魏嵐，黃桂珍，鄭婉榕

（閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 龍巖 364021）

0 引言

香茅又稱為香茅草，屬于禾本科，是常見的香草之一，因其具有檸檬香氣，又被稱為檸檬草。香茅精油是從香茅中提取的濃縮油，含有數(shù)百種物質(zhì)，但是決定其香味特征的只有其中2～3種物質(zhì)。香茅精油作為香料可以添加到香水中，作為天然防腐劑在食品中添加用于抑制黃曲霉菌類真菌[1]，在醫(yī)藥中作為中間體藥物用于制備抗抑郁、抗腫瘤等[2]。香茅精油同時具有驅(qū)蚊蟲作用，是驅(qū)蟲劑的主要來源。研究表明，香茅精油單獨使用或與其他商業(yè)驅(qū)蚊產(chǎn)品聯(lián)合使用，驅(qū)蚊效果提高明顯，可持續(xù)驅(qū)蚊2h以上。此外，香茅精油還有其他作用，如控制牛蜱、阻止紅粉甲蟲對麥片和小麥胚芽的侵害。香茅精油中最重要的活性成分是香茅醛、丁香酚、香葉醇和檸檬烯，這4種化學(xué)成分是決定香茅精油用途的關(guān)鍵成分[3-5]。

香茅精油的提取主要有水餾法和超臨界CO2萃取法，Reis課題組[6]研究了不同溫度（323.15 K、333.15 K、343.15 K）干燥對水餾法提取香茅精油組成的影響，結(jié)果表明，香茅精油組分含量略有變化，但主要成分沒有影響。以提取的香茅精油質(zhì)量與實驗中使用的香茅初始質(zhì)量之比為標(biāo)準(zhǔn)，提取率約為9.4%。近年來，超臨界流體（SCFs）技術(shù)廣泛應(yīng)用于植物中化合物的提取，該技術(shù)相比傳統(tǒng)提取技術(shù)具有很多優(yōu)勢，如可在較低溫度下進(jìn)行提取，避免了有效成分的分解；超臨界流體可以多次循環(huán)使用，產(chǎn)品解析方便，可增加效能等。王勇課題組[7]利用超臨界CO2流體提取技術(shù)從香茅精油中提取有效物質(zhì)，表明該技術(shù)具有更高的提取率和提取效率。因此，本實驗采用超臨界CO2流體技術(shù)對香茅精油進(jìn)行提取研究。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗采用香茅產(chǎn)自福建省廈門市翔安區(qū)內(nèi)厝鎮(zhèn)鴻山村黃山前7號。

1.2 試劑與儀器

（1）試劑。甲醇（批號：201014，天津市康科德科技有限公司）。

（2）儀器。安捷倫氣-質(zhì)聯(lián)用儀（型號：5975C-7890A，購自：美國Aglient）；超臨界CO2萃取儀（購自：溫州利捷機械有限公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（型號：zfy-1L，購自鄭州長城科工貿(mào)有限公司）。

1.3 方法

將20.0 g香茅草粉末加入到42.0 cm3的不銹鋼臨界CO2萃取池中，實驗裝置流程圖見圖1。實驗程序從調(diào)節(jié)加熱浴的溫度開始。實驗過程采用半批式進(jìn)行，二氧化碳以0.155 cm3/s的體積流量進(jìn)料，萃取時間為3600 s。當(dāng)泵達(dá)到所需的壓力和系統(tǒng)穩(wěn)定在穩(wěn)態(tài)模式，提取開始與取樣，使用微米閥。油收集在15.0 cm3的管中。

圖1 實驗裝置流程圖

在高壓泵揚程上放置鹽冰?。囟葹?63.15 K），以確保溶劑處于液體狀態(tài)。

萃取油在分析天平上稱量，精密度為1×10-4g。

溫度為313.15、313.15和353.15 K，壓力為6.2、10.0、15.0和18.0 MPa。

1.4 色譜分析

采用氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用Wiley 275庫對超臨界流體萃取得到的提取物進(jìn)行分析。采用DB-5毛細(xì)管柱DB-5，溫度限制在213.15～598.15 K。載氣流量為1.0 mL/min，溫度設(shè)置為353.15～573.15 K，溫度為279.15 K/min，檢測器溫度為583.15 K。

2 結(jié)果與分析

如表1所示，精油得率表示為萃取油的質(zhì)量與輸入萃取器的葉片質(zhì)量的比值。在353.15K和18.0 MPa的壓力下，產(chǎn)率最佳值為2.22%。在使用超臨界二氧化碳的過程中，提取物沒有殘留溶劑，證明該技術(shù)提取的香茅精油質(zhì)量高于傳統(tǒng)提取方式。

表1 萃取質(zhì)量（ME）和萃取量（Y）與溫度（T）和壓力（P）的關(guān)系

萃取過程中所消耗的溶劑量可以通過萃取油質(zhì)量與二氧化碳消耗質(zhì)量ME/MCO2的比值來計算和驗證。這個變量為操作溶解度。表2說明提取精油的質(zhì)量（ME）和消耗的二氧化碳量是正比關(guān)系，ME/MCO2比率也受到溶劑密度變化的影響。從表2可以看出，隨著CO2濃度的增加，精油提取質(zhì)量增加。在313.15 K和333.15 K的萃取曲線中可以觀察到一種交叉效應(yīng)，這是由于溶質(zhì)蒸氣壓的增加與CO2密度的降低形成對比。

表2 ME/MCO2隨溶劑密度的變化

在353.15 K時，沒有觀察到相同的現(xiàn)象，這表明隨著溫度的升高，精油的其他組分正在溶解。但其他化學(xué)成分的增溶作用可能會抑制揮發(fā)油的提取或改變揮發(fā)油的原始特性。見圖2。

圖2 油萃取量和壓力的關(guān)系

當(dāng)壓力高于10.0 MPa，香茅中會有更多的組分被提取。壓力越大提取組分的數(shù)量會增加，顏色也隨之變深，當(dāng)壓力為18.0MPa時精油顏色為黃色，而在65MPa時，顏色為綠色。見圖3。

圖3 ME/MCO2與二氧化碳密度的關(guān)系

圖4為香茅精油在313.15K和62.0MPa條件下的色譜分析結(jié)果，比較了提取過程的選擇性。對照數(shù)據(jù)庫分析，其主要成分為香茅醛、香茅醇、香葉醇、丁子香酚、α-氨基酚、右旋大根香葉烯、β-瑟林烯、α-芹子烯、芹子醛等。結(jié)果表明，在較高的溫度和壓力下提取的揮發(fā)油具有較高的選擇性。

圖4 313.15K,62.0MPa超臨界二氧化碳萃取揮發(fā)油的色譜圖

3 結(jié)語

本以超臨界二氧化碳萃取技術(shù)研究了香茅精油的提取?？疾炝瞬煌牟僮鳁l件對香茅精油提取率和提取質(zhì)量的影響，最佳工藝條件為353.15K、18.0MPa。實驗結(jié)果表明，在較高的壓力條件下，萃取精油的效率較高。在恒壓條件下，萃取油量隨壓力的增加而增加，在恒定的溫度，隨溫度的升高而增加。