泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的提取工藝優(yōu)化、組成分析及感官評(píng)價(jià)

馬曉靜，韓建，王彤，姜榮悅，王淮,2，王獻(xiàn)，姚日生,2

（1.合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，安徽合肥 230009）（2.合肥工業(yè)大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥 230009）（3.悅康藥業(yè)集團(tuán)，安徽天然制藥有限公司，安徽阜陽(yáng) 236033）

羅勒（Ocimum basilicum）為一年生唇形科羅勒屬藥食兩用芳草植物[1]。羅勒屬植物在全世界約有100～150 種，廣泛分布于非洲和亞洲等地區(qū)[2]。羅勒的全草均可入藥，分布于莖、葉、花穗的芳香性揮發(fā)油是其主要藥效成分，具有抗氧化、抗炎鎮(zhèn)痛、抗腹瀉、抗過(guò)敏和抗菌等藥理作用[3,4]。泰國(guó)羅勒（Ocimum basilicumvar.thyrsiflorum）是原生于東南亞的一種羅勒變種，因其獨(dú)特的茴香和辛辣味道被廣泛使用于東南亞料理及歐洲餐食中[5]。泰國(guó)羅勒的獨(dú)特感官屬性歸功于特定的揮發(fā)油成分，甲基胡椒酚、甲基丁香酚、α-蒎烯、桉葉油醇、檸檬烯、羅勒烯、萜品油烯、芳樟醇等均是泰國(guó)羅勒的氣味活性化合物[6-8]。研究還表明高的甲基胡椒酚含量與低比例的其它氣味活性化合物的組合可使泰國(guó)羅勒具有更新鮮和強(qiáng)烈的香氣，是體現(xiàn)其高品質(zhì)的重要指標(biāo)[6]。

芳草植物材料的保存技術(shù)和揮發(fā)油的提取工藝是影響揮發(fā)油得率和品質(zhì)的關(guān)鍵因素。熱干燥是最常用的干燥保存方法，另外還有冷凍干燥、對(duì)流干燥及微波干燥等。但這些方法不可避免的會(huì)導(dǎo)致芳草植物揮發(fā)性成分的含量和種類(lèi)發(fā)生變化，因此芳草植物的最佳干燥方法只能通過(guò)評(píng)估揮發(fā)油得率或特定揮發(fā)性成分的回收率來(lái)選擇[9,10]。在提取工藝方面，水中蒸餾法、水蒸汽蒸餾法、超臨界流體萃取法、有機(jī)溶劑萃取法等均可用于芳草植物揮發(fā)性成分的提取。其中，有機(jī)溶劑萃取法具有萃取得率高、成分安全等優(yōu)點(diǎn)，但揮發(fā)油中易有溶劑殘留。超臨界流體萃取法具有處理溫度低、提取率高等優(yōu)勢(shì)，但設(shè)備較貴。傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法及水中蒸餾法以設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作、無(wú)試劑污染等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。

對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理也能在一定程度上提高揮發(fā)油得率，常采用的預(yù)處理方法有機(jī)械粉碎法、浸泡法、微波輔助法、超聲波法和酶預(yù)處理等[11-14]，其原理又有所區(qū)別。對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理也能在一定程度上提高揮發(fā)油得率，常采用的預(yù)處理方法有機(jī)械粉碎法、浸泡法、微波輔助法、超聲波法和酶預(yù)處理等，其原理又有所區(qū)別。Thien 等人[15]采用了微波輔助水蒸氣蒸餾法（MAHD）提取越南羅勒精油。結(jié)果顯示，采用優(yōu)化后采用MAHD 法可使羅勒精油得率達(dá)到0.6%。這種提高效果被歸因于微波能量可對(duì)油腺細(xì)胞壁內(nèi)部施加壓力，從而更有利于羅勒內(nèi)部結(jié)構(gòu)所含精油的有效浸出。艾薇等[16]采用微波輔助提取羅勒（Ocimum basilicumLinn）精油時(shí)還發(fā)現(xiàn)使用m=4% NaCl 溶液浸泡6 h 可以進(jìn)一步提高羅勒精油的得率，最優(yōu)條件下羅勒精油的得率達(dá)到0.38%。為了制備獲得芳香化橄欖油，Chemat 等[17]使用超聲波輔助技術(shù)將羅勒（Ocimum basilicumL.）中的精油提取到橄欖油中。這種工藝可以在短短幾分鐘內(nèi)獲得芳香化橄欖油，大大縮短了芳香化的時(shí)間。主要原因是超聲波產(chǎn)生的、射向羅勒植物表面的精油腺體的微射流導(dǎo)致了腺體的爆炸，從而促進(jìn)了精油釋放到周?chē)橘|(zhì)中。

