超聲波用以薰衣草莖葉提取物的工藝優(yōu)化

于瑞霞++張浩洋++于奇峰++趙東鵬++崔繼文

摘 要：優(yōu)化超聲波輔助有機(jī)溶劑浸提薰衣草莖葉成分的最佳提取工藝，實(shí)驗(yàn)以提取率為指標(biāo)，根據(jù)正交試驗(yàn)表[L9（43）]分別研究提取時(shí)間、不同濃度梯度的乙醇溶液、提取溫度和料液比4個(gè)變量對(duì)提取工藝的影響。結(jié)果表明，乙醇作為提取溶劑時(shí)的提取率最高，提取溫度對(duì)薰衣草莖葉成分的提取率的影響最大，其次是提取時(shí)間和不同濃度梯度的乙醇，影響最小的變量是料液比。本次試驗(yàn)選擇乙醇作為輔助超聲輔助提取薰衣草莖葉成分的溶劑。超聲輔助乙醇浸提薰衣草莖葉成分的最優(yōu)條件為：超聲操作溫度（60℃）、操作時(shí)間（40min）、乙醇的濃度（70%）、料液比（1： 15 g·mL-1）。該工藝研究可為薰衣草在醫(yī)藥和食療方面的廣泛應(yīng)用提供理論依據(jù)和參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：狹葉薰衣草；莖葉；超聲提取；正交試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：R931 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170832004

薰衣草（Lavandula angustifolia Mil），原產(chǎn)地中海沿岸和歐洲等地[1]，隨后被廣泛引種于世界許多地方。薰衣草具有很多的藥用價(jià)值和觀賞價(jià)值，其精油更被廣泛用于醫(yī)療和化妝品行業(yè)[2]。目前關(guān)于薰衣草精油的研究主要集中于花蕊[3]，而對(duì)于莖葉部分的提取和深加工方面的研究則相對(duì)較少。根據(jù)已報(bào)道的文獻(xiàn)所表述，芳樟醇和乙酸芳樟酯是薰衣草精油的主要活性成分[4]。根據(jù)薰衣草精油的自身特性，超臨界二氧化碳萃取法和水蒸氣蒸餾法是目前使用較常規(guī)的提取方法：盡管超臨界二氧化碳萃取法有較高的提取率，但其成本較高，操作較為復(fù)雜；就水蒸氣蒸餾法而言，其較低的提取率和較高的提取溫度也不適合作為理想的提取方法，因?yàn)檩^高的溫度容易使薰衣草精油中的活性成分發(fā)生結(jié)構(gòu)變化而失去原有的作用[5，6]。相比這2種方法而言，超聲輔助提取法展現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢(shì)：其湍動(dòng)效應(yīng)和微擾效應(yīng)能夠容易地?fù)魸⑥挂虏萸o葉的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使莖葉中的活性成分快速地釋放、擴(kuò)散和溶解到提取溶劑中，進(jìn)而提高浸提率。本著超聲輔助提取法的浸提效率高、提取時(shí)間短、成本低和實(shí)用性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，本論文擬采用超聲波輔助有機(jī)溶劑提取薰衣草莖葉成分的方法，以期提高薰衣草莖葉粗提物中的有效成分的含量[7，8]。

1 材料與方法

1.1 試劑

無(wú)水乙醇（CH3CH2OH，分析純），東莞市喬科化學(xué)有限公司；石油醚（分析純），東莞市喬科化學(xué)有限公司；蒸餾水，東營(yíng)耀晨商貿(mào)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

精密分析天平（ES-E120B）：天津市德安特傳感技術(shù)有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（SY-5000）：上海亞榮生化儀器廠；超聲波清洗器（YL-100ST）：深圳市潔力特超聲洗凈設(shè)備有限公司；循環(huán)水式多用真空泵（SHZ-95B）：河南省予華儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

薰衣草于2016年春季種植于佳木斯市郊區(qū)，翌年采摘新鮮的薰衣草莖葉陰干，粉碎機(jī)粉碎，100目的篩子過(guò)濾，儲(chǔ)存在干燥器內(nèi)，備用。

1.3.2 超聲波輔助有機(jī)溶劑浸提薰衣草莖葉成分的工藝過(guò)程

干燥的薰衣草莖葉粉末精確稱取3份（5.00g）依次倒入100mL燒杯中，依次添加50mL的蒸餾水、70%的乙醇溶液和石油醚。經(jīng)24h的靜置浸泡，超聲分散30min后過(guò)濾。重復(fù)上述操作3次，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮上述實(shí)驗(yàn)所得的浸提液，干燥，稱重，計(jì)算產(chǎn)率。

1.3.3 正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲波輔助乙醇浸提薰衣草莖葉成分

干燥的薰衣草莖葉粉末精確稱取12份（3.00g），第1個(gè)3份加到不同濃度梯度的乙醇溶液 （60%、70%和80%）中，靜置浸泡24h后，在60℃溫度下，超聲分散提取30min后過(guò)濾；第2個(gè)3份均加到70%的乙醇溶液（45mL），靜置浸泡24h后。在60℃溫度下，依次超聲分散提取30min、40min、50min后過(guò)濾；第3個(gè)3份中添加70%的乙醇溶液（45mL），在不同的超聲操作溫度 （50℃、60℃和70℃）下，超聲分散提取30 min后過(guò)濾；第4個(gè)3份中按料液比為1：10/（g/mL）、1：15/（g/mL）、1：20/（g/mL），全部加入70%乙醇溶液，靜置浸泡24 h。在60℃溫度下，超聲分散提取30min后過(guò)濾。本次試驗(yàn)重復(fù)提取3次，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮每次獲得的浸提液，干燥，稱重，計(jì)算產(chǎn)率。

