全 文 ：西北林学院学报 2010 , 25(3):154 ～ 157
Journal o f No r thw est Fo restry Univer sity
溶剂法提取水冬瓜籽油的研究
　收稿日期:2009-09-28　修回日期:2009-10-30
　基金项目:中日合作项目(A304000005)
　作者简介:薛刚 ,男 ,硕士研究生 ,主要从事林产化学研究。
＊通讯作者:苏印泉 ,男 ,教授 ,主要从事植物资源利用研究。 E-m ail:syq009@126.com。
薛　刚1 ,苏印泉1＊ ,杨芳霞1 ,李　巍1 ,杨志富1 ,陶传波1 ,小林昭雄2
(1.西北农林科技大学 林学院 ,陕西杨陵 712100;2.日本大阪大学 ,日本 大阪府 565-0871)
摘　要:以石油醚为提取溶剂 ,在单因素试验的基础上 ,通过正交试验对水冬瓜籽油的提取工艺进
行了优化 ,得出最佳的工艺条件为:料液比 1∶5 ,提取温度 65℃,提取次数 2次 ,每次 4 h。在此工
艺条件下 ,水冬瓜籽油的提取率达到 87.84%。利用气相色谱对水冬瓜籽油的脂肪酸组成进行了
测定 ,结果表明:水冬瓜籽油中油酸和亚油酸含量较高 ,并含有少量神经酸 。
关键词:水冬瓜籽油;溶剂提取;气相色谱
中图分类号:S789.7　　　文献标志码:A　　　文章编号:1001-7461(2010)03-0154-04
Extraction of the Seed Oil w ith Petroleum Ether from Idesia polycarpa var.vestita
XUE Gang1 , SU Yin-quan1 , YANG Fang-xia1 ,LI Wei1 ,YANG Zhi-fu1 ,TAO Chuan-bo1 ,KOBAYASHI Akio2
(1.Co llege o f Forestr y , Northwest A&F Un iver sity , Yang l ing , Shaanx i 712100, China;2.OsakaUniversi ty , Osaka 565-0871 , J apan)
Abstract:Orthogonal experiment w as car ried out on the ex traction of the seed oi l by pet roleum ether f rom
I desia poly carpa var.vest ita.The optimal parameters w ere found as fol low s:ratio of material to solvent:
1∶5 , temperature:65℃, times o f ex t ract ion:2 , t ime of ex t raction:4 hours , under w hich the ext raction
rate could reach at 87.84%.Gas chromatog raphic analy sis show ed that the oil w as rich in oleic acid and
lino leic acid , lit t le ne rnw onic acid w as also de tected.
Key words:I desia polycarpa var.vesti ta seed oil;so lvent ex t raction;gas chromatog raphy
　　水冬瓜(I desia polycarpa var.vest ita)是大风
子科山桐子属山桐子的变种 ,为落叶乔木 ,高 10 ～
15 m ,浆果球形 ,富含油脂[ 1] 。在我国分布于秦岭 、
淮河以南各省 ,如陕西 、四川 、安徽 、浙江 、江西等 。
水冬瓜油是果肉油 、种子油 、全果油的统称 ,该油杂
质多 、油味苦涩 、气味差 、酸值高。我国四川 、陕西等
地的居民将压榨的毛油加入酸菜熬煮脱苦后食用 ,
这种方法可以脱除主要的苦味 ,但其酸值较高(AV
为 50左右)[ 2] 。我国人口众多 ,不能像欧洲国家一
样以食用油作为原料生产生物柴油[ 3-4] 。但我国农
业人口多 ,而且有大面积的山地 、高原 、丘陵 ,适合建
立油料植物供应基地[ 5] ,所以 ,以木本油料植物为基
础发展生物柴油有广阔的前景[ 1] 。以水冬瓜油为原
料制备生物柴油国内已有研究[ 5-6] 。同时 ,水冬瓜油
为原料制备生物柴油 ,不但是水冬瓜油开发利用的
新途径 ,而且可以为生物柴油的生产提供廉价原料 ,
降低生物柴油的生产成本[ 7] 。采用溶剂法提取水冬
瓜籽油 ,在单因素试验的基础上 ,利用正交试验对提