SO3微熱爆（SO3Micro-Thermal Explosion，STEX）預(yù)處理技術(shù)是一種木質(zhì)纖維素材料的預(yù)處理技術(shù)，最早被用于去除秸稈中的木質(zhì)素，促進(jìn)纖維素酶的酶解糖化。其作用原理是通過(guò)誘導(dǎo)SO3與結(jié)合水發(fā)生原位熱爆破作用以打破生物質(zhì)表層的剛性結(jié)構(gòu)并形成孔洞和縫隙，同時(shí)通過(guò)和木質(zhì)素上酚羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，使木質(zhì)素分解為小片段，幫助水進(jìn)入植物內(nèi)部組織從而更有利于物質(zhì)的提取[18]。STEX 具有反應(yīng)條件溫和、設(shè)備要求低、可用于熱敏生物質(zhì)的預(yù)處理等優(yōu)點(diǎn)，目前已被用于秸稈生物質(zhì)的綜合利用和中草藥有效成分提取，如丹皮酚等的提取領(lǐng)域[19,20]?？紤]到揮發(fā)油的易揮發(fā)性和熱不穩(wěn)定性，采用STEX 對(duì)泰國(guó)羅勒進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，需先對(duì)SO3用量、預(yù)處理時(shí)間和溫度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

近年來(lái)，對(duì)羅勒揮發(fā)油的研究大多集中在甜羅勒（Ocimum basilicumL.）揮發(fā)油的提取工藝比較及揮發(fā)性成分分析方面，缺乏評(píng)估干燥方法、提取方式、預(yù)處理技術(shù)對(duì)揮發(fā)油得率、香氣質(zhì)量及感官香氣影響的報(bào)告。對(duì)于知名度在不斷提高的泰國(guó)羅勒更是如此?；诖?，本文在確定泰國(guó)羅勒干燥方式和揮發(fā)油提取方法的基礎(chǔ)上，首先優(yōu)化并確定了STEX 預(yù)處理的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)揮發(fā)油提取率的影響；隨后比較了STEX 預(yù)處理前后泰國(guó)羅勒葉片組織的微觀結(jié)構(gòu)、元素組成和官能團(tuán)組成的變化；最后利用GC-MS 分析了STEX 預(yù)處理對(duì)所得揮發(fā)油的化學(xué)組成的影響，并結(jié)合感官評(píng)定確定了不同揮發(fā)油的感官香氣輪廓，以期通過(guò)開(kāi)展上述研究能在提高揮發(fā)油得率的同時(shí)，滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)揮發(fā)油品質(zhì)的要求，為泰國(guó)羅勒的綜合利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

原料為新鮮泰國(guó)羅勒（Ocimum basilicumvar.thyrsiflora），2021 年4 月至6 月購(gòu)買(mǎi)于連云港中恒生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司。Na2SO4、CH2Cl2，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司；φ=98% H2SO4，昆山金城試劑有限公司；P2O5，上海泰坦科技股份有限公司，其余試劑均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。所用試劑均為分析純。

1.2 主要儀器設(shè)備

JY 009 純露機(jī)，麗水市一鼎坊蒸餾設(shè)備；101 A-3鼓風(fēng)干燥箱，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠；JSM-6490LV 掃描電子顯微鏡，日本電子制造有限公司；Vario EL Ⅲ元素分析儀，德國(guó)Elementar 公司；Nicolet iS5 傅立葉變換紅外光譜儀，美國(guó)熱電尼高力公司；Agilent 8890-7000D 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)安捷倫科技公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 泰國(guó)羅勒的干燥

取新鮮泰國(guó)羅勒全草各5.0 kg，采用陰干、40 ℃熱烘干和60 ℃熱烘干的方式進(jìn)行干燥處理，待重量再無(wú)變化后停止干燥，測(cè)定含水率后封入保鮮袋備用。其中，陰干是將新鮮泰國(guó)羅勒置于自然通風(fēng)且無(wú)陽(yáng)光直射的房間中持續(xù)干燥168 h；40 ℃熱烘干和60 ℃熱烘干是將新鮮泰國(guó)羅勒分別置于溫度為40 ℃或60 ℃烘箱中干燥44 h 或24 h。

1.3.2 泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的提取

使用JY 009 純露機(jī)，采用水中蒸餾（Water Distillatin，WD）和水上蒸餾（Steam Distillation，SD）兩種方式提取泰國(guó)羅勒揮發(fā)油。精油分離管收集揮發(fā)油，無(wú)水Na2SO4干燥，4 ℃避光保存?zhèn)溆谩?/p>

