全 文 ：《食品工业》2015 年第36卷第 6 期 8
进行分离纯化，但过程繁琐复杂且制备量较小，不能
满足市场化的需求[8-13]。因此，探索开发花椒中不饱
和酰胺类成分的规模化制备技术，将会对花椒资源的
应用和相关产业的发展带来巨大推动。
花椒油树脂是以花椒味原料通过溶剂提取、超临
界CO2萃取等技术手段制备的深加工产品[16-17]。花椒
油树脂中不但较好的保存了原料诱人的芳香，同时很
好的富集了花椒中不饱和酰胺类成分，常作为食品添
加剂、火锅底料等得到广泛应用。其中，超临界CO2
萃取技术所制备花椒油树脂与传统溶剂提取工艺相
比，不但具有风味成分含量高杂质少等特点，而且无
溶剂残留使其备受青睐。因此，研究选择采用超临界
CO2萃取技术制备的花椒油树脂作为原料，并首次使
用简捷易行的二次提取和结晶等手段，实现了高纯度
不饱和酰胺的规模化高效制备。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
竹叶花椒：由重庆山丰生态农业公司提供，经南
竹叶花椒中不饱和酰胺类成分的制备研究
朱羽尧，张国琳，钱骅，黄晓德，陈斌，赵伯涛*
南京野生植物综合利用研究院（南京 210042）
摘 要 探索规模化制备竹叶花椒中麻味成分不饱和酰胺类化合物的制备方法并进行工艺优化。根据该类成分溶
解度随温度变化的特点, 设计了基于超临界CO2萃取和结晶纯化的简捷制备工艺。通过单因素考察和正交设计, 确
定了最佳工艺条件为: 以竹叶花椒为原料粉碎至60目, 首先采用超临界CO2萃取技术于压力32 MPa、温度55 ℃条件
下萃取2 h。萃取所得油树脂经环己烷冷浸提取除杂, 再使用料液比为1∶10 (g/mL) 的石油醚作为溶剂, 80 ℃提取1.5
h, 提取液浓缩后在0 ℃下结晶并真空干燥。采用该工艺不饱和酰胺类成分提取率为63.19%, 经结晶后得率为8.9%,
纯度为95.7%。
关键词 竹叶花椒; 不饱和酰胺; 结晶; 正交设计
Optimization of Polyunsaturated Aliphatic Acid Amide Preparation from
Zanthoxylum armatum
Zhu Yu-yao, Zhang Guo-lin, Qian Hua, Huang Xiao-de, Chen Bin, Zhao Bo-tao*
Nanjing Research Institute for Comprehensive Utilization of Wild Plants (Nanjing 210042)
Abstract According to the solubilitycharacteristic of polyunsaturated aliphatic acid amides in different temperature, a convenient
and effi cient pathway was developed for extraction and purifi cation of them from Zanthoxylum armatum in large-scale. Single factor
and orthogonal experimental design were applied to optimization of preparing technology. Zanthoxylum armatum was extracted by
supercritical CO2 extraction at 55 ℃, 32 MPa in 2 h fi rst. The oleoresin was extracted by cyclohexane in room temperature for impurity
elimination fi rst and extracted by 1∶10 (g/mL) petroleum ether in 80 ℃ for 1.5 h subsequently. Afer concentration, the extract was
crystallized in 0 ℃ and the crystal was dried in vaccum. Preparation of aliphatic acid amides in this method with an extraction ratio
63.19 %, yield 8.9% and purity 95.7%.
