⊙文 寇秀穎 無(wú)限極（中國(guó)）有限公司

肉豆蔻為肉豆蔻科植物肉豆蔻的干燥種仁，其味辛、性溫，有溫中、止瀉、行氣等功能，常用于治療虛寒久瀉、食欲不振、脘腹冷痛，蒙醫(yī)用肉豆蔻主治心刺痛、譫語(yǔ)、暈厥、心慌。現(xiàn)代科學(xué)研究表明，肉豆蔻油（包括揮發(fā)油和脂肪油）是肉豆蔻的主要功能成分，具有抗氧化、抑菌、抗炎和鎮(zhèn)痛等多種功能。鑒于肉豆蔻油的保健功效，研究肉豆蔻油的提取工藝對(duì)肉豆蔻油的高值化利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。一般情況下，經(jīng)常采用水蒸氣蒸餾法、亞臨界萃取和超臨界CO萃取工藝對(duì)肉豆蔻油進(jìn)行提取，其中超臨界CO萃取工藝的效果最佳。本文主要對(duì)肉豆蔻油超臨界CO提取工藝的優(yōu)化方法進(jìn)行了研究，旨在為科學(xué)選擇肉豆蔻油的提取工藝提供參考。

一、肉豆蔻油的三種提取工藝介紹

肉豆蔻，購(gòu)于廣州黃沙清平藥材市場(chǎng)，符合2010版中華人民共和國(guó)藥典要求；揮發(fā)油測(cè)定儀，上海那艾實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；HP6890氣相色譜-HP5972質(zhì)譜儀，美國(guó)惠普公司；HA221-50-06型超臨界萃取設(shè)備，南通儀創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；5L亞臨界流體罐組式萃取裝置，定制。

（1）水蒸氣蒸餾法。稱(chēng)取40-60目的肉豆蔻粉40g置于揮發(fā)油測(cè)定儀的燒瓶中，加入200mL水混勻，水蒸氣蒸餾5h。讀取收集器中揮發(fā)油的體積數(shù)并記錄，將提取的揮發(fā)油放入干凈的10mL離心管中，置于-20℃的冰箱中保存。

（2）亞臨界萃取法。稱(chēng)取40-60目的肉豆蔻粉300g置于5L的亞臨界流體萃取罐中，開(kāi)啟真空泵使萃取系統(tǒng)壓力降為0.01MPa，向萃取罐水浴夾套中注入熱循環(huán)水，將萃取系統(tǒng)加熱到40℃。將事先計(jì)量的丁烷從丁烷儲(chǔ)罐導(dǎo)入萃取罐，在0.37MPa下進(jìn)行靜態(tài)萃取1h。脫溶結(jié)束后，開(kāi)啟破真空閥和分離罐底部放油閥，用具塞離心管收集肉豆蔻油，稱(chēng)量并記錄，置于-20℃冰箱保存待分析。

（3）超臨界萃取法。稱(chēng)取40-60目的肉豆蔻粉350g置于超臨界裝置的1L萃取筒中，開(kāi)啟循環(huán)水對(duì)萃取罐、分離罐I和分離罐II進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)達(dá)到46℃時(shí)打開(kāi)CO儲(chǔ)罐閥門(mén)送氣，啟動(dòng)高壓調(diào)頻柱塞泵加壓，達(dá)到30MPa壓力值時(shí)對(duì)肉豆蔻油進(jìn)行萃取。萃取過(guò)程完成后，用質(zhì)量恒定的50mL試管分別收集分離罐I和分離罐II中的萃取物，放入-20℃冰箱保存待分析。

肉豆蔻油得率（%）=肉豆蔻油質(zhì)量/原料質(zhì)量×100%

二、三種工藝的肉豆蔻油提取率及物理特性

肉豆蔻油采用水蒸汽蒸餾方法的提取率為6.96%，采用亞臨界萃取的提取率為19.68%，超臨界CO萃取的提取率最高為24.52%。

從不同工藝得到的肉豆蔻油外觀性狀來(lái)看（表1所示），水蒸汽工藝得到的肉豆蔻油都是一些低沸點(diǎn)的揮發(fā)性組分，粘度較低，色澤最淺；亞臨界萃取和超臨界萃取的肉豆蔻油中還包含一些高沸點(diǎn)的脂肪酸以及蠟質(zhì)成分等，粘度較水蒸汽工藝提取的肉豆蔻油要高很多。

表1：不同方法制取的肉豆蔻油物理特性比較

三、肉豆蔻油超臨界CO2提取工藝優(yōu)化方法

鑒于超臨界CO提取工藝提取的肉豆蔻油較多且質(zhì)量較好，本實(shí)驗(yàn)采用超臨界CO提取工藝，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)及正交實(shí)驗(yàn)分析影響該工藝的因素。

（1）萃取壓力對(duì)超臨界CO提取肉豆蔻油的影響。將CO壓力分別限定為14、18、22、26和30MPa，考察不同萃取壓力對(duì)肉豆蔻油提取率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖1可知，隨著萃取壓力的上升，肉豆蔻油的提取率先降低后又逐漸升高。當(dāng)萃取壓力從19MPa繼續(xù)升高時(shí)，肉豆蔻油提取率緩慢上升，最終在萃取壓力為30MPa時(shí)，提取率升高到35.55%。

