八角茴香中精油和莽草酸提取工藝優化

李 健，楊 慧，黎晨晨，張若男

(1.哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江省高校食品科學與工程重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150076；2.黑龍江護理高等專科學校，黑龍江 哈爾濱 150036)

八角茴香中精油和莽草酸提取工藝優化

李 健1，楊 慧1，黎晨晨1，張若男2

(1.哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江省高校食品科學與工程重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150076；2.黑龍江護理高等?？茖W校，黑龍江 哈爾濱 150036)

以八角茴香為原料，采用水蒸氣蒸餾法提取茴香油和莽草酸。以茴香油和莽草酸得率為指標考察不同粒徑、料液比、提取時間、提取溫度對茴香油和莽草酸得率的影響。通過單因素和正交試驗，確定八角茴香油和莽草酸提取最佳工藝條件為物料粒徑80目、料液比1:15(g/mL)、提取溫度150℃、提取時間4h。在此最佳工藝條件下，精油得率6.69%，莽草酸得率2.05%。

八角茴香；精油；莽草酸；水蒸氣蒸餾

八角又稱八角茴香、大茴香、大料，學名Illicium verum，是我國南方重要的“藥食同源”的經濟樹種，雙子葉植物綱木蘭亞綱八角科八角屬的一種，主要產于廣西、云南、福建南部、廣東西部[1]。八角茴香果可做調味料，葉、果可蒸芳香油，稱八角茴香油，其含量一般為5%～12%[2-3]，茴香油可應用于制造甜香酒等食品工業；也是制牙膏、香皂、香水、化妝品的香料；在醫學工業上可調制殺菌劑、健腎劑、催乳劑等[4-5]。此外，其果實中提取到的莽草酸也是目前被國際生組織推薦的惟一一個合成抗H5N1亞型高致病性禽流感的特效藥物磷酸奧司米韋(oseltamivir phosphate)(達菲)的關鍵成分[6-8]。因此，八角茴香具有很高的研究價值。目前，我國消費的八角大約95%用作香料，5%作為藥物使用，這樣造成很大的浪費[9-10]。目前有關八角茴香油和莽草酸的提取主要有索氏萃取法、水蒸氣蒸餾法、超臨界CO2萃取法、超聲提取法等方法[11-17]，其中水蒸氣蒸餾法是提取八角茴香油的經典方法，該法的特點是設備簡單、操作方便、成本低、產量大[18-19]。本實驗擬利用水蒸氣蒸餾裝置和揮發油測定器同時提取八角茴香中的茴香油和莽草酸，優化提取工藝條件，為開發利用八角茴香的藥用價值提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

八角茴香(產地廣西) 哈爾濱老百姓大藥房；莽草酸標準品(98%) 上海同田生物技術有限公司；甲醇(分析純) 天津市永大化學試劑開發中心。

1.2 儀器與設備

旋轉蒸發儀 上海申勝生物技術有限公司；電子天平 沈陽龍鷹電子有限公司；SHB-Ⅲ型循環水式多用真空泵 鄭州長城科工貿有限公司；多功能粉碎機 溫嶺市林大機械有限公司；鋁質冷凝器、揮發油測定器哈爾濱玻璃儀器廠；油浴鍋 上海申勝生物技術有限公司；標準檢驗篩 浙江上虞市華豐五金儀器有限公司；752紫外-可見光分光光度計 上海生物技術有限公司。

1.3 方法

1.3.1 茴香油與莽草酸提取

將干燥八角果實粉碎，過60目篩后裝入蒸餾燒瓶，以一定料液比加入蒸餾水，蒸餾瓶的一側安裝茴香油測定器，另一側插入溫度計，在一定的加熱溫度下，蒸餾數小時，最后從茴香油測定器中收集油水混合物，用冰箱冷凍除水得到八角茴香油。瓶內提取液經旋轉蒸發濃縮，甲醇定容，測定提取液中莽草酸含量，計算莽草酸得率。

