1、 本科毕业论文 （ 20 届） 超声辅助提取吊瓜籽油的工艺研究 所在学院 专业班级 食品科学与工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录 摘要 1 ABSTRACT 2 前言 4 1.1 概述 4 1.2 吊瓜籽油的 基本特性与应用 4 2 材料和仪器 5 2.1 实验材料 5 2.2 主要仪器 5 3 试验方法 5 3.1 超声波提取的原理及特点 6 3.2 工艺流程 6 3.3 操作要点 6 3.3 吊瓜籽油的气相色谱分析 7 3.4 单因素实验 7 3.5 正交实验确定最佳工艺参数 7 3.6 吊瓜籽油的气相色谱分析 7 4 结果与 分析 8 4.1 浸提溶剂的选择 8
2、 4.2 单因素实验 8 4.3 正交实 验 1 0 4.4 吊瓜籽油脂肪酸组成结果与数据分析 1 0 5 结论 1 2 参考文献 13 致谢 14 - 1 - 摘要 吊瓜籽富含油脂，具有重要的药用价值和食用价值。本论文对超声波辅助提取吊瓜籽油的工艺进行了系统研究，通过单因素实验、正交试验法对提取工艺进行了优化，并对最佳工艺条件下吊瓜籽油 脂肪酸组成进行了分析。其结果表明最佳提取工艺条件为：提取时间为 60min，溶剂料液比为 1:20，提取温度为 40 ，超声波功率为 500w。在最佳的工艺条件下，吊瓜子油得率为 24.32%。气相色谱分析表明最佳工艺条件下的吊瓜籽油脂肪酸富含共轭亚麻酸等脂
3、肪酸。本论文的展开对开发利用吊瓜籽等植物资源具有一定的理论和实际意义。 关键词 吊瓜；吊瓜籽；油脂；提取工艺 - 2 - The supersonic-assisted extraction of Trichosanthes kirilowii seed oil Abstract The seed of Trichosanthes kirilowii has important medicinal value and food value. Moreover, it is a good seed oil crops. The supersonic-assisted extraction of
4、the oil from Trichosanthes kirilowii seeds was investigated in the present study. The parameters of extraction process were optimized by use of single factor experiments and orthogonal. The result showed that the optimum extraction parameters were: petroleum ether extraction liquid ratio of 1:20, su
5、personic power 400w, extraction temperature of 40 , extraction time of 60min. The extracted rate of Trichosanthes kirilowii seed oil under optimum condition was 24.32%. The result of GC analysis showed that Trichosanthes kirilowii seed oil extracted under optimum condition was rich in polyunsaturate