式中：

C——揮發(fā)油得率，%；

m1——揮發(fā)油質(zhì)量，g；

m0——羅勒干物質(zhì)質(zhì)量，g；

WD 法提取揮發(fā)油準(zhǔn)確稱(chēng)取新鮮泰國(guó)羅勒200 g，陰干、40 ℃熱烘干和60 ℃熱烘干的泰國(guó)羅勒各30 g置于純露機(jī)中，按1:20（m/V）加入蒸餾水，與水共沸連續(xù)提取1 h，收集淡黃色泰國(guó)羅勒揮發(fā)油，并計(jì)算揮發(fā)油得率。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。

SD 法提取揮發(fā)油準(zhǔn)確稱(chēng)取新鮮泰國(guó)羅勒200 g，陰干、40 ℃熱烘干和60 ℃熱烘干的泰國(guó)羅勒各30 g置于純露機(jī)的蒸架上，隔水蒸餾連續(xù)提取1 h，收集淡黃色泰國(guó)羅勒揮發(fā)油，并計(jì)算揮發(fā)油得率。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.3.3 SO3微熱爆預(yù)處理（SO3Micro-Thermal Explosion，STEX）

準(zhǔn)確稱(chēng)取陰干泰國(guó)羅勒30 g，與CaO 顆粒相互層疊后置于不同量的SO3氣體中（SO3氣體由P2O5與濃H2SO4反應(yīng)制得），在常壓和不同溫度下進(jìn)行不同程度的SO3微熱爆反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，收集預(yù)處理后的泰國(guó)羅勒，聯(lián)合SD 法提取羅勒揮發(fā)油，并計(jì)算揮發(fā)油得率。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。以泰國(guó)羅勒揮發(fā)油得率為指標(biāo)，分別考察預(yù)處理時(shí)SO3與羅勒質(zhì)量比（1:5、1:4、1:3、1:2、1:1）、預(yù)處理溫度（40、45、50、55、60 ℃）和預(yù)處理時(shí)間（20、30、40、50、60 min）對(duì)揮發(fā)油得率的影響，確定最優(yōu)預(yù)處理工藝參數(shù)。

1.3.4 泰國(guó)羅勒表面微觀結(jié)構(gòu)的掃描電鏡觀察

采用掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopes，SEM）觀察新鮮、40 ℃熱烘干以及STEX預(yù)處理前后陰干的泰國(guó)羅勒樣品的表面微觀結(jié)構(gòu)。將羅勒樣品剪成大小適宜的塊狀，粘貼于銅平臺(tái)的導(dǎo)電膠上，將平臺(tái)置于噴金室進(jìn)行噴金使樣品具有導(dǎo)電性，噴金后的平臺(tái)置于觀察室內(nèi)，此時(shí)設(shè)備加速電壓為2 kV。

1.3.5 泰國(guó)羅勒的元素組成分析

取STEX 預(yù)處理前后的陰干泰國(guó)羅勒樣品，粉碎并過(guò)80 目篩后放入離心管中，使用Vario EL Ⅲ元素分析儀分析兩種樣品中C、H、N、S 元素的含量。

1.3.6 泰國(guó)羅勒的紅外光譜分析

取STEX 預(yù)處理前后的陰干泰國(guó)羅勒樣品，粉碎并過(guò)80 目篩后放入離心管中，采用KBr 壓片法制膜，進(jìn)行紅外光譜分析，掃描范圍4 000～500 cm-1。具體操作：取顆粒狀KBr，經(jīng)研磨后制成透明且無(wú)損的空白壓片，取微量待測(cè)樣品粉末與KBr 混勻制成樣品壓片，測(cè)試前用空白背景峰進(jìn)行修正。

1.3.7 泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的GC-MS 分析

使用GC-MS 分析不同提取工藝下所得揮發(fā)油（WD、SD、STEX-SD）的化學(xué)組成。用CH2Cl2將揮發(fā)油稀釋500 倍后進(jìn)樣，氣相色譜條件：Rtx-5 MS 石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。升溫程序：初始溫度40 ℃，保持0 min，以5 ℃/min 速度升至230 ℃并保持10 min。載氣為He，流速為1 mL/min，分流比20:1。質(zhì)譜條件：EI 電離源，電子轟擊能量為70 eV，接口溫度280 ℃，掃描質(zhì)量范圍45～350m/z，溶劑延遲時(shí)間3 min。使用峰面積歸一化法計(jì)算揮發(fā)油中各成分的相對(duì)含量，使用Willey 和NIST 譜庫(kù)檢索并結(jié)合文獻(xiàn)對(duì)揮發(fā)油中各成分進(jìn)行比較、匹配和定性。

