檸檬香茅精油的提取及其成分分析

邱珊蓮，林寶妹，洪佳敏，鄭開斌

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所，福建 漳州 363005)

檸檬香茅(Cymbopogoncitratus)又稱檸檬草，為禾本科香茅屬多年生草本植物，葉有很濃的檸檬味，原產(chǎn)于東南亞熱帶地區(qū)，我國廣東、廣西、云南、福建、海南和臺(tái)灣等省均有栽培[1]。香茅在印度、泰國、越南及我國是一種常見的香辛調(diào)味料，不僅可以增香賦味，還具有很強(qiáng)的食療保健和抗菌防腐作用[2]。目前市場(chǎng)上香茅作為香辛料的產(chǎn)品形式主要有鮮葉或干葉、粉末及精油等[3]。香茅精油是從鮮草或干草中提取的油狀液體，具有強(qiáng)烈的呈味和呈香作用，常作為調(diào)味品成分，可直接加入食品中[4]。水蒸氣蒸餾法是提取精油最普遍的一種方法[5,6]。檸檬香茅精油成分復(fù)雜，含有醛類、醇類、酯類、萜烯類和酮類等化合物[7]，如檸檬醛、香茅醇、芳樟醇、乙酸香葉酯、檸檬烯、月桂烯、胡椒酮等，但精油得率和風(fēng)味成分受品種、產(chǎn)地、采收時(shí)間及提取方式的影響[8]。

為了掌握檸檬香茅的最佳采收時(shí)間，從而獲得最大的精油提取率、控制生產(chǎn)成本、提高香茅的利用效率，本文采用水蒸氣蒸餾法研究了不同生長期、不同提取時(shí)間、不同干燥方式及香茅葉不同部位對(duì)精油提取率的影響，并通過GC-MS對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行分析，旨在為檸檬香茅的栽培、采收及生產(chǎn)提供參考，為進(jìn)一步高效開發(fā)利用檸檬香茅提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

檸檬香茅(Cymbopogoncitratus)：取自福建省漳州市國家閩臺(tái)特色作物種質(zhì)資源圃；無水硫酸鈉(分析純)：購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 設(shè)備與儀器

100-型多功能提取罐 溫州歐科機(jī)械有限公司；7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國安捷倫科技有限公司；GZX-9246MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 檸檬香茅精油提取

選擇晴朗3 d 以上的檸檬香茅刈割地上部分全草，切段，采用水蒸氣蒸餾法提取精油，加熱提取 2 h，收集精油和水混合物，靜置分離，然后用移液槍將檸檬香茅精油轉(zhuǎn)移到干凈的量筒中，加入無水硫酸鈉脫水，得到淡黃色至紅棕色揮發(fā)油，稱重，置于棕色瓶常溫保存。另取一部分檸檬香茅切斷于干燥箱(105±2) ℃烘至恒重，計(jì)算干重百分比，所有精油得率均以干質(zhì)量計(jì)。

香茅精油得率=(精油質(zhì)量/香茅干質(zhì)量)×100%。

1.3.2 干燥方法

選擇晴天上午刈割香茅，分成4份，2份于太陽下曬干(4 d)，1份陰干(10 d)，1份于50 ℃烘干(3 d)，用水蒸氣蒸餾法提取精油。曬干的其中1份用塑料袋密封至陰涼通風(fēng)處保存1年后提取精油。

1.3.3 分離葉鞘和葉片

選擇晴天上午刈割香茅，用剪刀在葉片和葉鞘連接處剪斷分開，分別提取精油。

1.3.4 GC-MS分析條件

氣相色譜條件：色譜柱為HP-INNO-MAX石英毛細(xì)管柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm，極性柱)，進(jìn)樣口溫度240 ℃，程序升溫90 ℃(保持1 min)，以2 ℃/min升溫至120 ℃，再以3 ℃/min升溫至210 ℃(保持7 min)；載氣為高純氦氣，分流進(jìn)樣，流速1.2 mL/min，分流比5∶1。

質(zhì)譜條件：接口溫度240 ℃，電離方式EI，電離能量70 eV，離子源溫度230 ℃，測(cè)定方式：選擇離子監(jiān)測(cè)，進(jìn)樣量1 μL，溶劑延遲2 min，質(zhì)量掃描范圍50～300 amu。選用NIST 2014標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜檢索庫。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同提取時(shí)間的檸檬香茅精油得率

用水蒸氣蒸餾法提取香茅精油，分時(shí)間段收集精油。提取的前30 min不出油，在30～60 min時(shí)間段的出油量占總量的81.48%，在60～90 min時(shí)間段蒸出的精油量占總量的17.10%，在90～120 min時(shí)間段還有少量的精油蒸出，在120 min左右基本停止出油。因此，從節(jié)約能源和降低成本的角度，水蒸氣蒸餾法提取香茅精油控制在120 min較合適。

