全 文 ：《食品工业》2015 年第36卷第 11 期 102
工艺技术
响应面法优化黄花草木樨脂肪酸的超声提取工艺
胡雪1，林年丰2*
1. 长春大学旅游学院（长春 130607）；2. 吉林大学环境与资源学院（长春 130012）
摘 要 采用响应面优化超声提取黄花草木樨脂肪酸的最佳工艺研究。在单因素试验的基础上, 选择超声时间, 料
液比、提取温度、提取次数为自变量, 以脂肪酸提取率为响应值, 进行Box-Behnken中心组合试验设计, 采用响应面
法 (RSM) 评估以上因素对黄花草木樨脂肪酸提取率的影响。结果表明, 超声波法辅助提取黄花草木樨脂肪酸中, 最
佳工艺条件为料液比1∶11 (g/mL)、提取时间37 min、提取温度43 ℃ , 提取2次, 在此条件下, 黄花草木樨脂肪酸最
大提取率为7.92%。
关键词 黄花草木樨; 脂肪酸; 超声提取; 响应面分析法 (RSM)
Optimization of Ultrasonic-assisted Extraction of Fatty Acid
from Melilotus offi cinalis
Hu Xue1, Lin Nian-feng2*
1. College of Tourism Changchun University (Changchun 130607);
2. College of Resources and Environmental Science, Jilin University (Changchun 130012)
Abstract Response surface methodology (RSM) was applied to optimize ultrasonic-assisted extraction process of fatty acid
from Melilotus offi cinalis seeds. Based on single experiments, extraction time, material-liquid ratio, extraction temperature and
extraction times were selected for Box-Behnken central composite design. RSM is employed to study the effect of these
factors on the yield of fatty acids. The results indicated that the optimal extraction condition was that 1∶11 (g/mL) as the ratio
of liquid to solid, with 37 min extraction, extraction temperature 43 ℃ and extraction times 2, and the extraction rate could
reach 7.92%.
Keywords Melilotus offi cinalis; fatty acid; ultrasonic extraction; response surface methodology (RSM)
*通讯作者；基金项目：国家公益性（农业）科研专项经费项
目（200903031）
黄花草木樨（Melilotus offi cinalis）又名草木犀、
野苜蓿、辟汗草，为豆科（Leguminosae）草木樨属
（Melilotus Mill.）一年或二年生植物，主要分布于我
国吉林、辽宁、黑龙江、山西、内蒙古等省区[1-2]。新
近药理研究表明黄花草木樨具有很强的抗炎作用，全
草有改变血管通透性、促进血液循环、改善血管平滑
肌、调节免疫、抗氧化和清除自由基等药理作用[3-4]。
据资料显示，黄花草木樨中主要含有香豆素类，酚酸
类，黄酮类和三萜皂苷类以及脂肪油类等多种化合
物[5-7]。目前仍鲜见采用响应面法超声波辅助提取黄
花草木樨脂肪酸的报道，为此，黄花草木樨提取油脂
为试验材料，通过对选择超声时间，料液比、提取温
度、提取次数等因素的研究，使用响应面法优化提取
工艺[8]，为黄花草木樨的进一步研究开发提供更精确
的科学依据和数据参考。
1　材料与方法
1.1　试验材料与试剂
黄花草木樨种籽，引种于俄罗斯西伯利亚，植株
由吉林大学环境与资源学院林年丰教授鉴定为豆科
（Leguminosae）草木樨属（Melilotus Mill.）黄花草木
樨（Melilotus offi cinalis）。将黄花草木樨种籽过20目
筛后，粉碎，80 ℃干燥，再过40目筛处理，得试验样
品，石油醚（30 ℃~60 ℃）为分析纯。
1.2　试验仪器与设备
KQ-500E型超声波清洗器（1 000 W，80 Hz）：
昆山市超声仪器有限公司；RE-52AA旋转蒸发器：上
海亚荣生化仪器厂；SHZ-3循环水真空泵：上海亚荣
生化仪器厂；DLSB-5/20低温冷却循环泵：郑州长城
科工贸易有限公司。
1.3　试验方法
1.3.1　超声波提取法工艺参数的确定
按照表1条件分别进行提取，对黄花草木樨种籽
提取物中脂肪酸的含量进行测定。
表1　超声波提取法设计表
料液比/(g·mL-1) 提取时间/min 提取温度/℃ 提取次数
1∶10 20 35 1, 2, 3, 4, 5
1∶10 20 30, 35, 40, 45, 50 3
1∶10 15, 20, 25, 30, 35 40 3
1∶4, 1∶6, 1∶8,
1∶10, 1∶12
25 40 3
1.3.2　超声波提取响应面设计
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工艺技术
根据Box-Benhnken经典的中心组合试验设计，结
