超临界CO2萃取灵芝孢子油及其精制

来源:用户上传      作者:

　　[摘要]目的 研究灵芝孢子油超临界CO2提取工艺条件及其精制方法。方法 以萃取率为指标，通过考察3个萃取因素（萃取压力、萃取温度、萃取时间），选取萃取灵芝孢子油最佳工艺，并以水蒸气蒸馏法精制。结果 最佳工艺为萃取压力30 MPa，萃取温度50℃，萃取时间3 h，平均萃取率为20.68%。水蒸气蒸馏后显著降低灵芝孢子油的过氧化值。结论 本工艺萃取灵芝孢子油具有萃取率高、稳定等特点，合理可行;精制工艺简单合理，可降低灵芝孢子油过氧化值，符合国家标准。
　　[关键词]灵芝孢子油;超临界CO2萃取;水蒸气蒸馏;过氧化值
　　[Abstract] Objective To study the supercritical CO2 extraction process conditions and refining method of Ganoderma lucidum spore oil. Methods Taking the extraction rate as an indicator， three extraction factors （extraction pressure， extraction temperature， extraction time） were investigated， the best process for extracting Ganoderma lucidum spore oil was selected and refined by steam distillation. Results The optimal process was established with the pressure being 30 MPa， temperature being 50℃ and extraction time being 3 h and the extraction rate was 20.68%. The peroxide value of Ganoderma lucidum spore oil was significantly reduced after the steam distillation. Conclusion The process of extracting Ganoderma lucidum spore oil has the characteristics of high extraction rate and stability， and is reasonable and feasible. The refining process is simple and reasonable， which can reduce the peroxide value of Ganoderma lucidum spore oil and meet the national standard.
　　[Key words] Ganoderma lucidum spore oil; Supercritical CO2 extraction; Steam distillation; Peroxide value
　　灵芝孢子是灵芝生长成熟期极其微小的卵形生殖细胞，一般只有4～6个微米，具有几丁质纤维素双壁结构，人体很难充分吸收，但破壁后就容易吸收[1-3]。灵芝孢子油作为灵芝有效成分的精华，黄色透明液体，主要由灵芝酸、不饱和脂肪酸、灵芝多糖等组成[4-6]。其主要的药理作用有以下几点：抗肿瘤、免疫调节、对神经系统的作用、防治白血病等作用[7-14]。利用超临界CO2萃取法萃取灵芝孢子油，不但可以有效地萃取灵芝孢子油，而且萃取物纯度高[15-16]。对比传统的化学溶剂萃取法，超临界CO2萃取法具有以下特点：工艺简单，能耗低，无污染，化学溶剂无消耗和无残留，萃取剂无毒，易回收，避免在高温下萃取物的热裂解，有效地保护生理性物质的活性[17-20]。另外，灵芝孢子油含有很低的维生素E（VE）等抗氧化物质，很容易氧化酸败[19]。因此降低灵芝孢子油的过氧化值尤为重要，可通过水蒸气蒸馏工艺降低灵芝孢子油的过氧化值。
　　1材料与方法
　　1.1一般材料
　　灵芝孢子粉（安徽黄山云乐灵芝有限公司，批号：20181028）;食品级CO2（安徽亳州福利气体有限公司，批号：20190506），纯度≥99%;冰乙酸（广州化学试剂厂，批号：20180413）、异辛烷（广州化学试剂厂，批号：20181105）、饱和碘化钾试剂（广州化学试剂厂，批号：20190311）、淀粉指示剂（广州化学试剂厂，批号：2018 1222）、0.012 mol/L硫代硫酸钠（Na2S2O3）滴定液（广州化学试剂厂，批号：20190513）。
　　1.2主要仪器
　　超临界萃取装置（HA120-50-01，江苏南通华安超临界萃取有限公司）;水蒸气蒸馏装置（RE-52，上海亚荣生化仪器厂）
　　1.3方法
　　1.3.1超临界CO2提取因素考察  称取灵芝孢子粉500 g，置于1 L的萃取釜中，对萃取釜和分离釜进行加热，达到设定温度后，对萃取釜和分离釜进行加压，达到设定压力后，调节CO2流量，萃取釜压力和流量稳定后开始计时，达到设定时间后从分离釜Ⅰ和分离釜Ⅱ接收产物[15]。
