紫蘇葉揮發(fā)性成分的提取及分析

羅天宇　柳華鋒　史維翔等

摘要： 以灌云縣紫蘇葉為原料，對(duì)其揮發(fā)油進(jìn)行水蒸氣蒸餾提取研究，并使用氣質(zhì)聯(lián)用方法（GC-MS）對(duì)揮發(fā)油成分進(jìn)行分析。從紫蘇葉揮發(fā)油中鑒定出含量較多的27種成分，相對(duì)含量較多的是紫蘇醛（38 47%）、 （順，反）-α-金合歡烯（17 49%）和β-石竹烯（13 55%）。考察了在水蒸氣蒸餾下，浸泡溫度、浸泡時(shí)間、料水比和蒸餾時(shí)間等 因素對(duì)出油率的影響，并通過正交試驗(yàn)優(yōu)化得到最佳工藝條件，即：浸泡溫度65 ℃，浸泡時(shí)間 1 5 h，料水比1 g ∶ 20 mL， 蒸餾時(shí)間2 5 h。在此條件下，揮發(fā)油得率為0 52%。

關(guān)鍵詞： 紫蘇葉；水蒸氣蒸餾；揮發(fā)油；成分分析

中圖分類號(hào)： R284 2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2015）08-0316-03

紫蘇（Perilla frutescens L ）是唇形科一年生草本自花授粉植物，具有特異芳香，在醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域有著重要的開發(fā)價(jià)值 [1]。紫蘇具有抗氧化、抗癌、抗腫瘤、抗艾滋病等多種生理活性 [2]，紫蘇葉精油中含紫蘇醛、紫蘇酮等香料，可用于食品、皂用香精及化妝品的加香。

目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究主要集中于紫蘇的種植栽培技術(shù) [3]、含油量分析 [4]、功能物質(zhì)等化學(xué)成分的提取 [5]和轉(zhuǎn)基因研究以及重要物質(zhì)的合成及基因分析 [6-7]等方面。紫蘇化學(xué)成分提取方法很多，有超臨界CO2萃取、溶劑提取、超聲波輔助提取、微波輔助提取、水蒸氣蒸餾、壓榨法提取、生物酶制劑輔助提取等，但對(duì)揮發(fā)油提取主要是采用水蒸氣蒸餾、超臨界CO2萃取等方法，雖然國(guó)內(nèi)關(guān)于紫蘇葉水蒸氣提取的工藝及成分分析有一定研究 [8-9]，但不夠系統(tǒng)和深入。江蘇省連云港市灌云縣生產(chǎn)的紫蘇葉是為出口日本定向生產(chǎn)，但日方只要長(zhǎng)度不小于8 cm的紫蘇葉，而葉片長(zhǎng)度小于8 cm的被廢棄，本試驗(yàn)就是利用被廢棄的紫蘇葉進(jìn)行揮發(fā)成分的提取及分析，以便為其綜合利用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1 1 材料

提取所用經(jīng)陰干后粉碎的紫蘇葉（長(zhǎng)度小于8 mm，含水率10 42%）采自江蘇省連云港市灌云縣。

1 2 儀器與試劑

儀器：美國(guó)安捷倫789A/5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE52CS，上海亞榮生化儀器廠。

試劑：正己烷（分析純），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；無水硫酸鈉（分析純），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1 3 試驗(yàn)方法

1 3 1 揮發(fā)油的提取 稱取一定量的紫蘇葉粉末，加入到 1 000 mL 三口燒瓶中，加適量的蒸餾水，接上揮發(fā)油提取器和冷凝器，在水浴鍋內(nèi)恒溫浸泡一段時(shí)間，然后加熱蒸餾設(shè)定的時(shí)間，冷卻，靜置分層，棄去下層水，上層的油加無水硫酸鈉干燥，過濾除去無水硫酸鈉，收集揮發(fā)油并稱質(zhì)量。

1 3 2 GC-MS測(cè)定條件 HP-5MS毛細(xì)管柱（30 m×025 mm×0 25 μm），固定液SE30，He載氣，MS檢測(cè)器；進(jìn)樣口溫度250 ℃，進(jìn)樣量1 μL，分流比10 ∶ 1。程序升溫：初始溫度40 ℃（3 min），以5 ℃/min升至100 ℃（1 min），以 3 ℃/min 升至160 ℃（1 min），以6 ℃/min升至220 ℃，保持16 min。使用美國(guó)NIST02L譜庫(kù)，并經(jīng)人工解析。

2 結(jié)果與分析

2 1 水蒸氣蒸餾提取單因素試驗(yàn)

2 1 1 浸泡時(shí)間對(duì)出油率的影響 取一定量的紫蘇葉，加入蒸餾水，使料水比為1 g ∶ 13 mL，在50 ℃的恒溫水浴中分別浸泡0 5、1 5、2 5、3 5、4 5 h，然后蒸餾2 0 h，比較它們之間的出油率，結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出，隨著浸泡時(shí)間的增加，出油率顯著增加；當(dāng)?shù)竭_(dá)2 5 h后，出油率達(dá)到最高點(diǎn)，繼續(xù)增加浸泡時(shí)間出油率反而有所減小。浸泡理論上可使組織細(xì)胞膨脹，細(xì)胞間隙變大，加速細(xì)胞內(nèi)外液動(dòng)態(tài)交換而有利于揮發(fā)油的蒸餾，但當(dāng)浸泡時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，原料中的果膠等成分溶出，會(huì)產(chǎn)生乳化作用抑制揮發(fā)性成分的溶出，此時(shí)出油率下降。因此較適合的浸提時(shí)間為2 5 h。

