木香薷精油提取最佳采收期的研究

孟憲玲，朱廣龍，馬 茵，韓 蕾，霍張麗，鄧榮華，魏學(xué)智

(山西師范大學(xué) 1.城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院; 2.生命科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041000)

木香薷(ElsholtziastauntoniBenth.)為唇形科香薷屬植物,又名柴荊芥、香荊芥,多年生草本，半灌木，莖高0.7～1.7 cm，小枝被微柔毛。葉片披針形至橢圓狀披針形長8～12 cm，兩面脈上被微柔毛，下面密布凹腺點，可分泌精油[1]。木香薷喜光、稍耐陰、耐寒、耐旱、適應(yīng)性強，主要分布于河北、山西、河南、陜西、甘肅等省的河灘、溪邊、草坡及石山上，分布海拔700～1 600 m[2]。木香薷含有豐富的植物精油，精油是植物體內(nèi)的次生代謝物質(zhì)，由分子量相對較小的簡單化合物組成，在常溫下呈能揮發(fā)的油狀液體物質(zhì)。對富含精油的植物器官組織,用水蒸汽蒸餾法、壓榨法或溶劑萃取等方法可提取出植物精油，其為具香味的天然化合物。植物精油的化學(xué)成分復(fù)雜，按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族和萜類3大類化合物以及它們的含氧衍生物如醇、醛、酮、酸、醚、酯、內(nèi)酯等，此外還有含氮和含硫的化合物[3]。精油在植物中一般含量在1%以下，少數(shù)可達10%以上，如丁香所含的丁香油可高達14%～21%。同種植物因生長環(huán)境或采收期的不同，其所得精油的成分、性質(zhì)和含量均可能存在差異；此外植物不同部位的組織器官，所含精油成分及含量也有差異。植物精油具有其獨特的成分和生物活性，在醫(yī)藥[4-6，15]，化妝品[7-8]抗菌[9-12]、添加劑、工業(yè)[13-14]等方面都有廣泛的用途。

目前對該植物的研究主要集中在其腺毛的發(fā)生發(fā)育[2]和精油的最佳提取工藝[3]上，而對其提取精油時最佳采收期的研究較少。精油是一種揮發(fā)性物質(zhì)，不同采收時期對其產(chǎn)量影響極大。為此本文采用生物量測定與提取精油量相結(jié)合的方法來研究木香薷精油提取的最佳采收期，揭示木香薷精油的分泌狀況及特點，為木香薷精油的提取和開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料

木香薷采自山西省洪洞縣興唐寺霍山國家森林公園，海拔900～1 500 m。采樣日期2007年5月12日至2007年9月16日，每隔10天采集1次。

1.2 方法

1.2.1 生物量部分

取樣方法：選取去年生枝冠幅直徑100 cm左右的植株采集3株。以株為單位剪取木香薷地上部分，記錄去年生枝枝數(shù)；然后剪下當(dāng)年生枝并計數(shù)(當(dāng)年生二級枝不計算在內(nèi))；將當(dāng)年生枝放入黑袋子中標(biāo)號，稱鮮重，陰干后再稱重，折干率為陰干后重量與鮮重之比。

1.2.2 精油提取

選取去年生枝冠幅直徑100 cm、鮮重約2.5 kg的木香薷植株，處理陰干后混勻，切成1.5 cm長的小段，精確稱取100 g，利用水蒸氣蒸餾法提取精油，3次重復(fù)。

數(shù)據(jù)處理及作圖均使用統(tǒng)計軟件SPSS18.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 實驗總結(jié)果

總結(jié)果見表1和表2。

表1 最佳采收期試驗結(jié)果表

表2 最佳采收期試驗總結(jié)果表

2.2 不同采收時期木香薷地上部分鮮重的變化

木香薷的生物量從5月22日開始進入穩(wěn)定的增長期，在8月17日達到最高峰，隨后又出現(xiàn)下降(圖1)。由此可知木香薷在一年中的快速生長期集中在5月22號到8月17日。木香薷生物量在5月12號至5月22日之間差異不顯著，增長較緩慢。從 5月22日到8月7日的快速增長后，在8月7日到9月3日之間生物量達到穩(wěn)定期，差異顯著(表3)。綜上所述木香薷的生物量在8月7日到9月3日之間處于穩(wěn)定增長的頂峰期。

