桂花精油的提取及芳香物質(zhì)分析

鄭 義， 賈紀(jì)萍， 邵鳳玲， 張煥新

(江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院，江蘇泰州 225300)

桂花(OsmanthusfragrantsLour)別稱木樨、丹桂、巖桂，屬木樨科常綠灌木或喬木，在我國南方廣西、貴州、福建、湖南、浙江、江蘇等各省(自治區(qū))均有栽培。桂花品種繁多，具有代表性的有金桂、銀桂、丹桂、月桂等4種[1]。桂花不僅具有較高的觀賞價值，而且具有極高的食用、藥用價值，我國自古就有食用桂花糕、釀制桂花酒的習(xí)俗；以桂花為原料制作的桂花茶對于舒緩喉嚨痛、改善多痰與咳嗽癥狀、開胃醒神、健脾補虛、防治十二指腸潰瘍具有很好的保健功能[2]。桂花因香氣清新、高雅而深受大眾喜愛，是一種高檔的天然香料，被廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品等行業(yè)。

桂花精油是天然金桂的提取物，是目前唯一一種不能人工合成的高檔花香香料，也是我國的特有產(chǎn)品[3]。桂花精油的香味成分主要包括紫羅蘭酮類、醇類、氧化芳樟醇類、六羥基紫杉烯等芳香物質(zhì)。從桂花中提取、濃縮精油不僅很好地解決了桂花難以貯藏的問題，而且便于運輸、加工。目前，桂花精油的提取方法很多，主要有水蒸氣蒸餾法、壓榨法(擠壓法)、脂吸法(脂肪冷吸法)、浸泡法(溶劑溫浸法)、浸提法(索氏抽提法)、超聲波萃取法等[4-8]。不同提取方法各有優(yōu)、缺點，以有機溶劑法操作最為簡單易行，且生產(chǎn)成本最低。本研究借助超聲波萃取技術(shù)[9-12]，使用乙醇、石油醚、二氯甲烷、正己烷4種不同溶劑對桂花進(jìn)行浸提，以精油提取率和主要芳香物質(zhì)相對含量為標(biāo)準(zhǔn)，尋找最佳提取溶劑，以期為桂花精油的綜合開發(fā)利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮桂花，采自江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院；乙醇(95%)、石油醚(沸程60～90 ℃)、二氯甲烷、正己烷、無水硫酸鈉，均為分析純，購自上海國藥試劑有限公司；試驗所用水均為蒸餾水。

1.2 儀器與設(shè)備

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(RE-52A)，上海亞榮生化儀器廠；電子天平(FA2104N)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；超聲波振蕩器(KQ-100VDE)，上海五相儀器儀表有限公司；循環(huán)水式真空泵(SHD-DⅢ)，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Agilent 7890A-5975E)，美國安捷倫公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料前處理 敲落新鮮桂花，清除雜物，整理干凈，放置于室內(nèi)陰干后備用[13]。

1.3.2 不同溶劑提取桂花精油的比較 用電子天平稱取含水量一致的50 g干桂花于500 mL燒杯中，按1 g ∶9 mL的料液比，分別以乙醇、石油醚、二氯甲烷、正己烷為溶劑，用超聲波輔助法提取桂花精油。超聲頻率選擇45 kHz，超聲功率為100 W，超聲時間為45 min，超聲溫度為60 ℃。收集桂花精油的乙醇萃取液，用無水硫酸鈉干燥，密封保存于-18 ℃冰箱中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(將轉(zhuǎn)速調(diào)至100 r/min，溫度設(shè)為 50 ℃，待溫度穩(wěn)定后再調(diào)至60 ℃)小心濃縮除去全部乙醇，稱量后置于冰箱中凍藏，待用于氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)分析。提取試驗每組做3個平行，取平均值。

1.3.3 桂花精油提取率的計算 對濃縮干燥后的精油稱質(zhì)量，并按下式計算精油提取率：

精油提取率=(精油質(zhì)量/干桂花質(zhì)量)×100%。

1.3.4 桂花精油的感官評定 按照GB 1886.24—2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 桂花浸膏》分別對提取精油的顏色、狀態(tài)、氣味進(jìn)行感官評定。

1.3.5 桂花精油的定性和定量分析 桂花精油的GC-MS測定條件。HP-5Ms毛細(xì)管色譜柱(30 m×25 mm×0.25 μm)：載氣為高純氮氣(純度為99.999%)，進(jìn)樣口溫度為250 ℃，進(jìn)樣量為1 μL，分流比為50 ∶1。程序升溫：初始柱溫為50 ℃，按5 ℃/min升至200 ℃，再按10 ℃/min升至280 ℃。電離方式：電子電離(EI)，電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃，掃描質(zhì)量范圍為30～550 amu。

