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微波辅助提取罗勒籽油的响应面法优化
扶庆权1，候 佩2，邵 阳1
(1.南京晓庄学院生物化工与环境工程学院，江苏南京 211171;
2.四川大学生命科学学院，四川成都 610064)
摘 要:采用微波辅助提取法从罗勒籽中分离罗勒籽油。在单因素实验设计和分析的基础上，通过响应面法对微波辅
助提取罗勒籽油的最佳工艺条件进行优化;此外，就三种不同方法对罗勒籽油得率的影响进行了研究。结果表明:微
波辅助提取罗勒籽油的最佳工艺条件为:微波时间 3min，料液比 1∶13(g /mL) ，微波功率 600W，微波温度 60℃，在此条
件下罗勒籽油得率为 18.53%。与索氏提取法和有机溶剂回流提取法相比，微波辅助法提取罗勒籽油得率最高，并具
有时间最短、效率最高等优点。
关键词:罗勒籽油，微波辅助提取，工艺优化，响应面法
Optimization of microwave－assisted extraction
of basil seed oils by response surface methodology
FU Qing－quan1，HOU Pei2，SHAO Yang1
(1.School of Biochemical and Environmental Engineering of Nanjing Xiaozhuang University，Nanjing 211171，China;
2.College of Life Science of Sichuan University，Chengdu 610064，China)
Abstract:The isolation of basil seed oils from Ocimum basilicum L.was studied using the method of microwave－
assisted extraction(MAE).On the basis of single － factor experiments and analysis，the optimal technological
conditions of microwave－assisted extraction for basil seed oils were optimized by response surface methodology.
Moreover，the effects of three different methods on extraction rate of basil seed oils were also studied.The results
showed that the optimum technological conditions of basil seed oils were microwave time of 3min，ratio of solid and
liquid of 1∶13(g /mL) ，microwave power of 600W and microwave temperature of 60℃，and the extraction rate of
basil seed oils under the optimal conditions was 18.53% .Compared with the other two methods of soxhlet extraction
and organic solvent extraction，the method of microwave－assisted extraction had the highest extraction yield and
extraction efficiency，and the shortest extraction time.
Key words: basil seed oils; microwave － assisted extraction; technological optimization; response
surface methodology
中图分类号:TS225.19 文献标识码:B 文 章 编 号:1002－0306(2013)05－0251－04
收稿日期:2012－08－31
作者简介:扶庆权(1975－) ，男，在读博士，工程师，实验师，主要从事
生物活性物质及食品添加剂应用方面的研究。
基金项目:南京晓庄学院校级应用型研究课题(2011NXY06)。
罗勒(Ocimum basilicum Linn.) ，又名九层塔、金
不换、圣约瑟夫草和甜罗勒［1］，为唇形科罗勒属一年
生草本植物［2］。罗勒原产于印度，盛产于台湾，我国
主要分布在四川、云南、广东、山西、湖南和福建等
地。罗勒籽，又名兰香子或光明子，为罗勒的成熟果
实［3］。罗勒籽富含多种矿物元素、维生素、胡萝卜素、
