纖維素酶法輔助提取桃金娘揮發油的研究

廖春燕，趙國民，蒙世拯

（1.廣西科技大學生物與化學工程學院，廣西柳州，545006；2.廣西科技大學 廣西糖資源綠色加工重點實驗室，廣西 柳州 545006）

0 引言

桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa） 俗稱稔子、山菍、多蓮等，分布于我國華南、華東、西南等地區[1]。桃金娘全株可入藥[2]，在中醫里桃金娘用于治療頭痛、腸胃炎、瀉痢、痢疾等疾病[3]。王永進等人[4]研究表明，桃金娘籽油含有16 種脂肪酸，以亞油酸、油酸、硬脂酸和棕櫚酸為主，不飽和脂肪酸占85.837%，飽和脂肪酸占14.175%。陳濤等人[5]通過研究發現桃金娘果實揮發油中含有3 - 甲基- α - 蒎烯、反- 石竹烯、香樹烯（香橙烯） 等多種具有藥理活性的成分。

揮發油作為一種具有抑菌、鎮痛、治療癌癥等多功能的生物活性物質，在醫療、食品、害蟲防治等方面廣泛應用[6-8]。揮發油常見的提取方法有水蒸汽蒸餾法、溶劑萃取法、超臨界流體萃取法和酶輔助法等[9]。試驗采用纖維素酶輔助提取桃金娘揮發油，以揮發油得率為指標，通過單因素試驗與正交試驗，探討纖維素酶輔助提取桃金娘揮發油提取的最佳工藝條件，旨在縮短時間、降低成本、提高得率，為生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

桃金娘，產地廣東韶關，經鑒定為桃金娘科植物桃金娘的干果；纖維素酶，北京鴻潤寶科技有限公司提供；乙醚（分析純），四川西隴化工有限公司提供。

DFY1000 型中藥粉碎機，溫州頂歷醫療器械有限公司產品；SZF-06 型粗脂肪測定儀，上海新嘉電子有限公司產品；AR2140 型電子分析天平，奧豪斯儀器（上海） 有限公司產品；GZX-9030MBE 型鼓風干燥機，上海博訊實業有限責任公司醫療設備廠產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 揮發油的提取工藝

桃金娘用中藥粉碎機粉碎，過60 目篩，密封備用；稱取桃金娘粉末1 g，加入適量的纖維素酶溶液。酶解一定時間后離心過濾，在上清液中加入一定量的乙醚萃取；將殘渣于100 ℃下處理10 min，再降溫至65 ℃恒溫烘干至恒質量，再加入上述乙醚萃取液，采用脂肪測定儀進行揮發油提取，回流萃取3 h 后回收乙醚，稱量測定杯的質量。按下列公式計算揮發油得率：

1.2.2 單因素試驗

對纖維素酶添加量、酶解時間、料液比分別進行考查。據研究，纖維素酶作用的最適溫度為45 ℃[10]。

（1） 纖維素酶添加量的考查。稱取1 g 桃金娘粉末，分別為入添加量0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%纖維素酶液，酶解溫度45 ℃，酶解時間0.5 h，處理結束后按1.2.1 進行揮發油提取，并計算得率。

（2） 酶解時間的考查。纖維素酶添加量2%，酶解溫度45℃，分別設定酶解時間為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h，處理結束后按1.2.1 進行揮發油提取，并計算得率。

（3） 料液比的考查。纖維素酶添加量2%，酶解溫度45 ℃，酶解時間2.0 h，處理結束后分別加入1∶35，1∶40，1∶45，1∶50，1∶55（g∶mL）的乙醚萃取，然后按1.2.1 進行揮發油提取，并計算得率。

1.2.3 正交試驗設計

根據單因素試驗結果，選取纖維素酶添加量、酶解時間、料液比作為試驗因素，按L9（34）進行正交試驗，以揮發油得率為指標探索最佳工藝條件。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計

2 結果與分析

2.1 酶解時間對桃金娘揮發油得率的影響

酶解時間對桃金娘揮發油得率的影響見圖1。

由圖1 可知，桃金娘揮發油得率隨著酶解時間的增加而增加，酶解時間達到2.0 h 時，揮發油得率最大；當酶解時間超過2.0 h，揮發油得率隨時間變化較小，說明此時酶解完全。因此，選擇酶解時間為1.0，1.5，2.0 h 做正交試驗的3 個水平。

2.2 料液比對桃金娘揮發油得率的影響

料液比對桃金娘揮發油得率的影響見圖2。

由圖2 可知，隨著料液比的增大，揮發油得率隨之增大，當料液比為1∶45（g∶mL） 時，桃金娘揮發油得率最高；此后桃金娘揮發油得率隨著料液比的增加而有所下降。原因可能是料液比過多，會萃取過多的雜質抑制桃金娘揮發油的提取。因此，選擇料液比為1∶40，1∶45，1∶50（g∶mL） 做正交試驗的3 個水平。

2.3 纖維素酶添加量對桃金娘揮發油得率的影響

纖維素酶添加量對桃金娘揮發油得率的影響見圖3。

由圖3 可知，當纖維素酶添加量小于1.5%時，桃金娘揮發油得率隨著纖維素酶添加量的增大而增大；纖維素酶添加量為1.5%時揮發油得率最高；當纖維素酶添加量大于1.5%時揮發油得油率趨于平穩，說明桃金娘粉末已經全部與酶結合，酶促反應達到平衡。因此，選擇纖維素酶添加量為1.0%，1.5%，2.0%做正交試驗的3 個水平。

2.4 正交試驗

纖維素酶輔助提取桃金娘揮發油的正交試驗結果見表2，方差結果見表3。

表2 纖維素酶輔助提取桃金娘揮發油的正交試驗結果

表3 方差分析結果

根據表3 正交試驗結果分析可知，各因素對揮發油得率影響的主次順序為纖維素酶添加量＞料液比＞酶解時間。由方差結果可知，料液比對結果影響顯著，纖維素酶添加量、酶解時間對結果影響不顯著。最佳工藝組合為A3B2C3，即纖維素酶添加量為2%，酶解時間為2.5 h，料液比為1∶50（g∶mL）。

根據最優方案試驗結果進行3 次試驗，測得桃金娘揮發油得率分別為4.71%，4.60%，4.70%，平均得率為4.66%，RSD 值計算結果為1.7%，說明該工藝穩定性、重復性良好。

2.5 工藝比較

在相同條件下，將添加纖維素酶與不添加纖維素酶的工藝進行比較，設定對照試驗條件為纖維素酶添加量2%，料液比1∶50（g∶mL），酶解時間2.5 h，與未添加纖維素酶的工藝進行比較。結果顯示，添加纖維素酶的工藝條件下桃金娘揮發油平均得率為4.66%，而未添加纖維素酶的工藝條件下桃金娘揮發油平均得率為3.52%。由此可知，添加纖維素酶進行酶解后，桃金娘揮發油得率明顯高于不添加酶時的得率。

3 結論

通過單因素試驗和正交試驗確定纖維素酶輔助法提取桃金娘揮發油的最佳工藝條件為纖維素酶添加量2%，酶解時間2.5 h，料液比1∶50（g∶mL）。采用纖維素酶處理后，桃金娘揮發油比未添加酶時明顯提高。試驗優選出的桃金娘揮發油最佳提取工藝條件，可為桃金娘的進一步開發利用提供理論依據。