1.3.8 泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的感官評(píng)價(jià)

泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的感官評(píng)價(jià)參照文獻(xiàn)報(bào)道的評(píng)定法進(jìn)行[21,22]。選取10 位前期經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的感官審評(píng)人員（女性和男性各5 位，年齡在24～45 歲）為評(píng)價(jià)主體。將泰國(guó)羅勒揮發(fā)油樣品編碼后根據(jù)揮發(fā)油香韻的十種屬性（茴香、辛香、酯香、干草味、檸檬香、土味、花香、木香、青香和甜香）來(lái)描述香氣。每組3 個(gè)平行樣品，將辯香紙浸入羅勒揮發(fā)油樣品中1 cm，瓶口刮掉多余的料液后在距離鼻子2 cm 處進(jìn)行感官評(píng)析。采用10 分制描述性分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)，分值越高，香氣嗅聞強(qiáng)度越大，未嗅聞到0 分、香氣較弱3 分、香氣適中5 分、香氣較強(qiáng)7 分、香氣強(qiáng)烈10 分。以10 位感官審評(píng)人員評(píng)分的平均值為描述該香氣屬性的最終得分制作雷達(dá)指紋圖譜。

1.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)三次，除特別說(shuō)明外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果按照“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。采用SPSS 25.0 軟件進(jìn)行方差分析，Origin 2019 進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與討論

2.1 干燥方法和提取方式對(duì)泰國(guó)羅勒揮發(fā)油得率的影響

考察并比較了干燥方式和提取方式對(duì)泰國(guó)羅勒揮發(fā)油得率的影響（圖1）。結(jié)果顯示，新鮮泰國(guó)羅勒的含水量均在86%～88%，陰干、40 ℃熱烘干及60 ℃熱烘干下所得羅勒干物質(zhì)的最終含水量均在10%～12%；無(wú)論采取何種干燥方式，相比于WD 法，SD 法均更利于泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的提??；使用SD 法提取揮發(fā)油時(shí)，陰干泰國(guó)羅勒的揮發(fā)油得率最高（0.40%），其次是40℃熱烘干泰國(guó)羅勒（0.30%）和新鮮泰國(guó)羅勒（0.17%），最后是60 ℃熱烘干泰國(guó)羅勒（0.15%）。因此，本研究采用陰干法和SD 法為最優(yōu)的干燥方式和提取方法。

圖1 提取方式和干燥方法對(duì)泰國(guó)羅勒揮發(fā)油得率的影響Fig.1 Effects of extraction and biomass drying methods on the yield of essential oil from Thai basil

2.2 STEX 預(yù)處理的工藝參數(shù)優(yōu)化

以揮發(fā)油得率為指標(biāo)，考察STEX 預(yù)處理關(guān)鍵工藝參數(shù)（SO3與干物質(zhì)質(zhì)量比，預(yù)處理溫度及預(yù)處理時(shí)間）對(duì)陰干泰國(guó)羅勒揮發(fā)油得率的影響，確定最優(yōu)預(yù)處理工藝參數(shù)（圖2）。

圖2 預(yù)處理時(shí)SO3與干物質(zhì)質(zhì)量比（a）、預(yù)處理溫度（b）和預(yù)處理時(shí)間（c）對(duì)泰國(guó)羅勒揮發(fā)油提取得率的影響Fig.2 Effects of SO3 to dry mass ratio (a),pretreatment temperature (b),and pretreatment time (c) on the yield of essential oil from Thai basil

由圖2a 可知，SO3與干物質(zhì)質(zhì)量比從1:5 提高至1:3 時(shí)，揮發(fā)油得率隨比例增大而顯著增大。揮發(fā)油的得率沒(méi)有隨SO3與干物質(zhì)質(zhì)量比的繼續(xù)增加而增加，而是保持在一定水平不再變化。原因可能是當(dāng)SO3與干物質(zhì)質(zhì)量比為1:3 時(shí)，反應(yīng)達(dá)到了飽和狀態(tài)。綜合考慮，最佳SO3與干物質(zhì)質(zhì)量比為1:3。