桂花精油的GC-MS分析：取試驗所得桂花精油 0.1 mL，用正己烷稀釋并定容至10 mL。取一定量的稀釋液，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析，根據(jù)總離子流圖，用峰面積歸一法計算各組分的相對百分含量[10]。用Wiley275.L、NIST98.L 2個譜庫對采集到的質(zhì)譜圖中的香氣成分進(jìn)行串聯(lián)檢索，以確定桂花精油的香氣成分。

2 結(jié)果與分析

2.1 用不同溶劑提取桂花精油的提取率比較

取含水量一致的干桂花，在相同的提取條件下，分別用乙醇、石油醚、二氯甲烷和正己烷作為溶劑，經(jīng)超聲波提取，測定其精油提取率。由圖1可以看出，用乙醇、石油醚、二氯甲烷、正己烷4種溶劑提取桂花精油的提取率分別為(2.73±0.11)%、(3.80±0.16)%、(3.12±0.12)%、(2.46±0.08)%，其中以石油醚為溶劑時所得桂花精油的提取率最高。

2.2 用不同溶劑提取桂花精油的GC-MS分析結(jié)果

2.2.1 用乙醇提取桂花精油的GC-MS分析結(jié)果 將以乙醇為提取液、經(jīng)超聲波提取得到的桂花精油按照“1.3.5”節(jié)的操作進(jìn)行各組分的定性和定量分析[14-16]。由表1可知：以乙醇為溶劑所提取的桂花精油中酮類物質(zhì)主要包括四氫化紫羅蘭酮、紫羅蘭酮和α-紫羅蘭酮，總含量為(2.373 5±0.015 6)%；酯類物質(zhì)主要包括二丙烯酸二甲酯、氰基乙酸-2-乙基己酯和氯乙酸四硝基苯酯，相對含量為(8.449 4±0.053 6)%，酯類相對含量遠(yuǎn)高于紫羅蘭酮；此外，還含有少量的四乙基苯甲酸環(huán)乙烷[(0.231 8±0.002 4)%]和葉綠醇乙酸鹽[(0.335 2±0.007 2)%]。

2.2.2 用石油醚提取桂花精油的GC-MS分析結(jié)果 以石油醚為提取液，將經(jīng)超聲波提取得到的桂花精油按照“1.3.5”節(jié)的操作進(jìn)行各組分的定性、定量分析。由表2可以看出：與以乙醇為提取溶劑相比，以石油醚為溶劑所提取的桂花精油化學(xué)組分種類多、構(gòu)成復(fù)雜，主要包括醇類(芳樟醇、甲基-5，11，14，17-二十烷脂鯉烯醇)、紫羅蘭酮、棕櫚酸、亞麻酸酯和烯類(六羥基紫杉烯、反式十九烯)等。其中，紫羅蘭酮的相對含量為(40.349 8±1.402 7)%，芳樟醇含量為(25.461 0±1.289 9)%，甲基-5，11，14，17-二十烷脂鯉烯醇含量為(10.563 7±0.556 6)%，亞麻酸酯含量為(2.287 2±0.086 5)%，棕櫚酸含量為(4.186 6±0.165 5)%，六羥基紫杉烯含量為(5.278 3±0.076 3)%，反式十九烯含量為(1.454 0±0.033 2)%。

表1 乙醇提取桂花精油的香氣成分及相對含量

表2 石油醚提取桂花精油的香氣成分及相對含量

2.2.3 用二氯甲烷提取桂花精油的GC-MS分析結(jié)果 以二氯甲烷為提取液，經(jīng)超聲波提取得到的桂花精油按照“1.3.5”節(jié)的操作進(jìn)行各組分定性和定量分析。由表3可知：以二氯甲烷為溶劑所提取的桂花精油中含有較多的酸類物質(zhì)，主要包括肉豆蔻酸、棕櫚酸、十八碳二烯酸、亞油酸，相對含量為(6.924 9±0.294 0)%；芳樟醇含量為(4.969 9±0.147 9)%；紫羅蘭酮的相對含量較低，僅為(0.687 0±0.035 6)%；酯類包括棕櫚酸乙酯、亞麻油乙酯，總含量為(5.432 0±0.221 2)%；此外，還含有少量的烯類物質(zhì)[茨烯，含量為(0.272 4±0.008 8)%]。

