纖維素酶法輔助提取桃金娘揮發(fā)油的研究

廖春燕，趙國民，蒙世拯

（1.廣西科技大學生物與化學工程學院，廣西柳州，545006；2.廣西科技大學 廣西糖資源綠色加工重點實驗室，廣西 柳州 545006）

0 引言

桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa） 俗稱稔子、山菍、多蓮等，分布于我國華南、華東、西南等地區(qū)[1]。桃金娘全株可入藥[2]，在中醫(yī)里桃金娘用于治療頭痛、腸胃炎、瀉痢、痢疾等疾病[3]。王永進等人[4]研究表明，桃金娘籽油含有16 種脂肪酸，以亞油酸、油酸、硬脂酸和棕櫚酸為主，不飽和脂肪酸占85.837%，飽和脂肪酸占14.175%。陳濤等人[5]通過研究發(fā)現(xiàn)桃金娘果實揮發(fā)油中含有3 - 甲基- α - 蒎烯、反- 石竹烯、香樹烯（香橙烯） 等多種具有藥理活性的成分。

揮發(fā)油作為一種具有抑菌、鎮(zhèn)痛、治療癌癥等多功能的生物活性物質(zhì)，在醫(yī)療、食品、害蟲防治等方面廣泛應用[6-8]。揮發(fā)油常見的提取方法有水蒸汽蒸餾法、溶劑萃取法、超臨界流體萃取法和酶輔助法等[9]。試驗采用纖維素酶輔助提取桃金娘揮發(fā)油，以揮發(fā)油得率為指標，通過單因素試驗與正交試驗，探討纖維素酶輔助提取桃金娘揮發(fā)油提取的最佳工藝條件，旨在縮短時間、降低成本、提高得率，為生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

桃金娘，產(chǎn)地廣東韶關，經(jīng)鑒定為桃金娘科植物桃金娘的干果；纖維素酶，北京鴻潤寶科技有限公司提供；乙醚（分析純），四川西隴化工有限公司提供。

DFY1000 型中藥粉碎機，溫州頂歷醫(yī)療器械有限公司產(chǎn)品；SZF-06 型粗脂肪測定儀，上海新嘉電子有限公司產(chǎn)品；AR2140 型電子分析天平，奧豪斯儀器（上海） 有限公司產(chǎn)品；GZX-9030MBE 型鼓風干燥機，上海博訊實業(yè)有限責任公司醫(yī)療設備廠產(chǎn)品。

1.2 試驗方法

1.2.1 揮發(fā)油的提取工藝

桃金娘用中藥粉碎機粉碎，過60 目篩，密封備用；稱取桃金娘粉末1 g，加入適量的纖維素酶溶液。酶解一定時間后離心過濾，在上清液中加入一定量的乙醚萃??；將殘渣于100 ℃下處理10 min，再降溫至65 ℃恒溫烘干至恒質(zhì)量，再加入上述乙醚萃取液，采用脂肪測定儀進行揮發(fā)油提取，回流萃取3 h 后回收乙醚，稱量測定杯的質(zhì)量。按下列公式計算揮發(fā)油得率：

1.2.2 單因素試驗

對纖維素酶添加量、酶解時間、料液比分別進行考查。據(jù)研究，纖維素酶作用的最適溫度為45 ℃[10]。

（1） 纖維素酶添加量的考查。稱取1 g 桃金娘粉末，分別為入添加量0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%纖維素酶液，酶解溫度45 ℃，酶解時間0.5 h，處理結(jié)束后按1.2.1 進行揮發(fā)油提取，并計算得率。

（2） 酶解時間的考查。纖維素酶添加量2%，酶解溫度45℃，分別設定酶解時間為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h，處理結(jié)束后按1.2.1 進行揮發(fā)油提取，并計算得率。

（3） 料液比的考查。纖維素酶添加量2%，酶解溫度45 ℃，酶解時間2.0 h，處理結(jié)束后分別加入1∶35，1∶40，1∶45，1∶50，1∶55（g∶mL）的乙醚萃取，然后按1.2.1 進行揮發(fā)油提取，并計算得率。

