正交試驗優選神農香菊揮發油提取條件

摘要：采用水蒸氣蒸餾法，運用正交試驗設計，研究浸泡時間、提取時間、加水量對神農香菊（Ｄｅｎｄｒａｎｔｈｅｍａ ｉｎｄｉｃｕｍ ｖａｒ． ａｒｏｍａｔｉｃｕｍ）揮發油提取率的影響。結果顯示，加水量為藥材質量的８倍，浸泡３.0 ｈ，提取６．０ ｈ，所得神農香菊揮發油的提取率最高；在放大生產中，提取時間為６．５ ｈ時可得到揮發油最大提取收益；但作為煙用香料使用時，只需提取５．０ ｈ，揮發油中主要成分對傘花烴和芳樟醇的含量即達到最大。

關鍵詞：神農香菊（Ｄｅｎｄｒａｎｔｈｅｍａ ｉｎｄｉｃｕｍ ｖａｒ． ａｒｏｍａｔｉｃｕｍ）；揮發油；提取條件；正交試驗

中圖分類號：Ｒ２８４．２文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）21－4451-03

Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｉｌ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｒｏｍ Ｄｅｎｄｒａｎｔｈｅｍａ ｉｎｄｉｃｕｍ ｖａｒ． ａｒｏｍａｔｉｃｕｍ

ＸＩＥ Ｃｈａｏ１，２，ＨＵＡＮＧ Ｌｏｎｇ２，ＲＯＮＧ Ｌｉｎ２，ＷＵ Ｚｈａｏ２，ＹＵ Ｓｈａｎｇ－ｇｏｎｇ１，ＦＡＮＧ Ｎｉａｎ－ｂｏ１

（１． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ＴＣＭ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ （Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ）， Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｗｕｈａｎ， ４３００６１， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅnｔｅｒ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｔｏｂａｃｏｏ Ｈｕｂｅｉ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ ４３００５１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｉｌ ｗａｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｄｅｎｄｒａｎｔｈｅｍａ ｉｎｄｉｃｕｍ ｖａｒ． ａｒｏｍａｔｉｃｕｍ ｂｙ ｗａｔｅｒ ｓｔｅａｍ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｏａｋｉｎｇ ｔｉｍｅ， ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｉｌ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ， ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｉｌ ｆｒｏｍ Ｄ． ｉｎｄｉｃｕｍ ｖａｒ． ａｒｏｍａｔｉｃｕｍ ｗａｓ ｓｏａｋｉｎｇ ｆｏｒ ３ ｈ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｗａｓ ｅｉｇｈｔｆｏｌｄ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ ｍａｓｓ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｆｏｒ ６．０ ｈ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｎ ｅｎｌａｒｇｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｙｉｅｌｄ ｗａｓ ｐｒｏｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ６．５ ｈ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｏｎｌｙ ５．０ ｈ ｆｏｒ ｂｅｉｎｇ ｕｓｅｄ ａｓ ｆｌａｖｏｒ ｉｎ ｔｏｂａｃｃｏ， ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐ－ｙｍｅｎｅ ａｎｄ ｌｉｎａｌｏｏｌ， ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｖｉｏｌｅｎｔ ｏｉｌ ｏｆ Ｄ． ｉｎｄｉｃｕｍ ｖａｒ． ａｒｏｍａｔｉｃｕｍ， ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｔｈａｔ ｔｉｍｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｄｅｎｄｒａｎｔｈｅｍａ ｉｎｄｉｃｕｍ ｖａｒ． ａｒｏｍａｔｉｃｕｍ； ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ； ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ； orthogonal test

神農香菊為菊科植物神農香菊（Ｄｅｎｄｒａｎｔｈｅｍａ ｉｎｄｉｃｕｍｅ ｖａｒ． ａｒｏｍａｔｉｃｕｍ）的干燥頭狀花序，主產于湖北神農架地區海拔２ ０００ ｍ以上的向陽開闊地帶，具有濃郁的香氣［１］。現代研究表明，神農香菊揮發油中主要成分有對傘花烴、α－水芹烯等，具有抗菌、抗氧化、止咳、鎮靜等藥理作用，民間也常以其制作香囊和作辛涼解表、清熱藥及治療慢性肝炎［２］。現代化工行業也對其香味成分的開發十分重視［３－７］，但目前對神農香菊揮發油的提取工藝尚未見報道，本試驗對神農香菊揮發油提取工藝進行了研究，同時結合其主要成分的含量變化進一步優化提取工藝，并進行了放大生產，根據揮發油用途建立了神農香菊揮發油的最佳提取條件。

