肉桂油提取條件的探索研究

黎貴卿，陸順江 燕，李桂珍

(1.廣西林業(yè)科學(xué)研究院，國家林業(yè)局 八角肉桂工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530002； 2.廣西分析測試研究中心，廣西 南寧 530022)

肉桂(CinnamomumcassiaPresl.)又名玉桂，屬樟科，為熱帶、南亞熱帶常綠喬木，分布廣泛，除我國廣西、廣東、云南、海南、福建、浙江、湖南、江西、四川等地種植外，在越南、老撾、印度、印尼亦有人工栽培[1]。我國廣西、廣東是肉桂的主產(chǎn)區(qū)，其肉桂油和肉桂皮產(chǎn)品約占世界產(chǎn)量的80% , 在國際上享有盛譽，主要出口到英國、日本、美國及東南亞等國家和地區(qū)[2]。

肉桂亦屬常用名貴中藥材，用途廣泛，全身是寶，既可藥用，又是香料副食品，其枝葉、花、果、皮均含有芳香油(肉桂油)，肉桂油主要含有苯甲醛、肉桂醛、香豆素、乙酸肉桂酯、反式鄰甲氧基肉桂醛等[3-10]。肉桂油具有健胃、驅(qū)風(fēng)、殺菌、收斂作用，可用作香料、調(diào)味加香、化妝品、日用香精等，常見中成藥中有10 000個左右的品種含有肉桂油成分，如新加坡產(chǎn)的風(fēng)濕跌打、止痛止血的“紅花油”；世界馳名的暢銷飲料“可口可樂”、“百事可樂”等均含肉桂油[11-12]。

肉桂油一般采用水蒸氣蒸餾法獲得[8]。通過水蒸氣蒸餾，收集的餾出液經(jīng)油水分離器分離，油相為肉桂油，水相即為肉桂油芳香水。芳香水一般系指芳香揮發(fā)性藥物(多半為揮發(fā)油)的近飽和或飽和水溶液[13]。本研究考察了單位時間水蒸氣蒸汽量和提取時間對肉桂油提取得率的影響，并對工業(yè)生產(chǎn)線得到的水蒸氣蒸餾肉桂油餾出液芳香水進行了復(fù)蒸。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

肉桂油及芳香水(廣西上思南屏林化廠)、試驗室水蒸氣蒸餾裝置、HP-5890A氣相色譜儀(美國安捷倫科技有限公司)、QP5050A氣-質(zhì)聯(lián)用儀(日本島津有限公司)。

1.2 肉桂油及芳香水的收集

肉桂油及芳香水收集自廣西上思南屏林化廠肉桂油生產(chǎn)線的肉桂油水蒸氣餾出液。本研究共收集了3個批次的水蒸氣餾出液，每一個批次即是蒸餾一鍋肉桂枝葉，投料量均為1 600 kg。不同批次采用不同的蒸汽量，同一批次蒸汽量固定不變，各批次水蒸氣的單位時間蒸汽量即等于冷凝餾出液流出速率，分別是第1批次 7 kg/min，第2批次12 kg/min，第3批次18 kg/min，每批次的第一個樣品為有餾出液流出5 min后收集，然后每30 min收集一次，收集量均為600 mL，直至冷凝液澄清，說明肉桂油被提取完全，第1批次需蒸餾時間為3.5 h，收集的芳香水編號1-1～1- 8；第2批次需蒸餾時間為2.0 h，收集的芳香水編號2-1～2-5；第3批次需蒸餾時間為1.5 h，收集的芳香水編號3-1～3- 4.

1.3 肉桂油及芳香水的分離與復(fù)蒸

將收集到的肉桂油及芳香水混合液靜置24 h，分離析出肉桂油(即肉桂油Ⅰ)，余下的芳香水在實驗室用水蒸氣蒸餾進行復(fù)蒸3 h，得到復(fù)蒸肉桂油(即肉桂油Ⅱ)。

1.4 肉桂油化學(xué)成分的定性定量分析

用氣-質(zhì)聯(lián)用對肉桂油進行定性分析，確定主要的化學(xué)成分。用氣相色譜法對肉桂油進行定量分析。

1.4.1 GC-MS定性分析條件 QP5050A氣-質(zhì)聯(lián)用儀(日本，島津)。色譜柱：彈性石英毛細管柱AT-35(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為高純氦氣；程序升溫：80 ℃(1 min)，以3 ℃/min升至180 ℃，再以 5 ℃/min升至220 ℃；進樣口溫度250 ℃；接口溫度270 ℃；手動進樣；分流比1 ∶50；進樣量0.2 μL。質(zhì)譜條件：EI離子源，電離電壓70 eV，柱前壓47 kPa，電子倍增器1.2 kV，掃描范圍33～800 u，全掃描方式。

1.4.2 GC定量分析條件 HP-5890A氣相色譜儀。彈性石英毛細管柱AT-35(60 m×0.25 mm× 0.25 μm)；載氣為氮氣；程序升溫：80 ℃(1 min)，以3 ℃/min升至180 ℃，再以5 ℃/min 升至220 ℃；進樣口溫度250 ℃；檢測器溫度250 ℃；分流比1 ∶50；進樣量0.2 μL；威瑪龍數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