2.2.4 用正己烷提取桂花精油的GC-MS分析結(jié)果 以正己烷為提取液，經(jīng)超聲波提取得到的桂花精油按照“1.3.5”節(jié)的操作進(jìn)行各組分定性和定量分析。由表4可知：以正己烷為溶劑提取的桂花精油中紫羅蘭酮包括3-氧-α-紫羅蘭酮、3-氧-β-紫羅蘭酮、3-氧-7，8-二氫-α-紫羅蘭酮，總含量為(0.930 0±0.024 7)%；芳樟醇含量為(1.473 1±0.077 3)%；羥基對二苯代乙烯含量為(2.317 0±0.063 3)%；十八醛含量為(2.656 0±0.084 7)%；硬脂酸含量為(1.044 4±0.027 8)%；3-乙基-3-甲基庚烷含量為(0.411 6±0.084 2)%?？梢钥闯觯狭_蘭酮和芳樟醇含量均不高。

表3 二氯甲烷提取桂花精油的香氣成分及相對含量

表4 正己烷提取桂花精油的香氣成分及相對含量

2.3 用不同溶劑提取桂花精油的感官評價及組分分析

對不同溶劑提取的桂花精油進(jìn)行感官分析和組分比較。由表5可以看出：用乙醇、石油醚、二氯甲烷、正己烷4種不同溶劑提取桂花精油，主要香味成分紫羅蘭酮相對含量排序為石油醚>乙醇>正己烷>二氯甲烷，石油醚與其他3種溶劑之間存在極顯著差異(P<0.01)，正己烷和二氯甲烷之間差異較??；石油醚、二氯甲烷、正己烷3種溶劑提取桂花精油中醇類物質(zhì)相對含量排序為石油醚>二氯甲烷>正己烷，3種溶劑之間存在極顯著差異；乙醇、石油醚、二氯甲烷3種溶劑提取桂花精油中酯類物質(zhì)相對含量排序為乙醇>二氯甲烷>石油醚，3種溶劑之間存在極顯著差異；4種不同溶劑提取桂花精油中其他芳香物質(zhì)相對含量排序為石油醚>二氯甲烷>正己烷>乙醇，溶劑之間同樣存在極顯著差異。以乙醇為溶劑，桂花精油中含有少量紫羅蘭酮類[(2.373 5±0.015 6)%]，酯類的相對含量較高[(8.450 4±0.053 6)%]；以石油醚作為溶劑，桂花精油中紫羅蘭酮相對含量為(40.349 8±1.402 7)%，醇類的相對含量為(36.024 7±1.846 5)%，其中芳樟醇含量為(25.461±1.289 9)%，甲基-5，11，14，17-二十烷脂鯉烯醇含量為(10.563 7±0.556 6)%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他3種溶劑所得提取物，此外還含有少量亞麻酸酯、棕櫚酸、六羥基紫杉烯、反式十九烯等香味物質(zhì)。以二氯甲烷和正己烷為溶劑，紫羅蘭酮和醇類物質(zhì)相對含量遠(yuǎn)不及以石油醚作溶劑所提取桂花精油中的相對含量。同時采用乙醇、石油醚、二氯甲烷和正己烷4種不同的溶劑提取桂花精油，在狀態(tài)、氣味和顏色上有所區(qū)別，以石油醚作為溶劑提取的精油，呈橙黃色浸膏狀，具有濃郁的桂花香味，品質(zhì)最好。

表5 不同溶劑提取桂花精油的分析

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。

3 結(jié)論

本研究采用超聲波輔助法從桂花中提取精油，考察乙醇、石油醚、二氯甲烷、正己烷4種不同溶劑所得精油的提取率。結(jié)果表明，4種不同溶劑桂花精油的提取率分別為(2.73±0.11)%、(3.80±0.16)%、(3.12±0.12)%、(2.46±0.08)%，其中以石油醚為溶劑所得桂花精油的提取率最高。GC-MS分析表明，桂花精油的主要香氣成分為紫羅蘭酮、芳樟醇、酯類等物質(zhì)，相對含量較高的為紫羅蘭酮和醇類。以石油醚作為溶劑，所得精油中有較高含量的紫羅蘭酮[(40.349 8±1.402 7)%]、醇類[(36.024 7±1.846 5)%]等芳香物質(zhì)，且感官品質(zhì)較好。因此可以看出，將石油醚用于桂花精油的提取有利于提高精油的得率和質(zhì)量。