柯楊，程友史，鐘漫，周貴付，趙榮飛

（1.安順學(xué)院貴州省教育廳功能材料與資源化學(xué)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化學(xué)化工學(xué)院，貴州安順561000；2.安順市林業(yè)科學(xué)研究所，貴州安順561000）

安順金刺梨又名無(wú)籽刺梨，屬薔薇科薔薇屬，是多年生常綠叢生灌木，也是貴州特有種系，果實(shí)成熟時(shí)呈金黃色，沒(méi)有野生刺梨的表皮毛刺及果核，果肉厚，口感酸甜適中，營(yíng)養(yǎng)豐富[1-2]。金刺梨具有抗衰老等作用，其含糖量是普通刺梨的6倍以上，幾乎沒(méi)有單寧，VC、VP和超氧化物歧化酶的含量雄冠世界所有水果之首，有三王水果之稱[3]。安順市已將金刺梨作為安順特色農(nóng)業(yè)發(fā)展，目前在郊區(qū)已有大面積栽種，2015年安順金刺梨種植面積將達(dá)到13萬(wàn)公頃以上。金刺梨花5月開(kāi)花，花形大于野生刺梨花，花瓣呈淺粉紅色，具有特殊的香氣，花期一個(gè)月左右[4]。金刺梨花具有生長(zhǎng)快、花色美、冠幅大、產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，可以食用，性甘平，主治痢疾、腹瀉，有藥用價(jià)值，可作為活性物質(zhì)深度開(kāi)發(fā)的原料[5]?；ň偷膽?yīng)用廣泛，在保健品、營(yíng)養(yǎng)品、藥用制品、化妝品開(kāi)發(fā)等方面具有極大的優(yōu)越性，對(duì)金刺梨花進(jìn)行深加工，提取金刺梨花精油，可增加產(chǎn)品附加值，不斷提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[6]。目前花精油的提取方法主要有壓榨法、冷浸法、蒸餾法、亞臨界水萃取法等[7]。水蒸汽蒸餾法屬于傳統(tǒng)提取法，具有無(wú)污染，低成本，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于植物精油的提取，例如玫瑰花、金蓮花等植物中揮發(fā)油的提取[8-9]。本文用開(kāi)花后期的金刺梨花作為原料，采用水蒸氣蒸餾法提取金刺梨花精油，并用正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)選最佳提取工藝條件，可為工業(yè)生產(chǎn)提供一定的數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

金刺梨花：購(gòu)于安順市平壩縣白云鎮(zhèn)高寨村。

1.1.2 試劑

無(wú)水硫酸鈉：分析純，國(guó)藥試劑；乙醚：分析純，國(guó)藥試劑。

1.1.3 儀器

98-1-C型數(shù)字控溫加熱套：天津市泰斯特儀器有限公司；水蒸氣蒸餾裝置：北京厚惠實(shí)驗(yàn)儀器科技有限公司；新型微型化學(xué)儀器制備儀：安徽天長(zhǎng)市長(zhǎng)城玻璃儀器制造廠；SHZ-Ⅲ型循環(huán)水泵：上海亞榮生化儀器廠；AB204-N型電子分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；GC-MS-QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本SHIMADZU公司

1.2 方法

1.2.1 金刺梨花的預(yù)處理

金刺梨花花期僅30 d左右，新鮮金刺梨花不易保存，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，故選用晾干后的金刺梨花作為原料提取精油。新鮮金刺梨花可選用開(kāi)花后期接近或已掉落不久的花瓣，不僅不影響刺梨的掛果，而且晾干后的金刺梨花易于保存，可在非花期用于提取精油。

1.2.2 金刺梨花精油的提取

采用水蒸氣蒸餾法進(jìn)行提取。準(zhǔn)確稱取一定量的金刺梨干花，用一定濃度的鹽水浸泡一段時(shí)間，置于水蒸氣蒸餾裝置中，調(diào)整火力，讓餾出液以1滴/s的速度餾出。為方便收集精油，可在集液瓶中加少量無(wú)水乙醚，提取完畢后，分出乙醚層，用無(wú)水Na2SO4干燥，減壓蒸餾快速除去乙醚，稱量瓶重，計(jì)算金刺梨花精油的提取率。