如圖2b 所示，當(dāng)預(yù)處理溫度從40 ℃升至50 ℃時(shí)，羅勒揮發(fā)油得率隨著預(yù)處理溫度的上升而增大。原因?yàn)轭A(yù)處理溫度的升高可使SO3氣體在羅勒內(nèi)部的擴(kuò)散速度加快，更易于與羅勒中的結(jié)合水發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生原位爆破，加快提取過(guò)程中揮發(fā)油成分的向外擴(kuò)散，從而提高了揮發(fā)油得率。當(dāng)預(yù)處理溫度為50 ℃時(shí)，羅勒揮發(fā)油得率達(dá)到最大。隨著預(yù)處理溫度的繼續(xù)升高，羅勒揮發(fā)油得率則會(huì)逐漸下降，原因是溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致已發(fā)生膨脹和氣孔擴(kuò)張的羅勒干物質(zhì)中的揮發(fā)油揮發(fā)速度增快，致使揮發(fā)油在預(yù)處理過(guò)程中的損失率增高，從而導(dǎo)致提取時(shí)得率下降。因此，最佳預(yù)處理溫度為50 ℃。

預(yù)處理時(shí)間對(duì)揮發(fā)油得率的影響如圖2c 所示，隨著預(yù)處理時(shí)間的延長(zhǎng)，羅勒揮發(fā)油得率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。在30 min 時(shí)，反應(yīng)狀態(tài)達(dá)到最優(yōu)，揮發(fā)油得率最高?？梢园l(fā)現(xiàn)，若預(yù)處理過(guò)程中反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，則原位爆破發(fā)生不充分，對(duì)提取率的有利影響有限；若反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，反應(yīng)飽和后將會(huì)引起揮發(fā)油中揮發(fā)性組分的散失或者破壞嚴(yán)重，對(duì)提取率產(chǎn)生有害影響，提取率下降。故預(yù)處理的最優(yōu)反應(yīng)時(shí)間為30 min。

綜上，使用STEX 技術(shù)對(duì)陰干泰國(guó)羅勒進(jìn)行預(yù)處理的最佳工藝參數(shù)為SO3與羅勒干物質(zhì)質(zhì)量比1:3、50 ℃下反應(yīng)30 min，此條件下，羅勒揮發(fā)油得率最高，達(dá)到0.56%，比SD 法和WD 法分別提高了41.41%和90.48%。

以200 g STEX 預(yù)處理后的陰干泰國(guó)羅勒為提取對(duì)象，對(duì)上述最優(yōu)預(yù)處理工藝進(jìn)行了放大驗(yàn)證。結(jié)果顯示，揮發(fā)油得率可進(jìn)一步提高至0.60%。因此，本研究所選STEX 預(yù)處理工藝的放大效果良好，具有放大生產(chǎn)的可行性。

2.3 STEX 預(yù)處理對(duì)泰國(guó)羅勒表面微觀結(jié)構(gòu)的影響

使用SEM 觀察并比較了STEX 預(yù)處理前后的陰干泰國(guó)羅勒與新鮮及40 ℃熱烘干所得泰國(guó)羅勒在表面微觀結(jié)構(gòu)上的區(qū)別（圖3）。結(jié)果顯示，不同干燥方式和預(yù)處理會(huì)給羅勒葉片的外觀性狀和微觀結(jié)構(gòu)帶來(lái)不同影響。其中，新鮮羅勒的葉面平整，葉片細(xì)胞排列有序，細(xì)胞間界限不明顯，儲(chǔ)存精油的腺體和開(kāi)放度較低的氣孔清晰可見(jiàn)（圖3a、3b）；陰干羅勒的葉面皺縮凹陷，葉緣卷曲，呈勺狀，細(xì)胞形態(tài)完整，細(xì)胞間界限明顯，部分腺體內(nèi)陷于凹陷區(qū)，氣孔開(kāi)放度較新鮮葉片高（圖3c、3d）；40 ℃熱烘干羅勒的葉面稍鼓，葉緣兩側(cè)向中間卷起，呈卷筒狀或勺狀，葉表面角質(zhì)層皺化現(xiàn)象明顯，細(xì)胞失水皺縮變形嚴(yán)重，細(xì)胞間界限明顯，精油腺體也出現(xiàn)一定程度的皺縮，氣孔擴(kuò)張度與陰干狀態(tài)基本一致（圖3e、3f）；STEX 預(yù)處理陰干羅勒的葉面粗糙程度顯著增加，葉面皺縮凹陷程度增加，“爆破”現(xiàn)象明顯，細(xì)胞形態(tài)完整度降低，細(xì)胞間界限模糊，精油腺體變大變蓬松，氣孔擴(kuò)張程度也顯著增大（圖3g、3h）。