氨基酸、膳食纤维等，具有清火、排毒、健脾、护肾、养
胃、明目、利尿、消除便秘、美容、减肥、保健等功效［4］。
此外，罗勒籽还含有丰富的油脂，其中 α－亚麻酸占
50% 以上，其经由人体代谢后转变产生 DHA 和
EPA，在国际上有“植物黄金”的美称。因此，罗勒籽
不仅具有很高的食用价值，而且还具有很高的药用
价值。目前，采用微波辅助提取各种油脂的报道很
多，但采用微波技术提取罗勒籽油的研究还未见报
道。本文采用微波辅助提取罗勒籽油，并运用响应
面设计对工艺参数进行优化，从而为工业化微波辅
助提取罗勒籽油提供重要参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
罗勒籽 广州艾可生物科技有限公司，罗勒籽
烘干至恒重后经粉碎过 60 目筛得到罗勒籽粉，备
用;无水乙醇、正己烷、乙酸乙酯、石油醚(沸点
60～90℃) 分析纯，南京化学试剂有限公司。
微波仪 上海新仪微波化学科技有限公司;
AUY120 型电子天平 日本岛津公司;GZX－ 9070
MBE数显鼓风干燥箱 上海博讯实业有限公司医疗
设备厂;SHB－III 型循环水式多用真空泵 郑州长城
科工贸有限公司;旋转蒸发仪 上海雅荣生化设备
仪器有限公司。
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.05.039
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1.2 实验方法
1.2.1 提取方法
1.2.1.1 微波辅助提取 准确称取 2g 罗勒籽粉于
50mL已干燥恒重的三颈烧瓶中，加入一定体积的有
机溶剂，将其放入微波仪固定后于一定温度和一定
功率提取一定时间，取出烧瓶，溶液真空抽滤，滤渣
用 25mL有机溶剂分三次洗涤，合并滤液及洗涤液，
旋转蒸发仪减压蒸馏，回收溶剂，烧瓶经干燥恒重后
得淡黄色罗勒籽油，称其质量，计算得率。
1.2.1.2 索氏提取 准确称取 2g 罗勒籽粉，用滤纸
包好，放入索氏抽提器中，加入适量石油醚于已恒重
的索氏烧瓶中，在 60℃恒温水浴中提取 8h，回收溶
剂，烧瓶经干燥恒重后得淡黄色罗勒籽油，称其质
量，计算得率。
1.2.1.3 有机溶剂回流提取 准确称取 2g 罗勒籽粉
于 100mL圆底烧瓶中，加入一定量的石油醚，在 60℃
恒温水浴中提取 8h，回收溶剂，烧瓶经干燥恒重后得
淡黄色罗勒籽油，称其质量，计算得率。
1.2.2 有机溶剂的选择 准确称取 4 份罗勒籽粉，每
份各 2g，分别加入 20mL无水乙醇、正己烷、乙酸乙酯
和石油醚溶剂，在 60℃和 500W 功率下微波处理
3min，平行三次实验，按 1.2.1.1 实验处理方法计算得
率，以确定最佳提取溶剂。
1.2.3 工艺优化设计
1.2.3.1 单因素实验设计 以石油醚为提取溶剂，分
别选用不同微波时间、料液比、微波功率和微波温度
进行单因素实验，计算得率，研究不同因素对罗勒籽
油得率的影响。
1.2.3.2 响应曲面优化实验设计 响应面实验设计
因素水平表如表 1 所示。
表 1 响应面设计实验因素与水平
Table 1 Experimental variables and levels
in response surface design
水平
因素
A微波时间
(min)
B料液比
(g /mL)
C微波功率
(W)
D微波温度
(℃)
－ 1 2 1∶10 500 55
0 3 1∶12 600 60
1 4 1∶14 700 65
1.2.6 得率计算
罗勒籽油得率(%)= m /M ×100
式中:m 为罗勒籽油质量(g) ;M 为罗勒籽粉重
量(g)。
1.2.7 数据统计与分析 采用 ORIGIN8.0 和
EXCEL2003 对实验数据进行处理和分析，并利用
Design－Expert 8.0 软件对所得数据进行线性回归和
方差分析，通过 F值考察(p ＜ 0.05)模型及不同因素
的显著性。
2 结果与讨论
2.1 提取溶剂的选择
不同溶剂的提取效果如图 1。由图 1 可知，在这
四种提取剂中，石油醚提取效果最佳，其得率高达
17.90%，且提取出的油澄清透明。无水乙醇和乙酸
乙酯作为有机溶剂提取出的油棕黄且浑浊，正己烷
提取出的油虽澄清透明，但提取率低且提取剂价格
昂贵。因此，本实验选用石油醚作为罗勒籽油微波
提取溶剂。
图 1 提取溶剂的选择
Fig.1 The choice of extraction solvent
2.1.1 微波时间对罗勒籽油得率的影响 由图 3 可
以看出，罗勒籽油得率随着微波时间的延长而增加。
当微波时间至 4min 时，罗勒籽油得率达最大值，此
后随着微波时间的延长而开始下降。因此，选择最
佳提取时间为 3～5min。
图 2 微波时间对罗勒籽油得率的影响
Fig.2 Effect of microwave time
on extraction rate of basil seed oil