1.2.3 正交試驗設計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取纖維素酶添加量、酶解時間、料液比作為試驗因素，按L9（34）進行正交試驗，以揮發(fā)油得率為指標探索最佳工藝條件。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解時間對桃金娘揮發(fā)油得率的影響

酶解時間對桃金娘揮發(fā)油得率的影響見圖1。

由圖1 可知，桃金娘揮發(fā)油得率隨著酶解時間的增加而增加，酶解時間達到2.0 h 時，揮發(fā)油得率最大；當酶解時間超過2.0 h，揮發(fā)油得率隨時間變化較小，說明此時酶解完全。因此，選擇酶解時間為1.0，1.5，2.0 h 做正交試驗的3 個水平。

2.2 料液比對桃金娘揮發(fā)油得率的影響

料液比對桃金娘揮發(fā)油得率的影響見圖2。

由圖2 可知，隨著料液比的增大，揮發(fā)油得率隨之增大，當料液比為1∶45（g∶mL） 時，桃金娘揮發(fā)油得率最高；此后桃金娘揮發(fā)油得率隨著料液比的增加而有所下降。原因可能是料液比過多，會萃取過多的雜質(zhì)抑制桃金娘揮發(fā)油的提取。因此，選擇料液比為1∶40，1∶45，1∶50（g∶mL） 做正交試驗的3 個水平。

2.3 纖維素酶添加量對桃金娘揮發(fā)油得率的影響

纖維素酶添加量對桃金娘揮發(fā)油得率的影響見圖3。

由圖3 可知，當纖維素酶添加量小于1.5%時，桃金娘揮發(fā)油得率隨著纖維素酶添加量的增大而增大；纖維素酶添加量為1.5%時揮發(fā)油得率最高；當纖維素酶添加量大于1.5%時揮發(fā)油得油率趨于平穩(wěn)，說明桃金娘粉末已經(jīng)全部與酶結(jié)合，酶促反應達到平衡。因此，選擇纖維素酶添加量為1.0%，1.5%，2.0%做正交試驗的3 個水平。

2.4 正交試驗

纖維素酶輔助提取桃金娘揮發(fā)油的正交試驗結(jié)果見表2，方差結(jié)果見表3。

表2 纖維素酶輔助提取桃金娘揮發(fā)油的正交試驗結(jié)果

表3 方差分析結(jié)果

根據(jù)表3 正交試驗結(jié)果分析可知，各因素對揮發(fā)油得率影響的主次順序為纖維素酶添加量＞料液比＞酶解時間。由方差結(jié)果可知，料液比對結(jié)果影響顯著，纖維素酶添加量、酶解時間對結(jié)果影響不顯著。最佳工藝組合為A3B2C3，即纖維素酶添加量為2%，酶解時間為2.5 h，料液比為1∶50（g∶mL）。

根據(jù)最優(yōu)方案試驗結(jié)果進行3 次試驗，測得桃金娘揮發(fā)油得率分別為4.71%，4.60%，4.70%，平均得率為4.66%，RSD 值計算結(jié)果為1.7%，說明該工藝穩(wěn)定性、重復性良好。

2.5 工藝比較

在相同條件下，將添加纖維素酶與不添加纖維素酶的工藝進行比較，設定對照試驗條件為纖維素酶添加量2%，料液比1∶50（g∶mL），酶解時間2.5 h，與未添加纖維素酶的工藝進行比較。結(jié)果顯示，添加纖維素酶的工藝條件下桃金娘揮發(fā)油平均得率為4.66%，而未添加纖維素酶的工藝條件下桃金娘揮發(fā)油平均得率為3.52%。由此可知，添加纖維素酶進行酶解后，桃金娘揮發(fā)油得率明顯高于不添加酶時的得率。

3 結(jié)論

通過單因素試驗和正交試驗確定纖維素酶輔助法提取桃金娘揮發(fā)油的最佳工藝條件為纖維素酶添加量2%，酶解時間2.5 h，料液比1∶50（g∶mL）。采用纖維素酶處理后，桃金娘揮發(fā)油比未添加酶時明顯提高。試驗優(yōu)選出的桃金娘揮發(fā)油最佳提取工藝條件，可為桃金娘的進一步開發(fā)利用提供理論依據(jù)。