油工艺进行优化 ,并用气相色谱测定其脂肪酸组成 ,
可为以水冬瓜籽油为原料生产生物柴油提供参考。
1　材料与方法
1.1　材料
水冬瓜果实于 2007年 10月购于陕西省汉中市
宁强县 。将水冬瓜果实破碎 ,分离果肉与种籽 。在
55℃下烘干种籽 ,粉碎 ,保存 、备用。
1.2　试剂及仪器
石油醚 60 ～ 90℃(分析纯西安化学试剂厂);
SENCO R 系列旋转蒸发仪(上海申生科技有限
司);SHB-B95型循环水式多用途真空泵(郑州长城
科工贸有限公司);Agillent GC6890 气相色谱仪;
DK-98-1型电热恒温水浴锅(天津市泰斯特仪器有
限公司);梅特勒 AB204-S 型电子天平。
1.3　方 法
1.3.1　水冬瓜种籽脂肪含量　采用索氏提取法测
定[ 8] 。
1.3.2　单因素水平试验　(1)温度对水冬瓜种籽油
提取率的影响。称取 10 g粉碎的水冬瓜种籽 ,放入
平底烧瓶 ,以石油醚为溶剂 ,料液比 1∶9 ,分别在
45 、55 、65 、75 、80℃的条件下 ,回流提取 4 h ,过滤 ,
回收溶剂;然后将提取的水冬瓜籽油放入 90℃烘箱
中干燥 6 h ,取出 ,称重 ,计算提取率。
(2)提取时间对水冬瓜种籽油提取率的影响 。
称取 10 g 粉碎的水冬瓜种籽 ,料液比 1∶9 ,在 55℃
条件下 ,分别提取 1 、2 、3 、4 、5 h。计算提取率。
(3)料液比对水冬瓜种籽油提取率的影响 。称
取10 g 粉碎的水冬瓜种籽 ,在55℃条件下提取 4 h ,
料液比分别为 1∶5 、1∶7 、1∶9 、1∶11 、1∶13。计
算提取率 。
水冬瓜种籽油提取率(%)=水冬瓜种籽油重
量/(原料重量×含油率)
1.3.3　通过正交试验优化提取工艺　以单因素试
验为基础 ,通过 L9(34)正交表设计正交试验 ,优化
工艺条件(表 1)。
表 1　试验因素水平
Table1　Factors and levels of the ext raction
水平 温度/ ℃ 时间/ h 料液比
1 45 3 1∶4
2 55 4 1∶5
3 65 5 1∶6
1.4　提取次数对提取率的影响
由于水冬瓜种籽油单次提取的效率不高 ,故在
正交试验得出的工艺条件的基础上 ,考察提取次数
对水冬瓜籽油提取效率的影响 ,即在相同条件下分
别提取 1 、2 、3次 ,确定水冬瓜籽油提取的最佳工艺
条件 。
1.5　水冬瓜种籽油成分的气相色谱分析
1.5.1　定性与定量方法　采用 CH3OH/KOH 法
对水冬瓜籽油进行甲酯化[ 9] 。以已有的脂肪酸标准
样品作对照 ,对水冬瓜脂肪酸定性 ,没有标准品的 ,
参考相对保留时间定性;采用峰面积归一化法[ 10] 测
定脂肪酸甲酯的相对百分含量 。
1.5.2 　色谱条件　采用程序升温 , 150℃保持 1
min;每分钟 25℃升到 190℃,保持 1 min;每分钟
4℃升到 225℃,保持 1 min;每分钟 2℃升到 240℃,
保持 8 min。载气流量 1 mL ·min-1 ,分流比 30∶
1 ,检测器温度 300℃,进样口温度 280℃,进样量0.5
μL。
2　结果与分析
通过索氏提取法测定 , 水冬瓜种籽含油率为
26.37%。
2.1　单因素试验
2.1.1　提取温度对提取率的影响　由图 1 知 ,在
45 ～ 55℃区间内 ,随着温度升高 ,提取效率增大 。在
55℃时 ,提取率最高 ,为 71.46 %。但是 ,当温度超
过 55℃后 ,提取率下降较快 。这是由于 ,刚开始温
度的升高可以加速分子运动 ,增加传质的效率 ,提高
提取效率。但是 ,随着温度的进一步上升 ,石油醚开
始沸腾 ,部分石油醚在烧瓶中处于气体状态 ,减少了
有效溶剂量和固液接触面积 ,故提取率呈下降趋势。
因此 ,55℃是水冬瓜种籽的最佳提取温度 。
图 1　提取温度对提取率的影响
Fig.1　Effect of temperature on the ext raction
2.1.2　提取时间对提取率的影响　由图 2知 ,随着
提取时间的延长 ,提取率增长较快 。提取时间为 4 h
时 ,提取率为 70.43%。之后 ,提取率的增长不明显 ,
所以该条件下 ,水冬瓜种籽最佳提取时间为4 h。
图 2　提取时间对提取率的影响
Fig.2　Effect of time on the ext raction
2.1.3　料液比对提取率的影响　图 3 表明 ,开始
时 ,提取率随着料液比的增加而快速增加 。当料液
比为 1∶5 时 ,提取率为 68.15%。但是 ,继续增加
料液比 ,提取率的增长有限。料液比为 1∶7时 ,提
取率为 68.39%。出于经济因素的考虑 ,本实验选
择 1∶5为最佳料液比 。
2.2　正交试验优化水冬瓜籽油提取工艺
