四數(shù)九里香葉精油提取工藝的優(yōu)化研究

曹琪禎，黃鳳娟，李秋紅，鄭玉霄，王寧昕曈，霍麗妮

（廣西中醫(yī)藥大學(xué)，廣西 南寧 530200）

四數(shù)九里香（Murraya tetramera Huang）又稱千里香、滿山香、過山香、千只眼等，蕓香科九里香屬植物，是一種落葉喬木，主要產(chǎn)于廣西德保和云南硯山等地，常見于石灰?guī)r山頂陽光充足的地方[1]。其味辛、微苦，性微溫，具有祛風(fēng)解表、行氣止痛、活血散淤之功效[2]，在民間常以干燥樹葉入藥?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，四數(shù)九里香的醇提物、水提物或揮發(fā)油，對(duì)角叉菜膠致大鼠足趾腫脹法引起的急性炎癥、棉球致大鼠肉芽腫法引起的慢性炎癥，以及小鼠熱板法和小鼠醋酸扭體法引起的急性外周疼痛均有顯著的抑制作用[3-5]。此外，四數(shù)九里香能明顯降低高脂血癥小鼠血清TC、TG、LDL-C水平，提高血清HDL-C水平，降低血黏度，防止血栓形成[6]。研究表明，四數(shù)九里香揮發(fā)油也具有顯著的抗炎和鎮(zhèn)痛作用。四數(shù)九里香主要含咔唑類生物堿、黃酮、香豆素、甾體以及不飽和脂肪酸酯等化學(xué)成分[7-9]，此外還含有豐富的胡椒酮、薄荷酮、異薄荷酮等揮發(fā)性化學(xué)成分，含量分別為 38.17%、20.51%、43.45%[10]。

目前，針對(duì)四數(shù)九里香的研究有化學(xué)成分、藥理作用、馴化栽培等，但對(duì)四數(shù)九里香揮發(fā)油的提取工藝研究，尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。為了進(jìn)一步對(duì)其揮發(fā)油進(jìn)行開發(fā)利用，本文以四數(shù)九里香葉為研究對(duì)象，以精油提取產(chǎn)率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用水蒸氣蒸餾輔助超聲波提取法對(duì)其精油提取工藝進(jìn)行研究，以NaCl濃度、料液比、蒸餾時(shí)間、浸泡時(shí)間、超聲功率等因素為實(shí)驗(yàn)篩選條件，結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)方法，確定了四數(shù)九里香葉精油的最佳提取工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料、試劑與設(shè)備

四數(shù)九里香葉采自廣西德?？h，經(jīng)廣西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院樊蘭蘭教授鑒定為蕓香科九里香屬植物四數(shù)九里香（Murraya tetramera Huang）的葉。NaCl。

DTL-20A型愛庭電灶爐，YH-M3003型電子天平，KQ-500DA型數(shù)控超聲波清洗器，揮發(fā)油提取裝置，2000mL單頸圓底燒瓶，冷凝管。

1.2 水蒸氣蒸餾法提取

取2000mL單頸圓底燒瓶，取陰干剪碎的四數(shù)九里香葉40g，按一定的料液比加入蒸餾水和NaCl后浸泡。浸泡結(jié)束后以一定功率的超聲波超聲一定時(shí)間，再按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行提取。提取時(shí)，先以2000W功率的光波爐加熱至沸騰，再以1000W功率加熱并計(jì)時(shí)，到規(guī)定時(shí)間后，將精油連同部分蒸餾水收集進(jìn)離心管中靜置24h，后用1mL注射器吸取精油到2mL試劑瓶，稱重后按式(1)計(jì)算精油產(chǎn)率：

1.3 單因素實(shí)驗(yàn)

以精油提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別考察NaCl濃度、料液比、蒸餾時(shí)間、浸泡時(shí)間、超聲功率等因素對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響。

1.3.1 NaCl濃度

保持料液比為1∶20（g∶mL），蒸餾時(shí)間2h，浸泡時(shí)間0.5h，準(zhǔn)確稱取5份陰干四數(shù)九里香葉40g（保留小數(shù)點(diǎn)后3位，下同），NaCl濃度分別為0、1%、2%、3%、4%，蒸餾提取，以精油提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究NaCl濃度對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響。