圖1 不同采收時期每植株當(dāng)年生小枝重量

表3 不同采收時期每植株當(dāng)年生小枝重量多重比較表

2.3 木香薷地上部分干重的變化

從5月12日到9月16日，木香薷當(dāng)年生小枝陰干后重量一直保持著增長的趨勢。其中5月22日到8月17日這一時期增長較快。 1月12日到5月22日與8月17日到9月16日兩段時間內(nèi)增長較慢，基本保持穩(wěn)定(圖2)。

圖2 不同采收時期每植株當(dāng)年生小枝陰干后重量

2.4 不同采收時期木香薷每去年生枝上萌發(fā)當(dāng)年生枝數(shù)目

從5月12到7月15日，每去年生枝上萌發(fā)的當(dāng)年生枝數(shù)處于不斷增長中，7月15日到9月3日,每去年生枝上萌發(fā)的當(dāng)年生枝數(shù)基本穩(wěn)定在7枝左右(圖3)。這說明在7月15日前木香薷主要進行的是以數(shù)量為主的增長方式，7月15日之后去年生枝上停止萌發(fā)當(dāng)年生枝。

2.5 不同采收時期每當(dāng)年生小枝鮮重的變化

如圖4所示，自5月12日到6月24日每當(dāng)年生小枝鮮重基本保持在0.6 g左右；從6月24日到8月17日當(dāng)年生小枝鮮重增加顯著，8月17日達到最高峰即每當(dāng)年生小枝鮮重可達1.1 g；8月17日之后出現(xiàn)下降的趨勢，至9月16日下降到0.99 g。

圖3 不同采收時期每去年生枝萌發(fā)當(dāng)年生枝數(shù)

圖4 不同采收時期每當(dāng)年生小枝鮮重

2.6 不同采收時期木香薷精油產(chǎn)量的變化

如圖5所示，5月12日到5月22日每100 g干重當(dāng)年生枝精油產(chǎn)量最低為0.52 g；5月22日到8月17日精油產(chǎn)量迅速增加， 8月17日達到最高峰每100 g當(dāng)年生枝精油產(chǎn)量為1.62 g；8月17日到9月16日精油產(chǎn)量降低， 9月16日降至0.18 g。如表2-4所示，5月12日到6月2日每100 g干重的當(dāng)年生枝精油產(chǎn)量無顯著差異；6月2日精油產(chǎn)量開始增長，至7月15日后增長漸緩，7月15到8月7日處于穩(wěn)定期，氮精油產(chǎn)量差異不顯著。8月17日到9月16日，每100 g的干重當(dāng)年生枝精油產(chǎn)量急劇下降，且差異極顯著(P<0.001)。

圖5 不同采收時期每干重100 g當(dāng)年生小枝產(chǎn)精油量

表4 不同采收時期每干重100 g當(dāng)年生枝產(chǎn)精油量

2.7 木香薷最佳采收期的確定

如圖6所示，自5月12日到8月17日每植株預(yù)期產(chǎn)油量不斷增長，從5月12日的0.138 g增加至8月17日的2.446 g；8月17日到9月16日每植株預(yù)期產(chǎn)油量進入顯著下降期，直至9月16日下降至0.314 g。每植株預(yù)期精油產(chǎn)量的最高峰出現(xiàn)在8月17日，因此木香薷的最佳采收期應(yīng)在8月中旬。對高峰期兩側(cè)采樣時期樣品精油產(chǎn)量觀察表明，從8月7日到8月17日精油量增長緩慢，而8月17日至9月3日精油量下降迅速，因此木香薷的最佳采收期應(yīng)在8月上中旬。