研究结果(表 2)表明 ,提取时间对提取率的影
155第 3 期 薛　刚 等　溶剂法提取水冬瓜籽油的研究
响最大 ,其次为料液比和提取温度 。根据方差分析 ,
提取温度 、时间和料液比对水冬瓜籽油提取率的影
响均不显著(表 3)。
图 3　料液比对提取率的影响
Fig.3　Ef fect of solvent volume on th e ex tract ion
表 2　正交试验结果
T able 2　Resul t an d analysis of orthogonal experiment
序号 温度/ ℃ 时间/ h 料液比 空列
提取率
/ %
1 1 1 1 1 65.42
2 1 2 2 2 77.25
3 1 3 3 3 74.90
4 2 1 2 3 76.18
5 2 2 3 1 75.44
6 2 3 1 2 75.64
7 3 1 3 2 75.41
8 3 2 1 3 77.07
9 3 3 2 1 76.02
K 1 217.58 217.02 218.13
K 2 227.26 229.77 229.45
K 3 228.51 226.56 225.76
k1 72.53 72.34 72.71
k2 75.75 76.59 76.48
k3 76.17 75.52 75.25
R 3.64 4.25 3.77
表 3　方差分析结果
Table 3　Result s of variance analysi s
变异来原 SS d f MS F F 0.05(2 , 2)
温度 23.88 2 11.94 <1.00 19.00
时间 29.33 2 14.66 1.03
料液比 22.22 2 11.11 <1.00
误差 28.58 2 14.29
总变异 104.00
根据极差分析结果 ,水冬瓜籽油提取最佳工艺
为 A 3C2B2 ,即在提取温度 65℃、料液比 1∶5 的条
件下 ,提取 4 h 。此结果与单因素试验得出的最佳
条件基本符合 ,故选择该条件为最佳提取工艺条件 。
2.3　提取次数对提取效率的影响
由图 4可知 ,提取率随着提取次数的增加而增
加。提取 2次 ,提取率可达 87.96%。但是 ,当提取
次数大于 2时 ,提取率的增加十分有限 ,提取 3次的
提取率为90.24%,与提取 2次差异不显著 ,为了节
约成本 ,最佳提取次数确定为 2次 。因此 ,水冬瓜籽
油提取最佳工艺为:在 65℃条件下 ,料液比 1∶5 ,提
取 4 h ,提取 2次 。
图 4　提取次数对提取效率的影响
Fig.4　Ef fect of ext ract ion tim es on the ext raction
在最佳条件下 ,将试验重复 3次 ,水冬瓜籽油的
平均提取率为 87.84%。
2.4　气相色谱分析
气相色谱分析表明 ,水冬瓜籽油中的脂肪酸主要
有棕榈酸 、棕榈油酸 、硬脂酸 、油酸 、cis-油酸 、亚油酸 、
亚麻酸 、芥酸 、神经酸(表 4 ,图 5),其他为未知成分。
表 4　水冬瓜籽油脂肪酸的主要成分
Table 4　Fat ty acid composit ion of the seed oi l
保留时间/min 脂肪酸 相对含量/ %
8.104 棕榈酸 8.86
8.446 棕榈油酸 1.00
10.838 硬脂酸 2.79
11.209 油酸 5.63
11.304 cis-油酸 0.65
12.153 亚油酸 77.78
13.039 亚麻酸 1.10
19.627 芥酸 0.33
23.480 神经酸 1.04
3　结论与讨论
采用单因素和正交试验对水冬瓜种籽油提取工
艺进行了优化。综合考虑成本 、提取效率等因素 ,得
出最佳工艺条件为:以石油醚为溶剂 , 提取温度
65℃,料液比 1∶5 ,提取时间 4 h ,提取次数 2 次。
在此条件下 ,水冬瓜籽油的提取率可达 87.84%。
水冬瓜籽油中含亚油酸 77.78%, 棕榈酸
8.86%,油酸 5.63%。根据 Kevin J.Harring ton[ 11]
的研究 ,水冬瓜种籽油可作为生物柴油的原料。因
此 ,以水冬瓜籽油为原料制备生物柴油 ,是水冬瓜开
发利用的新途径。
目前 ,工业上制备水冬瓜油脂一般采用压榨法 ,
水冬瓜果实经压榨后出油率小于 25%[ 12] ,而且压榨
所得油脂含有大量的杂质。而溶剂法提取的油脂较
为纯净 ,便于进一步加工利用 ,具有广阔的应用前景。
156 西北林学院学报 25 卷　
图 5　水冬瓜籽油脂肪酸甲酯的气相色谱图
Fig.5　GC graph of composi ti on of methyl esters in the seed oil
参考文献:
[ 1] 　李世全.秦岭巴山天然药物志[ M] .西安:陕西科学技术出版
社 , 1987.418-419.