1.3.2 含量測定

1.3.2.1 八角茴香油得率測定

將蒸餾后從茴香油測定器中收集到的油水混合物放入冰箱冷凍過夜，抽出水分，按下式計算八角茴香油得率：

式中：m為八角茴香油質量/g；M為八角茴香質量/g。

1.3.2.2 莽草酸得率測定

精密吸取質量濃度0.2mg/mL的莽草酸標準溶液0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2mL，分別置于10mL容量瓶中，甲醇定容至刻度，測定溶液在210nm波長處的吸光度，得回歸方程[20]。八角茴香經過水蒸氣蒸餾得到提取液，旋轉蒸發濃縮后，甲醇定容至25mL，稀釋一定倍數后，在210nm波長處測其吸光度，按下式計算莽草酸得率：

式中：c為分光光度法測出的莽草酸質量濃度/ (μg/mL)；v為提取液定容的體積/mL；n為八角茴香提取液處理過程中稀釋的倍數；m為八角茴香質量/g。1.4 水蒸氣蒸餾法提取八角茴香油和莽草酸的工藝優化

表1 L9(34)正交試驗因素水平表Table 1 Factors and their coded levels in L9(34) orthogonal array design

采用水蒸氣蒸餾法提取八角中的茴香油和莽草酸時，在以提取時間、料液比、提取溫度、物料粒徑為單因素試驗的基礎上進行正交試驗，確定八角中茴香油和莽草酸的最佳提取條件，試驗因素水平見表1。

2 結果與分析

2.1 標準曲線

按1.3.2.2節中所述方法測莽草酸標準品吸光度，得到標準曲線的回歸方程為：A＝0.0031C＋0.0647，R2＝0.9992，在4～24μg/mL范圍內，質量濃度與吸光度有良好的線性關系。

2.2 單因素試驗

2.2.1 物料粒徑對八角茴香油和莽草酸得率的影響

準確稱取經處理的八角茴香粉末10g，以物料粒徑為變量(20、40、60、80、100目)，在提取溫度140℃、提取時間3h、料液比1:20(g/mL)條件下進行蒸餾，按1.3.2.1節方法計算茴香油得率，按1.3.2.2節方法計算莽草酸得率。結果如圖1所示，物料粒徑越小，精油和莽草酸得率越高，但當物料粒徑大于60目時，物料容易黏在一起，莽草酸不易提出，且精油會有所揮發，因此綜合考慮選擇最佳物料粒徑60目。

圖1 粒徑對精油和莽草酸得率的影響Fig.1 Effect of material granularity on the yields of volatile oil and shikimic acid

2.2.2 料液比對八角茴香油和莽草酸得率的影響

圖2 液料比對精油和莽草酸得率的影響Fig.2 Effect of liquid-to-solid ratio on the yields of volatile oil and shikimic acid

準確稱取經處理的八角茴香粉末10g，以料液比為變量(1:2.5、1:5、1:10、1:20、1:40)，在提取溫度140℃、提取時間3h、物料粒徑60目條件下進行蒸餾。其余操作同2.2.1節。結果如圖2所示，當料液比在1:2.5～1:10之間時，精油得率有顯著增加，當大于1:10時，精油得率緩慢降低，可能是由于因為水料比過小，物料浸潤不充分，在水中擴散不充分；水料比過大，精油在水中的溶解量也相應的增大，使八角茴香油得率減小。但當料液比大于1:20時，莽草酸得率有顯著性提高，因此綜合考慮最佳料液比1:20。

2.2.3 蒸餾溫度對八角茴香油和莽草酸得率的影響

準確稱取經處理的八角茴香粉末10g，以蒸餾溫度為變量(110、120、130、140、150℃)，在蒸餾時間3h，料液比1:20、物料粒徑60目的條件下進行蒸餾，其余操作同2.2.1節。結果如圖3所示，隨溫度的升高，精油和莽草酸得率都隨之增大，當溫度達到140℃時，精油得率有顯著性提高，因此綜合考慮最佳提取溫度140℃。

圖3 溫度對精油和莽草酸得率的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on the yields of volatile oil and shikimic acid

2.2.4 蒸餾時間對八角茴香油和莽草酸得率的影響

圖4 時間對精油和莽草酸得率的影響Fig.4 Effect of extraction time on the yields of volatile oil and shikimic acid