合单因素试验结果，最终确定提取温度、提取时间、
料液比和提取次数作为显著的四个因素进行四因素三
水平的响应面试验，分析因素与水平设计如表2。
表2　中心组合试验因素水平编码
因素 水平-1 0 1
X1料液比/(g·mL-1) 1∶9 1∶11 1∶13
X2温度/℃ 30 40 50
X3时间/min 25 35 45
X4次数 2 3 4
2　结果与讨论
2.1　单因素对黄花草木樨脂肪酸得率的影响
2.1.1　提取次数对黄花草木樨脂肪酸得率的影响
提取次数在1~3次时，提取率增大，随着提取次
数的增加，增加了分子间的碰撞次数，所以提取率增
大，当提取次数超过3次时提取率会下降，可能是由
于提前次数过多破坏了种籽中脂肪酸的某些成分，导
致了提取率的下降。结果见图1。
图1　提取次数对脂肪类提取率的影响
2.1.2　提取温度对黄花草木樨脂肪酸得率的影响
如图2可知，温度在30 ℃~40 ℃之间，随着提取
温度的增加，提取率增大，但当温度超过40 ℃时，提
取率反而降低，这是因为当温度继续升高，接近石油
醚沸点时，溶剂的挥发加快，导致脂肪类提取率急剧
下降。因此40 ℃为最佳提取温度。
图2　提取温度对脂肪类提取率的影响
2.1.3　提取时间对黄花草木樨脂肪酸得率的影响
草木樨种籽脂肪类提取率随着提取时间的延长而
增长，但提取时间超过35 min后，增加幅度较小，提
取率基本保持不变，这可能是由于当提取时间到达35
min时，提取过程达到了动态平衡，因此35 min为较佳
的提取时间。
图3　提取时间对脂肪类提取率的影响
2.1.4　料液比对黄花草木樨脂肪酸得率的影响
如图4所示，料液比1∶5~1∶13（g/mL）的范围
中，随着溶剂量的增加，脂肪类提取率明显增大，但
当料液比超过1∶11（g/mL）时，提取率反而降低，
这可能是溶剂量过大时，反而不利于草木樨种籽中脂
肪酸的溶出，从而造成提取率的下降。因此，最佳料
液比选择1∶11（g/mL）。
图4　料液比对脂肪类提取率的影响
2.2　响应面分析试验结果与数据分析
利用Design Expert 8.0.7.1软件，通过表3中黄花草
木樨脂肪酸得率试验数据进行多元回归组合，对试验
结果进行响应面分析，得出回归模型方差分析表和相
应曲面图，分别见表3、表4和图5。
采用Design-Expert 7.0软件对所得数据进行分
析，分析结果见表，各因素经过拟合得到的多元二次
回归方程为：
Y=7.74+0.23A-0.18B+0.28C-0.86D-0.098AB-
0.42AC+0.25AD+0.23BC-0.82BD-0.59CD-0.34A2-
0.35B2-C2-0.81D2
由表4所示，模型相关系数R2=0.885 8，校正决定
系数R2adj=0.771 7，表明该模型拟合程度较好，可以
根据此模型分析和预测黄花草木樨脂肪酸提取的条
件，p=0.000 2，表明该模型显著。模型一次项D极显
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著，C极显著；二次项C2、D2极显著，交叉项BD、CD
显著。
表3　Box-Benhnken的中心组合试验设计方案
及试验结果
试验编号 因素 Y提取率/%A B C D
1 -1 -1 0 0 6.89
2 1 -1 0 0 7.26
3 -1 1 0 0 7.05
4 1 1 0 0 7.03
5 0 0 -1 -1 5.92
6 0 0 1 -1 7.50
7 0 0 -1 1 5.53
8 0 0 1 1 4.77
9 -1 0 0 -1 7.74
10 1 0 0 -1 7.88
11 -1 0 0 1 5.19
12 1 0 0 1 6.33
13 0 -1 1 0 6.27
14 0 1 -1 0 6.30
15 0 -1 1 0 6.38
16 0 1 1 0 7.35
17 -1 0 -1 0 5.16
18 1 0 -1 0 6.57
19 -1 0 1 0 6.68
20 1 0 1 0 6.42
21 0 -1 0 -1 7.11
22 0 1 0 -1 7.19
23 0 -1 0 1 7.21
24 0 1 0 1 4.01
25 0 0 0 0 7.66
26 0 0 0 0 7.66
27 0 0 0 0 7.91
28 0 0 0 0 7.73
29 0 0 0 0 7.75
表4　拟合二次多项式模型的方差分析
方差来源 SS df MS F值 Prob>F
A 0.64 1 0.64 2.77 0.118 3
B 0.40 1 0.40 1.72 0.211 0
C 0.94 1 0.94 4.02 0.064 7
D 8.84 1 8.84 38.01 <0.000 1**
AB 0.038 1 0.038 0.16 0.692 1
AC 0.70 1 0.70 3.00 0.105 4
AD 0.25 1 0.25 1.07 0.317 4
BC 0.22 1 0.22 0.95 0.346 3
BD 2.69 1 2.69 11.56 0.004 3*
CD 1.37 1 1.37 5.89 0.029 4*
A2 0.73 1 0.73 3.13 0.098 5
B2 0.81 1 0.81 3.49 0.082 7
C2 6.54 1 6.54 28.11 0.000 1**
D2 4.28 1 4.28 18.42 0.000 7**
模型 25.27 14 1.80 7.76 0.000 2*
总和 28.53 28 R2=0.885 8 R2adj=0.771 7
注: **, 差异极显著, 即p<0.01。
2.3　交互作用分析
各因素交互作用对脂肪酸得率的影响见图5。
、
图5　各因素互交对脂肪酸得率的影响
超声波法提取黄花草木樨种籽脂肪酸条件优化