圖1：萃取壓力對(duì)肉豆蔻油提取率的影響

（2）物料粒徑對(duì)超臨界CO提取肉豆蔻油的影響。將肉豆蔻粉碎后進(jìn)行篩分，粒徑分別限定為＜30目、30-60目和＞60目，考察不同物料粒徑對(duì)肉豆蔻油提取率的影響。由試驗(yàn)結(jié)果得知，物料粒徑對(duì)肉豆蔻油提取率有顯著影響。當(dāng)肉豆蔻粉粒徑小于30目時(shí)，由于物料顆粒較大，與CO相對(duì)接觸面積變小，肉豆蔻油提取率較低，為27.36%；肉豆蔻粉粒徑在30-60目時(shí)，肉豆蔻油提取率最高達(dá)34.57%；肉豆蔻粉粒徑太細(xì)時(shí)（＞60目），顆粒間容易成團(tuán)，提取率降低為24.05%。

（3）CO流量對(duì)超臨界CO提取肉豆蔻油的影響。在萃取過(guò)程中，將CO流量分別限定為15、25和30L/h，考察不同CO流量對(duì)肉豆蔻油提取率的影響。從試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著CO萃取流量的加大，肉豆蔻油的提取率有較大的提升。當(dāng)流量從15L/h升高到25L/h時(shí)，提取率從24.47%提高到32.23%，提高比例為31.71%；而當(dāng)流量從25L/h升高到35L/h，提取率提高比例為16.85%，有所減緩。

（4）萃取溫度對(duì)超臨界CO提取肉豆蔻油的影響。將萃取溫度分別設(shè)定為30、35、40、45和50℃，考察不同萃取溫度對(duì)肉豆蔻油提取率的影響。從試驗(yàn)結(jié)果可知，萃取溫度在30-40℃之間變化時(shí)，對(duì)肉豆蔻油提取率的影響較小；當(dāng)萃取溫度升高到45℃，肉豆蔻油提取率上升到最高，達(dá)到34.84%；萃取溫度繼續(xù)升高到50℃，肉豆蔻油提取率又開(kāi)始下降。

圖2：萃取時(shí)間對(duì)肉豆蔻油提取率的影響

（5）萃取時(shí)間對(duì)超臨界CO提取肉豆蔻油的影響。將萃取時(shí)間分別限定為10、20、30、40和50min，考察不同萃取時(shí)間對(duì)肉豆蔻油提取率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng)，肉豆蔻油提取率逐漸增加；當(dāng)萃取時(shí)間為40min時(shí)，提取率為30.51%，繼續(xù)增加萃取時(shí)間，肉豆蔻油提取率變化不明顯。

表2：正交試驗(yàn)安排表及結(jié)果

來(lái)源 平方和 自由度 均方 F值 p-值 顯著性Prob ＞ F模型 118.35 6 19.73 2.38 0.1006 不顯著A-萃取溫度 32.83 2 16.41 1.98 0.1839 B-萃取時(shí)間 72.69 2 36.34 4.39 0.0396 顯著C-萃取壓力 12.84 2 6.42 0.78 0.484殘差 91.04 11 8.28失擬 21.03 2 10.52 1.35 0.3066 不顯著純誤差 70.01 9 7.78總和 209.39 17

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取萃取溫度、萃取時(shí)間和萃取壓力為優(yōu)化參數(shù)，其它參數(shù)固定為單因素的最佳值，進(jìn)行三因素三水平的正交優(yōu)化試驗(yàn)，選取L（3）的正交表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)安排及試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，分析結(jié)果如表3所示。從表3的方差分析結(jié)果可知，萃取溫度和萃取壓力對(duì)肉豆蔻油的超臨界CO提取率的影響不顯著，萃取時(shí)間對(duì)肉豆蔻油提取率有顯著的影響。由于模型不顯著，則以肉豆蔻油提取率最大為目標(biāo)來(lái)優(yōu)化參數(shù)，則可直接在正交實(shí)驗(yàn)組中挑選，因此，肉豆蔻油超臨界CO萃取的最佳工藝參數(shù)為：萃取溫度35℃、萃取時(shí)間60min和萃取壓力15MPa，此時(shí)最高的提取率為36.89%。

四、結(jié)論

分別采用水蒸汽蒸餾、亞臨界萃取和超臨界CO萃取工藝對(duì)肉豆蔻油進(jìn)行提取，結(jié)果表明：水蒸汽工藝的提取率為6.96%，亞臨界萃取工藝的提取率為19.68%，超臨界CO萃取工藝的提取率為24.52%。水蒸汽工藝得到的肉豆蔻油為低沸點(diǎn)的揮發(fā)性組分，粘度較低，色澤最淺；亞臨界萃取和超臨界萃取的肉豆蔻油中包含高沸點(diǎn)的脂肪酸以及蠟質(zhì)成分等，粘度較水蒸汽工藝高。

再進(jìn)一步對(duì)超臨界CO萃取工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究，從單因素試驗(yàn)的結(jié)果可知，萃取壓力、CO流量、提取時(shí)間、萃取溫度和物料粒徑對(duì)超臨界CO萃取肉豆蔻油的提取率都有較大影響。選取萃取溫度、萃取時(shí)間和萃取壓力為優(yōu)化參數(shù)，進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，得到最佳工藝參數(shù)為：萃取溫度35℃、萃取時(shí)間60min和萃取壓力15MPa，此時(shí)最高的提取率為36.89%。