． 9 74． 4
10 30 45 40 1． 7 76． 2
11 30 35 80 3． 4 84． 1
12 30 45 80 4． 0 85． 6
13 30 40 60 1． 7 80． 9
14 30 40 60 1． 4 79． 8
15 30 40 60 1． 5 80． 5
16 30 40 60 1． 5 80． 5
17 30 40 60 1． 6 80． 4
2． 2． 2 火麻籽油红色值方差分析
将表 1 中的超临界萃取试验结果利用 Design ex-
pert 8． 0． 6 软件进行分析处理，得到火麻籽油红色值
回归方程如下:
Y1 =24． 45 － 2． 5 × 10
－3X1 － 1． 104X2 － 0． 207X3 +
2． 75 ×10 －3X1X3 +0． 014 6X2
2 + 1． 48 × 10 －3X3
2
对火麻籽油红色值回归模型进行方差分析，结
果见表 2。
表 2 火麻籽油红色值回归方程方差分析
来源 平方和 自由度 均方差 F值 P值 显著性
模型 17． 75 6 2． 96 103． 91 ＜ 0． 000 1 ＊＊
X1 5． 28 1 5． 28 185． 48 ＜ 0． 000 1 ＊＊
X2 0． 98 1 0． 98 34． 42 0． 000 2 ＊＊
X3 9． 03 1 9． 03 317． 18 ＜ 0． 000 1 ＊＊
X1X3 0． 30 1 0． 30 10． 62 0． 008 6 ＊＊
X2 2 0． 57 1 0． 57 19． 98 0． 001 2 ＊＊
X3 2 1． 48 1 1． 48 51． 99 ＜ 0． 000 1 ＊＊
剩余项 0． 28 10 0． 028
失拟项 0． 23 6 0． 039 2． 98 0． 154 7
误差项 0． 052 4 0． 013
总离差 18． 04 16
注:P ＜ 0． 01 极显著(＊＊);P ＜ 0． 05 显著(* );P ＞ 0． 05 不
显著。
由表 2 可知，模型的 P值 ＜ 0． 000 1，表明该模型
非常显著。失拟项 P 值 = 0． 154 7 ＞ 0． 05，说明方程
对试验的拟合度良好，此方法可靠。在各模型参数
中，X1、X2、X3、X1X3、X2
2、X3
2对火麻籽油红色值影响
极显著(P ＜ 0． 01)。
结合表 2 各系数项估计值可分析，本试验中各
因素对火麻籽油红色值的影响程度依次为:萃取时
间 ＞萃取压力 ＞萃取温度。
2． 2． 3 火麻籽油出油效率方差分析
将表 1 中的超临界萃取试验结果利用 Design ex-
pert 8． 0． 6 软件进行分析处理，得到火麻籽油出油效
率回归方程如下:
Y2 = － 7． 39 + 2． 133X1 + 0． 155X2 + 0． 813X3 －
0． 015X1X3 － 1． 177 × 10
－3X3
2
对火麻籽油出油效率回归模型进行方差分析，
结果见表 3。
表 3 火麻籽油出油效率回归方程方差分析
来源 平方和 自由度 均方差 F值 P值 显著性
模型 476． 09 5 95． 22 515． 64 ＜ 0． 000 1 ＊＊
X1 303． 81 1 303． 81 1 645． 25 ＜ 0． 000 1 ＊＊
X2 4． 81 1 4． 81 26． 02 0． 000 3 ＊＊
X3 157． 53 1 157． 53 853． 09 ＜ 0． 000 1 ＊＊
X1X3 9． 00 1 9． 00 48． 74 ＜ 0． 000 1 ＊＊
X3 2 0． 94 1 0． 94 5． 08 0． 045 5 *
剩余项 2． 03 11 0． 18
失拟项 1． 40 7 0． 20 1． 28 0． 429 4
误差项 0． 63 4 0． 16
总离差 478． 12 16
注:P ＜ 0． 01 极显著(＊＊);P ＜ 0． 05 显著(* );P ＞ 0． 05 不
显著。
由表 3 可知，模型的 P值 ＜ 0． 000 1，表明该模型
非常显著。失拟项 P 值 = 0． 429 4 ＞ 0． 05，说明方程
对试验的拟合度良好，此方法可靠。在各模型参数
中，X1、X2、X3、X1X3对火麻籽油出油效率影响极其显
著(P ＜ 0． 01)，X3
2对火麻籽油出油效率影响显著
(P ＜ 0． 05)。
结合表 3 各系数项估计值可分析，本试验中各
因素对火麻籽油出油效率的影响程度依次为:萃取
压力 ＞萃取时间 ＞萃取温度。
2． 2． 4 浅色火麻籽油超临界萃取工艺优化
通过超临界萃取出来的火麻籽油，在目测条件
下，色泽为黄 35 红 1． 0 的火麻籽油看上去为浅黄
色液体，直接用于化妆品用油脂是可以接受的;但
是随着红色值的增大，火麻籽油开始呈现墨绿色，
不能直接用作化妆品用油脂。因此将超临界萃取
出来的火麻籽油的红色值定位在小于且等于 1． 0，
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中国粮油学报 2016 年第 6 期
利用 Excel软件进行规划求解，获得火麻籽油红色
值≤1． 0 下出油效率最大值时的超临界萃取工艺条
件为萃取压力 30． 1 MPa、萃取温度 38． 3 ℃、萃取
时间 50． 0 min，此时出油效率为 77． 9%，红色值
为 1． 0。
为了提高模型的可预测性及试验操作性，将工
艺条件修正为萃取压力 30 MPa，萃取温度 38 ℃，萃
取时间 50 min，对模型所得最佳工艺条件进行验证。
从表 4 可以看出验证试验火麻籽油出油效率的平均
值 77． 2%和红色值的平均值 2． 0 分别与软件预测值
77． 7%和 2． 0 基本一致，因此，此模型优化酯交换反
应工艺是完全可行的。
表 4 验证试验
指标
试验次数
1 2 3 4 5
平均值
出油效率 /% 77． 4 77． 6 78． 0 77． 1 76． 9 77． 2
红色值 0． 9 1． 0 1． 0 1． 0 0． 9 1． 0
注:红色值的平均值为 5 次萃取的油脂混合后所测得。
2． 2． 5 浅色火麻籽油品质
通过工艺优化后，由超临界萃取得到的浅色火
麻籽油的主要品质指标见表 5。
表 5 火麻籽油的主要品质指标
指标 浅色火麻籽油
色泽(罗维朋比色槽 25． 4 mm)≤ 黄 35 红 1． 0
气味、滋味 具有火麻籽油固有的气味
和滋味，无异味
透明度 澄清、透明
酸值 /mg KOH·g － 1 3． 2
过氧化值 /mmol·kg －1 4． 1
由表 5 可知，超临界萃取出来的浅色火麻籽油
品质较高。
3 结论
3． 1 采用响应面优化超临界萃取工艺得到的火麻
籽油红色值和出油效率的回归方程，通过方差分
析，证明方程对试验的拟合度良好，方法可靠。各
因素对火麻籽油红色值的影响程度依次为:萃取时
间 ＞萃取压力 ＞萃取温度;对火麻籽油出油效率的
影响程度依次为:萃取压力 ＞ 萃取时间 ＞ 萃取温
度。
3． 2 通过验证试验，得到最佳工艺条件为萃取压力
30 MPa，萃取温度 38 ℃，萃取时间 50 min，在此条件
下，火麻籽油的出油效率为 77． 2%，油脂的红色值为
1． 0。
3． 3 超临界萃取出来的浅色火麻籽油品质较高。
参考文献
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Ｒesearch on Supercritical Extraction Technology of