Keywords Zanthoxylum armatum; polyunsaturated aliphatic acid amide; crystallize; orthogonal experimental design
花椒为芸香科（Rutaceae）花椒属（Zanthoxylum）
植物红花椒和青花椒的干燥成熟果皮，是我国特有的
香辛料资源[1]。竹叶花椒（Zanthoxylum armatum）为
青花椒的代表品种，主要分布于四川，云南等地。其
特征性香气和麻味使其被广泛应用于各种菜系的烹饪
调味中[2]，赋予菜肴独特的风味。花椒中所含的挥发
油和不饱和酰胺类成分为其主要呈味物质，分别反映
了花椒的香气和麻味特征，也是花椒品质评价中最为
重要的两个特征性指标。
花椒中的麻味物质是以山椒素为代表的具有刺激
性链状不饱和脂肪族酰胺类化合物[3-4]，具有麻醉、镇
痛、抗凝血等功效[5-7]。目前已有22种天然长链不饱和
脂肪酸酰胺类物质被国内外学者从花椒中分离得到，
主要是α-山椒素、β-山椒素、γ-山椒素、δ-山椒素
以及在氨基部分氢被羟基取代的同系物[8-13]。这些酰
胺类物质为白色的结晶体，但是在常温空气中极不稳
定，暴露几分钟就会立即变成黄色黏稠物[14-15]。正是
由于其稳定性差，所以高纯度麻味物质极难制备。目
前，一般采用柱层析以及制备型高效液相色谱等方法
*通讯作者；基金项目：国家十二五科技支撑计划项目（项目
编号2011BAD33B01）
工艺技术
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京野生植物综合利用研究院赵伯涛研究员鉴定为竹叶
花椒（Zanthoxylum armatum）；CO2为南京上元工业
气体厂产食品级二氧化碳，纯度为99.99%；He为南
京上元工业气体厂产高纯氦，纯度为99.999%；正己
烷、环己烷、异辛烷、甲醇均为分析纯，购于南京化
学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
HA-9508-1 超临界CO2萃取设备：江苏省南通华
安超临界设备公司；超临界萃取设备；LD-Y400A 高
速万能粉碎机：上海顶帅电器有限公司；分析天平：
上海越平科学仪器有限公司；气相色谱-质谱联用
（GC-MS）：Agilent 7820A-5975；高效液相色谱：
Agilent 1200。
1.3 方法
1.3.1 竹叶花椒油树脂的制备
根据课题组前期研究[17]，按如下工艺条件制备竹
叶花椒油树脂：花椒原料粒度为60目，萃取条件为压
力32 MPa、温度55 ℃、时间2 h。
1.3.2 提取溶剂的筛选
研究利用花椒中不饱和酰胺类成分在弱极性溶剂
中，随着提取温度的升高溶解度显著增加这一现象来
设计制备工艺流程。制备过程中，需要进行两次提
取，第一次提取在低温环境中进行，除去油树脂中的
弱极性杂质；除杂后的油树脂在高温下进行第二次提
取以获得富含不饱和酰胺类成分的提取物。因此，合
适提取溶剂的筛选至关重要。研究选择石油醚、正己
烷、环己烷和异辛烷这四种弱极性溶剂，从不饱和酰
胺类成分在第一次提取过程中的损失率和第二次提取
中提取率两个参数进行筛选。
准确称取花椒油树脂6 g，加入30 mL弱极性溶剂
中，室温下冷浸提取过夜。采用HPLC检测提取液中
不饱和酰胺类成分的含量，计算损失率。提取液经抽
滤收集固体残渣，采用GC-MS对溶剂除杂效果进行分
析。固体残渣干燥后加入30 mL新鲜弱极性溶剂90 ℃
热回流提取1.5 h。采用HPLC检测提取液中不饱和酰
胺类成分的含量，计算提取率。
花椒油树脂GC-MS检测条件：Agilent HP-5MS
（30 m×0.250 mm×0.25 μm）毛细管色谱柱，程序
升温，初始柱温70 ℃，以3 ℃/min升温到250 ℃。接
口温度280 ℃，进样口温度250 ℃，高纯氦气，1.0
mL/min流速，1 μL进样量；EI离子源温度230 ℃，四
极杆温度150 ℃，扫描范围33～650 amu。
不饱和酰胺类成分HPLC检测条件：色谱柱：
Luna 5μ C18，250 mm×2 mm，Phenonemex；柱温：20
℃；流速：0.8 mL/min；λ=270 nm；流动相：0.1%乙
酸水溶液（A）-乙腈（B），梯度洗脱（0~25 min，
45%~70% B；25 ~30 min，70%~100% B）；进样量