1.3.2 料液比

保持NaCl濃度為1%，蒸餾時(shí)間2h，浸泡時(shí)間0.5h，準(zhǔn)確稱取5份陰干四數(shù)九里香葉40g，料液比分別為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30（g∶mL），蒸餾提取，以精油提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究料液比對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響。

1.3.3 蒸餾時(shí)間

保持NaCl濃度為1%，料液比為1∶20（g∶mL），浸泡時(shí)間0.5h，準(zhǔn)確稱取5份陰干四數(shù)九里香葉40g，蒸餾時(shí)間分別為2、3.5、4.5、5、5.5h，蒸餾提取，以精油提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究蒸餾時(shí)間對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響。

1.3.4 浸泡時(shí)間

保持NaCl濃度為1%，料液比為1∶20（g∶mL），蒸餾時(shí)間2h，準(zhǔn)確稱取5份陰干四數(shù)九里香葉40g，浸泡時(shí)間分別為 0、1、3、5、10h，蒸餾提取，以精油提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究浸泡時(shí)間對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響。

1.3.5 超聲功率

保持NaCl濃度為1%，料液比為1∶20（g∶mL），蒸餾時(shí)間2h，浸泡時(shí)間0.5h，準(zhǔn)確稱取5份陰干四數(shù)九里香葉 40g，超聲功率分別為 0、40、60、80、100W，蒸餾提取，以精油提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究超聲功率對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響。

1.4 正交實(shí)驗(yàn)

以四數(shù)九里香精油提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，用圖表分析5個(gè)單因素實(shí)驗(yàn)的提取產(chǎn)率，并選定對(duì)四數(shù)九里香葉精油提取產(chǎn)率有規(guī)律影響的因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。正交實(shí)驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 NaCl濃度對(duì)提取率的影響

有文獻(xiàn)報(bào)道[11-12]，提取時(shí)在蒸餾水中加入NaCl，可以促進(jìn)提取物與水的水溶作用，并降低精油在水中的溶解度，從而提高揮發(fā)油的提取產(chǎn)率。我們研究了NaCl濃度對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響，結(jié)果見圖1。從圖1可以看出，隨著NaCl的濃度增加，四數(shù)九里香精油的提取率呈下降的趨勢(shì)，NaCl濃度為4%時(shí)降到最低點(diǎn)，此時(shí)的提取率為2.95%；未加入NaCl（0%）的精油提取率最高，為3.23%，表明NaCl濃度對(duì)四數(shù)九里香精油的提取無任何影響，因此未選擇NaCl濃度作為正交實(shí)驗(yàn)的考察因素。

圖1 NaCl濃度的影響

2.1.2 料液比對(duì)提取率的影響

根據(jù)文獻(xiàn)[13]，合適的料液比能加快液固相的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，從而促進(jìn)有效物質(zhì)的溶出。料液比較低時(shí)，藥材無法充分浸泡，不利于揮發(fā)油的溶出和擴(kuò)散；料液比過高時(shí)，有效物質(zhì)有可能會(huì)被稀釋，反而不利于精油隨水揮發(fā)。料液比對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響見圖2。結(jié)果表明，料液比為1∶25（g:mL）時(shí)，四數(shù)九里香葉精油的提取率最高，達(dá)到3.26%；料液比為1∶10（g∶mL）時(shí)，提取產(chǎn)率最低，僅為2.97%。從料液比的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，料液比對(duì)四數(shù)九里香葉精油的提取率呈現(xiàn)出良好的變化趨勢(shì)，因此選擇料液比1∶20、1∶25、1∶30（g∶mL）作為料液比的3個(gè)水平。

圖2 料液比的影響

2.1.3 蒸餾時(shí)間對(duì)提取率的影響

蒸餾時(shí)間對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響見圖3。結(jié)果表明，隨著蒸餾時(shí)間延長(zhǎng)，四數(shù)九里香精油的提取率逐漸增大，4.5h時(shí)基本達(dá)到穩(wěn)定；繼續(xù)增加蒸餾時(shí)間，精油提取率的增幅較小，說明精油提取率在5h后與時(shí)間的關(guān)系不大。因此，選擇蒸餾時(shí)間3.5h、4.5h、5.0h為蒸餾時(shí)間的3個(gè)水平。

