丁香花精油提取工藝及不同花期香氣成分分析

張婷婷，楊玉紅，王世強(qiáng)，康宗利

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽 110161）

丁香（Syringa）為木犀科丁香屬落葉灌木植物[1]，在世界上已有上千年的栽培歷史，主要分布在中國、朝鮮、日本以及歐洲東南部。我國是丁香屬植物的分布中心，主要生長在西南、西北、華北、東北等地區(qū)。丁香精油是食品、化妝品、醫(yī)藥工業(yè)的良好香料，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｄ壳埃∠憔椭饕捎脗鹘y(tǒng)壓榨法、浸出法、蒸餾法[2]提取精油，采用GC-MS分析精油成分[3]。超聲波在生物活性物質(zhì)提取方面已廣泛應(yīng)用，但在油脂提取方面尚處探索階段，關(guān)于用超聲波提取丁香花精油工藝方面研究報(bào)道則甚少，也未見丁香鮮花在不同花期香氣成分變化的研究報(bào)道。

本試驗(yàn)以降低能耗、提高出油率為考察指標(biāo)，采用超聲波輔助提取法，通過單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)丁香花精油的提取工藝進(jìn)行了研究，然后用GC-MS成分對(duì)比分析，考察丁香在不同開花期揮發(fā)性香氣成分的變化，為全面了解丁香在不同花期揮發(fā)性香氣成分變化規(guī)律，為丁香的進(jìn)一步研究及更好地開發(fā)利用這一資源提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)對(duì)象 丁香鮮花采自沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)。將鮮花按花蕾（花徑約為0.2 cm）、半開期（花徑約為 0.4～0.5 cm）、全花（花徑約 0.7～0.8 cm）與衰花（花瓣萎焉）進(jìn)行分類，分別陰干，備用。

1.1.2 試驗(yàn)儀器 數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-6（國華電器有限公司）、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀N-1001型（ELEY德國制造）；SK5200LHC型超聲波清洗器（上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司）；循環(huán)水真空泵SHZD型（河南省鞏義市英峪儀器廠）；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀HP-5988A型（美國惠普公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程 超聲波提取丁香花精油的工藝流程為：丁香花陰干→粉碎→加入提取溶劑→浸泡→超聲波法提取→抽濾→真空濃縮濾液→烘干至恒重→丁香花精油。

提取率（%）=100×提取物質(zhì)量（g）/樣品質(zhì)量（g）1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn) 超聲時(shí)間對(duì)丁香花精油得率的影響：設(shè)超聲時(shí)間依次為 10、20、30、40、50、60 min時(shí)間段，在相同的條件下提取精油，比較它們之間出油率的差別，選出最佳超聲時(shí)間。

溶劑用量對(duì)丁香花精油出油率的影響：設(shè)溶劑用量（料液比 mL/g）依次為 1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35。在相同的條件下提取精油，比較它們之間出油率的差別，選出最佳溶劑用量比。

浸泡時(shí)間對(duì)丁香花精油出油率的影響：設(shè)浸泡時(shí)間依次為 16、18、20、22、24、26 h 時(shí)間段，在相同的條件下提取精油，比較它們之間出油率的差別，選出最佳浸泡時(shí)間。

1.2.3 丁香花精油的GC/MS分析 色譜條件：OV-101彈性石英毛細(xì)管柱25 m×0.25 mm×0.33 μm；柱溫：40℃保持 5 min，然后以 5℃/min的速度升至200℃，保持10 min；汽化室溫度：230℃；載氣：He；載氣流量：1 mL/min；進(jìn)樣量：0.5 μL；分流比：80∶1；傳輸線溫度：200℃；離子源：EI源，離子源溫度：230℃；電子能量：70 eV；發(fā)射電流：300 μA；質(zhì)量范圍：33～500 amμ/s。

2 結(jié)果與分析

2.1 丁香花不同花期的出油率變化

將丁香花花期劃分為花蕾、半開、全開和衰敗期4個(gè)時(shí)期，以出油率為指標(biāo)，確定丁香花采摘的最佳時(shí)期。

圖1可知，不同花期的丁香花的出油率不同，以全開期達(dá)到最大值。這是因?yàn)榫统煞质侵参矬w次生代謝的中間產(chǎn)物，主要存在于植物細(xì)胞的油組織中[4]。在全開期，植物精油成分合成的前體或者與精油合成相關(guān)的酶轉(zhuǎn)移到花中[5]，進(jìn)行相應(yīng)的生化反應(yīng)，使花中精油香氣成分的積累量增多。

圖1 丁香花不同花期的出油率

2.2 超聲時(shí)間對(duì)丁香花精油出油率的影響

圖2可看出，隨著超聲時(shí)間的延長丁香花精油的出油率先呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，但處理時(shí)間過長（超過40 min），溶質(zhì)分子碰撞以致溫度升高，使精油揮發(fā)嚴(yán)重，出油率反而迅速下降。

圖2 超聲時(shí)間對(duì)丁香花精油出油率的影響

2.3 溶劑用量對(duì)丁香花精油出油率的影響

圖3可看出，在試驗(yàn)所設(shè)溶劑用量范圍內(nèi)，料液比在 1∶10～1∶20 內(nèi)，丁香花精油出油率升高，但小于1∶20后出油率呈下降的趨勢(shì)。這是因?yàn)槿軇┯昧吭酱螅瑵B透壓也就越高，油脂也就越易滲透出來，當(dāng)用量達(dá)到一定值后，因丁香油脂含量逐漸減小，就越難溶出，得率也趨于下降。所以，溶劑用量以1∶20（mL/g）較合理。