20 μL。
1.3.3 正交设计优化热提取工艺
选择筛选所得的最佳提取溶剂，以固液比、提取
温度和提取时间为自变量，进行3因素3水平正交试
验，以不饱和酰胺类成分的提取率为指标，优化不饱
和酰胺类成分的热提工艺。
表1 提取工艺正交试验影响因素及水平
水平 因素温度/℃ 料液比/(g·mL-1) 提取时间/h
1 70 1∶5 0.5
2 80 1∶10 1.0
3 90 1∶15 1.5
1.3.4 不饱和酰胺类成分的结晶纯化
不饱和酰胺类成分在弱极性溶剂中的溶解度随温
度的变化有较大差异，因此研究采用温差结晶法对该
类成分进行结晶纯化。
将提取液过滤收集滤液，浓缩至原体积1/3，在
室温（20 ℃）、0 ℃和-20 ℃环境下静置结晶。待晶
体析出完全后过滤，收集晶体并进行真空干燥，计算
得率。通过HPLC对所得的晶体进行检测，采用峰面
积归一化法计算纯度。
2 结果与分析
2.1 提取溶剂的筛选结果
采用GC-MS对花椒油树脂以及经四种弱极性溶
剂分别除杂后的固体剩余物进行检测。结果表明，四
种弱极性溶剂均能显著除去花椒油树脂中存在的芳樟
醇、柠檬烯等弱极性杂质成分，与此同时油树脂中的
不饱和酰胺类成分并没有明显变化。因此，进一步采
用HPLC对制备工艺中四种不同溶剂对不饱和酰胺类
成分的提取率和损失率进行检测，结果如图1所示。
图1 四种溶剂对不饱和酰胺类成分的提取率及
损失率
由图2可知，采用四种溶剂进行除杂时，环己烷
对不饱和酰胺类成分造成的损失最低为3.88%，而
异辛烷最高为9.36%。此外，从热回流提取阶段四
种溶剂对不饱和酰胺的提取率来看，环己烷最低为
54.04%，而石油醚最高为63.19%。因此，在不饱和酰
胺类成分制备过程中第一次冷浸提取选择环己烷作为
溶剂，而第二次热回流提取的溶剂则确定为石油醚。
工艺技术
《食品工业》2015 年第36卷第 6 期 10
图2 超临界萃取油树脂及两次溶剂处理后样品
GC-MS检测结果
2.2 正交设计优化热提取工艺
通过正交试验设计，对以石油醚为溶剂，提取花
椒油树脂中的不饱和酰胺类成分的工艺进行优化，结
果见表2。
表2 正交试验结果
试验号 因素 提取率/%温度/℃ 料液比/(g·mL-1) 时间/h
1 70 1∶5 0.5 56.48
2 70 1∶10 1 62.71
3 70 1∶15 1.5 62.52
4 80 1∶5 1 63.02
5 80 1∶10 1.5 66.51
6 80 1∶15 0.5 64.43
7 90 1∶5 1.5 62.23
8 90 1∶10 0.5 64.57
9 90 1∶15 1 63.82
K1 60.57 60.58 62.16
K2 64.99 64.60 63.18
K3 63.54 63.92 63.75
R 4.42 4.02 1.59
通过正交试验可见，各影响因素主次顺序为A＞
B＞C，对不饱和酰胺类成分提取率影响因素最大的
是温度，然后是提取温度，最后是料液比。最佳条件
为A2B2C3，即提取温度为80 ℃，料液比为1︰10（g/
mL），提取时间为1.5 h，提取率为66.51%。
2.3 不饱和酰胺类成分的重结晶
试验结果见表3。由结晶温度与不饱和酰胺类成
分的得率可以看出，结晶温度越低产品得率越高，
-20 ℃与0 ℃条件下得率相近，分别为9.3%和8.9%。
而20 ℃下的得率为5.6%，仅为冷冻条件下结晶得率
的62.9%和60.2%。这一结果与该类成分的溶解度与温
度的相关性相一致。此外，通过HPLC对晶体的纯度
进行检测发现，在这三种温度条件下该类成分的纯度
均超过95%。其中，以20 ℃环境中结晶所得产品纯度
最高为达96.9%，0 ℃和-20 ℃条件下分别为95.7%和
95.2%。因此，综合考虑不饱和酰胺类成分的得率、
纯度以及成本，确定最佳结晶温度为0 ℃。
表3 温度对不饱和酰胺类成分结晶得率及纯度的
影响
20 ℃ 0 ℃ -20 ℃
得率/% 5.6 8.9 9.3
纯度/% 96.9 95.7 95.2
3 讨论
花椒中不饱和酰胺类成分较差的稳定性一直是其
规模化制备技术的瓶颈。试验利用该类成分在弱极性
溶剂中溶解性特征，设计了一条简捷的规模化制备路
线，并通过单因素考察、正交设计等多种手段进行工
艺优化。常温下，不饱和酰胺类成分在弱极性溶剂中
的溶解度很低，但随着提取温度的升高溶解度会显著
增加。因此，试验设计了两次溶剂提取纯化法，第一