1.2.3 金刺梨花精油提取率的計(jì)算

1.2.4 影響金刺梨花精油提取率主要因素的選擇

選擇蒸餾時(shí)間、料液比、鹽水濃度作為考察因素，實(shí)驗(yàn)中不考慮交互作用影響，選擇L9（33）設(shè)計(jì)三因素三水平實(shí)驗(yàn)，確定水蒸氣蒸餾法提取金刺梨花精油的最佳工藝條件。

1.2.5 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析條件

分析的GC條件：VF-WAXMS石英毛細(xì)管柱（30 mm×0.25 mm×0.25 μm）；柱溫 30 ℃～230℃；程序升溫：初始溫度30℃保持3min，以5.6℃/min至100℃，保持1min，以3.1℃/min至125℃，以13℃/min至230℃保持17.44 min；柱流量為1.10 mL/min；進(jìn)樣口溫度260 ℃；柱前壓 52.7 kpa；進(jìn)樣量 1.0 μL；分流比 20 ∶1；載氣為高純氦氣。

分析的MS條件：EI離子源；電子能量70 ev；離子源溫度200℃；接口溫度270℃；質(zhì)量掃描范圍33～450；倍增器電壓1.1 Kv。

化學(xué)成分的定性：利用計(jì)算機(jī)譜庫(kù)檢索對(duì)質(zhì)譜圖進(jìn)行檢索和比對(duì)，結(jié)合人工解析，對(duì)金刺梨花精油的化學(xué)成分進(jìn)行鑒定。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 提取金刺梨花精油的單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 鹽水濃度對(duì)精油提取率的影響

稱取金刺梨干花10.0 g，用水蒸氣蒸餾法進(jìn)行提取，提取時(shí)間 7 h，料液比 1 ∶20（g∶mL），鹽水濃度分別為1%、2%、3%、4%、5%，分別測(cè)試不同鹽水濃度下金刺梨花精油的提取率，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 鹽水濃度對(duì)提取率的影響Fig.1 Effect of concentration of salt solution on extraction rate

許多花精油的提取可用鹽水替代蒸餾水以提高提取率，如沙棗花精油的提取[10]。由圖1可知，鹽水濃度增加，可以增加精油的提取率，分析原因可能是鹽水能降低精油在水中的溶解度，從而提高精油的提取率，考慮到減少成本的因素，選取濃度為4%左右的鹽水較合適。

2.1.2 液料比對(duì)精油提取率的影響

稱取金刺梨干花10.0 g，用水蒸氣蒸餾法進(jìn)行提取，提取時(shí)間7 h，鹽水濃度為4%，分別測(cè)試料液比為1 ∶17、1 ∶18、1 ∶19、1 ∶20、1 ∶21（g/mL）對(duì)提取金刺梨花精油的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，料液比過(guò)低會(huì)降低精油的提取率，分析原因可能是金刺梨干花在浸泡過(guò)程中會(huì)吸收水分，鹽水過(guò)少會(huì)導(dǎo)致在加熱過(guò)程中產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象，使得精油的提取率降低；鹽水過(guò)多，成本增加的同時(shí)，精油在水溶液中的溶解量也會(huì)增加，使得精油的提取率減小，因而選取1∶20（g∶mL）的料液比較合適。

圖2 料液比對(duì)提取率的影響Fig.2 Effect of solid to liquid ratio on extraction rate

2.1.3 提取時(shí)間對(duì)精刺梨精油提取率的影響

稱取金刺梨花10.0 g，用水蒸氣蒸餾法提取精油，料液比1∶20，鹽水濃度為4%，蒸餾時(shí)間分別為4、5、6、7、8 h，不同蒸餾時(shí)間對(duì)金刺梨花精油提取率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 提取時(shí)間對(duì)提取率的影響Fig.3 Effect of extraction time on extraction rate

