廣西山蒼子油提取工藝及成分分析

黃瑩瑩，黎栩成，班彩玉，吳春燕，譚義秋*

廣西民族師范學院化學與生物工程學院（崇左 532200）

山蒼子（Litsea cubeba（Lour.）Pers.），別名山雞椒、山蒼樹、山姜子等，為樟科、木姜子屬落葉灌木或小喬木[1]，是廣西優勢林產資源。山蒼子的果皮中富有芳香油成分，經提取后可獲得山蒼子油。山蒼子油的顏色從淺黃色到深黃色，散發芳香氣味，是一種天然食品防腐劑與添加劑，同時對李斯特菌、尖孢鐮刀菌、大腸桿菌、副溶血性弧菌、植物乳桿菌、黃曲霉毒素等具有顯著抑菌活性[2]，用于食品中不僅能提升食品風味，還能起到抑菌作用[3]。山蒼子油還可作為合成維生素A、維生素E的原料[4]，并具有殺菌、抗癌、殺螨、抗血栓、抗氧化劑活性等作用[5]，臨床上可用于治療和預防冠心病、心絞痛、腦血栓、癌癥等疾病[6]，具有良好的藥用價值。此外，山蒼子油具有一定的驅蚊防蟲效果[7]，可用于精細化工品生產。山蒼子油的主要活性成分檸檬醛具有較高的經濟價值，被廣泛應用于香精香料及食品行業，可用于合成紫羅蘭酮和鳶尾酮等高級香料[8]。我國是山蒼子油生產及出口大國，山蒼子油生產量達14.01萬 t/年，出口量占全球4/5[9]，因此，對山蒼子油的研究與開發具有重要意義。

山蒼子油成分的提取主要是通過水、乙醇作為溶劑，以超聲輔助或微波輔助等措施，從山蒼子鮮果或干果中，經回流提取獲得。李芳等[10]采用液液萃取（分別加以超聲波與磁化輔助處理）、CO2超臨界萃取及水蒸氣蒸餾法提取山蒼子油，比較不同提取方式對山蒼子油抗氧化活力的影響，結果表明水蒸氣蒸餾法和超臨界流體萃取法更有利于萜烯類化合物的獲取。付紅軍[11]采用微波輔助水蒸氣蒸餾法提取山蒼子果實的山蒼子油，并使用氣相色譜-質譜法分析比較2種方法提取的山蒼子油的化學成分，結果表明微波可以使山蒼子油中單萜類化合物發生化學轉化。杜惠蓉等[12]將山蒼子鮮果除核去皮，經超聲處理后減壓蒸餾，在液料比3.2∶1、減壓蒸餾溫度76 ℃、粒度大小80目（孔徑0.180 mm）、超聲時間35 min條件下，山蒼子油提取率為6.94%，所得山蒼子油中檸檬醛含量為87.65%，品質較好。杜超等[13]使用超聲波輔助提取法，以山蒼子干果為原料、無水乙醇為提取溶劑，得到最佳提取工藝條件：料液比1∶20（g/mL）、提取溫度55 ℃、提取時間25 min、超聲波功率240 W，在此條件下山蒼子油提取率為38.70%。嚴漢彬等[14]以山蒼子枝葉為原料，加入NaCl進行水蒸氣蒸餾，獲得最佳提取工藝條件，在此條件下，山蒼子枝葉中的揮發油成分得率為2.366%。使用不同提取方法的山蒼子提取率有很大區別，原因是提取對象不同，計算的基準也有所不同。水蒸氣蒸餾法提取過程簡單、不含有機溶劑、成本低廉[15]，相比于超臨界萃取法、超聲/微波輔助萃取法，更便于工業化生產，也是精油廠常用的生產方法，但關于水蒸氣蒸餾法提取野生山蒼子油的工藝條件研究報道不多，尚未有針對廣西主要山蒼子產地——廣西桂林灌陽縣產山蒼子油提取工藝的報道。

試驗以廣西桂林灌陽縣產山蒼子果為原料，采用水蒸氣蒸餾法提取野生山蒼子果中的揮發油成分，研究提取溫度、山蒼子粒徑、料液比及提取時間對山蒼子油提取率的影響，并通過GC-MS技術分析所得山蒼子油主要成分，為廣西山蒼子油的工業化提取及綜合開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

野生山蒼子（采集于廣西桂林市灌陽縣，經鑒定為山蒼子果實，干燥后密封保存）；蒸餾水（實驗室通過三效蒸發裝置制備）。

DFT-50A大德高速手提多功能粉碎機（溫嶺市林大機械有限公司）；HH-WO智能數顯多功能油水浴鍋（鞏義市予華儀器有限責任公司）；Clevenger蒸餾裝置（自搭）；標準篩GB/T 6003.1—2012（紹興市上虞錦航儀器設備廠）；7890B-5977A氣相色譜-質譜聯用儀[安捷倫科技（中國）有限公司]。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料預處理