6、d fatty acids. The present study could provide theoretical foundation and applied value for utilization of Trichosanthes kirilowii seed oil. Key words Trichosanthes kirilowii; Trichosanthes kirilowii seed; Oil; Extraction technology - 3 - 1 前言 1.1 概述 吊瓜， 是一种 多年生葫芦科草质藤本植物，又 称为 栝楼。主要 的生长地 分布在长江流域各地 1，
7、 气候湿润枝叶茂密的树林及山地 ，是一种名贵的中药材。吊瓜 的 品种繁多，根据用途价值可分为两大类，为食用吊瓜和药用吊瓜。食用吊瓜，主要取其成熟籽，以炒制食品为主，其籽粒饱满，肉肥，含有丰富脂肪和蛋白质，是食用瓜籽中的佳品，并且具有保健作用；药用吊瓜，取其成熟籽，同样可作炒制食品，但质量相比较要差一点，主要取其鲜果，经过加工后制成中草药原料。吊瓜 是常用大宗中草药之一，吊瓜全身都是宝，吊瓜的果实、根均可作为药材，果实 叫做 全吊瓜，果壳 叫 吊瓜皮，种子 称 吊瓜仁，根 称为 天花粉。吊瓜具有清热 解毒、舒 胸散结 、滋润肠胃、 消 除 脓肿等 作用 。吊瓜皮 具有清 肺 润喉 、 除闷解忧和
8、消除 肿痛 的作用 ；吊瓜仁 对 痰热咳嗽、肺虚燥咳、肠燥便秘、痈疮肿毒 等具有极其好的疗效 ；天花粉 对 热病口渴、消渴多饮、肺热燥咳、疮疡肿毒 等具有很好的功效 。随着 当今 医药水平的 迅猛发展和 提高，吊瓜在医药方面的应用已不仅仅局限于做中草药。吊瓜的果实中含 有 三匝皂甙、有机酸、树脂、糖类、色素、氨 基 酸等挥发 性 油，饱和脂肪醇 混合物，饱和脂肪酸混合物。吊瓜子中含油脂、甾醇、三萜及其甙。根含有天花粉蛋白、多种氨基酸、肽类以及多糖等。吊瓜对心 血 管系统具有 很好作用，能够 扩张 动 脉、改善心肌缺血、 提高 微循环、 抵抗 血小板 凝 聚、 抗 缺氧、 调整 心律失常；对消化
9、系统有抗溃疡 和 泻下作用。 此 外，吊瓜还 具 有 杀 菌、 防止 衰老、 防 癌、防 艾滋病等作用。吊瓜的籽占吊瓜果实净重三分之一以上，一个吊瓜果实中含种子 70220 粒。食用吊瓜籽必将成为中老年人群首选的休闲绿色保健食品。吊瓜籽炒熟后味道鲜美 、脆香 爽口 、外观 明亮 艳丽、籽仁饱满，被 称 为 “瓜子之王 ”，是食用瓜籽中的 极 品。目前，市场上吊瓜籽货源奇缺，售价每公斤高达 40 70 元人民币。现 在 对吊瓜食用 方面的 开发主要体现在吊瓜籽上。现代科学的研究证明：吊瓜籽富含油脂，脂肪油含量约26%，含有蛋白质 5.46，不饱和脂肪酸含量 16.8，并含有谷氨酸、精氨酸、天门冬
10、氨酸等 10 多种氨基酸，三贴皂甙，钙、铁、锌、硒等 16 种微量元素以及多种维生素 2。食用吊瓜籽，对增加冠脉流量和扩张心脏冠脉有很好的作用；对艾滋病毒和离体绒癌细胞增殖具有强烈的抵制功能；对高血脂、高血压和高血粘度具有辅助功效；对糖尿病有一定的治疗作用；对急性的心肌缺 血有很好的保护功效；可以提高肌体的免疫力；并且具有美容和瘦身的功效。现在随着人们绿色食品意识的增强，以及我国人口老龄化程度的提高，现在很多老年人患有 “三高 ”和便秘等疾病，加上吊瓜籽对治疗以上症状有很好的效果，吊瓜籽越来越受到大家的欢迎。 1.2 吊瓜籽的基本特性及应用 吊瓜籽富含营养成分，其中蛋白质、脂肪、纤维素、微量元