2 1 2 料水比對(duì)出油率的影響 設(shè)定浸泡時(shí)間為2 5 h，浸泡溫度為50 ℃，料水比（g ∶ mL）為1 ∶ 10、1 ∶ 15、1 ∶ 20、1 ∶ 25、1 ∶ 30，蒸餾時(shí)間為2 0 h進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，隨著蒸餾水量的增加，出油率不斷增加；當(dāng)料水比達(dá)到1 g ∶ 20 mL時(shí)，出油率達(dá)到最高值，隨后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。隨著水量的增加，有利于揮發(fā)油的擴(kuò)散和溶解；當(dāng)加入的水過多時(shí)，因?yàn)閾]發(fā)油中許多親水性成分溶解在水中而造成浪費(fèi)，從而導(dǎo)致出油率會(huì)下降。因此較適宜的料水比為1 g ∶ 20 mL。

2 1 3 浸泡溫度對(duì)出油率的影響 設(shè)定浸泡時(shí)間為2 5 h，浸泡溫度為35、45、55、65、75 ℃，料水比1 g ∶ 20 mL，蒸餾時(shí)間2 0 h進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖3。

從圖3可以看出，出油率隨著浸泡溫度的提高有先升高后趨于穩(wěn)定之勢(shì)。當(dāng)溫度為55 ℃時(shí)，出油率達(dá)到最大值，隨后略有下降。隨著浸泡溫度的升高，加快了揮發(fā)油在水中的擴(kuò)散與溶解；但是過高的溫度可能導(dǎo)致部分揮發(fā)油成分溶解在水中多而造成損失。因此較適宜的浸泡溫度為55 ℃。

2 1 4 蒸餾時(shí)間對(duì)出油率的影響 設(shè)定浸泡時(shí)間2 5 h，料水比1 g ∶ 20 mL，浸泡溫度55 ℃，蒸餾1 0、1 5、2 0、2 5、3 0 h 進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見圖4。

從圖4可以看出，隨著蒸餾時(shí)間的增加，出油率會(huì)逐漸增加，蒸餾時(shí)間達(dá)到2 0 h后，出油率趨于平緩。蒸餾達(dá)2 0 h后繼續(xù)延長(zhǎng)蒸餾時(shí)間意義不大，反而會(huì)造成能源浪費(fèi)，因此較適宜的蒸餾時(shí)間為2 0 h。endprint

2 2 水蒸氣蒸餾提取正交試驗(yàn)

為選擇水蒸氣蒸餾提取的最佳工藝條件，采用L9（34）的

正交表設(shè)計(jì)9次試驗(yàn) [10-11]，以揮發(fā)油得率為考察指標(biāo)，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，取浸泡時(shí)間A（1 5、2 5、3 5 h）、料水比B（1 g ∶ 15 mL、1 g ∶ 20 mL、1 g ∶ 25 mL）、浸泡溫度C（45、55、65 ℃）、和蒸餾時(shí)間D（1 5、2 0、2 5 h）進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

從表1可以看出，各試驗(yàn)因素對(duì)出油率的影響大小順序?yàn)檎麴s時(shí)間>浸泡溫度>浸泡時(shí)間>料水比，最佳條件組合為A1B2C3D3即：浸泡時(shí)間1 5 h，蒸餾時(shí)間2 5 h，浸泡溫度65 ℃，料水比1 g ∶ 20 mL。

2 3 重復(fù)穩(wěn)定性試驗(yàn)

在最佳工藝條件下進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，其出油率分別為0 54%、0 51%、0 52%。取平均值0 52%為最佳揮發(fā)油提取率。

2 4 紫蘇葉揮發(fā)油的主要化學(xué)成分及含量

由圖5、表2可知，從紫蘇葉蒸餾出的揮發(fā)油中鑒定出27種化合物，占揮發(fā)油總量的9550%。主要成分為紫蘇醛（3847%）、β-石竹烯（13 55%）、（順，反）-金合歡烯（1749%）、芳樟醇（4 50%）、D-檸烯（3 39%）等，其中紫蘇醛含量最高，是紫蘇葉揮發(fā)油中的最主要成分。

3 結(jié)論

采用水蒸氣蒸餾方法提取紫蘇葉中的揮發(fā)油，單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)的結(jié)果顯示，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的因素主次關(guān)系為蒸餾時(shí)間>浸泡溫度>浸泡時(shí)間>料水比。

正交試驗(yàn)確定了紫蘇葉揮發(fā)油的水蒸氣蒸餾最佳工藝條件為：浸泡時(shí)間1 5 h，蒸餾時(shí)間2 5 h，浸泡溫度65 ℃，料水比1 g ∶ 20 mL，在最佳提取工藝條件下，紫蘇葉的揮發(fā)油得率為0 52%。

通過GC-MS從紫蘇葉揮發(fā)油中鑒定出27種化合物，分析結(jié)果表明其最主要的成分為紫蘇醛（38 47%），其次分別為（順，反）-α-金合歡烯（17 49%）、β-石竹烯（1355%）等成分。

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