１材料與方法

１．１材料

神農香菊于２０１０年１０月下旬采摘于神農架紅坪地區，陰干后粉碎，過４０目篩，備用。

１．２方法

１．２．１提取方法采用水蒸氣蒸餾法提取神農香菊揮發油，準確稱取粉碎后的神農香菊１００．００ ｇ，置于圓底燒瓶中，加入一定量的水浸泡一段時間后加熱回流提取，收集揮發油，以揮發油的得率［揮發油得率＝（揮發油質量／生藥材質量）×１００％］為提取工藝的衡量指標。

１．２．２正交試驗設計采用Ｌ９（３４）正交設計，考察浸泡時間、加水量（水與藥材的質量比）及回流提取時間３個因素對揮發油得率的影響，因素和水平見表１。

１．２．３回流提取時間動態分析根據正交試驗結果進行神農香菊揮發油的大量提取，每隔一段時間記錄揮發油得率，連續回流提取１０ ｈ，以提取時間為橫坐標，揮發油得率平均值為縱坐標，繪制時間－得率動態曲線。

２結果與討論

２．１正交試驗結果

由正交試驗結果（表２）可知，回流提取時間對神農香菊揮發油得率的影響最大，其次是浸泡時間，且二者對揮發油得率的影響具有顯著性（Ｐ＜０．０５），而加水量對揮發油的得率的影響不顯著（Ｐ＞０．０５）。最佳提取工藝條件為Ａ３Ｂ１Ｃ３，即加水量為藥材質量的８倍，浸泡３.0 ｈ后，回流提取６.0 ｈ。

２．２提取時間動態分析

從正交試驗結果可知，回流提取時間對神農香菊揮發油的得率影響最大，在實際生產中，提取時間也是需要重點考察的因素［８，９］。根據對其他條件的優化結果，用１６０ Ｌ水，加入２０ ｋｇ神農香菊浸泡３.0 ｈ，進行回流提取，每隔一定時間記錄揮發油提取量，連續提取１０ ｈ，重復３次，繪制時間－得率動態曲線（圖１）。當提取時間達到６．５ ｈ以后，揮發油得率趨于穩定，最大得率為０．４３０％，略低于正交試驗最佳得率０．４５９％，這可能是由于實際生產中，回流速率更快，氣體體積更大，使得少部分揮發油在回流過程中未能被充分提取便又隨水蒸氣進入了循環中。回流提取６．５ ｈ能得到最大得率，和正交試驗結果基本吻合，可見正交試驗可以用于指導實際生產。

２．３主要成分得率的動態分析

揮發油提取工藝的研究多以揮發油的得率作為參考標準，很少針對其中具體成分的得率進行研究，而其中某些成分的含量對于其在實際生產中的用途具有很重要的意義。對所提取的神農香菊揮發油進行ＧＣ－ＭＳ分析，其結果顯示主要成分有對傘花烴、α－水芹烯、芳樟醇、氧化芳樟醇，其質量分數均在１０％以上，這些主要成分在不同的領域可能發揮著重要的作用。如芳樟醇屬于頭香香料，香氣頗佳，在香料行業中具有很重要的作用；對傘花烴也是一種常用的香料，其香味特異，且具有止咳、祛痰的藥理作用，使用也比較多。本研究以對傘花烴和芳樟醇為對象，按照最佳工藝條件，動態考察對傘花烴和芳樟醇在揮發油中的含量（表３）。

試驗結果顯示，對傘花烴的含量先隨著回流提取時間的增加而升高，但當提取時間超過５．０ ｈ后，其含量基本不變；芳樟醇含量在0.5~５．０ ｈ內逐漸增加，到６．０ ｈ時開始緩慢降低，這可能與其長時間暴露、受熱被氧化有關。因此，從這兩種主要成分的動態含量來看，回流提取時間不宜超過５．０ ｈ。

按照優化設計方案，分別將回流提取２．０、３．０、５．０和６．０ ｈ的揮發油作為煙用香料進行評吸測試，結果顯示２.0 ｈ和３.0 ｈ提取的揮發油香味略顯不足，刺激稍大，而５．０ ｈ和６．０ ｈ所提取的揮發油香味濃郁、穩定，有降低刺激的作用，但兩者在評吸效果上無顯著差別，因此，在作為香料使用時，提取時間控制為５．０ ｈ，保證這兩種成分的最大提取率即可滿足要求。

３結論

本試驗以神農香菊揮發油得率為指標，通過正交設計優化試驗條件，得到神農香菊揮發油的最佳提取工藝，在各試驗因素中，以回流提取時間對神農香菊揮發油得率的影響最大，浸泡時間也有較大影響。一般來說，揮發油的提取率會先隨著回流提取時間的延長而增加，隨著回流時間的繼續延長，藥材中的揮發油逐漸減少，揮發油得率會達到飽和，因此，考察揮發油提取工藝時，揮發油得率達到最大值時的臨界時間是重要的研究內容；另外，浸泡可使植物細胞間隙變大，組織細胞充分膨脹，加速細胞內、外液動態交換而有利于揮發油的提取，浸泡時間也是揮發油提取工藝中的重要參數。

參考文獻：

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