艾葉精油蒸餾制取對相應水提液活性成分的影響及其抑菌性能比較

甘昌勝，尹彬彬，張靖華，高婭華，趙珍珍

（1.合肥工業大學農產品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥230009；2.安徽省澤平制藥有限公司，安徽合肥230088）

艾葉精油蒸餾制取對相應水提液活性成分的影響及其抑菌性能比較

甘昌勝1，尹彬彬1，張靖華2，高婭華2，趙珍珍1

（1.合肥工業大學農產品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥230009；2.安徽省澤平制藥有限公司，安徽合肥230088）

艾葉中富含精油以及多糖、黃酮等多種功能性成分。采用水蒸氣蒸餾法提取艾葉精油，通過正交試驗優化水蒸氣蒸餾提取精油的工藝條件；GC-MS分析精油成分，同時考察了對應水提液中多糖和黃酮的含量變化，并通過菌落計數法比較艾葉精油和水提液的抑菌效果。結果表明，精油抑菌能力強，水提液抑菌能力一般。

艾葉；精油；多糖；黃酮；抑菌

艾葉（Folium Artemisia argyi）為菊科蒿屬草本植物艾（Artemisia argyi）的葉（干燥），全國大部分地區均產，具有驅邪凈化之功效，溫經活絡、驅寒止痛、美容養顏、延緩衰老之功能［1］?，F代藥理研究表明，艾葉有抗菌抗病毒、鎮咳平喘、護肝利膽、抗過敏、增強免疫力等作用［2-5］，艾葉還可作“艾葉茶”、“艾葉湯”、“艾葉粥”等飲食，以增強人體對疾病的抵抗力。

艾葉中富含精油以及多糖、黃酮、鞣質等多種功效成分，艾葉的藥用功能與其活性成分密切相關［6］。精油又稱揮發油，大多具有芳香味，廣泛應用于香料、化妝品等工業。艾葉精油是艾葉特有的藥用活性物質，具有止咳平喘、消炎、鎮痛、解熱等功效［7］。目前，對于艾葉揮發性油的化學成分及其生物活性已有一些報道，但對其精油提取工藝優化研究的報道較少。同時，艾葉經水蒸氣蒸餾后生成大量的水提液，其中含有豐富的多糖、黃酮等重要生物活性物質［8］，目前尚缺乏對這部分水提液的研究。因而，為提高艾葉的綜合利用價值，有必要研究熱水浸提下它們的含量變化。本文作者采用水蒸氣蒸餾法，優化了艾葉揮發油的提取工藝，并分析了艾葉水提液中黃酮和多糖的含量變化，研究了艾葉揮發油和水提液的抗菌活性，為艾葉的綜合開發利用提供了實驗依據。

1　實驗

1.1材料與設備

1.1.1實驗材料艾葉，產地為湖北蘄春，蘄春李時珍地道中藥材有限公司提供；蘆丁，純度≥98%，中國藥品生物制品檢定所提供；其他試劑均來自國藥集團化學試劑有限公司。金黃色葡萄球菌Staphylococcus aureus ATCC27664，腸炎沙門氏菌SalmonellaenteritidisCICC21482，大腸桿菌Escherichia coli ATCC11246，合肥工業大學實驗室保存菌種。

1.1.2儀器設備UV-1600型紫外/可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司制造；中草藥粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司制造；Clarus 600型GC-MS聯用儀，美國Perkin Elmer公司制造。

1.2提取方法

準確稱取30 g粉碎的艾葉，置于1 000 mL的圓底燒瓶中，按一定的料液比加入超純水，浸泡相應時間后，根據前期試驗結果和文獻報道，采用中國藥典一部附錄中的水蒸氣蒸餾法，以艾葉精油的主要影響因素：料液比、浸泡時間、提取時間為實驗條件，選用L9（33）正交實驗（見表1），以精油得率、水提液中多糖及黃酮的含量為考察指標進行實驗。平行實驗3次，計算精油得量、水提液中多糖及黃酮的含量。