圖3 干燥方式和STEX 預(yù)處理對(duì)泰國(guó)羅勒表面微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effects of drying methods and STEX pretreatment on the surface microstructure of Thai basil

結(jié)合羅勒葉面的微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果，我們認(rèn)為陰干能夠較完整的保持細(xì)胞形態(tài)，最大程度的降低揮發(fā)性成分在干燥過(guò)程中的揮發(fā)。40 ℃熱烘干使羅勒表面角質(zhì)層皺縮變硬，角質(zhì)層結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的稍許膨脹，而這種膨脹效應(yīng)可使羅勒所含揮發(fā)性化合物更易釋放到大氣中，最終造成提取過(guò)程中揮發(fā)油得率的降低[10]。該現(xiàn)象在留蘭香的冷凍干燥[23]、羅勒的微波干燥[24]和牛至的微波干燥[25]過(guò)程中也被觀察到。STEX 預(yù)處理后的泰國(guó)羅勒的微觀形態(tài)出現(xiàn)了明顯的“爆破”現(xiàn)象，致使其微觀結(jié)構(gòu)表面粗糙、氣孔擴(kuò)大且精油腺體暴露于植物表面，該現(xiàn)象的出現(xiàn)可以增加蒸餾過(guò)程中水蒸氣與腺體的接觸面積，且氣孔的擴(kuò)張也更有利于水蒸氣在羅勒組織中的傳遞，對(duì)揮發(fā)油的提取有顯著的增效作用。

2.4 STEX 預(yù)處理對(duì)泰國(guó)羅勒元素組成及官能團(tuán)組成的影響

STEX 預(yù)處理技術(shù)的原理是SO3與干物質(zhì)中結(jié)合水生成H2SO4并發(fā)生原位爆破，因此，預(yù)處理后的羅勒干物質(zhì)中會(huì)殘留少量的H2SO4。本研究中，使用了元素分析儀和傅里葉變換紅外色譜儀對(duì)預(yù)處理前后的羅勒干物質(zhì)進(jìn)行了元素（表1）和主要官能團(tuán)的分析比較（圖4）。由表1 可以看出，STEX 預(yù)處理前后的羅勒干物質(zhì)的C、H、N 含量基本保持不變，但預(yù)處理后的羅勒干物質(zhì)的S 含量要顯著高于未處理組（p＜0.05），差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，STEX 預(yù)處理前后的羅勒干物質(zhì)的FT-IR 譜圖完全重疊，特征峰均在3 500～500 cm-1，且預(yù)處理后的羅勒干物質(zhì)在810 cm-1處也無(wú)硫酯鍵的特征吸收峰，提示STEX 預(yù)處理對(duì)羅勒干物質(zhì)的化學(xué)組成（主要官能團(tuán)）基本無(wú)影響。

表1 STEX 預(yù)處理前后泰國(guó)羅勒干物質(zhì)的元素含量變化Table 1 Changes of elemental contents of Thai basil before and after STEX pretreatment

圖4 STEX 預(yù)處理前后泰國(guó)羅勒干物質(zhì)的FT-IR 圖譜Fig.4 FT-IR spectra of Thai basil before and after STEX pretreatment

2.5 STEX 預(yù)處理對(duì)泰國(guó)羅勒揮發(fā)油化學(xué)組成的影響

使用GC-MS 考察了提取方式（WD，SD）和預(yù)處理（STEX-SD）對(duì)泰國(guó)羅勒揮發(fā)油主要化學(xué)組成的影響。經(jīng)質(zhì)譜庫(kù)檢索，三種揮發(fā)油共鑒定出32 種化合物，其中WD 法來(lái)源的揮發(fā)油共有33 個(gè)峰，其中可鑒定化合物27 種，占揮發(fā)油總量的99.33%；SD 法來(lái)源的揮發(fā)油共有37 個(gè)峰，可鑒定化合物30 種，占揮發(fā)油總量的99.01%；STEX-SD 法來(lái)源的揮發(fā)油共有42 個(gè)峰，可鑒定化合物31 種，占揮發(fā)油總量的98.53%。三種揮發(fā)油的共有成分共有26 種，SD 和STEX-SD 來(lái)源的揮發(fā)油各含有1 種特有成分，分別是1-石竹烯和胡椒酚，WD 來(lái)源的揮發(fā)油無(wú)特有成分。