將各批次蒸餾靜置分離得到的肉桂油(即肉桂油Ⅰ)和復(fù)蒸得到的肉桂油(即肉桂油Ⅱ)分別進行氣相色譜和氣-質(zhì)聯(lián)用分析，其主要成分為苯甲醛(benzaldehyde)、肉桂醛(cinnamic aldehyde)、香豆素(coumarin)、乙酸肉桂酯(cinnamic acid ester)、反式鄰甲氧基肉桂醛(trans ortho methoxy cinnamic aldehyde)等，結(jié)果見表1。

2.1 蒸餾時間的影響

對3個批次肉桂枝葉分別以7、 12和18 kg/min的水蒸氣量進行肉桂油提取，所需時間分別為第1批次3.5 h、第2批次2.0 h、第3批次1.5 h，冷凝液澄清，說明肉桂油被提取完全。由表1可知，隨著時間的延長，第1和第2批次的餾出液含油總量都是由低到高，再逐漸降低；第3批次的餾出液含油總量一直呈下降趨勢。這說明水蒸氣需要一定時間擴散、加熱、潤濕肉桂枝葉才能得到更多肉桂油，第3批次未能檢測到含油總量先升后降，可能是蒸汽大、間隔長，提取速率快，未能捕捉到。

隨著提取時間的增加，肉桂油中肉桂醛含量整體呈下降趨勢，反式鄰甲氧基肉桂醛含量整體呈上升趨勢，原因是提取前期易揮發(fā)的成分苯甲醛、肉桂醛等較容易被水蒸氣帶出，而反式鄰甲氧基肉桂醛揮發(fā)度相對較小。

表1 肉桂油的分析

2.2 蒸汽量的影響

計算可得出第1批次產(chǎn)生的餾出液總量為7 kg/min×(7×30 min)=1 470 kg；第2批次產(chǎn)生的餾出液總量為12 kg/min×(4×30 min)=1 440 kg；第3批次產(chǎn)生的餾出液總量為18 kg/min×(3×30 min)=1 620 kg。第1批次所產(chǎn)生的餾出液量雖少，也最容易處理(直接靜置分離及復(fù)餾)，但是生產(chǎn)耗時最久，需能量最多；第2批次次之；第3批次產(chǎn)生的餾出液最多，溶入水中的肉桂油也就越多，靜置分離得到的肉桂油總量最少，復(fù)餾處理的消耗最大。綜合各方面因素考慮，第2批次的提取蒸汽量及提取時間是肉桂油提取的最優(yōu)條件，即12 kg/min 蒸汽量、蒸餾2.0 h。

2.3 復(fù)蒸的影響

從肉桂油來源量看，復(fù)蒸得到的肉桂油Ⅱ的量相當(dāng)可觀，在第1、 2、 3批次中分別占到了14.793÷18.998×100%=77.87%、 3.011÷4.790×100%=64.24%、 2.834÷4.120×100%=67.32%，基本上占到總得油率的60%以上，復(fù)蒸是肉桂油生產(chǎn)中提高肉桂油得率的關(guān)鍵手段之一。從肉桂醛含量可以看出，肉桂油Ⅱ質(zhì)量明顯比肉桂油Ⅰ好，這是由于從肉桂枝葉中蒸餾出來的揮發(fā)性成分有少部分未溶解于水中，導(dǎo)致芳香水中的肉桂醛含量相對偏高，可高達89.2%。從反式鄰甲氧基肉桂醛含量看，肉桂油Ⅰ中的明顯比肉桂油Ⅱ中的高。

2.4 肉桂油總得率測定

通過蒸餾分離、復(fù)蒸3個批次的總餾出液，分別得到的肉桂油Ⅰ分別為7.01、 6.61、 5.75 kg，肉桂油Ⅱ分別為12.03、 12.27、 11.37 kg，則每個批次的得率分別為第1批次1.19%、第2批次1.18%、第3批次1.07%。

3 結(jié) 論

3.1 以7、 12和18 kg/min水蒸氣量對3個批次肉桂枝葉(投料量均為1 600 kg)進行肉桂油的提取，提取完全所花費時間分別為第1批次3.5 h、第2批次2.0 h、第3批次1.5 h。隨著提取時間的增加，餾出液含油總量都是由低到高，再逐漸降低；肉桂油中肉桂醛含量整體呈下降趨勢，反式鄰甲氧基肉桂醛含量整體呈上升趨勢。

3.2 提取時單位時間的蒸汽量要適當(dāng)控制，蒸汽量太大，蒸餾完全所得到的餾出液越多，溶入水中的肉桂油也就越多，靜置分離得到的肉桂油總量越少，復(fù)餾處理的消耗越大；蒸汽量太小，生產(chǎn)耗時就越多，也不利于生產(chǎn)成本的降低。綜合考慮提取蒸汽量及蒸餾時間，第2批次的提取條件最優(yōu)，即蒸汽量12 kg/min、蒸餾2.0 h最佳，所用時間較短，復(fù)蒸處理量較小。在此條件下，肉桂油提取總得率為1.18%。

3.3 復(fù)蒸得到的肉桂油Ⅱ的量相當(dāng)可觀，基本上占到總得油率的60%以上，而且肉桂醛含量高，可高達89.2%。

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