图 3 料液比对罗勒籽油得率的影响
Fig.3 Effect of solid－liquid ratio
on extraction rate of basil seed oil
2.1.2 料液比对罗勒籽油得率的影响 由图 3 可以
看出，罗勒籽油得率随料液比的增加而升高。当料
液比为 1∶12(g /mL)时达最大值，此后随着液体比例
的增加而开始降低。这可能是由于开始时溶剂量的
增大有利于油脂浸出，但当溶剂量超过一定范围时
出油率则会下降。考虑到实际操作过程的成本及便
利性，在保证提取效果的同时，尽量减少溶剂的用
253
量，因此确定最佳料液比为 1∶10～1∶14(g /mL)。
2.1.3 微波功率对罗勒籽油得率的影响 由图 4 可
知，罗勒籽油得率随微波功率的增大先增加后降低。
当微波功率达到 700W 时，罗勒籽油得率达到最大
值。这可能是随着微波功率的增大，破坏了罗勒细
胞壁的同时也破坏了油体的结构。因此，选择最佳
微波功率为 600～800W。
图 4 微波功率对罗勒籽油得率的影响
Fig.4 Effect of microwave power
on extraction rate of basil seed oil
2.1.4 微波温度对罗勒籽油得率的影响 由图 5 可
知，罗勒籽油得率随着微波温度的增大而增加。当
微波温度为 60℃时，罗勒籽油得率达最大值，此后随
着微波温度的增加而开始下降。这可能是由于在初
始阶段，微波温度的增加促进罗勒籽油的溶出，然
而，后期因温度较高则会引起罗勒籽出油率下降。
因此，选择最佳提取温度为 55～65℃。
图 5 微波温度对罗勒籽油得率的影响
Fig.5 Effect of microwave temperature
on extraction rate of basil seed oil
2.2 响应曲面优化实验结果
2.2.1 二次响应面回归模型的建立与分析 响应面
设计与分析结果见表 2。应用 Design Expert 8.0 进行
多元回归拟合分析，可得到提取条件与得率之间的
二次多项式模型为:Y(%)= 18.38 + 0.29A + 0.11B +
0.13C + 0.19D － 0.005AB － 0.052AC + 0.065AD －
0.072BC +0.070BD－0.22CD－0.68A2－0.13B2 －0.18C2 －
0.70D2
式中:Y为罗勒籽油得率的预测值;A、B、C、D分
别代表微波时间、料液比、微波功率、微波温度的编
码值。
由表 3 方差分析可以看出，回归模型具有高度
的显著性(p ＜ 0.0001) ，失拟项具有不显著性(p =
0.8341 ＞ 0.05) ，决定系数 R2 = 0.9794，校正系数
R2Adj = 0.9588，表明此模型对于罗勒籽油得率实际值
与预测值之间具有很好的拟合度，可用该模型对罗
勒籽油得率进行很好地分析和预测。由表 3 还可以
看出，因素 A、B、C、D、CD、A2、B2、C2、D2 对罗勒籽油
得率有极显著的影响(p ＜ 0.01) ，AB、AC、AD、BC、BD
对罗勒籽油得率的交互作用则不显著(p ＞ 0.05)。由
F值可知，各因素对罗勒籽油得率的影响依次为 A
(微波时间)＞ D(微波温度)＞ C(微波功率)＞ B(料
液比)。
表 2 实验设计与响应面分析
Table 2 Experimental design and response surface Analysis
实验号 A B C D
得率(%)
实测值 预测值
1 － 1 － 1 0 0 17.24 17.16
2 1 － 1 0 0 17.79 17.75
3 － 1 1 0 0 17.31 17.39
4 1 1 0 0 17.84 17.96
5 0 0 － 1 － 1 16.94 16.97
6 0 0 1 － 1 17.59 17.67
7 0 0 － 1 1 17.82 17.78
8 0 0 1 1 17.60 17.61
9 － 1 0 0 － 1 16.68 16.59
10 1 0 0 － 1 17.12 17.04
11 － 1 0 0 1 16.79 16.83
12 1 0 0 1 17.49 17.54
13 0 － 1 － 1 0 17.76 17.76
14 0 1 － 1 0 18.16 18.13
15 0 － 1 1 0 18.17 18.16
16 0 1 1 0 18.28 18.24
17 － 1 0 － 1 0 17.01 17.05
18 1 0 － 1 0 17.74 17.73
19 － 1 0 1 0 17.41 17.41
20 1 0 1 0 17.93 17.89
21 0 － 1 0 － 1 17.23 17.32
22 0 1 0 － 1 17.44 17.41
23 0 － 1 0 1 17.53 17.56
24 0 1 0 1 18.02 17.92