準確稱取經處理的八角茴香粉末10g，以提取時間為變量(1、2、3、4、5h)，在提取溫度14 0℃、料液比1:20、物料粒徑60目條件下進行蒸餾，其余操作同2.2.1節。結果如圖4所示，隨著提取時間的延長，精油和莽草酸得率都隨之增加，當提取時間3h時得率較高，當蒸餾時間超過3h后，增加逐漸緩慢，因此選擇提取時間3h。

2.3 優化提取八角中茴香油和莽草酸的工藝

選取物料粒徑、料液比、提取時間、提取溫度進行四因素三水平正交試驗，L9(34)試驗設計與結果見表2。

表2 八角中茴香油和莽草酸提取工藝正交試驗設計與結果Table 2 L9(34) orthogonal array design and corresponding experimental results

由表2可知，八角中茴香油提取正交試驗4個因素的主次順序為料液比＞物料粒徑＞溫度＞時間。八角中茴香油的最佳提取條件為A3B1C3D3，即物料粒徑80目、料液比1:15、提取溫度150℃、提取時間4h。八角中莽草酸提取正交試驗的4個因素的主次順序為物料粒徑＞料液比＞時間＞溫度。八角中莽草酸的最佳提取條件為A3B2C2D1，即物料粒徑80目、料液比1:20、提取溫度140℃、提取時間2h。物料粒徑80目為最佳。對于茴香油得率，料液比為影響最大的因素，從表2可看出取1:15最佳；對于莽草酸得率，料液比為次要因素，取1:15也不是太差，綜合考察兩個指標，料液比選擇1:15為最佳。對于茴香油得率，溫度為較次要因素，取150℃為最佳；對于莽草酸得率，溫度為最次要因素，對其影響較小，綜合考察兩個指標，溫度150℃最佳。對于茴香油得率，時間對其有一定影響，取4h為最佳，2h次之；對于莽草酸得率，時間為較次要因素，對其影響較小，取2h或4h均可，綜合考察兩個指標，時間選擇4h為最佳。通過各因素對各指標影響的綜合分析，得出較好的試驗方案是A3B1C2D3，即物料粒徑80目、料液比1:15、提取溫度150℃、提取時間4h。按該組合進行驗證實驗，得出八角中茴香油得率6.69%，莽草酸得率2.05%，優于正交試驗中的任一組合，說明所選取的工藝確為提取茴香油和莽草酸的最佳工藝。

3 結 論

本實驗對水蒸氣蒸餾條件下，不同因素對八角茴香油得率和莽草酸得率的影響進行比較，確定的最佳提取工藝原料粉碎過80目篩、以蒸餾水為提取溶劑、料液比1:15、提取溫度150℃、提取時間4h，在此工藝條件下精油得率6.69%、莽草酸得率2.05%。水蒸氣蒸餾裝置和揮發油測定器同時使用，具有操作方便，成本低，而且能充分利用原材料等優點，具有很好的應用前景。

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Simultaneous Extraction of Volatile Oil and Shikimic Acid from Star Anise

LI Jian1，YANG Hui1，LI Chen-chen1，ZHANG Ruo-nan2
(1. Key Laboratory of Food Science and Engineering of Heilongjiang Province, College of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China；2. Heilongjiang Junior College of Nursing, Harbin 150036, China)

Steam distillation extraction was used to simultaneously extract the volatile oil and shikimic acid in star anise. In terms of the yields of volatile oil and shikimic acid, the process conditions material granularity, solid-to-liquid ratio, temperature and extraction time were optimized using one-factor-at-a-time combined with orthogonal array design method to be 80 mesh, 1:15 (g/mL), 150 ℃ and 4 h, respectively. Under the optimal conditions, the volatile yield was 6.69% and the shikimic acid 2.05%.

star anise；volatile oil；shikimic acid；steam distillation extraction

TQ651.2

A

1002-6630(2011)20-0030-04

2011-06-13

李健(1956—)，男，教授，學士，研究方向為食品化學。E-mail：lijian4852147@163.com