表1　正交實驗的因素水平設計Table 1Orthogonal experiment with 3 factors and 3 levels

1.3定量分析方法

1.3.1苯酚-硫酸法測多糖含量參照文獻［9］，取不同濃度的葡萄糖溶液，依次加入質量分數5%苯酚和濃硫酸。用蒸餾水作空白對照，在486 nm處測定其吸光度值，得回歸方程

1.3.2NaNO2-Al（NO3）3法測黃酮含量參照文獻［10］，取不同量0.1 mg/mL蘆丁標準液，依次加入質量分數5%NaNO2、質量分數4%Al（NO3）3和質量分數10%NaOH溶液，再用體積分數30%乙醇定容，搖勻。以體積分數30%乙醇為空白參比，在505 nm處測定吸光度，得回歸方程

1.3.3氣質聯用（GC-MS）分析精油成分將提取的艾葉精油以1∶6的體積比溶于乙酸乙酯，用0.45 μm微孔濾膜過濾，進樣量0.5 μL，分流比1∶10，載氣He，體積流量1 mL/min。進樣口溫度220℃，色譜柱初始溫度50℃，保持3 min后以3℃/min升溫至250℃并保持15 min。質譜條件：EI，溫度290℃，電子能量70 eV，溶劑延遲1 min。

1.4抑菌實驗方法

菌種活化實驗：在無菌條件下，分別將大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌接種到營養肉湯中，于37℃恒溫培養24 h，備用。將活化的實驗用菌稀釋，使其濃度達108cfu/mL，備用。

以大腸桿菌為例，在無菌條件下，取4個培養皿，吸取0.5 mL菌懸液加入1號培養皿中，0.5 mL菌懸液和0.5 mL體積分數75%乙醇加入2號培養皿中，0.5 mL菌懸液和0.5 mL水提液加入3號培養皿中，0.5 mL菌懸液和0.5 mL精油（體積分數75%乙醇稀釋）加入4號培養皿中。然后在各培養皿中加入經高壓滅菌并冷卻至46℃的瓊脂培養基，搖勻冷卻后在37℃下恒溫培養，觀察計數。金黃色葡萄球菌和沙門氏菌的實驗方法同上。詳見文獻［11］。

2　結果與討論

2.1提取工藝

正交試驗結果見表2，首先分析精油得率，通過直觀分析，比較極差，得出各因素的影響順序為A> C>B，料液比對揮發油得率的影響最大，其次為提取時間，最后是浸泡時間。得出最優化組合為A3B1C3，即料液比1∶20，浸泡時間3 h，提取時間6 h，提取率達0.73%。

艾葉精油的提取因素中料液比影響最大，由于在整個水蒸氣蒸餾過程中，物料的稀釋程度直接影響到水與艾葉表面的接觸面積，一定比例的水浸入后，在高溫下將油帶出。實驗表明，料液比1∶20能最大化地提取精油。

表2　提取正交試驗Table 2Orthogonal experiments of the extraction procedure

浸泡時間由于設置區間較短，且在常溫下浸泡，影響較小。提取過程中提取時間越長，出油率越高，但超過一定時間后出油量增加不明顯，說明可能此時精油已基本被蒸出。

由于水蒸氣蒸餾時會產生大量的水提液，而水提液中亦含有較多的多糖、黃酮等活性物質，作者對其中的這兩類主要活性物質也進行了考察。多糖含量分析，比較各因素的影響順序為A>B>C，即料液比對提取艾葉多糖含量的影響最大，其次為浸泡時間，較優組合為A2B2C1，即料液比1∶10，浸泡時間5 h，提取時間3 h。黃酮含量通過比較極差，得出各因素的影響順序A>C>B，即料液比影響最大，其次為提取時間，最后是浸泡時間。較優組合為A3B2C2，即料液比1∶20，浸泡時間5 h，提取時間4.5 h。