　　萃取率（E）：E=m1/m2×100%（m1：已萃取的靈芝孢子油重量;m2：破壁灵芝孢子粉重量）。
　　①考察在温度和压力条件相同，孢子粉破壁与不破壁和时间不同的情况下，萃取灵芝孢子油对萃取率的影响。②考察在时间和压力条件相同，温度不同的情况下，萃取灵芝孢子油对萃取率的影响。③考察在时间和温度条件相同，压力不同的情况下，萃取灵芝孢子油对萃取率的影响。
　　1.3.2灵芝孢子油精制  分别称取实验已萃取灵芝孢子油10、20、30、40 g，进行4次水蒸气蒸馏，每次蒸馏时分别于0、0.5、1、1.5和2 h取样进行过氧化值的测定，从而考察不同进料量于不同蒸馏时间对过氧化值的影响。过氧化值以每100克中活性氧的克当量表示，过氧化值（P）按以下公式计算：P=1000×（V-Vo）C/78.8 m[V（ml）：样品体积（Na2S2O3溶液）;Vo（ml）：空白体积（Na2S2O3溶液）;C（mol/L）：浓度（Na2S2O3溶液）;m（g）：质量（样品）]。 　　2結果
　　2.1超临界CO2提取因素考察结果
　　2.1.1破壁及萃取时间对萃取率的影响  破壁及萃取时间对萃取率的影响结果见表1、图1。在其他条件相同的情况下，破壁的灵芝孢子油比未破壁的灵芝孢子油萃取率高。萃取时间在1.5 h内，灵芝孢子油萃取率急速增高;萃取时间在1.5 h以后，萃取速率趋于平稳、缓慢上升。
　　2.1.2萃取温度对萃取率的影响  萃取温度对萃取率的影响的结果具体见表2、图2。在其他条件相同的情况下，萃取温度对灵芝孢子油的萃取率影响不大，萃取率趋于平稳。
　　2.1.3萃取压力对萃取率的影响  萃取压力对萃取率影响的结果具体见表3、图3。压力在15～25 MPa之间时，萃取率上升相对缓慢;当压力超过25 MPa，萃取率发生较大的变化，急速上升，其萃取率增大速率是前一阶段的2倍;但压力达到30 MPa以后，萃取率变化又趋于平稳。
　　2.2水蒸气蒸馏结果
　　水蒸气蒸馏（主要研究不同进料量于不同蒸馏时间对过氧化值的影响）结果具体见表4～7、图4，进样量相同时，蒸馏时间越长，灵芝孢子油过氧化值越低，并在短时间内，能快速有效地降低至0.25 g/100 g以下;蒸馏时间相同时，灵芝孢子油进样量越多，其过氧化值越低。
　　3讨论
　　3.1超临界CO2提取因素考察结果分析
　　3.1.1破壁时间对萃取率的影响  在温度和压力条件相同的情况下，考察破壁及萃取时间对萃取率的影响，结果显示，在一定的流量的情况下，随着萃取时间延长，萃取率越高，萃取时间对萃取率影响较大。一开始，超临界CO2与溶质（油脂）之间的接触善不充分，传质最佳状态未达到，其萃取量较低，随着萃取时间延长，传质逐渐进达到良好状态，萃取量（单位时间）也逐渐增大，达到最大值后，由于待分离组分含量减少，从而使萃取率（单位时间）也随着下降。另外，从技术经济方面考虑，时间越长则试剂、能量消耗、成本也都增加，因此不是时间越长越好。应综合各方面因素，萃取时间选择在3 h比较合适。
　　3.1.2萃取温度对萃取率的影响  在萃取时间和压力相同的情况下，考察温度对萃取率的影响，结果显示，随着萃取温度的变化，萃取率趋于平稳变化。但温度升高，CO2密度变小，溶解能力降低，萃取率缩小，所以CO2密度随着温度变化也会发生很大变化，温度越高，CO2密度越小，溶解能力越低，导致萃取率迅速下降。因此，综合以上2个温度对萃取率影响的因素，温度选择为50℃较适宜。
　　3.1.3萃取压力对萃取率的影响  在萃取时间和温度相同的情况下，考察压力对萃取率的影响，结果显示，压力增大，CO2密度增加，溶解能力提高，萃取率增高。灵芝孢子油在压力30 MPa时，这时大多数灵芝孢子油都已被萃取了，且萃取压力太高将增加生产成本。通过以上综合考虑，萃取压力宜选择在30 MPa。
　　3.2灵芝孢子油精制工艺分析
　　本研究结果显示，进样量相同时，水蒸气蒸馏时间与灵芝孢子油过氧化值成线性关系，并在短时间内，能快速有效地降低至0.25 g/100 g以下，符合GBT2716-2005标准。蒸馏时间相同时，灵芝孢子油进样量与其过氧化值成线性关系。蒸馏时间变化，灵芝孢子油过氧化值也发生比较大的变化，时间越久，过氧化值越小。蒸馏时间在0.5 h时，不同进料量的灵芝孢子油过氧化值基本上均低于0.25 g/100 g，符合GBT2716-2005标准，为保证灵芝孢子油的质量，平衡时间和成本，单次精制进料量应为40 g，蒸馏时间建议应不小于1 h。
　　4小结
　　本实验利用超临界CO2萃取工艺萃取灵芝孢子得灵芝孢子油和精制萃取得到的灵芝孢子油，降低其过氧化值。超临界CO2萃取工艺萃取灵芝孢子最佳工艺为：灵芝孢子破壁;萃取时间为3 h，萃取温度为50℃，萃取压强为30 MPa。本工艺萃取灵芝孢子油具有萃取率高，平均萃取率为20.68%，工艺稳定，合理可行。精制工艺简单合理，水蒸气蒸馏工艺能有效降低灵芝孢子油过氧化值至0.25 g/100 g以下，使其符合国家标准（GBT2716-2005），且为保证灵芝孢子油的质量，平衡时间和成本，单次精制进料量应为40 g，蒸馏时间建议应不小于1 h。
　　[参考文献]
　　[1]杨杭，刘凤，练心洁，等.灵芝孢子的破壁方法及其药理作用研究进展[J].成都大学学报（自然科学版），2017，36（4）：364-368.
