香紫蘇花序與種子揮發(fā)油提取工藝的研究△

樊叢照，朱軍，李曉瑾，王果平，何鴻運(yùn)

(新疆中藥民族藥研究所，新疆 烏魯木齊 830002)

中藥工業(yè)

香紫蘇花序與種子揮發(fā)油提取工藝的研究△

樊叢照，朱軍，李曉瑾*，王果平，何鴻運(yùn)

(新疆中藥民族藥研究所，新疆 烏魯木齊 830002)

目的：探索香紫蘇不同部位揮發(fā)油的最佳提取工藝。方法：采用水蒸氣蒸餾法，以超聲、浸泡、提取時間、料液比為單因素，考察不同條件下?lián)]發(fā)油的提取率，為正交試驗(yàn)因素水平的確定提供依據(jù)；再以超聲、浸泡、提取時間、料液比等因素做正交試驗(yàn)，考察香紫蘇不同部位(花序、種子)中揮發(fā)油的最佳提取工藝。結(jié)果：正交試驗(yàn)得出香紫蘇花序揮發(fā)油提取的最佳條件為料液比1∶10，浸泡時間4 h，提取時間10 h，超聲40 min；香紫蘇種子揮發(fā)油提取的最佳條件為料液比1∶22，浸泡時間4 h，提取時間10 h，超聲時間30 min。結(jié)論：提取香紫蘇不同部位的揮發(fā)油，應(yīng)該采取相適應(yīng)的方法，為香紫蘇精油的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

香紫蘇；水蒸氣蒸餾法；正交試驗(yàn)；揮發(fā)油

香紫蘇SalviasclareaL.為唇形科鼠尾草屬兩年生或多年生草本植物[1]，別名南歐丹參、香丹參、麝香丹參、蓮座鼠尾草，原產(chǎn)于法國格拉斯地區(qū)，于20世紀(jì)70年代引進(jìn)我國[2]。香紫蘇含有揮發(fā)油類成分[3-4]，如乙酸芳樟酯、芳樟醇[5]、香紫蘇醇等[6-8]，具有抗菌、消脂等藥理活性[9]，同時亦可用于高級香料的制備[10-15]。

目前對香紫蘇的研究集中在對香紫蘇揮發(fā)油的成分分析、化學(xué)物質(zhì)的研究、香紫蘇栽培技術(shù)的研究。香紫蘇醇是唯一實(shí)用的合成降龍涎醚的原料，香紫蘇內(nèi)酯是非常好的天然香料，但由于香紫蘇細(xì)胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使香紫蘇揮發(fā)油的提取比較困難，影響香紫蘇的利用效果。香紫蘇不同部位揮發(fā)油提取的最佳工藝的研究還未見報道，本實(shí)驗(yàn)采用水蒸氣蒸餾法，結(jié)合單因素與正交試驗(yàn)，以得油率為指標(biāo)，考察不同部位揮發(fā)油的最佳提取工藝，為香紫蘇揮發(fā)油提取的工業(yè)化生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料及儀器

1.1 材料

香紫蘇花序、種子均取自于新疆中藥民族藥研究所鯉魚山藥材實(shí)驗(yàn)田，香紫蘇的花序陰干后儲藏，種子晾曬后低溫保存。

1.2 儀器

-50 ℃低溫冰箱；DFT-300型高速中藥粉碎儀(浙江新華醫(yī)療器械廠)；TC-15套式恒溫儀(溫嶺市林大機(jī)械有限公司)；揮發(fā)油提取器，刻度：0.1 mL。

2 方法

2.1 提取方法

2.1.1 前處理 香紫蘇花序，取陰干的花序，快速粉粹，過80目篩，備用；香紫蘇種子，-50 ℃低溫冷凍48 h后，快速粉碎，過80目篩，備用。

2.1.2 揮發(fā)油提取 稱取適量樣品，按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟，將樣品放入5L圓底燒瓶中，放入少量沸石，用套式恒溫儀加熱至沸騰后保持火力并開始記錄得油量，直到得油量不再增加為止。計(jì)算得油率，得油率(%)=(得油量×精油密度/稱取量)×100%(密度：0.886～0.929 g·mL-1)。

2.2 單因素試驗(yàn)

根據(jù)表1中各因素的6個水平，研究各因素對香紫蘇揮發(fā)油提取效率的影響。

表1 香紫蘇揮發(fā)油單因素試驗(yàn)的因素水平

2.3 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以得油率為指標(biāo)，利用水蒸氣蒸餾法[16]，采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對超聲時間、浸泡時間、提取時間進(jìn)行4因素3水平篩選[17]。

