茶樹油提取工藝及其理化性質的研究

弓 寶 陳德力 趙祥升 馮錦東中國醫學科學院 中國協和醫科大學藥用植物研究所海南分所 （海南省南藥資源保護與開發利用重點實驗室），海南海口 570100

茶樹油提取工藝及其理化性質的研究

弓 寶 陳德力 趙祥升 馮錦東▲
中國醫學科學院 中國協和醫科大學藥用植物研究所海南分所 （海南省南藥資源保護與開發利用重點實驗室），海南海口 570100

[摘要]目的 優化茶樹油的提取工藝并對其主要理化指標進行檢測。 方法 用正交試驗法對茶樹油的提取工藝條件進行優選，以揮發油得率和乳化值為指標，考察影響揮發油收率因素并得出最佳提取工藝；同時對其折光率、密度等理化指標進行檢測。 結果 提取茶樹油的最佳提取工藝為粉碎過10目篩、加入6倍量水浸泡4h、提取4h；且理化性質檢測符合國際標準。 結論 此提取工藝滿足實驗室研究及小規模生產。

[關鍵詞]茶樹油；提取工藝；理化指標

茶樹油是從桃金娘科白千層屬植物的小喬木互葉白千層（melaleuca alternefolia）的枝干提取出來的揮發油，其具有良好的廣譜殺菌保健及防蟲驅蚊作用，并有宜人的肉豆蔻香氣，是公認優良的天然芳香劑、抗菌劑、防腐劑，在日化、醫藥、食品等行業得到了廣泛應用[1-3]。目前互葉白千層已在海南、廣東、廣西等地引種成功，且種植規模較大，隨著對茶樹油的深入開發研究，市場上茶樹油的需求也日益增大，關于茶樹油的化學成分研究和抗菌、抑菌的活性研究較多[4-7]，有關茶樹油的提前工藝報道較少[8-9]，且水蒸汽提取的方法未見有系統的研究報道，導致茶樹油的提取效率較低，工業化生產的產能不高等問題。本研究應用正交試驗的方法，采用水蒸汽蒸餾法對茶樹的提取工藝進行系統的研究，并對其進行常規理化指標的檢測，旨在為茶樹油的工業化提取生產提供參考。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

互葉白千層，采自海南萬寧興隆南藥園區內，經中國醫學科學院藥用植物研究所海南分所資源室李榕濤副主任鑒定為茶樹油的來源；RA-620高精度數字式折光儀、日本京都電子KEM數字型臺式密度計（DA640）、阿貝爾旋光儀、揮發油測定器等，所用試劑均為分析純。

1.2實驗方法

1.2.1茶樹油測定方法 將互葉白千層陰干，采用5L圓底燒瓶及揮發油測定裝置提取，每次加入500g藥材，按照正交試驗L9（34）設計進行揮發油試驗提取；驗證試驗同樣采用5L的圓底燒瓶并加入500g藥材，按照優選條件提取。并按照下列公式計算揮發油得率及乳化比值：

1.2.2試驗設計 依據預實驗的結果，篩選出揮發油提取時間、浸泡時間、互葉白千層粉碎度、蒸餾提取加水量等幾個因素作為影響因素，每個因素設計3個考察水平，以茶樹油提取率（%）和乳化程度（%）作為檢測指標進行正交試驗設計，見表1；評分標準，見表2。

表1　正交試驗因素水平表

表2　茶樹油提取率及乳化值的評分標準

1.3統計學處理

2　結果

2.1茶樹油提取工藝正交試驗結果

根據正交試驗結果，以RD做誤差分析估計RA、RB、RC，分別是RD的2.7，2.5，3.8倍。從數據上可分析出在提取工藝中，粉碎細度對試驗結果影響作用較大，其次提取時間對結果也有較大影響，綜合分析，初步確定茶樹揮發油的最佳提取工藝為A2B1C2D2，即將茶樹枝葉陰干粉碎過10目篩，浸泡4h后加6倍量水進行水蒸氣蒸餾提取4h工藝最佳。見表3。

表3　L9（34）正交實驗及結果

表4　茶樹油的提取工藝方差分析

表4的方差分析表明，因素D的離差平方和最小，以因素D為誤差來源，經過統計學分析，結果顯示，因素C對試驗結果的影響最大（P＜0.05），次之為因素A（0.05＜P＜0.1）。由表3、4可以得出茶樹揮發油提取的優選工藝為A2B1C2D2，即互葉茶樹枝葉粉碎過10目篩，用水進行浸泡4h后加6倍量水進行水蒸氣蒸餾提取4h工藝最佳，分析結果與上述相同。