的响应面及等高线图如图所示。图形反映了各因素
对响应值的影响。比较曲面图形可知，料液比（A）
与提取时间（B）、提取时间（C）与提取次数（D）
交互作用显著。由Design-Expert 7.0软件分析得到的
最大响应值（Y）时对应的编码值分别为A=-0.20、
B=-0.3、C=1.56、D=0.29。与之对应的提取黄花草
木樨脂肪酸的最优条件为：提取温度43 ℃、提取时
间36.56 min（取近似值37 min），料液比1∶11.4（g/
mL）（取近似值1∶11（g/mL）），提取次数为2.29
次（取近似值2次），经最佳条件提取的脂肪酸含量
为7.92%。三次验证试验结果与预测值拟合较好，说
明回归方程为黄花草木樨脂肪酸的提取提供了合理的
模型。
3　结论
超声提取黄花草木樨脂肪酸最佳提取工艺条件为
最优条件为：提取温度43 ℃、提取时间37 min、料液
比1∶11（g/mL），提取次数为2次，经最佳条件提取
的脂肪酸含量为7.92%。三次验证试验结果与预测值
拟合较好，说明回归方程为黄花草木樨脂肪酸的提取
提供了合理的模型。研究结果对黄花草木樨脂肪酸的
提取研究提供一定的参考价值，具有一定的实际应用
前景。
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工艺技术
食品接触材料中荧光增白剂VBL和APC的迁移规律研究
安莹，周颖
徐州工业职业技术学院（徐州 221140）
摘 要 采用高效液相色谱法, 以VBL和APC为标准物质建立了对食品包装材料中荧光增白剂的定量检测的方
法。并对食品接触材料中荧光增白剂VBL和APC在纯水、乙酸、乙醇和正己烷等4种食品模拟物中的迁移规律进行
了研究, 研究荧光增白剂VBL和APC迁移溶出量与食品接触介质、pH、浸泡温度和处理时间等因素的关系。结果
表明, 荧光增白剂VBL和APC在4种食品模拟接触物中的迁移量都是VBL溶出量较多, 并且随着浸泡液pH、浸泡液
温度、处理时间的增加, 荧光增白剂VBL和APC的迁移溶出量都出现增加的趋势。
关键词 荧光增白剂; VBL; APC; 检测; 迁移
Study on the Migration Property of Fluorescent Whitening Agents
VBL and APC in Paper Food Container
An Ying, Zhou Ying
Xuzhou College of Industrial Technology (Xuzhou 221140)
Abstract Using high performance liquid chromatography (HPLC), comprehensive method for monitoring the amounts of
FWA (fl uorescent whitening agents) in paper food container was studied, with VBL and APC as standard of FWAs. Research
on the migration rule of bisphenol A in food contact materials to 4 simulations including water, acetic acid, ethanol and isooctane.
The purpose was to study the relationship of migration amount with food properties, pH, temperature and time. The results
showed that after determine the fl uorescent whitening agent VBL and APC in four kinds of food to simulate the migration of
the contact, the VBL dissolution amount was more, and with the increase of the soaking liquid pH, soaking liquid temperature
and the processing time, fl uorescent whitening agent VBL dissolubility and APC migration appears an increasing trend.
Keywords fl uorescent whitening agents; VBL; APC; detection; migration
荧光增白剂（Fluorescent whitening agents，
FWAS）是一种工业用荧光染料，其在紫外光照射
下，可激发出蓝、紫光，与基质上的黄光互补从而具
有增白效果[1-2]。造纸及包装制造工业中常利用荧光增
白剂的此中性质来增加纸张白度，其中以荧光增白剂
BL、APC的使用最为广泛[3-5]。不法商贩因利益驱使，
以废旧纸料为原料进而生产食品包装用纸，甚至将荧
光物质等直接涂布在食品包装上来达到增白的效果。
食品包装用纸中荧光增白剂主要来源于废纸中的荧光
增白剂和生产中添加的荧光增白剂[6]。但是大量的医
学临床研究证明，荧光增白剂一旦在人体内引起沉积
和累加，会加重肝脏的负担，且具有致癌的可能[7-9]。
因与食品直接接触，人们逐渐意识到食品包装材料中
有毒有害化学物质的迁移是污染食品的一条重要途
径，从而引起消费者和质量监管部门的高度重视。
随着人们食品安全意识的增强，食品及食品包装
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