11、素及生物碱、黄酮类、疳类和有机类等含量颇丰，是不可多得的药膳食品，吊瓜籽药用与实用价值极高。现代科学研究表明，吊瓜籽还具有消炎、抗癌、提高免疫等功效。吊瓜籽尤其是维生素含量丰富（ 100 克吊 瓜子含维生素 E249 毫克），为吊瓜怎样营养皮肤，消除皱纹，调理肌体，延缓衰老提供了重要的科学依据 与基础 。还具有增加冠脉的流量和扩张心脏冠脉的作用；对艾滋病毒和离体绒癌细胞的增殖具有很强的抵制功效；对糖尿病具有治疗的作- 4 - 用；对急性的心肌缺血具有明显的辅助效果；对高血脂、高血粘度和高血压也具有 很好的 预防作用；能够提高人体自身的肌体免疫力；另外还具有美白与瘦身功能。除了药用和食用价值以外
12、，吊瓜种子还是 相当好 的油料作物。吊瓜种子 中 脂肪含量高达 49%(带壳约 31%)2，这 大大 高于油菜、大豆、花生等传统油料作物。 另外 ，吊瓜籽油不饱和脂肪酸 的 含量很高，占脂肪总量的 89%以上 2，这个比例高于 大名鼎鼎 的不饱和脂肪酸含量高的优质食用油 橄榄油 (84%)3。由于我国地理环境不适合种植油橄榄，所以橄榄油依靠进口。从不饱和脂肪酸含量的角度分析，吊瓜籽油完全可能替代橄榄油。流行病学调查显示，橄榄油中高含量的单不饱和脂肪酸的摄入，与地中海地区人们冠心病的低发病率息息相关 4,5。然而，吊瓜籽油的生产工艺对其品质影响非常大，虽然吊瓜籽油的精炼造成其清香味的损失，但是吊
13、瓜籽油若不经精炼，易出现混浊、沉淀、酸败快等缺点，以致严重影 响保藏和烹饪使用。所以一种有效的提取吊瓜籽油的方法对于吊瓜的研究和开发利用有重大的意义。 本实验，通过对吊瓜籽油提取技术的研究，观察温度、提取时间、料液比、有机溶剂对吊瓜籽油得率的影响，以确立超声波辅助提取吊瓜籽油的最佳工艺条件。 本学位论文的研究 旨在为进一步开发利用吊瓜籽资源提供理论依据。 2 材料与仪器 2.1 实验材料 2.1.1 原料 吊瓜籽（产地：浙江省长兴县） 2.1.2 试剂 试剂 纯度 产地 石油醚 分析纯 中国医药（集团）上海化学试剂公司 乙酸乙酯 分析纯 中国医药（集团）上海化学试剂公司 正己烷 分析纯 中国医
14、药（集团）上海化学试剂公司 丙酮 分析纯 中国医药（集团）上海化学试剂公司 2.2 主要仪器 仪器名称及型号 产地 TD 型电子天平 余姚金诺天平仪器有限公司 HHS 型电热恒温水浴锅 上海博迅实业有限公司医疗设备厂 N-1001 型旋转蒸发仪 上海爱朗仪器有限公司制造 A-1000S 水循环真空泵 上海爱朗仪器有限公司制造 SB-2000 型水浴锅 上海爱朗仪器有限公司制造 KQ500E 型超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司 DJ-04B 型中药捣碎机 上海淀久中药机械制造有限公司 GC14C 气相色谱仪 日本岛津公司 3 实验方法 - 5 - 吊瓜籽油的提取方法有很多，通常采用索式抽提法
15、、微波辅助提取法、超声波辅助提取法等。本实验采用的是超声波辅助提取法，采用石油醚、乙酸乙酯或正己烷作为浸提液。研究温度、提取时间、料液比、有机溶剂对吊瓜籽油得率的影响，以确立超声波辅助提取吊瓜籽油的最佳工艺条件。 3.1 超声波提取的原理及特点 3.1.1 超声波提取的原理 （ 1）机械效应：超声波介质传播，使介质的质点在 其 传播空间范围内产生一些振动，这强化介质的传播和扩散，就是超声波的机械效应。超声波在传播的过程中可以产生一种辐射压强，它沿超声波的方向传播，具有很强的破坏性，可以使动植物蛋白质发生变性和细胞组织变形；它还可以对介质和悬浮的物体有不同加速度，使介质分子运动的速度远远的大于悬