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.1.1 浸泡時間對揮發(fā)油提取率的影響 香紫蘇花序、種子揮發(fā)油提取率的變化趨勢為先上升后下降，如圖1所示。浸泡8 h時得油率最高。8 h后揮發(fā)油的提取率下降。

圖1 浸泡時間對香紫蘇揮發(fā)油提取率的影響

3.1.2 提取時間對揮發(fā)油提取率的影響 香紫蘇花序、種子揮發(fā)油提取率隨時間的增加而增加，到8 h時提取量不再變化，如圖2所示。因此，提取8 h是香紫蘇花序、種子揮發(fā)油的最佳提取時間。

圖2 提取時間對香紫蘇揮發(fā)油提取率的影響

3.1.3 超聲對揮發(fā)油提取率的影響 香紫蘇花序、種子揮發(fā)油提取率的變化趨勢為先上升后下降，如圖3，經(jīng)30 min超聲后的提取率最高，隨后略有下降。

圖3 超聲時間對香紫蘇揮發(fā)油提取率的影響

3.1.4 料液比對香紫蘇揮發(fā)油提取率的影響 香紫蘇種子含有較多的蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪等，黏性較大，所以料液比比較大，故將香紫蘇花序、種子單獨(dú)做料液比單因素試驗(yàn)。

3.1.4.1 料液比對香紫蘇花序揮發(fā)油提取率的影響 隨著料液比增大，香紫蘇花序揮發(fā)油提取率的變化趨勢為先上升后下降，如圖4。香紫蘇花序料液比為1∶12時，得油率最高。

圖4 料液比對香紫蘇花序揮發(fā)油提取率的影響

3.1.4.2 料液比對香紫蘇種子揮發(fā)油提取率的影響 隨著料液比增大，香紫蘇種子揮發(fā)油提取率的變化趨勢為先上升后下降，如圖5。香紫蘇種子料液比為1∶22時，得油率最高。

圖5 料液比對香紫蘇種子揮發(fā)油提取率的影響

3.2 香紫蘇不同部位揮發(fā)油提取正交試驗(yàn)

3.2.1 香紫蘇花序揮發(fā)油提取正交試驗(yàn) 采用正交試驗(yàn)L9(34)進(jìn)行最佳工藝考察，以影響香紫蘇揮發(fā)油提取率的4個顯著因素：料液比、浸泡時間、超聲時間、提取時間作為考察因素，每個因素取3個水平，見表2。以得油率為考察指標(biāo)，按表3進(jìn)行正交試驗(yàn)。方差分析見表4。

表2 香紫蘇花序與種子精油提取因素與水平

表3 香紫蘇花序揮發(fā)油提取L9(34)正交試驗(yàn)

表4 香紫蘇花序揮發(fā)油提取方差分析表

注：**P<0.01，*P<0.05，F(xiàn)0.05(2，9)=4.26，F(xiàn)0.01(2，9)=8.02

從表3直觀分析和表4的方差分析可以看出4種因素對香紫蘇揮發(fā)油提取率的影響都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。提取時間對香紫蘇花序的揮發(fā)油提取影響較大，超聲時間和料液比次之，浸泡時間影響最小；香紫蘇花序揮發(fā)油提取的最佳組合為：A1B1C3D3，即料液比1∶10，浸泡4 h，提取10 h，超聲40 min。

3.2.2 香紫蘇種子揮發(fā)油提取正交試驗(yàn) 采用L9(34)正交試驗(yàn)進(jìn)行最佳工藝考察，以影響香紫蘇揮發(fā)油提取率的4個顯著因素料液比、浸泡時間、超聲時間、提取時間作為考察因素，每個因素設(shè)3個水平，見表2。以香紫蘇的得油率為考察指標(biāo)，按表5進(jìn)行正交試驗(yàn)，得油率(%)=(得油量×精油密度/稱取香紫蘇量)×100%(密度：0.886～0.929 g·mL-1)。方差分析見表6。

表5 香紫蘇種子揮發(fā)油提取L9(34)正交試驗(yàn)

表6 香紫蘇種子揮發(fā)油提取方差分析表

注：**P<0.01，*P<0.05，F(xiàn)0.05(2，9)=4.26，F(xiàn)0.01(2，9)=8.02

從表5直觀分析和表6的方差分析可以看出4種因素對香紫蘇揮發(fā)油提取率的影響都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。提取時間對香紫蘇種子揮發(fā)油提取影響較大，料液比和浸泡時間次之，超聲時間影響最小。香紫蘇種子揮發(fā)油提取的最佳組合為A2B1C3D2，即料液比1∶22，浸泡4 h，提取10 h，超聲30 min。