圖6 不同采收時期每植株預(yù)期產(chǎn)油量

3 討 論

3.1 關(guān)于不同采收時期木香薷地上部分鮮重的變化

木香薷當(dāng)年生枝的生物量在5月12日到5月22日之間變化較小，這可能是由于此時雨水尚不充足，溫度較低，而其自身葉片少且未完全發(fā)育，光合能力較弱，同化物累積速度較慢，因此生物量較少。5月22日至8月7日生物量急劇增加，表明這一時期為霍山地區(qū)木香薷的有效生長期，木香薷的光合產(chǎn)物主要用來進行營養(yǎng)器官的生長及形態(tài)構(gòu)建。8月7日到9月3日生物量基本達到穩(wěn)定，一方面是由于木香薷光合產(chǎn)物主要轉(zhuǎn)運至生殖器官，另一方面氣溫降低，光合效率下降導(dǎo)致同化物產(chǎn)量變少，使有機物的合成與消耗達到平衡狀態(tài)。9月3日之后生物量顯著下降，主要是因為進入秋季，木香薷開始將同化產(chǎn)物向主莖和根中轉(zhuǎn)移，葉片含水量急劇降低導(dǎo)致光合效率快速下降，光合產(chǎn)物供不應(yīng)求，當(dāng)年生枝的生物量開始急劇減少。

3.2 木香薷地上部分干重的變化

從5月12日至9月16日，木香薷當(dāng)年生枝陰干后的重量一直保持著增長的趨勢。這可能是因為隨著同化產(chǎn)物的累積其自身形態(tài)構(gòu)建完成，重量增加。與其木香薷當(dāng)年生枝鮮重相比，說明在8月7日之后其當(dāng)年生枝相對含水量開始逐漸下降， 9月3日后急劇下降。

3.3 不同采收時期木香薷每去年生枝上萌發(fā)當(dāng)年生枝數(shù)目

從5月12日到7月15日木香薷每去年生枝上萌發(fā)的當(dāng)年生枝數(shù)處于不斷增長中，7月15日之后每去年生枝上萌發(fā)的當(dāng)年生枝數(shù)基本穩(wěn)定在7枝左右。這說明在7月15日后木香薷的頂芽轉(zhuǎn)變?yōu)榛ㄑ?，不再產(chǎn)生新的枝芽。此后一些生長勢較好的植株會在發(fā)育較好的當(dāng)年生枝上由側(cè)芽萌發(fā)出二級枝。木香薷每當(dāng)年生小枝鮮重的變化也可以說明在5月12日到6月24日之間其同化產(chǎn)物積累與新枝的產(chǎn)生達到一種平衡致使每小枝鮮重基本保持不變。隨后因同化產(chǎn)物積累速度加快和新生枝減少，使每小枝鮮重開始快速增長。

3.4 不同采收時期木香薷精油產(chǎn)量的變化

從5月12日到8月17日，每100 g干重的當(dāng)年生枝精油產(chǎn)量逐漸增加。這可能是因為隨著木香薷的生長發(fā)育，成熟的腺毛慢慢增多逐漸與角質(zhì)層破裂精油揮發(fā)的腺毛達到平衡。而8月17日之后精油產(chǎn)量逐漸下降主要是由于這種平衡被打破，腺毛在成熟之后通過角質(zhì)層的破裂將精油揮發(fā)出去。

3.5 木香薷的最佳采收期

依據(jù)試驗結(jié)果，霍山地區(qū)木香薷的最佳采收期應(yīng)在8月上中旬。這與其生長發(fā)育及所處的特殊的地理環(huán)境有關(guān)。霍山地區(qū)木香薷的分布海拔較高，其物候期可能同華北地區(qū)較低海拔的差異較大。由于高海拔地區(qū)全年低溫期較長，導(dǎo)致木香薷的有效生長期縮短，其最佳采收期也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，而這種變化的機理有待于進一步的研究。

4 結(jié) 論

霍山地區(qū)木香薷的最佳采收期應(yīng)在8月上中旬。木香薷的生物量增長在前期主要表現(xiàn)在當(dāng)年生小枝數(shù)的增加，而后表現(xiàn)為當(dāng)年生小枝重量的增加。從5月12日到8月17日，每100 g干重的當(dāng)年生枝精油產(chǎn)量逐漸增加，而8月17日之后精油產(chǎn)量逐漸下降，以8月7日為最高達到1.62 g，得率為1.62%。

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