16、浮物体分子运动的速度。并且在两者之间产生摩擦，这一种摩擦可使以生物分子分解，使细胞中的有效物质更好地溶解于溶剂当中。 （ 2）热效应：超声波与一般的物理波一样，在整个介质 中的传播过程是一个能量的扩散与传播过程，即超声波在其传播过程中，声能不断的被一些质点所吸收，介质也将它所吸收的能量转变成为热能，从而使得介质本身与药材组织的温度升高，这就加大药物有效物质溶解的速度。因为这一种现象可以引起药物组织的内部温度升高，并且是瞬间的，所以可使得被提取物质的生物活性维持稳定。 （ 3）空化效应：在一般情况下，在介质的内部会溶解一定量的微气泡，这些气泡在超声的干扰之下发生振动，当声压增大到一定大小时，气泡
17、的定向扩散随之增大，形成共振腔，接着突然闭合，就是超声波的空化效应。这些气泡在闭合的时 候，在其周围产生上千大气压的压力，然后就形成微激波，这可以造成植物细胞壁或是整个生物体碎裂，整个破碎过程发生在瞬间，利于有效物质的溶出。 另外，超声波还能产生很多的次级效应，如乳化、击碎、扩散、化学效应等，这些作用促进了植物体内一些有效物质的溶解，有利于药物有效物质进入介质，并与介质充分混合，这加快了提取过程的进行，还提高了药物有效物质的提取率。 3.1.2 超声波提取的特点 （ 1）超声波提取时是不需要加热，与中药常规煎煮法不同，而且回流法中长时间的加热对有效物质有不良的影响，适合提取对热敏感的物质，因为
18、其不 需要加热，所以节省了大量的资源。 （ 2）超声波提取可以提高药物有效物质的提取，节省能源，利于资源充分的利用，可以大大的提升经济效益。 （ 3）溶剂使用量较少，节省了溶剂及其他资源。 （ 4）超声波提取是物理过程，整个浸提的过程中没有化学反应，不会影响大部分原料中有效物质的生理活性。 3.2 工艺流程 吊瓜籽 恒温干燥箱（ 55 下干燥 2h） 中药捣碎机（粉碎 10min） 250ml 磨口三角瓶中（加入石油醚混合） 恒温水浴锅 超声波清洗器（不同时间温度） 漏斗过- 6 - 滤（得到过滤液） 旋转蒸发皿（得到吊瓜籽粗油） 自然蒸 发挥干（得到吊瓜籽油） 3.3 操作要点 3.3.1
19、吊瓜籽预处理 将实验用的吊瓜籽进行挑拣除去杂质并且清洗干净，然后将吊瓜籽放入用电热恒温鼓风干燥箱在 55 下干燥 2h，最后将烘干的吊瓜籽放入中药粉碎机粉碎，得到的碎末就是实验所需的原料。 3.3.2 浸提 准确称取 5g 吊瓜籽粉末放于 250mL 锥形瓶中，然后加入一定容量石油醚溶剂混合，待用。 3.3.3 超声波提取 待用的混合液在恒温锅中加热到研究所需的温度，将浸提液放入超声波清洗器中，在相应的温度和所研究的时间下进行超声波辅助提取。 3.3.4 蒸发过滤 经过超声波辅助提取的吊瓜籽油浸提液用漏斗进行过滤，从而除去残渣，然后用丙酮液把浸提液从锥形瓶中移至旋转蒸发皿进行旋转蒸发一定的时间
20、，然后将所得吊瓜籽粗油放在自然条件下蒸发挥干 24h 得到纯的的吊瓜籽油。 3.3.5 吊瓜籽油得率的计算 吊瓜籽油的得率是指提取的粗吊瓜籽油的质量与吊瓜籽粉末的质量之比，反映了提取效果的好坏。它受原料以及提取过程中温度、时间、料液比等各因素的影响，吊瓜籽油得率的计算公式如下 : Y=(M1-M2)/M100% 式中： Y 表示 吊瓜籽油率， %； M1 表示 接收瓶和吊瓜籽油的质量， g； M2 表示 接收瓶的质量， g； M 表示 吊瓜籽粉样品的质量， g。 3.4 单因素实验 分别准确称取 5g 吊瓜籽粉末放于 250mL 锥形瓶中然后放入石油醚混合，料液比分别为 1:5、 1:10、
21、1:15、 1:20，研究料液比对吊瓜籽油提取率的影响。水浴温度分别为 30 、40 、 50 、 60 ，研究水浴温度对吊瓜籽油提取率的影响。超声波时间分别为 20min、40min、 60min、 80min，研究超声波辅助浸提时间对吊瓜籽油提取率的影响。 3.5 正交实验确定最佳工艺参数 在单因素实验的基础上，以浸提水浴温度分别为 40 、 50 、 60 ，超声波辅助浸- 7 - 提时间分别为 40min、 60min、 80min，料液比分别为 1:10、 1:15、 1:20。采用正交设计L9(33)，设计三因素三水平正交实验表。对超声波辅助吊瓜籽油的提取工艺进行研究，在综合考虑吊