使用面積歸一法確定的各成分的相對(duì)百分含量如表2 所示?？梢钥闯觯谆贩泳荳D、SD、STEX-SD 來(lái)源的泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的最重要成分，分別占61.61%、65.36%和57.76%；其次為甲基丁香酚，含量分別為23.75%、12.14%和17.65%。該結(jié)果與以芳樟醇或甲基胡椒酚為主要組分的來(lái)自不同產(chǎn)地的甜羅勒有顯著不同[26,27]，與Tibet 等[5]所得泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的主要成分基本一致。

表2 WD、SD、STEX-SD 所得不同泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的主要化學(xué)成分及相對(duì)含量Table 2 Main chemical composition and content of Thai basil essential oil obtained by WD,SD,and STEX-SD

WD 來(lái)源的揮發(fā)油中醇類(lèi)成分有8 種，占總的9.27%，其中含量較高有桉葉油醇（2.89%）、芳樟醇（3.34%）和τ-杜松醇（2.24%）等；萜烯類(lèi)成分有13種，占總的3.70%，其中含量較高的是羅勒烯（0.37%）、β-欖香烯（0.41%）、順式-α-香柑油烯（0.92%）、γ-依蘭油烯（0.45%）等；另外，還含有酮類(lèi)（0.41%）和酯類(lèi)（0.59%）等微量成分。

桉葉油醇（3.20%）、芳樟醇（3.34%）、順式-α-香柑油烯（3.91%）、γ-依蘭油烯（1.28%）和τ-杜松醇（1.14%）是SD 來(lái)源的揮發(fā)油中除甲基胡椒酚和甲基丁香酚外占比較多的化學(xué)成分；SD 來(lái)源的揮發(fā)油中醇類(lèi)成分共有7 種，占總的8.19%；萜烯類(lèi)成分有17 種，占總的12.20%，種類(lèi)和含量均顯著高于WD 來(lái)源的揮發(fā)油。

除甲基胡椒酚和甲基丁香酚外，STEX-SD 來(lái)源的揮發(fā)油中占比高于1.00%的還包括桉葉油醇（3.42%）、芳樟醇（3.98%）、β-欖香烯（1.12%）、順式-α-香柑油烯（3.65%）、γ-依蘭油烯（1.33%）以及τ-杜松醇（1.88%）。含量和豐度均更高的上述組分可賦予此來(lái)源的揮發(fā)油以更豐富和明顯的香氣輪廓。此外，STEX-SD 來(lái)源的揮發(fā)油中醇類(lèi)成分有9 種，占總的10.24%；萜烯類(lèi)成分有16 種，占總的11.85%，較WD 來(lái)源的揮發(fā)油中萜烯類(lèi)含量高8.10%。

綜合比較可以發(fā)現(xiàn)，使用WD 法提取揮發(fā)油時(shí)部分物質(zhì)（特別是萜烯類(lèi)物質(zhì)）會(huì)發(fā)生熱解/水解并溶解于水中，因此造成了部分物質(zhì)的缺失或含量的降低，而STEX-SD 來(lái)源的揮發(fā)油的化學(xué)組成和占比與SD 來(lái)源的揮發(fā)油基本一致。泰國(guó)羅勒揮發(fā)油中所含醇類(lèi)、酯類(lèi)、萜烯類(lèi)化合物在食品、化妝品和醫(yī)藥行業(yè)中的利用價(jià)值較高，不同品種來(lái)源和提取方式所得揮發(fā)油得率和化學(xué)組成的差異，決定了其使用范圍和應(yīng)用價(jià)值。因此，結(jié)合STEX 預(yù)處理具有的可顯著提高揮發(fā)

油得率的作用，我們認(rèn)為STEX 預(yù)處理在揮發(fā)油提取 領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用意義。

2.6 STEX 預(yù)處理對(duì)泰國(guó)羅勒揮發(fā)油香氣感官評(píng)價(jià)的影響

對(duì)WD、SD、STEX-SD 所得泰國(guó)羅勒揮發(fā)油進(jìn)行了感官評(píng)價(jià)，香氣屬性的雷達(dá)指紋圖譜如圖5 所示。

圖5 WD、SD、STEX-SD 所得泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的香氣輪廓圖Fig.5 Sensory aroma profile of Thai basil essential oils obtained by WD,SD and STEX-SD

