不同提取預(yù)處理方法對(duì)孜然精油提取成分組成的影響

朱羽堯，王美珍，陳 楠，黃曉德，陳 斌，錢 驊，趙伯濤

( 南京野生植物綜合利用研究院, 江蘇 南京211111)

孜然(CuminumcyminumL.)，英文名為Cumin，也叫枯茗、孜然芹。孜然是傘形科孜然芹屬植物，為一年或二年生草本，株高20～30 cm，全株光滑無(wú)毛。孜然原產(chǎn)埃及，現(xiàn)在伊朗、俄羅斯、地中海地區(qū)及我國(guó)均有種植，我國(guó)新疆和甘肅是孜然的主要產(chǎn)地[1-2]。

孜然種子富油性，具有芳香氣味，為傳統(tǒng)調(diào)味香料，是生活中重要的調(diào)味品，一般加工成孜然粉和孜然精油使用。孜然粉可肉類食品的加工，用以祛除異味、解除肉類的油膩，孜然精油可作為制備日用香精的原料。長(zhǎng)期以來(lái)，孜然除作為調(diào)味品應(yīng)用，也可入藥，具有散寒止痛、止血調(diào)經(jīng)、理氣健胃等功效[3-7]。通過(guò)水蒸氣蒸餾法提取出來(lái)的孜然精油為黃色澄清液體，精油中含有的化合物主要為單萜、倍半萜、芳香族醛、酮醚類的物質(zhì),所含成分包括枯茗醛、枯茗醇、α-蒎烯、水芹烯、月桂烯、檸檬烯、對(duì)傘花烴、藏紅花醛等[8-10]。

目前研究多著眼于孜然精油的成分組成，而不同預(yù)處理對(duì)孜然精油提取以及成分組成的影響卻缺乏研究。本實(shí)驗(yàn)以孜然為實(shí)驗(yàn)材料，并對(duì)其進(jìn)行4種不同的預(yù)處理方法，采用水蒸氣蒸餾法提取精油，并通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析方法對(duì)各精油樣品的成分組成進(jìn)行分析比較，以此來(lái)研究預(yù)處理方法對(duì)精油提取率及組成成分的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

孜然：購(gòu)于浙江百草中藥飲片公司，經(jīng)趙伯濤研究員鑒定為CuminumcyminumL.。

1.2 儀器與試劑

儀器：高速萬(wàn)能粉碎機(jī)(上海頂帥電器有限公司LD-T100A)；ZK高速自控組織搗碎機(jī)(江蘇省鹽城市龍岡醫(yī)療器械廠)；電子天平(上?；ǔ彪娖饔邢薰綰TP-313)；調(diào)溫電熱套(上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備廠Q/320683AAFA02-2005)；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠101-2-S)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Agilent公司7820A氣相串聯(lián)5975質(zhì)譜檢測(cè)器)；85-2恒溫磁力攪拌器(常州國(guó)華電器有限公司)、水蒸氣蒸餾提取裝置、圓底燒瓶、量筒等玻璃儀器。

試劑：酸性纖維素酶(蘇柯漢濰坊生物工程有限公司，10 000 U/g)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 預(yù)處理及提取方法

整粒：稱取孜然50 g，置于1 000 mL的圓底燒瓶中，加水500 mL，從微沸開始計(jì)時(shí)，恒溫蒸餾4 h，至精油量不發(fā)生明顯變化時(shí)，記錄提取精油量，收集油相部分于棕色瓶中并編號(hào)保存。

粉碎：將適量孜然整粒放于高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，粉碎后過(guò)60目篩。稱取處理后的孜然粉末50 g，置于1 000 mL的圓底燒瓶中，加水500 mL，從微沸開始計(jì)時(shí)，恒溫蒸餾4 h，至精油量不發(fā)生明顯變化時(shí)，記錄提取精油量，收集油相部分于棕色瓶中并編號(hào)保存。

