王勛,黃伊嘉,楊磊*,莫開林*

1.東北林業(yè)大學(xué)化學(xué)化工與資源利用學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040；

2.四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川成都 610081

杜香(Ledum palustreL.)，又名喇叭花、絆腳絲，單葉互生，高50～80 cm[1]，是杜鵑花科(Ericaceae)杜香屬多年生常綠小灌木，多生于樟子松林、云杉林、落葉松林或針闊混交林下[2]。杜香屬植物分布在北半球溫帶或寒溫帶地區(qū)，我國野生杜香資源豐富，主要分布于我國大小興安嶺、內(nèi)蒙古和長白山地區(qū)[3]。杜香的枝、葉、花和果實均可提取出芳香揮發(fā)油，其中花、果出油率較高。在古籍中記載，杜香具有抗氧化、消炎和抑制腫瘤的作用[4]。從20世紀70年代開始，我國對杜香精油進行了研究與開發(fā)[5]?，F(xiàn)代研究結(jié)果表明杜香精油對多種真菌和細菌具有抗菌作用和抑制菌類生長功能[6,7]。此外，在加拿大拉布拉多半島，人們還利用杜香來代替茶，認為杜香具有抗癌作用[8]。

目前，獲得植物精油的方法主要有水蒸氣蒸餾法、超臨界CO2萃取法等。無溶劑微波提取法是近年發(fā)展起來的一種用于提取植物精油的新技術(shù)，具有快速、簡便、無需溶劑、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點，越來越受到重視。本研究通過無溶劑微波蒸餾法提取杜香精油，以期為杜香資源的開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與儀器

杜香新鮮枝葉2018年9月采自大興安嶺新林林業(yè)局，經(jīng)東北林業(yè)大學(xué)谷會巖教授鑒定。葉片冷鏈運輸至試驗場地，在?20±3℃密閉避光冷凍儲存。實驗所用的樣品均為同一批次。格蘭仕微波爐，型號為P70D20N1P-G5，輻照頻率2.45 GHz，連續(xù)可調(diào)功率最大輸出功率為700 W，頂端鉆孔，安裝精油提取器，微波爐改造由東北林業(yè)大學(xué)工科教學(xué)實習(xí)中心完成。

2 實驗方法

2.1 單因素實驗

2.1.1 含水率的影響

通過預(yù)實驗和計算，定量調(diào)整水分至需要的含水率。將冷凍保存的杜香葉片取出，置于不銹鋼托盤中自然放置失水，或置于塑料袋中，噴霧瓶補加水分，使物料含水率分別達到30%、45%、60%、75%和90%，盡可能混勻后密封塑料袋使水分平衡24 h后使用。在微波輻照功率為700 W，微波輻照時間為30 min的條件下，使用微波輔助蒸餾裝置提取杜香精油，計算精油得率。

2.1.2 微波輻照時間的影響

杜香葉片置于塑料袋中，噴霧瓶補加水使物料含水率分別達到75%，盡可能混勻后密封塑料袋使水分平衡24小時后使用。微波輻照時間依次設(shè)置為10、15、20、25、30、35和40 min，功率為540 W的條件下，使用微波輔助蒸餾裝置提取杜香精油，計算精油得率。

2.1.3 微波輻照功率的影響

杜香葉片置于塑料袋中，噴霧瓶補加水使物料含水率分別達到75%，盡可能混勻后密封塑料袋使水分平衡24小時后使用。在微波輻照功率設(shè)置為120、230、385、540和700 W，微波輻照時間為30 min的條件下，使用微波輔助蒸餾裝置提取杜香精油，計算精油得率。