22、瓜籽油提取率和理化性质的基础上，确定提取的最佳工艺参数。 3.6 吊瓜籽油的气相色谱分析 3.6.1 吊瓜籽油甲基化 （ 1）取一定量油脂（ 20mg）至特福纶试管中，吹干后加入 1mL 甲苯和 2mL1N 取一定量油脂（ 20mg）至特福纶试管中，吹干后加入 1mL 甲苯和 2mL1N 取一定量油脂（ 20mg） 至特福纶试管中，吹干后加入 1mL 甲苯和 2mL1N 束后冷却到室温。 （ 2）加入 1mL 生理盐水和 2mL 正己烷，充分振荡， 1500rpm 的速度离心 10min。 （ 3）取上层液于干净试管中，加入 2mL 蒸馏水振摇洗涤后，继续吸取上层液于干净试管中，加入无水硫酸钠
23、吸取有机相中残余水分后将液体小心转移到一干净的具塞试管中，吹干待测。 3.6.2 气相色谱分析 采用带有火焰离子检测器（ FID）的 GC-14C 气相色谱仪对上述甲基化后的脂肪酸甲酯进行分析，采用 N2010 色谱工作数据系统进行数据采集和接收。毛细管柱为 DB-23。载气为氮气，采用分流方式进样，进样口温度和检测器温度分别为 270 ， 270 。 4 结果与分析 4.1 浸提溶剂的选择 不同溶剂浸提后吊瓜籽油得率见表 1。 表 1 不同溶剂浸提下吊瓜籽油得率 % 浸提溶剂 试验 1 试验 2 平均值（ %） 石油醚 25.88% 23.96% 24.92% 乙酸乙酯 21.36% 22.
24、02% 21.69% 正己烷 22.36% 22.31% 22.34% 由表 1 可以看出，采用石油醚为浸提溶剂时吊瓜籽油得率最高，比正己烷高 2.58%，比乙酸乙酯高 3.23%，而且石油醚的价格相对 便宜。综合考虑，本实验采用石油醚作为浸提溶剂。 4.2 单因素实验 本实验中影响吊瓜籽油的提取效果的主要因素有浸提温度、超声波辅助提取时间、料液比。因此以提取率作为分析指标确定正交实验中以上各因素的水平，做如下单因素实验。 - 8 - 23.523.623.723.823.92424.124.224.324.424.51：5 1：10 1：15 1：20料液比吊瓜籽油得率/%22.422.62
25、2.82323.223.423.623.82424.224.420 40 60 80提取时间/min吊瓜籽油得率/%4.2.1 料液比对吊瓜籽油得率的影响 以 5g 吊瓜籽粉末为样品，在温度为 40 、超声波辅助提取时间为 40min、超声波功率为 500W 的条件下，观察料液比对吊瓜籽油得率有什么影响，其结果见图 1。 图 1 料液比对吊瓜籽油得率的影响 由图 1可知，在料液比为 1:5,1:10,1:15,1:20时，吊瓜籽油得率分别为 23.85%， 24.13%，24.34%， 24.41%。总体来看，当料液比增大，吊瓜籽油得率也随着提高，当料液比 1：5 到 1： 15 的范围内，吊瓜籽油得率上升比较快，从 23.85%增大到了 24.34%，增加了0.49%，之后增加的趋势越来越小，因为随着提取溶剂用量的增大，提取溶剂和原料的接触面的浓度差增加，这加大了油扩散的速度，吊瓜籽油得率就增大了。但当料液比超过 1： 15 时，当溶剂用量增大，吊瓜籽油油得率上升的趋势却很小。综合考虑，料液比采用 1： 15 比较适宜。 4.2.2 提取时间对吊瓜籽油得率的影响 图 2 提取时间对吊瓜籽油得率的影响