冷凍破碎：裝取適量孜然整粒放入-20 ℃冰箱中，冷凍過(guò)夜后用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎后過(guò)60目篩。稱取處理后的孜然粉末50 g，置于1 000 mL的圓底燒瓶中，加水500 mL，從微沸開始計(jì)時(shí)，恒溫蒸餾4h，至精油量不發(fā)生明顯變化時(shí)，記錄提取精油量，收集油相部分于棕色瓶中并編號(hào)保存。

溶劑均質(zhì)：稱取50 g孜然整粒與500 mL水共同放入高速自控組織搗碎機(jī)內(nèi)，至孜然基本粉碎。直接將處理后的溶液倒入1 000 mL的圓底燒瓶中開始蒸餾。從微沸開始計(jì)時(shí)，恒溫蒸餾4 h，至精油量不發(fā)生明顯變化時(shí)，記錄提取精油量，收集油相部分于棕色瓶中并編號(hào)保存。

酶處理：用電子天平稱取50 g孜然，倒入燒杯，加入2.5 g酸性纖維素酶和500 mL水，將燒杯放入溫度為45 ℃的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中均勻攪拌過(guò)夜。直接將處理后的溶液倒入1 000 mL的圓底燒瓶中開始蒸餾。從微沸開始計(jì)時(shí)，恒溫蒸餾4 h，至精油量不發(fā)生明顯變化時(shí)，記錄提取精油量，收集油相部分于棕色瓶中并編號(hào)保存。

1.3.2 成分分析

采用GC-MS進(jìn)行檢測(cè)分析，參照文獻(xiàn)，并根據(jù)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果加以調(diào)整，最終檢測(cè)條件[8]如下：

色譜柱：HP-5MS(30 m ×0.25 mm ×0.125 μm)，載氣為高純氦氣(99.999%)。進(jìn)樣口溫度:250 ℃，進(jìn)樣量1 μL，分流比100∶1；程序升溫:初始溫度60 ℃保持1 min，先以5 ℃/min升至180℃后，保持1 min，再以10 ℃/min升至260 ℃，保持1 min。各組分的相對(duì)含量采用峰面積歸一化法進(jìn)行定量。

電子轟擊(EI)離子源；電子能量70 eV；接口溫度：280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，質(zhì)量掃描范圍：33～600m/z。獲得的質(zhì)譜數(shù)據(jù)通過(guò)NIST 11質(zhì)譜圖庫(kù)進(jìn)行檢索。

2 結(jié)果與討論

2.1 精油得率

孜然精油得率測(cè)定結(jié)果如圖1所示，整粒未處理孜然原料經(jīng)直接提取，精油得率為(2.60±0.25)%。經(jīng)過(guò)不同預(yù)處理方法后，其精油得率均較原材料直接提取有所提高(與整粒相比)，其中經(jīng)冷凍破碎后的孜然精油得率最高達(dá)(4.3±0.1)%，與未經(jīng)處理相比提高65.3%。

圖1 不同提取預(yù)處理孜然精油得率

2.2 精油成分組成分析

整粒、粉末、冷凍破碎、酶處理、溶劑均質(zhì)處理后的孜然精油的總離子流圖見圖2。通過(guò)NIST 11標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)對(duì)各精油的氣相-質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，并結(jié)合文獻(xiàn)[9]進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。