圖3 蒸餾時(shí)間的影響

2.1.4 浸泡時(shí)間對(duì)提取產(chǎn)率的影響

根據(jù)文獻(xiàn)[14-15]，采用水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油前，適當(dāng)浸泡有利于組織細(xì)胞的膨脹，提取時(shí)細(xì)胞內(nèi)的成分更易浸出，從而提高揮發(fā)油的提取率。但浸泡時(shí)間過長(zhǎng)，特別是在氣溫高的情況下，植物易發(fā)酵變質(zhì)，化學(xué)成分有可能遭到破壞。我們研究了不同的浸泡時(shí)間對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響，結(jié)果見圖4。結(jié)果表明，浸泡時(shí)間為5h時(shí)，精油的提取率最高，為2.66%，3h時(shí)的精油提取率稍低，為2.61%。整體上看浸泡時(shí)間對(duì)精油提取率的影響不大，因此未選擇浸泡時(shí)間作為正交實(shí)驗(yàn)的考察因素。

圖4 浸泡時(shí)間的影響

2.1.5 超聲功率對(duì)提取率的影響

超聲波提取技術(shù)利用超聲波的機(jī)械破碎和空化作用，使生物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體破裂，從而加速浸提物從原料向溶劑擴(kuò)散[16]。為了提高四數(shù)九里香的精油提取率，考察了超聲功率對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響，結(jié)果見圖5。隨著超聲功率的加強(qiáng)，精油提取率逐漸提高，且提取時(shí)間逐漸縮短。原因可能是超聲波能產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化效應(yīng)和攪拌作用，使得四數(shù)九里香葉植物細(xì)胞遭到一定程度的破碎，從而縮短了提取時(shí)間，提高了提取率。但超聲功率上升到100W時(shí)，精油提取率出現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能是超聲功率過高使得精油分散在水中形成混懸液，從而降低了精油的提取率。從圖5可以看出，超聲功率為80W時(shí)，精油提取率達(dá)到2.97%，超聲功率為0W時(shí)，精油提取產(chǎn)率最低，僅為2.85%，隨著超聲功率增加，精油提取產(chǎn)率總體呈上升趨勢(shì)。但在進(jìn)一步研究超聲時(shí)間對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)超聲時(shí)間對(duì)四數(shù)九里香精油提取率的影響不大，因此確定60W、80W、100W為超聲功率的3個(gè)水平。

圖5 超聲功率的影響

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

以四數(shù)九里香葉精油提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以料液比、蒸餾時(shí)間、超聲功率為正交實(shí)驗(yàn)的單因素，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。由極差R值可知，本實(shí)驗(yàn)中，影響四數(shù)九里香精油提取率的各因素順序?yàn)锽＞C＞A，即蒸餾時(shí)間＞超聲功率＞料液比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，A3B3C2組合的四數(shù)九里香的精油提取率最高，為3.54%。因此四數(shù)九里香葉精油提取的最佳工藝為：料液比為 1 ∶ 30（g∶ mL），蒸餾時(shí)間 300min，超聲功率80W。在此條件下，四數(shù)九里香葉精油的提取率為 3.60%。

表2 正交實(shí)驗(yàn)安排與結(jié)果

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)考察了NaCl濃度、料液比、蒸餾時(shí)間、浸泡時(shí)間、超聲功率等因素對(duì)四數(shù)九里香葉精油提取率的影響，篩選出料液比、蒸餾時(shí)間、超聲功率作為正交實(shí)驗(yàn)的考察因素，確定了水蒸氣蒸餾法提取四數(shù)九里香葉精油的最佳工藝條件為：料液比為1∶30（g∶mL），蒸餾時(shí)間300min，超聲功率80W。在此條件下，四數(shù)九里香葉精油的提取率可達(dá)到3.60%。本實(shí)驗(yàn)可為四數(shù)九里香葉精油的進(jìn)一步開發(fā)利用奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。