選擇優質的山蒼子干果，于恒溫干燥箱中70 ℃干燥24 h。將干燥后的山蒼子果仁使用高速粉碎機進行破碎后過篩，篩孔尺寸分別為0.850，0.425，0.250及0.180 mm，置至于密封袋中密封保存。

1.2.2 山蒼子油提取工藝

使用水蒸氣提取法提取山蒼子油，分別稱取20 g相應尺寸的山蒼子果粉末，放入500 mL圓底燒瓶中，加入一定比例蒸餾水，用鐵架臺固定，置于油浴鍋中，油浴鍋中的二甲基硅油沒過燒瓶中的溶劑，在冷凝回流的條件下加熱提取，蒸餾開始后有恒定的液滴滴入蒸餾裝置時開始計時。

1.2.3 單因素試驗

1.2.3.1 提取溫度對提取率的影響

稱取20 g過篩（篩孔尺寸為0.850 mm）的山蒼子果粉末，在料液比1∶6 g/mL條件下，按照130，140，150和160 ℃分別用蒸餾水回流提取，蒸餾時間4 h，研究不同溫度對山蒼子油提取率的影響。

1.2.3.2 顆粒尺寸對提取率的影響

提取溫度160 ℃、料液比1∶6 g/mL、蒸餾時間4 h，稱取20 g過篩（篩孔尺寸分別為0.850，0.425，0.250及0.180 mm）的山蒼子果粉末，放入圓底燒瓶中分別進行蒸餾，考察山蒼子果顆粒尺寸對提取率的影響。

1.2.3.3 料液比對提取率的影響

提取溫度160 ℃、過篩的篩孔尺寸0.425 mm、山蒼子果粉末20 g、提取時間4 h，按照料液比1∶6，1∶8，1∶10和1∶12 g/mL分別進行試驗，考察料液比對提取率的影響。

1.2.3.4 提取時間對提取率的影響

提取溫度160 ℃、過篩的篩孔尺寸0.425 mm、山蒼子果粉末20 g、料液比1∶10 g/mL，按照提取時間4，6，8和10 h分別進行試驗，考察提取時間對提取率的影響。

1.2.4 山蒼子油提取率的計算

山蒼子油提取率按式（1）計算。

式中：m1為油料質量，g；m0為山蒼子果粉質量，g。

1.2.5 山蒼子油成分GC-MS分析

使用氣質聯用色譜儀對山蒼子油進行成分分析。氣相色譜-質譜聯用儀采用四極桿技術（AQT）及可變電子電壓（VeV）技術，配備EI/CI Thermo Scientific?Extractabrite?離子源，電子能量70 eV。載氣為氦氣，流量為1 mL/min，不分流。升溫程序[16]：初設溫度50℃，以3 ℃/min速率升至120 ℃，以5 ℃/min速率升至250 ℃，保留2 min。進樣量0.4 μL，進樣口溫度250 ℃，檢測器溫度280 ℃，采用全掃描模式采集數據。

2 結果與討論

2.1 提取工藝對山蒼子油提取率的影響

2.1.1 提取溫度對山蒼子油提取率的影響

考察不同溫度對山蒼子油提取率的影響，結果如圖1所示。

圖1 不同溫度對山蒼子油提取率的影響

在其他條件不變的情況下，提取率隨著溫度上升而增大，原因是溫度升高，分子熱運動加劇，分子滲透性及溶解度均有所提高[17]。溫度150 ℃時，提取率為4.00%，溫度繼續升高，產率增加幅度較小，160℃時，提取率4.25%，已趨于平衡，但過高的溫度容易引起山蒼子油活性成分的變性，因此選用提取溫度160 ℃為宜。

2.1.2 顆粒尺寸對山蒼子油提取率的影響

考察山蒼子果的顆粒尺寸對提取率的影響，結果如圖2所示。

圖2 不同篩孔尺寸對山蒼子油提取率的影響

在其他條件不變的情況下，過篩的篩孔尺寸由0.850 mm下降到0.425 mm時，山蒼子油提取率隨之增加，達到6.00%，原因是山蒼子粉碎得越細，表面積越大，越有利于揮發油組分的析出。但粒徑持續減小時，提取率反而下降，這可能是因為粒徑變小增加了顆粒的表面吸附作用，顆粒發生聚集從而抑制山蒼子油的析出。同時，篩孔尺寸越小，對粉碎機和篩網的要求也越高，不利于工業生產，因此過篩尺寸選擇0.425 mm。