表1 預(yù)處理后提取孜然精油成分分析

經(jīng)GC-MS檢測(cè)結(jié)合NIST 11數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，從孜然整粒中共鑒定出12個(gè)組分，占總相對(duì)含量的98.264%,主要成分是β-萜品烯(3.293%)、對(duì)傘花烴(9.888%)、枯茗醛(57.269%)、(1R)-2-甲基-1-苯丙醇(4.613%)、3-羥基-2-甲基-苯丙酸(19.485%),占總相對(duì)含量的94.548%。從酶處理后的孜然中根據(jù)相似度比對(duì)，共鑒定出了34個(gè)組分，占總相對(duì)含量的99.46%，主要成分是β-蒎烯(15.034%)、對(duì)傘花烴(10.251%)、γ-萜品烯(10.639%)、枯茗醛(32.156%)、3-羥基-2-甲基-苯丙酸(20.318%)，占總相對(duì)含量的88.398%。從溶劑均質(zhì)處理后的孜然中共鑒定出了10個(gè)組分，占總相對(duì)含量的99.99%，主要成分是β-月桂烯(12.805%)、檸檬烯(9.616%)、2-蒈烯(11.627%)、枯茗醛(33.433%)、1-石竹烯(23.993%)，占總相對(duì)含量的91.474%。從冷凍破碎處理后的孜然中共鑒定出了26個(gè)組分，占總相對(duì)含量的98.557%，主要成分是β-萜品烯(12.612%)、β-蒎烯(14.925%)、對(duì)傘花烴(44.036%)、γ-萜品烯(2.321%)、枯茗醛(16.293%),占總相對(duì)含量的90.187%。從孜然粉末中共鑒定出28個(gè)組分，占總相對(duì)含量的98.776%，主要成分是β-蒎烯(15.703%)、對(duì)傘花烴(10.633%)、γ-萜品烯(11.522%)、枯茗醛(31.468%)、3-羥基-2-甲基-苯丙酸(19.457%)、(1R)-2-甲基-1-苯丙醇(5.647%)，占總相對(duì)含量的94.43%。

圖2不同提取預(yù)處理孜然精油總離子流圖(a整粒未經(jīng)預(yù)處理，b粉碎，c冷凍破碎，d溶劑均質(zhì)，e酶處理)

孜然發(fā)揮抑菌等藥理活性的主要成分為枯茗醛，因此針對(duì)經(jīng)過(guò)不同預(yù)處理后提取所得孜然精油中枯茗醛的含量變化情況進(jìn)行對(duì)比。

由圖3可知，枯茗醛的含量在孜然整粒中最高為57.269%，對(duì)孜然原料采取不同的預(yù)處理之后，孜然中的枯茗醛含量都下降，其中以冷凍破碎處理后提取所得精油中枯茗醛的含量最低，僅為16.293%。結(jié)合表1數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，未經(jīng)處理的整粒孜然中提取得到的組分較少，而經(jīng)預(yù)處理之后，提取所得精油中的成分組成明顯增多。雖然通過(guò)提取前預(yù)處理可以有效提高精油得率且提取到更多組分，但卻會(huì)使主要功效成分枯茗醛在精油含量占比的下降，影響孜然精油的抑菌等功能活性。

圖3 不同預(yù)處理方式枯茗醛含量對(duì)比

3 結(jié) 論

本研究通過(guò)水蒸氣蒸餾法，分別對(duì)經(jīng)過(guò)粉碎、冷凍破碎、酶處理、溶劑均質(zhì)預(yù)處理的孜然提取精油，并通過(guò)GC-MS對(duì)其進(jìn)行成分分析比較。結(jié)果表明，孜然原料經(jīng)粉碎、冷凍破碎、酶處理、溶劑均質(zhì)預(yù)處理后，均能有效提高孜然精油的得率，其中經(jīng)過(guò)冷凍破碎后，精油得率最高達(dá)(4.3±0.1)%。但值得注意的是，經(jīng)不同預(yù)處理后的孜然原料提取所得精油的化學(xué)成分組成存在顯著差別，其中以枯茗醛的含量變化最為顯著。經(jīng)預(yù)處理后，孜然精油中枯茗醛占比下降，沸點(diǎn)低的弱極性成分如β-月桂烯、對(duì)傘花烴等占比顯著升高。因此，若以生產(chǎn)制備高含量枯茗醛的孜然精油發(fā)揮其抑菌等功能活性，不宜在提取前進(jìn)行預(yù)處理，以保證精油中主要功效成分枯茗醛的含量；但弱以制備大量孜然精油用于食品、調(diào)味品的生產(chǎn)，則需要進(jìn)行提取預(yù)處理來(lái)增加精油得率，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益。