表5　茶樹油理化指標的檢測結果及國際標準

2.2優化工藝驗證試驗結果

從提取時間與揮發油得率的關系圖（圖1）可以看出，提取4h以后揮發油提取率已基本穩定，總得率在2.5%以上，且提取4h后基本得率已達到總得率的98%以上，所以從經濟學的角度考慮，初步可以認定提取時間為4h最優。

圖1　茶樹油提取時間（h）和得油率（g/g）關系圖

取同等條件下處理的樣品，粉碎過10目篩，分成6份，每份500g，按上述最優條件進行工藝驗證，結果顯示，揮發油提取率分別為2.58%、2.57%、2.60%、2.58%、2.60%、2.59%，平均收油率為2.59%，RSD為0.38%，說明此優化條件穩定可行。

2.3茶樹油的理化指標的測定

觀察茶樹油的性狀及顏色，并在室溫（20℃）下進行折光指數、密度、旋光度等指標的測定。使用日本京都電子KEM數字型臺式密度計DA640測定其相對密度；用日本京都電子公司生產的RA-620高精度數字式折光儀，先測得純水的折光率為1.3992，符合藥典規定的1.34，進而測得茶樹油的折光率；用阿貝爾旋光儀測定茶樹油的旋光度；取1mL茶樹油溶解于乙醇溶液中，觀察其溶解度。測得的結果與ISO國際標準相比較，見表5。

從結果可以看出，水蒸汽蒸餾提取出的茶樹油的理化性質在ISO國際標準范圍內，符合標準要求。

3 討論

以上研究可以看出，在提取茶樹油的試驗中，樣本的粉碎細度是影響提取效率的主要因素，增加粉碎度可以增大互葉白千層與水的接觸表面積，油細胞更容易破壁，但是粉碎度過大反而會降低揮發油提取率，這是因為揮發油在粉碎過程中由于受熱等原因會損失一部分，而且容易產生粘糊現象，因此粉碎時找到最佳有利于揮發油提取率的最佳粉碎細度極其關鍵。提取時間也是影響茶樹油提取的又一個關鍵因素，隨著提取時間的加長，更多的茶樹油會被蒸餾出來，但是達到4h以后，茶樹油的提取基本上已達到98%以上，這時候再延長提取時間只會增加生產能耗和工作量。試驗表明，本研究優選工藝具有提取率最高，能耗最低的優點，且提取的茶樹油符合ISO國際標準，可作為原料進行開發使用。

文獻報道茶樹油具有廣譜抗微生物、抑菌作用，且具有天然清香、無污染、無腐蝕、滲透性和生物降解能力強等特性，可廣泛用于食品、化妝品、清潔用品等行業[7]。由于其具有的消炎抑菌、止痛、止癢的作用，現已進入美國FDA采購名單中[10-12]。茶樹油在我國研究的時間較短，現主要用于日化行業及用于抗菌制品的研究[12-13]，也有用于水果保鮮[14]及病蟲害防治方面[15]，因此茶樹油具有很大的開發潛力和使用價值，因此加強茶樹油的基礎研究及產品開發研究前景十分廣闊。

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[中圖分類號]S482.2

[文獻標識碼]B

[文章編號]2095-0616（2015）23-72-04

[基金項目]海南省引進集成應用專項項目（YJJC20120008）。▲通訊作者

收稿日期：（2015-09-07）

The reaserch of extraction conditions for volatile oil of tea tree and its physico-chemical properties testing

GONG Bao CHEN Deli ZHAO Xiangsheng FENG Jindong
Hainan Branch Institute of Medicinal Plant (Hainan Provincial Key Laboratory of Resources Conservation and Development of Southern Medicine), Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Haikou 570100, China

[Abstract]Objective To obtain the optimal extraction process of volatile oil in Tea Tree, and get the oil’s physico-chemical properties. Methods Taking the rate of volatile oil and the ratio of emulsification as investigation targets by orthogonal design for optimizing the optimal extraction process of volatile oil of tea tree, to investigate the effect factor of volatile oil and obtain the optimal extraction process, at the same time testing its physico-chemical properties as the refractive index and density and so on. Results The optimum conditions were as follows: crushed 10 mesh sieve, water amount is 6 times and soak for 4h, then extract 4 hours. And the physical and chemical properties is in line with international standards. Conclusion The optimal extraction process meets the requirement of the laboratory research and it also applies to small lot manufacture.

[Key words]Volatile oil of tea tree; Orthogonal design; Extraction conditions