由圖3得知，隨著蒸餾時(shí)間增長(zhǎng)，精油的提取率增加，蒸餾時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不僅使成本增加，而且精油的提取率也沒(méi)有太大提高，蒸餾時(shí)間為7 h提取率最佳。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知，蒸餾時(shí)間為4 h時(shí)真空尾接管里透出較濃的香氣，蒸餾6 h時(shí)真空尾接管里透出的香氣較淡，7 h時(shí)基本沒(méi)有香氣，進(jìn)一步驗(yàn)證了上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因而蒸餾時(shí)間為7 h較合適。

2.1.4 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

選擇蒸餾時(shí)間、料液比、鹽水濃度作為考察因素，正交實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)Table 1 Factor levels of orthogonal experiment design

2.1.5 提取金刺梨花精油的正交試驗(yàn)

以金刺梨精油的提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取正交表L9（33）設(shè)計(jì)三因素三水平共9組實(shí)驗(yàn)，各因素水平對(duì)精油提取率的影響數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 提取金刺梨花精油正交試驗(yàn)結(jié)果及分析表Table 2 Orthogonal experiment and results about extraction of rosa sterilis flower essential oil

從表2可知，3個(gè)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響大小為：蒸餾時(shí)間（B）＞料液比（C）＞鹽水濃度（A），蒸餾時(shí)間對(duì)金刺梨花精油的提取率存在顯著性影響，料液比有明顯影響，鹽水濃度影響不顯著。水蒸餾法提取金刺梨花精油最佳提取工藝組合為B3C3A3，即蒸餾時(shí)間7 h，料液比 1∶20（g∶mL），鹽水濃度 4%。

2.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)及金刺梨花精油得率的測(cè)定

按照正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出的最佳提取組合方案B3C3A3做6組平行實(shí)驗(yàn)，所得金刺梨花精油平均提取率為0.748%，高于表2中的最高得率0.714%。

2.3 金刺梨花精油的主要成分分析

通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析金刺梨花精油組成，獲得GC-MS分析的總離子流色譜圖，見(jiàn)圖4，通過(guò)譜庫(kù)檢索及人工圖譜解析，檢測(cè)出19種化合物，得到各種化合物的相對(duì)含量數(shù)據(jù)，金刺梨花精油成分分析如表3所示。

圖4 金刺梨花精油的總離子流色譜圖Fig.4 Total ion chromatograms of rosa sterilis flower essential oil

表3 金刺梨花精油成分分析Table 3 Component analysis of volatile oil from rosa sterilis flower

由表3知，金刺梨花精油的主要成分是高級(jí)烴類(lèi)、醛類(lèi)、醇酚類(lèi)、烯類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)，各類(lèi)物質(zhì)含量較高的是11-癸二十四烷（19.77%），十一醛（10.80%），另外，還檢測(cè)出了十四烷醛、二叔丁基對(duì)羥基甲苯、2，4，4-三乙基-1-己烯、2-甲基-2-乙基十三醇等揮發(fā)性物質(zhì)。

3 結(jié)論

從金刺梨干花中提取的精油是白色固液混和物，不溶于水，易溶于有機(jī)試劑，有沁人心脾的獨(dú)特香氣。采用水蒸氣蒸餾法提取金刺梨花精油，以精油提取率為考察指標(biāo)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法研究了料液比、蒸餾時(shí)間和鹽水濃度對(duì)提取金刺梨花精油產(chǎn)率的影響，優(yōu)選提取金刺梨花精油的最佳工藝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，蒸餾時(shí)間是影響金刺梨精油的抽取率的主要因素，其次是料液比，鹽水濃度的影響最小。最佳提取工藝條件為：料液比 1 ∶20（g∶mL）、蒸餾時(shí)間 7 h、鹽水濃度4%，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，在此條件下以金刺梨干花為原料提取金刺梨精油，提取率可達(dá)0.748%。金刺梨精油經(jīng)過(guò)GC-MS分析，通過(guò)檢索譜圖，初步鑒定出19種化學(xué)物質(zhì)，高級(jí)烴類(lèi)占53.58%，共8種；醛類(lèi)占18.61%，共2種；醇酚類(lèi)占13.17%，共3種；烯類(lèi)占9.87%，共3種；酸類(lèi)占2.21%，共2種；醚類(lèi)占2.55%，共1種。

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