2.2 氣相色譜-質(zhì)譜分析精油組分

采用6890N/5973安捷倫氣質(zhì)聯(lián)用儀對提取得到的杜香精油組成加以分析。操作條件：HP-5MS毛細管石英色譜柱（0.25 mm×0.25μm，長30 m），氣化室和進樣溫度分別設(shè)定為230℃和280℃；升溫程序：先以60℃維持5 min，接著以10℃/min的速度從60℃升高到120℃保持5 min，然后以相同的升溫速度從120℃升高到200℃并維持5 min，再以同樣的速度從200℃升高到280℃并維持15 min；載氣為高純度氦氣，流速1.0 mL·min?1；樣品稀釋到正己烷中，比為1∶100（v/v），進樣量1μL；分流比為1∶2。質(zhì)譜條件為：電子轟擊（EI）離子源；電子能量為70 eV；原子量范圍為15～500 amu；杜香精油的各個組成成分根據(jù)NIST02質(zhì)譜庫信息比對確認。

3 結(jié)果與討論

3.1 原料含水率對精油得率的影響

計算含水率分別為30%、45%、60%、75%、90%下的提取率，結(jié)果如圖1，隨著含水率的變化，提取率的變化趨勢為先增大后減小，這一趨勢是與文獻[9]提取牛至中精油趨勢相近。其原因可能是部分精油溶解到水中，揮發(fā)出的精油減少。當(dāng)含水率為75%時，提取率最高，達到11.51 mL·kg?1DW。

圖1 含水率的影響Fig.1 Effects of moisture content on essential oil yield

3.2 微波輻照功率對精油得率的影響

微波輻照功率分別為700 W、540 W、385 W、230 W、120 W的精油得率，結(jié)果如圖2所示，隨著微波輻照功率的增加，精油得率的變化趨勢為先增大后減小，推測其原因是700 W功率時由于物料劇烈的升溫，局部發(fā)生炭化，影響了精油組分的遷出。當(dāng)微波輻照功率為540 W時，提取率最高，達到12.40 mL·kg?1DW。

圖2 微波輻照功率的影響Fig.2 Effectsof microwaveirradiation power on essential oil yield

3.3 微波輻照時間對精油得率的影響

微波輻照時間分別為10、15、20、25、30、35和40 min的精油得率，結(jié)果見圖3，隨著微波輻照時間增加，精油得率隨之逐漸增加，當(dāng)30 min之后提取率趨于穩(wěn)定，增幅變緩不明顯，最高可達到11.96 mL·kg?1DW，從耗時和節(jié)約能源方面考慮，選用30 min為微波輻照時間。

圖3 微波輻照時間的影響Fig.3 Effects of microwaveirradiation time on essential oil yield

3.4 精油中的成分

氣質(zhì)聯(lián)用色譜技術(shù)分析無溶劑微波蒸餾法提取的精油，組分顯示在表1中，以及它們的保留指數(shù)，分子式，CAS數(shù)和相對百分比，總共檢測到27種化合物，獲得的精油占總含量的85.66%。各個組分的相對含量以及峰面積相對于總峰面積的百分數(shù)(RA%)表示。檢測出精油中包括萜烯類組分、含氧萜烯和芳香族組分，它們占總峰面積的76%以上。主要成分依次為桃金娘烯醛（24.47%）、脫氫檜烯酮（12.51%）和4-松油醇（10.84%）。

表1 杜香精油組分分析Tab.1 Chemical composition analysisof essential oil from Ledum palustre L.

4 結(jié)論

實驗采用無溶劑微波蒸餾法提取杜香精油，研究了物料含水率、微波輻照功率、微波輻照時間對精油得率的影響，對提取工藝進行優(yōu)化。通過單因素實驗得到最佳工藝參數(shù)為：含水率75%、微波輻照功率540 W、微波輻照時間30 min。在此工藝條件下，杜香精油的得率為12.55 mL·kg?1DW。GCMS結(jié)果顯示杜香精油中成分主要為桃金娘烯醛（24.47%）、脫氫檜烯酮（12.51%）和4-松油醇（10.84%）。本法具有環(huán)保、穩(wěn)定、高效的優(yōu)點，具有較好的應(yīng)用前景。