[ 2] 　黄文捷 ,苏印泉 ,杨芳霞 ,等.溶剂法提取花椒籽油的研究[ J] .
西北林学院学报 , 2008 , 23(4):149-151.
HUA NG W J , SU Y Q , YANG F X , et a l.A study on ex-
t ract ing prickly ash seed oil wi th organic solvent[ J] .Jou rnal of
N orthw est Fo rest ry University , 2008 , 23(4):149-151.
[ 3] 　JOELIANINGSIH , H ITOSHI M , SHOJ I H , et al.Biodiesel
fuels f rom palm oi l via the non-catalytic t rans esterifi cat ion in a
b ubble column reactor at atm ospheric p ressu re:A kinetic study
[ J] .Renew Energy , 2007 , 10:1016.
[ 4] 　YOUNG-MOO P , DAE-WON L , DEOG-KEUN K , et al.
The h eterogeneou s catalys t sys tem for the con tinuous con ver-
sion of f ree fatty acid s in used vegetab le oi ls for the product ion
of biodiesel[ J] .Catalysis T oday , 2008 , 113:238-243.
[ 5] 　杨芳霞.花椒籽油和水冬瓜籽油制备生物柴油的研究[ D] .陕
西杨陵:西北农林科技大学 , 2006.
YANG F X.Research on biodiesel p rodu ctions f rom Chines e
p rickly ash seed(Zanthox ylum bungeanum Maxin)oi l and shui-
donggua(I desia po lyca rp a Maxim.var.vesti ta Diels) oil[ D] .
Yangling:Northw est A&F Universi ty , 2006.
[ 6] 　苏印泉 ,杨芳霞 ,马养民 ,等.一种用水冬瓜油制备生物柴油的
方法:中国 , 2006101053800[ P] .2007-09-26.
SU Y Q , YANG F X , MA Y M , et a l.A method of preparing
biodiesel f rom shuidonggu a(Idesia po lyca rp a Maxim.var.ves-
ti ta Diels)Oil:China , 2006101053800[ P] .2007-09-26.
[ 7] 　杨芳霞 ,苏印泉 ,李秀红 ,等.水冬瓜油的碱炼工艺研究[ J] .西
北农林科技大学学报:自然科学版 , 2007 , 35(10):203-207.
YANG F X , SU Y Q , LI X H , et a l.The research on alkali-
refinin g of Id esia polycarpa var.vest ita Bi tes[ J] .J ou rnal of
Northw es t A &F University:Natu ral S cience Edition , 2007 ,
35(10):203-207.
[ 8] 　魏燕华 ,成差群 ,谭秀芬.超声波提取法与索氏提取法提取化橘
红中柚皮苷的比较[ J] .中国药业 , 2009 ,18(16):47-48.
WE I Y H , CHENG C Q , T AN X F.Compari son of ul trasonic
and sox hlet ext raction s of n aringin in Citrus g rand is[ J] .Chi-
na Pharmaceu tical s , 2009 , 18(16):47-48.
[ 9] 　翁德宝 ,汪海峰 ,黄雪芳.两种海桐植物种子油脂肪酸组成的分
析[ J] .氨基酸和生物资源 , 2000 , 22(3):6-8.
WENG D B , WANG H F , HUANG X F.Analysi s and evalu-
at ion of fatty acids in th e seed oi ls of tw o species of Pi ttospo-
rum Banks ex S oIand.apud Gaertn[ J] .Amino Acid & Biotic
Resou rces , 2000 , 22(3):6-8.
[ 10] 　孙传经.气相色谱分析原理与技术[ M ] .北京:化学工业出版
社 , 1979.296-297.
[ 11] 　KEVIN J H.C hemical and physical properties of vegetable
oi l es ters and thei r ef fect on diesel fuel perfo rm ance[ J] .Bio-
mass , 1986(9):1-17.
[ 12] 　施卫省 ,刘基林 ,苏有勇 ,等.水冬瓜果实含水量对摩擦性质和
出油率的影响[ J] .农机化研究 , 2007(6):120-125.
SH I W S , LI U J L , SU Y Y , et a l.The ef fect s of property
of sliding f riction coef fi cien t and the rate of oil on Id esia
p oly carp a var.vesti ta wi th dif ferent mois tu re conten ts[ J] .
Journal of Ag ricultural Mechanizat ion Research , 2007(6):
120-125.
157第 3 期 薛　刚 等　溶剂法提取水冬瓜籽油的研究