圖3 液料比對(duì)丁香花精油出油率的影響

2.4 浸泡時(shí)間對(duì)丁香花精油出油率的影響

圖4可看出，浸泡時(shí)間≤24 h時(shí)，浸泡時(shí)間越長，出油率越高；浸泡時(shí)間>24 h時(shí)，出油率基本不變。這是因?yàn)榻葜荒芷鸬剿⒌淖饔茫越輹r(shí)間不宜過長，以≤24 h為宜。

2.5 氣相色譜分析結(jié)果

圖5、6、7、8分別為丁香花花蕾期、半開期、全開期與衰敗期精油的氣相色譜，表1為其相應(yīng)的GC/MS分析結(jié)果。

圖5 丁香花花蕾精油色譜

表1 不同花期的丁香鮮花主要香氣成分的分析結(jié)果

由圖5、6和表1可知：花蕾期丁香花共鑒定出10種化合物，且各化合物的濃度均很小。半開期的白丁香花共鑒定出35種化合物，其主要成分為丁香醇A-D、芳樟醇、2-羥基-2-乙酰基-4-甲基苯、丁香醛B、3-甲基丁醛等。

由圖7、8和表1可知：全開期的丁香花共鑒定出36種化合物，其主要成分為苯乙醛、丁香醛B、2-羥基-2-乙酰基-4-甲基苯、丁香醇A、異龍腦、香葉芳樟醇等；衰敗期的丁香花共鑒定出22種化合物，其主要成分為：2-羥基-2-乙酰基-4-甲基苯、丁香醇A、C和D、苯甲醇等。

2.6 不同花期基本成分及特征成分比較

表1可知，丁香花基本成分是不同花期精油共同具有的成分，但在不同花期其含量具有差異，其基本成分有：丁香醇A～D、芳樟醇、2-羥基-2-乙酰基-4-甲基苯、丁香醛B等。苯乙醛在花蕾中為修飾成分，在盛花和衰花中均為主體成分，且從花蕾到衰花其含量呈遞增趨勢(shì)。丁香醇A～D以及芳樟醇的含量則在盛花最大。花蕾精油中醇類化合物含量最低，全開花與衰花精油中醇類化合物的含量是花蕾精油的2倍多。由此可見，丁香花在開花過程中的各種揮發(fā)性成分的釋放規(guī)律是不同的。

3 結(jié)論與討論

采用超聲波輔助萃取丁香花精油的提取工藝的研究發(fā)現(xiàn)：（1）丁香花在花蕾期和衰敗期的含油量最低，半開期含油量次低；丁香花采摘的最佳發(fā)育時(shí)期為花朵完全盛開時(shí)。（2）丁香花精油的最佳提取工藝條件：超聲時(shí)間為40 min、料液比為1∶20、浸泡時(shí)間24 h時(shí)。（3）提取丁香精油最常用的是水蒸氣蒸餾法和有機(jī)溶劑萃取法，但存在提取時(shí)間較長，溶劑揮發(fā)損失較多，成本較高，且提油率較低等問題。而超聲波輔助提取可提高有效成分的提取率，縮短提取時(shí)間，提高提取效率，節(jié)省溶劑用量，簡化操作步驟。

丁香花GC/MS分析結(jié)果表明：（1）丁香花在開花過程中的各種揮發(fā)性成分的釋放規(guī)律是不一致的。通過鑒定基本成分有丁香醇A～D、芳樟醇、2-羥基-2-乙酰基-4-甲基苯、丁香醛B等。（2）丁香花4個(gè)花期的劃分雖然并不絕對(duì)，但試驗(yàn)研究表明香精油化學(xué)成分和含量在不同花期存在差異，可見丁香花器官的生長發(fā)育與香精油含量和化學(xué)成分有關(guān)。（3）感官上全開期的丁香花最香。檢測(cè)結(jié)果表明，全開期的香精油化學(xué)成分的含量最大，且化學(xué)成分較多，有36種。苯乙醛為重要的醛類香料成分，具有風(fēng)信子香氣[6]。苯甲醇具有甜的果香和花香，丁香醛A是香料的組成成分，丁香醛A的香味極限為0.2 ng[7]。丁香醛又是典型的花香夜蛾科類蛾最主要的引誘素[8]。其中所含有的4個(gè)丁香醇異構(gòu)體和丁香醛是丁香鮮花的特征香氣成分。

[1]劉會(huì)超，賈文慶，周玉玲.丁香花粉生活力測(cè)定及貯藏特性研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，37（5）：112-113.

[2]康明麗，李冬杰，韓敏義，等.超聲波輔助法提取桃仁油的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（9）：4807-4809.

[3]呂金順，朱惠琴，周建峰，等.白丁香鮮花揮發(fā)性化學(xué)成分研究[J].食品科學(xué)，2007，28（1）：285-288.

[4]王勝碧，趙榮飛，程勁松，等.白車軸草不同花期揮發(fā)性成分研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（1）：126-130.

[5]馬希漢，王永紅，尉 芹，等.玫瑰花精油含量的動(dòng)態(tài)變化[J].林業(yè)科學(xué)，2006，42（3）：77-80．

[6]李祖光，曹 慧，劉 力，等.紫丁香鮮花香氣化學(xué)成分的研究[J].浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，23（2）：159-162.

[7]Kreck M,Mosandl A.Synthesis,structure elucidation,and olfactometric analysis of lilac aldehyde and lilac alcohol stereoisomers[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2003,51（9）:2722-2726.

[8]Plepys D,Ibarra F,Francke W,et al.Odour-mediated nectar foraging in the silver Y moth,Autographa gamma(Lepidoptera:Noctuidae):behavioural and electrophysiologiacal responses to floral volatiles[D].Lund University，2002，75-82.