4 討論

揮發(fā)油的常用提取方法有水蒸氣蒸餾法[16]、有機(jī)溶劑提取法、二氧化碳超臨界萃取法[18]。香紫蘇中揮發(fā)油的含量極低，有機(jī)溶劑提取法容易生成難分離的水-溶劑乳濁液，所得精油中多含有樹脂、油脂、蠟等，生產(chǎn)效率也較低，且有溶劑殘留問題。在生產(chǎn)中需安裝精制裝置，成本高，污染大。二氧化碳超臨界萃取法效率高，但所提取物需進(jìn)行分離提純，工藝技術(shù)要求高，設(shè)備費(fèi)用投資大。水蒸氣蒸餾法提取效率介于有機(jī)溶劑提取法和二氧化碳超臨界萃取法之間，但方法設(shè)備簡單、容易操作、成本低，易于推廣。所以本實(shí)驗(yàn)選擇了水蒸氣蒸餾法研究香紫蘇揮發(fā)油提取工藝。

水蒸氣蒸餾法適用于具有揮發(fā)性的，能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞，與水不發(fā)生反應(yīng)，且難溶或不溶于水的成分的提取。液體沸騰時，水蒸氣將揮發(fā)性物質(zhì)一并帶出。因此，采用水蒸氣蒸餾法提取工藝研究時，溫度不作為影響因子研究。

香紫蘇花序和種子細(xì)胞壁含有纖維素、半纖維素、果膠等化學(xué)物質(zhì)，整個細(xì)胞具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，細(xì)胞不易破碎，直接提取時得油率較低，因此，在水蒸氣蒸餾前要經(jīng)過一定的處理，提高提取效率。浸泡使含油細(xì)胞膨大，使細(xì)胞更易破碎；超聲破碎是利用液體剪切的作用，破壞花序的含油細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使油分子釋放出來。香紫蘇種子因具有黏性保護(hù)層，不易破碎，采用濃硫酸處理法可以除去黏膜層，但同時也破壞了香紫蘇揮發(fā)油分子結(jié)構(gòu)，使香紫蘇揮發(fā)油提取率急劇下降。而采用-50 ℃冷凍48 h的方法，可破解其黏性保護(hù)層，提高提取效率，方法簡單、環(huán)保。

研究通過考察浸泡時間、提取時間、超聲時間和料液比等單因素，初步確定了香紫蘇花序和種子揮發(fā)油提取效率的影響因素范圍，再通過L9(34)正交試驗(yàn)，最終確定香紫蘇花序和種子的最佳提取工藝，香紫蘇花序浸泡4 h，提取10 h，超聲40 min，料液比1∶10；香紫蘇種子浸泡4 h，提取10 h，超聲30 min，料液比1∶22。為更有效地提取香紫蘇揮發(fā)油和合理開發(fā)利用香紫蘇資源提供理論依據(jù)。

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EssentialOilExtractionTechnologyResearchofInflorescenceandSeedsfromSalviasclareaL.

FAN Cong-zhao, ZHU Jun, WANG Guo-ping, HE Hong-yun, LI Xiao-jin*

(XinjiangInstituteofChineseTraditionalMedicaandEthicalMateriaMedica,Urumqi830002,China)

Objective：To explore the SalviasclareaL. optimum extraction technology of volatile oil.Methods: Adopt the steam distillation method, using ultrasonic, immersion, extraction time, material liquid ratio as single factor experiment. With ultrasound, immersion, extraction time, ratio of material to solvent and other factors doing orthogonal test. Select the the best extraction method from different parts of SalviasclareaL. (inflorescence, seeds).Results: Orthogonal experiment of extracting volatile oil from inflorescence of the optimal combination was material liquid ratio 1∶10, soaking time 4 h, ultrasonic time 40 min, extraction time 10 h; The seed volatile oil extraction of the optimal combination was material liquid ratio of 1∶22, soaking time 4 h, ultrasound time 30 min, extraction time 10 h.Conclusion: We obtained the optimum extraction technology of volatile oil in different parts of SalviasclareaL., this provide scientific basis for exploiting and utilization of SalviasclareaL..

SalviasclareaL.；Water vapor distillation method；Orthogonal test；Volatile oil

2012-09-14)

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新疆維吾爾自治區(qū)科技重大專項(xiàng)(201130105)

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李曉瑾，E-mail：xjlxj@126.com