Light － Colored Hemp Seed Oil
Gao Xiaolong1 Tan Chuanbo2 Hao Zejin2
(Department of Food and Chemical Engineering，Zhongshan Technician College1，Zhongshan 528429)
(JiangXi Sinomaster Oil Camellia Investment CO． Ltd． 2，Jiujiang 332000)
011
第 31 卷第 6 期 高晓龙等 火麻籽油超临界萃取工艺的研究
Abstract Hemp seed oil is rich in polyunsaturated fatty acids and vitamin E，and it can be used as grease for
cosmetic． Extraction pressure，extraction temperature and extraction time are selected as the argument，the red value
and the efficiency of hemp seed oil as responses，using box － benhken to test and prove an experimental design of 3
factors and 3 levels，and after data preprocessing a regression model was founded by response surface analysis． Anal-
ysis showed that various factors on the influence degree of the hemp seed oil red value in turn as follows:extraction
time ＞ extraction temperature ＞ extraction pressure;degree of influence the efficiency of oil flax seed oil，in order:
extraction pressure ＞ extraction time ＞ extraction temperature． Through solver and verification test to get optimum
process condition:extraction pressure is 30 MPa，extraction temperature is 38 ℃，extraction time is 50 min． Under
this condition，the efficiency of hemp seed oil is 77． 2%，oil red value is 1． 0． And the quality of hemp seed oil by
supercritical fluid extraction is higher．
Key words cosmetics，light － colored hemp seed oil，supercritical extraction，response surface，
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
solver
(上接第 107 页)
Organogel Properties and Oxidation
Characteristics of Diosgenin in Edible Oil
Zheng Liting1 Fu Hong1 Xiao Zifen1 Ye Xiuyun1，2
(College of Biological Science and Technology，Fuzhou University1，Fuzhou 350108)
(Enzyme Engineering Ｒesearch Institute，Fuzhou University2，Fuzhou 350108)
Abstract The organogel properties and oxidation characteristics of diosgenin in the oil phase are investigated．
Texture analysis (TA)shows that diosgenin can form organogel at concentrations as low as 3% wt /wt，and the hard-
ness provided by diosgenin is equivalently 1． 6 times as that of tristearin． The diosgenin in the oil phase presents a
new kind of self － assembly crystal structure in turfed shape，which was observed by polarized light microscopy． The
hydroxyl bond is broaden and red － shifts from 3 452． 44 cm －1 to 3 395． 23 cm －1 when the diosgenin is not completely
melt，which indicates the formation of intermolecular hydrogen bonds． While the diosgenin is completely melt，the
stretching vibration of hydroxyl groups result in blue － shift，and keto group appears at 1 720． 99 cm －1，indicating
hydrogen bond effect is weakened Ｒapid liquid chromatography quadrupole time of flight mass spectrometry (LC －
QTOF － MS)verifies that oxidation products generate cyclohexenone and cyclohexanone structure，which affects in-
termolecular hydrogen bonds． With the extension of the melting time，texture analysis shows that the hardness of dios-
genin in the oil phase is reduced．
Key words diosgenin，lipid － crystal networds，keto group，fourier transform infrared spectrometer，liquid
chromatography mass spectrometer
111