次提取在低温环境中进行，除去油树脂中的弱极性杂
质；除杂后的油树脂在高温下进行第二次提取以获得
富含不饱和酰胺类成分的提取物。通过筛选发现，采
用环己烷作为溶剂可以在第一次溶剂除杂过程中最小
程度的减少不饱和酰胺类成分的损失，而第二次热回
流提取中采用石油醚作为溶剂可以在高温环境下有效
的提取油树脂中的不饱和酰胺类成分。
4 结论
研究设计了一种简单高效制备花椒中不饱和酰胺
类成分的工艺方法。以九叶青花椒为原料经超临界
萃取制备油树脂。采用环己烷对油树脂进行第一次
萃取，以除去杂质。除杂后的油树脂采用料液比为
1︰10（g/mL）的石油醚于80 ℃提取1.5 h，提取率为
66.51%。提取液经0 ℃冷却结晶后，所得白色针状结
晶即为不饱和酰胺，得率为8.9%，经HPLC检测纯度
达95.8%。
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工艺技术
《食品工业》2015 年第36卷第 6 期 11
充分提取和利用柚皮果胶，不仅可以减少环境污染，
还可以变废为宝，产生良好的经济效应。
果胶是是从植物中提取的多糖。植物中含有多种
酚类物质容易导致褐变、焦糖化，使果胶颜色加深，
严重影响果胶的色泽和产品质量[6-7]。要生产出优质的
超声辅助酶法提取柚子白囊皮果胶的研究
刘永*，郭彪，韦寿莲，梁巧荣
肇庆学院化学化工学院（肇庆 526061）
摘 要 优质果胶的生产要求在沉淀出果胶前必须对水解液进行脱色处理。为了避免脱色处理, 以柚子白囊皮为
原料, 通过单因素试验研究酶量、料液比、超声时间和pH对果胶提取率的影响, 然后采用正交试验进行优化提取
果胶的工艺参数。结果表明, 最优工艺参数为酶量8 mg/mL, 料液比1∶30 (g/mL), 超声时间40 min, pH 5.0, 此条件下
测得果胶提取率为11.13%。
关键词 超声波; 柚皮; 果胶
Ultrasonic Assisted Acid Extraction of Pectin from White Layer of Grapefruit
Liu Yong*, Guo Biao, Wei Shou-lian, Liang Qiao-rong
School of Chemical and Engineering, Zhaoqing University (Zhaoqing 526061)
Abstract For production of high quality pectin, hydrolysate must be decolorized before precipitation of pectin. In order to avoid
decoloring treatment, white layer of grapefruit was used as the raw material to study the effects of four factors, enzyme concentration,
solid-liquid ratio, ultrasonic time and pH, on the extraction yield of pectin. The extraction process parameters of pectin were optimized
by orthogonal experiment. The results show that the optimal process parameters are the enzyme concentration of 8 mg/mL,
solid-liquid ratio of 1∶30 (g/mL), ultrasonic time of 40 min, and pH 5.0, under which the extraction yield of pectin is 11.13%.
Keywords ultrasonic; grapefruit peel; pectin
果胶是一种天然的直线型高分子多糖聚合物，具
有良好的胶凝性和乳化稳定性，可作为凝胶剂、增稠
剂、悬浮剂、稳定剂和乳化剂[1-3]，广泛应用于食品、
药品、化妆品等行业[4-5]。柚皮是柚子加工所产生的废
弃物，约占整个柚子质量的50%，含有丰富的果胶。
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工艺技术