25 0 0 0 0 18.52 18.38
26 0 0 0 0 18.27 18.38
27 0 0 0 0 18.36 18.38
28 0 0 0 0 18.51 18.38
29 0 0 0 0 18.24 18.38
2.2.2 等高线和响应面分析 回归模型的响应面结
果如图 6 所示，仅显示微波时间 3min、料液比 1 ∶12
(g /mL)时，微波功率、微波温度对罗勒籽油得率的
交互作用。
由图 6 可知，微波功率和微波温度的交互作用
极其显著。当微波功率一定时，随着微波温度的增
大，罗勒籽油得率先增加后减少。当微波温度一定
时，微波温度在 55～58℃范围内，罗勒籽油得率随着
温度的增加后增加;而在 58～65℃范围内，罗勒籽油
得率随温度的增加先增加后减小的趋势。
2.2.3 最佳工艺条件的预测和验证 通过二次多项回
254
表 3 二次响应曲面模型的方差分析
Table 3 ANOVA for quadratic response surface model
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 显著性
回归模型 7.28 14 0.52 47.56 ＜ 0.0001 ＊＊＊
A 1.00 1 1.00 91.77 ＜ 0.0001 ＊＊＊
B 0.15 1 0.15 13.48 0.0025 ＊＊＊
C 0.20 1 0.20 18.31 0.0008 ＊＊＊
D 0.42 1 0.42 38.58 ＜ 0.0001 ＊＊＊
AB 0.0001 1 0.0001 0.009145 0.9252 *
AC 0.011 1 0.011 1.01 0.3324 *
AD 0.017 1 0.017 1.55 0.2342 *
BC 0.021 1 0.021 1.92 0.1872 *
BD 0.020 1 0.020 1.79 0.2020 *
CD 0.19 1 0.19 17.31 0.0010 ＊＊＊
A2 3.03 1 3.03 277.00 ＜ 0.0001 ＊＊＊
B2 0.11 1 0.11 10.15 0.0066 ＊＊＊
C2 0.20 1 0.20 18.34 0.0008 ＊＊＊
D2 3.14 1 3.14 287.22 ＜ 0.0001 ＊＊＊
残差 0.15 14 0.011
失拟性 0.084 10 0.008448 0.49 0.8341 *
纯误差 0.069 4 0.017
总差 7.43 28
注:* 差异不显著(p ＞ 0.05) ，＊＊差异显著(p ＜ 0.05) ，＊＊＊差异极显著(p ＜ 0.01)。
图 6 微波功率和微波温度交互作用
对罗勒籽油得率影响的响应面图
Fig.6 Response surface plot for interactive effect
of microwave power and microwave temperature
on extraction efficiency of basil seed oil
归的预测，得到微波辅助提取罗勒籽油的最佳工艺条
件:微波时间为 3.21min，料液比为 1∶12.82(g /mL) ，微
波功率为 616.47W，微波温度为 60.70℃。在此条件
下，罗勒籽油得率预测值为 18.46%。考虑实际操作
过程的方便性，将提取工艺参数修正为微波时间为
3min，料液比为 1 ∶13(g /mL) ，微波功率为 600W，微
波温度为 60℃，实际测定的罗勒籽油得率为
18.53%，实际值与理论值误差仅为 0.07%。因此，建
立的模型与实际情况基本吻合，说明采用响应面法
优化工艺条件准确可靠，具有较好的应用价值。
2.2.4 三种不同提取方法得率的比较 不同提取方
法得到罗勒籽油的结果如表 4。由表 4 可以看出，微
波辅助提取得到的罗勒籽油得率最高，而且所用提
取时间大大少于其它两种方法，由此可见微波辅助
提取方法时间短、效率高，方法可行。
表 4 不同提取方法得率的比较
Table 4 Comparisons of the extraction rate
of different extraction methods
提取方法 提取溶剂
提取时间
(min)
提取得率
(%)
微波辅助提取 石油醚 3 18.53
索氏提取 石油醚 480 18.21
有机溶剂回流提取 石油醚 480 17.69
3 结论
采用微波辅助提取罗勒籽油，通过单因素实验
和响应曲面分析优化提取罗勒籽油的最佳工艺条件
为微波时间为 3min，料液比为 1 ∶13(g /mL) ，微波功
率为 600W，微波温度为 60℃，在此最佳条件下实际
测定的罗勒籽油得率可达到 18.53%。与索氏提取法
和有机溶剂回流提取法相比，微波辅助法提取罗勒
籽油得率最高，并具有时间最短、效率最高等优点。
参考文献
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