　　[2]刘国健.灵芝孢子不同有效部位提取及体内抗肿瘤作用研究[D].广州：广东药科大学，2017.
　　[3]邓祖跃，袁钰萍，吕龙飞.灵芝孢子油对抑郁小鼠行为学的影响及其神经生理机制[J].中国药学杂志，2017，52（15）：1325-1330.
　　[4]王斌，肖小丽，曾宪远，等.灵芝孢子油脂肪酸组分分析[J].广东化工，2017，44（19）：83-84.
　　[5]罗爱勤，陈亮，李菁.灵芝孢子多糖含量不同方法测定的比较[J].中国中医药现代远程教育，2016，14（19）：132-134.
　　[6]王换换.灵芝孢子粉的安全性评价及其对机体健康的影响研究[D].南京：南京农业大学，2017.
　　[7]王勇，陈硕，卢端萍，等.灵芝孢子油中7个脂肪酸的含量测定[J].药物分析杂志，2017，37（6）：982-987.
　　[8]杨晓青，王旭.灵芝孢子粉最新应用研究概况[J].江苏中医药，2018，50（4）：87-89.
　　[9]李维嘉，王志强，许泽群，等.分光光度法测定灵芝孢子油中总三萜的含量[J].食品研究与开发，2019，49（17）：165-170.
　　[10]马景蕃，陈小灵，谢晓倩，等.超临界CO2萃取白背天葵总黄酮的工艺研究[J].龙岩学院学报，2019，37（5）：75-81.
　　[11]高妮娜，刘鸿铖，樊红秀，等.超临界CO2萃取奇亚籽油工艺优化及抗氧化活性的研究[J].食品科技，2019，44（8）：217-222.
　　[12]陈颖慧.5种提取方法对茶油品质的影响[J].粮食与油脂，2019，32（2）：33-37.
　　[13]Wu HH，Tang SS，Huang ZQ，et al.Hepatoprotective effects and mechanisms of action of triterpenoids from Lingzhi or Reishi medicinal mushroom Ganoderma lucidum （Agaricomycetes） on α-amanitin-induced liver injury in mice[J].Int J Med Mushrooms，2016，18（9）：841-851.
　　[14]宋福江，王玉乐，闫寒，等.紫外分光光度法测定灵芝孢子油中总三萜含量[J].中国医药导刊，2017，19（9）：940-942.
　　[15]张新新.灵芝孢子油制取工艺的研究[D].无锡：江南大学，2013.
　　[16]杨建远，邓泽元.水酶法提取植物油脂技术研究进展[J].食品安全质量检测学报，2016，7（1）：225-230.
　　[17]Li JW，Zhang XX，Liu YF.Supercritical carbon dioxide extraction of Ganoderma lucidum spore lipids[J].LWT-Food Sci Technol，2016，70：16-23.
　　[18]宗建军，廖传华.超临界二氧化碳萃取葡萄籽油工艺优化[J].化工进展，2018，37（2）：485-491.
　　[19]杨文婧，周俊，庞敏，等.不同提取方法对灵芝孢子油的影响[J].农产品加工，2018，（2）：26-29.
　　[20]张晴晴，陈先帅，喻明军，等.灵芝孢子粉中孢子油的提取工艺优化[J].化工管理，2017，（6）：224.
　　（收稿日期：2019-09-11  本文编辑：任秀兰）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/6/view-15221189.htm