WD 提取的泰國(guó)羅勒揮發(fā)油具有的主要香味有茴香（6.50）、酯香（4.75）、辛香（4.63）、青香（4.25）、檸檬香（4.25）；SD 提取得的泰國(guó)羅勒揮發(fā)油具有強(qiáng)烈的茴香（7.75）、檸檬香（6.13）、辛香（4.75）、酯香（4.75）和青香（3.50）；STEX-SD 提取的泰國(guó)羅勒揮發(fā)油也具有茴香（7.38）、檸檬香（6.25）、辛香（5.50）、酯香（5.13）、青香（4.63）氣味?？梢园l(fā)現(xiàn)，三種泰國(guó)羅勒揮發(fā)油均具有較強(qiáng)的茴香（甲基胡椒酚）、檸檬香（蒎烯、D-檸檬烯、α-松油醇）、辛香（β-石竹烯、甜沒(méi)藥烯）、酯香（乙酸小茴香酯、乙酸龍腦酯）和青香（芳樟醇、龍腦、乙酸龍腦酯等單環(huán)單萜和雙環(huán)雙萜的含氧化合物），但彼此間的感官香氣仍存在一定差異，這種感官香氣的差異主要由揮發(fā)性物質(zhì)的差異引起（表2）。SD、STEX-SD 法所得泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的最主要香氣是茴香和檸檬香香氣，而WD 法所得揮發(fā)油的最主要香氣僅為茴香香氣；茴香香氣最強(qiáng)的是SD 法所得揮發(fā)油，其次是STEX-SD 和WD；檸檬香香氣最強(qiáng)的是STEX-SD所得揮發(fā)油，其次為SD 和WD。該結(jié)論與Lyczko 等[6]報(bào)道一致，當(dāng)具有高含量的甲基胡椒酚，越具有濃烈的茴香味，再次證明了STEX 預(yù)處理不但能夠大幅提高揮發(fā)油得率，還能保證揮發(fā)油的品質(zhì)。

此外，由于WD 提取過(guò)程中部分精油會(huì)溶解于水中，因此WD 來(lái)源的揮發(fā)油的香味整體弱于SD 和STEX-SD 法，且STEX-SD 來(lái)源的揮發(fā)油的香味最明顯。結(jié)合對(duì)預(yù)處理前后的羅勒干物質(zhì)的SEM 圖比較以及揮發(fā)油的主要組分分析，認(rèn)為STEX 預(yù)處理可使泰國(guó)羅勒干物質(zhì)上的精油腺體暴露，氣孔擴(kuò)張，從而更有利于蒸餾提取過(guò)程中揮發(fā)油在體系中的傳質(zhì)，最終達(dá)到了提高揮發(fā)油得率并保證揮發(fā)油品質(zhì)的目的。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果顯示，選用陰干干燥方式，采用SD 法更利于泰國(guó)羅勒揮發(fā)油提取，且STEX 預(yù)處理可以顯著提高揮發(fā)油的得率；優(yōu)化后確定STEX 預(yù)處理的最佳工藝參數(shù)為SO3與羅勒干物質(zhì)質(zhì)量比1:3、50 ℃下反應(yīng)30 min，羅勒揮發(fā)油的得率可達(dá)到0.56%，相比于SD 法和WD 法分別提高41.41%和90.48%；放大驗(yàn)證后，揮發(fā)油得率可進(jìn)一步提高至0.60%。

STEX 預(yù)處理后的泰國(guó)羅勒的微觀形態(tài)出現(xiàn)了明顯的“爆破”現(xiàn)象，還出現(xiàn)了葉片表面粗糙、氣孔擴(kuò)大及精油腺體暴露等現(xiàn)象，該微觀形態(tài)的改變?cè)黾恿苏麴s過(guò)程中水蒸氣與腺體的接觸面積，提升了水蒸氣在羅勒組織中的傳遞效率，從而顯著提高了揮發(fā)油的得率；STEX 預(yù)處理會(huì)顯著提高泰國(guó)羅勒中S 元素的含量，但基本不影響其官能團(tuán)組成，提示經(jīng)STEX 預(yù)處理后的羅勒干葉除可用于揮發(fā)油的提取外，仍可不受影響的應(yīng)用于其它領(lǐng)域。

泰國(guó)羅勒揮發(fā)油的GC-MS分析和感官香氣評(píng)價(jià)結(jié)果則提示，SD 和STEX-SD 來(lái)源的揮發(fā)油所含組分基本一致，種類(lèi)均多于WD 來(lái)源的揮發(fā)油，特別是萜烯類(lèi)物質(zhì)；且相比于WD 和SD 來(lái)源的揮發(fā)油，STEX-SD來(lái)源的揮發(fā)油的香氣豐度更高、香味更明顯。

由此可見(jiàn)，STEX 作為一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效的預(yù)處理方法，可用于羅勒等芳香植物揮發(fā)油的提取領(lǐng)域以提高揮發(fā)油的得率并保證香氣的質(zhì)量。