2.1.3 料液比對山蒼子油提取率的影響

考察不同料液比對山蒼子油提取率的影響，試驗結果如圖3所示。

圖3 不同料液比對山蒼子油提取率的影響

結果表明，料液比從1∶6 g/mL下降至1∶10 g/mL時，由于蒸餾水增多，山蒼子果與蒸餾水接觸更充分，同時降低接觸面的揮發油濃度，有利于山蒼子油分子的擴散，因而提取率隨之增加至6.60%。但繼續增加蒸餾水用量，并沒有提高山蒼子油的提取率，說明此時山蒼子油在蒸餾水中的提取率達到最大值，同時提取率出現微小的下降，原因可能是大量的蒸餾水增加山蒼子油在水中的消耗[18]。因此，選用料液比1∶10 g/mL為宜。

2.1.4 提取時間對山蒼子油提取率的影響

考察不同提取時間對山蒼子油提取率的影響，結果如圖4所示。

圖4 不同提取時間對山蒼子油提取率的影響

結果表明，隨著提取時間的不斷增加，山蒼子油出油率顯著提高，提取時間達到6 h，山蒼子油的得率達到8.25%，繼續延長提取時間，提取率變化不大，說明體系內滲透壓達到平衡，提取效果趨于恒定。因此，出于生產能耗的考慮，最佳提取時間應選擇6 h。

試驗考察提取工藝條件，如提取溫度、顆粒尺寸、料液比、提取時間對山蒼子油提取率的影響，結果表明，最佳工藝條件為提取溫度160 ℃、過篩尺寸0.425 mm、料劑比1∶10 g/mL、提取時間6 h。在此工藝條件下，進行3次平行驗證試驗，山蒼子油平均值為1.65 g，平均提取率為8.26%，SRSD值為0.08%，說明該方法重現性較好，平衡性較高。

2.2 廣西桂林灌陽縣產山蒼子油成分分析

2.2.1 廣西桂林灌陽縣產山蒼子油成分GC-MS結果

將水蒸氣提取法得到的廣西桂林灌陽縣產山蒼子油進行GC-MS分析，結果如表1所示。

由表1可知，廣西桂林灌陽縣產山蒼子油的主要成分有檸檬醛（57.85%），其次是正癸酸（8.62%）、芳樟醇（7.13%）、6-甲基-5-庚烯-2-酮（3.39%）、（+）-檸檬烯（2.72%）、月桂酸（2.39%）及石竹素（2.08%）。

表1 廣西桂林灌陽縣產山蒼子油成分表

2.2.2 不同產地山蒼子提取物成分對比

為進一步了解廣西桂林灌陽縣產山蒼子油的品質，將其主要成分與廣東、贛南、湘西產山蒼子油進行對比，結果如表2所示。

表2 各地山蒼子油成分對比

對比分析表明，由于生長環境不同、所提取揮發油的部位不同，山蒼子提取物的主要成分及含量也不同。其中，廣西桂林灌陽縣產山蒼子油的檸檬醛含量與廣東地區相近，低于贛南地區及湘西永順地區，β-月桂烯及α-蒎烯未檢出，但其正癸酸與芳樟醇含量較高。正癸酸是一種中碳鏈的飽和脂肪酸，在椰子油[22]和棕櫚仁油中，棕櫚仁油中含量相對較高，可達3.3%[23]。廣西桂林灌陽縣產山蒼子油中的正癸酸含量較高，為8.62%，原因可能是山蒼子油發生了水解。正癸酸具有較好的抑菌殺菌作用[24]，其酯可用于食品、塑料助劑、醫藥、農藥、化工及航空等行業。研究顯示，芳樟醇具有較強的大腸桿菌抑制作用[25-27]。廣西桂林灌陽縣產山蒼子油獨特的成分構成，顯示出其在抑菌殺菌領域的潛在優勢，為地方林產資源開發提供思路和參考。

3 結論

通過采用水蒸氣蒸餾法，成功提取山蒼子果中的揮發油成分，考察提取溫度、顆粒尺寸、料液比及提取時間對山蒼子油提取率的影響，獲得最佳提取工藝：提取溫度160 ℃、篩孔尺寸0.425 mm、料劑比1∶10 g/mL、提取時間6 h，在此工藝條件下，所提取的山蒼子油質量為1.65 g，提取率為8.25%。通過GC-MS分析可知，廣西桂林灌陽縣產山蒼子油的主要成分有檸檬醛（57.85%）、正癸酸（8.62%）、芳樟醇（7.13%）、6-甲基-5-庚烯-2-酮（3.39%）、（+）-檸檬烯（2.72%）、月桂酸（2.39%）及石竹素（2.08%）。與其他產地的山蒼子油相比，廣西桂林灌陽縣產山蒼子油的正癸酸與芳樟醇含量較高。水蒸氣提取法避免有機溶劑的污染，提取過程簡單易操作，有利于工業化生產；對廣西產山蒼子油主要成分的分析對比，為其綜合開發利用提供一定參考。