多糖是一類水溶性較高的化合物，高溫下易降解氧化，需控制適當的料液比和提取時間。而黃酮類化合物水溶性不高，熱水可提取部分黃酮苷，適當提高料液比和提取時間有利于黃酮的提取，但黃酮也存在著高溫下易氧化的問題。

2.2精油成分分析

如圖1所示。經GC-MS分析，艾葉精油中可鑒別出50余種化合物。

圖1　精油的GC-MS分析總離子流圖Fig.1Total ionic chromatogram of GC-MS analysis of the essential oil

按面積歸一法計算各組分的含量（面積分數），其中面積分數較高的有桉油精（10.66%）、側柏酮（2.4%）、左旋樟腦（3.2%）、馬鞭烯醇（6.5%）、反式石竹烯（12.1%）、氧化石竹烯（10.2%）、3，3，6-三甲基-1，4-庚二烯-6-醇（2.1%）、4-萜品醇（4.0%）、藍桉醇（6.7%）。其中桉油精、石竹烯等可能發揮較強的抑菌效果［12-13］。

2.3抑菌活性

采用菌落計數法比較了艾葉精油和水提液對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、沙門氏菌的抑菌效果，結果如表3所示。

表3　艾葉精油及水提液的抑菌效果1）Table 3Antibacterial effect of the essential oil and water extraction from Folium Artemisiae argyi

試驗結果表明，艾葉精油對金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、大腸桿菌的抑制能力最強，體積分數75%乙醇次之，艾葉水提液較差。

艾葉精油導致微生物死亡的可能機理是：由于破壞了細胞膜的通透性，從而阻礙了細菌的呼吸作用［14］。

3　結語

利用水蒸氣蒸餾法，采用正交試驗，分析了料液比、浸泡時間、提取時間等因素對艾葉揮發油以及水提液中多糖和黃酮含量的影響，并得出了優化組合。當料液比1∶20，浸泡時間3 h，提取時間6 h時，艾葉揮發油得率最高。

論文還對艾葉經水蒸汽蒸餾后水提液中多糖和黃酮的含量變化進行了研討。抑菌實驗表明，艾葉精油對金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、大腸桿菌的抑制效果都很好，而水提液的抑菌效果一般。推測可能的原因是水提液中既含有抑菌成分，又含有對細菌生長有利的營養物質，導致總體抑菌效果較差［15］。

本研究成果為艾葉的進一步綜合開發利用提供了前期實驗基礎。

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Effects of the Extraction Essential Oil from Folium A.argyi on the Activity Components of the Related Water Extraction and the Comparison of Their Antibacterial Activity

GAN Changsheng1，YIN Binbin1，ZHANG Jinghua2，GAO Yahua2，ZHAO Zhenzhen1
（1.Engineering Research Center of Bio-process of Ministry of Education，Hefei University of Technology，Hefei 230009；2.Anhui Zeping Pharmaceutical Co.，Ltd.，Hefei 230088）

Folium Artemisiae argyi is rich in essential oil and various functional components，such as polysaccharides and flavones.The essential oil was extracted from Folium Artemisiae argyi using steam distillation.The extraction conditions were optimized by orthogonal analysis.The essential oil components were analyzed by GC-MS.The changes of polysaccharides and flavones contents in the water extraction were also investigated.The antibacterial activity of the essential oil and water extraction was compared using colony-counting method.The results indicated that the antibacterial activity of the essential oil was quite strong，while the water extraction was just an ordinary bacteria inhibitor.

folium Artemisiae argyi，essential oil，polysaccharide，flavone，antibacterial effect

Q 946.887

A

1673—1689（2015）12—1327—05

2014-10-12

安徽省教育廳產學研重點項目（KJ2012A236）。

甘昌勝（1972—），男，安徽合肥人，工學博士，副研究員，主要從事農產品加工和天然藥物化學研究。E-mail：gancs7894@163.com