1.3.4 正交試驗(yàn)篩選薰衣草莖葉浸提最佳工藝

影響薰衣草莖葉提取率的因素眾多，本實(shí)驗(yàn)根據(jù)已報(bào)道的文獻(xiàn)的單因素試驗(yàn)及其預(yù)實(shí)驗(yàn)以確定各個(gè)因素的范圍，以提取率為篩選指標(biāo)，以提取時(shí)間、料液比、提取溫度和不同濃度梯度的乙醇溶液為考察因素，對(duì)提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，正交實(shí)驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波輔助有機(jī)溶劑浸提薰衣草莖葉成分

在相同的工藝條件下，5.00g干燥的薰衣草莖葉粉末用3次蒸餾水浸提平均得到的浸膏質(zhì)量為0.487g，提取率為9.74%，70%乙醇溶液浸提平均得到的浸膏質(zhì)量為0.549g，提取率為10.98%，石油醚浸提平均得到的浸膏質(zhì)量為0.193g，提取率為3.86%。由此可知，70%乙醇溶液的提取率最高，并且乙醇溶液容易揮發(fā)，毒性較小。因此，實(shí)驗(yàn)選擇適宜濃度的乙醇溶液為提取溶劑。

2.2 薰衣草莖葉的正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)正交試驗(yàn)的各因素的極差值可知，影響薰衣草莖葉成分提取率的因素大小依次為C>A>D>B，即提取溫度是影響薰衣草莖葉成分的提取率的主要因素，其次是提取時(shí)間和不同濃度梯度的乙醇溶液，料液比的影響最小，結(jié)果見(jiàn)表2。

由正交試驗(yàn)因素指標(biāo)效應(yīng)圖和方差分析表可看出，最優(yōu)提取條件為C2A2D2B2，即乙醇溶液的濃度是70%、超聲操作溫度是60 ℃、操作時(shí)間是40 min、料液比是1： 15 g·mL-1，結(jié)果見(jiàn)圖1和表3。endprint

3 結(jié)論

采用正交試驗(yàn)法，篩選出超聲波輔助乙醇浸提薰衣草莖葉成分的最優(yōu)提取條件為乙醇的濃度70%、超聲操作溫度60℃、操作時(shí)間40 min、料液比1： 15 g·mL-1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超聲波輔助乙醇浸提薰衣草莖葉成分的方法簡(jiǎn)單、易操作、可行性較強(qiáng)，且縮短了提取時(shí)間和次數(shù)，本實(shí)驗(yàn)的后續(xù)部分將對(duì)薰衣草莖葉的提取物成分進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)比一下此法與其他傳統(tǒng)的提取方法得到的成分之間的差異，為今后合理開發(fā)利用薰衣草資源并拓展薰衣草莖葉在醫(yī)藥、食療和美容等行業(yè)的應(yīng)用提供基礎(chǔ)的科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]肖正春，張衛(wèi)明，張廣倫.薰衣草的生態(tài)習(xí)性與引種栽培[J].中國(guó)野生植物資源，2014，33（5）：57-60.

[2]Ben Slimane Badreddine， Ezzine Olfa， Dhahri Samir， et al. Chemical Composition of Rosmarinus and Lavandula Essential Oils and Their Insecticidal Effects on Orgyia Trigotephras （Lepidoptera，Lymantriidae）[J]. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine， 2015：98-103.

[3]童紅， 唐軍. 3種不同方法提取薰衣草揮發(fā)性成分的比較[J]. 中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志， 2014， 20（16）：100-105.

[4]Andre L.L.Mantovani， Geovana P.G.Vieira， Wilson R.Cunha， et al. Chemical Composition， Antischistosomal and Cytotoxic Effects of the Essential Oil of Lavandula Angustifolia Grown in Southeastern Brazil[J]. Revista Brasileira de Farmacognosia， 2013（23）：877-884.

[5]郝瑞芬， 朱羽堯， 陳斌， 等. 三種薰衣草葉精油含量及成分研究[J]. 中國(guó)食品添加劑， 2016（6）：53-59.

[6]王新玲，熱娜卡斯木，胡君萍，等.薰衣草不同部位中揮發(fā)油化學(xué)成分的比較[J].華西藥學(xué)雜志，2010，25（3）：361-362.

[7]李紫薇， 賈風(fēng)勤， 居爾艾特提拜克， 等. 超聲波輔助提取狹葉薰衣草總黃酮的研究[J]. 伊犁師范學(xué)院學(xué)報(bào)， 2012（3）：53-56.

[8] David Yohalem， Thomas Passey. Amendment of Soils With Fresh and Post-extraction Lavender（Lavandula Angustifolia） and Lavandin（Lavandula × Intermedia） Rreduce Inoculum of Verticillium Dahliae and Inhibit Wilt in Strawberry[J]. Applied Soil Ecology， 2011（49）：187-196.

作者簡(jiǎn)介：于瑞霞（1989-），女，佳木斯人，碩士，佳木斯大學(xué)藥學(xué)院；崔繼文（1967-），男，佳木斯人，博士，教授，研究方向：納米復(fù)合材料研究。endprint