2.2 不同干燥方式的檸檬香茅精油得率

11月份同一時(shí)間刈割的香茅經(jīng)曬干后的精油提取得率最高，為0.55%，顯著高于陰干(0.45%)和烘干(0.41%)(P<0.05)。當(dāng)年曬干香茅用塑料薄膜密封保存12個(gè)月，次年精油提取得率僅為0.13%，不及當(dāng)年曬干即提的1/4?？梢姼稍餃囟?、干燥時(shí)間及存放時(shí)間是影響精油提取率的重要因素。烘干溫度較高，香氣成分容易揮發(fā)，且生產(chǎn)成本增加。陰干時(shí)間太長，也會(huì)增加精油中易揮發(fā)性成分的損失，且遇到陰雨天氣，香茅草容易霉變。存放時(shí)間越長，精油揮發(fā)性成分損失越多。因此，建議生產(chǎn)上及時(shí)曬干和提取香茅精油。

2.3 檸檬香茅不同生長時(shí)期的精油含量

不同月份刈割的檸檬香茅精油含量存在顯著差異。于冬季12月份刈割后，至次年春季1月份時(shí)香茅精油含量為0.48%，為全年精油含量最低月份，隨著生長時(shí)間的延長，香茅精油含量逐漸升高，7月份精油含量達(dá)到最高，為1.12%，9月份精油含量下降至0.94%，隨后繼續(xù)下降，至11月份下降至0.59%。檸檬香茅精油隨生長時(shí)期的變化規(guī)律與香天竺葵類似，即1月份精油得率最低，7月份最高，隨后開始下降[9]。精油是芳香植物的次生代謝產(chǎn)物，是來自光合作用的產(chǎn)物。對(duì)于耐高溫的檸檬香茅，類似香天竺葵，在夏季仍能很好生長，在較強(qiáng)的光照下進(jìn)行更好的光合作用。周麗珠等[10]研究發(fā)現(xiàn)9月份檸檬香茅的精油含量最高，因該報(bào)道僅研究了3月份、6月份、9月份、12月份的檸檬香茅精油提取率，且香茅精油含量的差異與季節(jié)、地域、實(shí)驗(yàn)方法均有較大關(guān)系。

2.4 檸檬香茅不同部位的精油含量

生長7個(gè)月和11個(gè)月的香茅葉片中的精油含量均顯著高于全葉及葉鞘。生長7個(gè)月的香茅葉片精油含量達(dá)到1.99%，葉鞘僅為0.59%，生長11個(gè)月的香茅葉片精油含量為0.91%，葉鞘僅為0.28%，可見2個(gè)月的香茅葉片的精油含量均是葉鞘的3倍多，葉的精油含量主要集中于光合作用較強(qiáng)的葉片部位。葉是禾本科光合作用的主要場(chǎng)所，葉片與葉鞘相比，葉片光合作用面積更大，更有利于精油成分的合成。因而生產(chǎn)生活中香茅葉可分部位合理利用，葉片適于提取精油或制成調(diào)味料，而精油含量較少的葉鞘可用于制作清香適中的香茅茶。

2.5 檸檬香茅精油化學(xué)成分分析

通過GC-MS聯(lián)用儀檢測(cè)出生長期為7個(gè)月的香茅精油共含有27種化學(xué)成分，確定了其中的23種成分，其中相對(duì)含量最高的是44.283%的(E)-檸檬醛，其次是相對(duì)含量為28.633%的(Z)-檸檬醛，(E)-檸檬醛和(Z)-檸檬醛為幾何異構(gòu)體，兩者的混合物合稱檸檬醛。香茅精油中檸檬醛是主要成分，相對(duì)含量占72.916%。此外，含量較高的有β-蒎烯，相對(duì)含量為7.933%，還含有其他多種少量的醛類、醇類、萜烯類、酮類和酯類等化合物。

圖4 不同部位的香茅精油含量Fig.4 Effect of different parts on the content of essential oils from Cymbopogon citratus

表1 香茅精油的化學(xué)成分分析Table 1 Chemical composition analysis of essential oils from Cymbopogon citratus

圖5 香茅精油總離子峰圖譜Fig.5 Total ion peak chromatogram of essential oils from Cymbopogon citratus

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用水蒸氣蒸餾法提取檸檬香茅精油，確定了提取時(shí)間為120min，檸檬香茅曬干比陰干、烘干更有利于保留葉中的精油；香茅于12月份刈割后，生長至次年7月份時(shí)精油含量最高，為1.12%；葉片是精油集中的部位，其含量是葉鞘的3倍多。采用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用儀分析，生長期為7個(gè)月的香茅精油檢測(cè)出27種化學(xué)成分，相對(duì)含量占97.095%，其中檸檬醛(包括(Z)-檸檬醛、(E)-檸檬醛)是主要成分，相對(duì)含量為72.916%，其次為β-蒎烯，相對(duì)含量為7.933%。研究結(jié)果為提高香茅精油得率、明確最佳收割期具有一定的指導(dǎo)作用，對(duì)在食品及調(diào)味品行業(yè)中合理分部位利用香茅、拓寬香茅利用途徑、提高香茅附加值等提供了一定的依據(jù)。