山雞椒果實揮發油提取工藝及成分研究

蔡凌云，吳林冬，韓 彩

（凱里學院，貴州凱里 556011）

山雞椒Litsea cubeba為樟科木姜子屬植物，落葉灌木或小喬木，又稱山胡椒、山蒼子、滑葉樹、木香子等.該屬植物世界已知約200 種，我國分布有74 種［1］，多用作香料和中草藥［2］.山雞椒具有溫中散寒、行氣止痛等功效，可用于胃寒嘔逆、寒濕瘀滯、寒疝腹痛等疾病的治療［3］，其鮮果提取的揮發油有特殊的清香氣，具有顯著的抗菌、祛痰、抗心律失常等作用［4］.同時山雞椒油為香料工業的重要原料，是合成紫羅蘭酮的主要材料，可用于食品、煙草、化妝品等的香料，并有抑制黃曲霉毒素的作用［5］.大量報道表明，山雞椒揮發油及其檸檬醛抗菌具有廣譜性［6-9］，因此研究山雞椒油的成分具有重要的意義.

目前提取山雞椒揮發油的方法有水蒸氣蒸餾法［10］、靜態頂空法［11］、超聲波輔助提取法［12］、微波提取法［13］、CO2超臨界萃取法［14］等，但總體提取效率都不太理想，市場批量生產效益不高，因此本文研究山雞椒揮發油的提取方法和工藝，以期為山雞椒的研發和利用提供有價值的參考.

1 試驗材料

1.1 試驗材料

本研究試驗材料為市場購買的產自黔東南苗族侗族自治州凱里市的山雞椒果實.

1.2 試驗儀器和試劑

試驗儀器有超聲清洗儀（SK2510LHC，上?？茖С晝x器有限公司），GC-MS 氣相質譜－色譜聯用儀（QP2010SE，日本島津），電熱套，揮發油提取器，直型冷凝管，圓底蒸餾燒瓶（1000 mL），量筒（100 mL），托盤天平，大燒杯（500 mL）等.試驗試劑有乙醚（AR）和蒸餾水.

2 試驗方法

2.1 揮發油提取方法

利用正交試驗來進行設計，通過查閱和參考相關文獻資料，本次試驗選出4 個因素（A）固液比、（B）提取時間、（C）超聲時間和（D）超聲功率，每個因素3 個水平，用正交表（表1）來安排本次試驗，以提取出來的油量作為考察的指標.

表1 山雞椒揮發油提取條件因素水平

具體提取方法采用水蒸氣蒸餾法，步驟為將新鮮的山雞椒果實研磨粉碎，用托盤天平稱取100 g，將稱好的山雞椒置于1000 mL 圓底燒瓶中，按表1 固液比向燒瓶中加入相應比例的蒸餾水，密閉浸泡約30 min，到規定時間后將燒瓶放入超聲儀中按相應的超聲時間和超聲功率進行超聲，然后取出擦干燒瓶外壁，放在電熱套中進行蒸餾，待揮發油提取器支管收集餾出液快滿時將揮發油提取器支管的活塞緩慢打開，用燒杯收集下層蒸餾水，待蒸餾水快流完時，將活塞關閉，按提取時間收集揮發油，并記錄揮發油含量.揮發油為淡黃色透明油狀物，具有濃郁的氣味.每組實驗進行3 次平行實驗，最后將本次實驗所提取出的揮發油全部收集在一起，用30 mL 乙醚依次萃取2 次，將萃取液轉移至編號為1 的樣品瓶中，密封低溫保存待測，最后用GC-MS 儀鑒定山雞椒揮發油中所含有的化學成分.

2.2 GC-MS分析

色譜條件：色譜柱是RTX-5MS 彈性石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 um）；升溫程序為50 ℃，保持1 min，升溫至200 ℃（10 ℃/min），保持5 min；進樣溫度為200 ℃；進樣模式為分流；壓力為53.5 kPa；總流量為34 mL/min；線速度為36.3 cm/sec；吹掃流量為3.0 mL/min；進樣量為1 uL；載氣（He）流量為1 mL/min；分流比是30∶1.

質譜條件：電子轟擊（EI）離子源，電子能量為70 eV，離子源溫度為200 ℃，接口溫度為230 ℃，溶劑延遲時間為2.5 min，檢測器增值為0.9 kV，掃描范圍為50～900 m/z.

3 試驗結果與討論

3.1 正交試驗結果

根據正交試驗法所提取的木姜子果實的揮發油結果見表2，方差分析見表3，從表2我們可以直觀看出不同因素對提取率的影響.

表2 正交試驗法提取揮發油結果

表3 方差分析表

3.1.1不同固液比對提取效果的影響

由表2可看到物料與溶劑兩者之間的比例為1∶5時對提取山雞椒揮發油成效最好.具體原因可能是由于增加了提取溶劑水的用量，從而擴大了它們兩者之間的接觸面積，從而使得山雞椒中的有用元素能夠輕松的被提煉出來，獲得的油量也相應增多了，進而使提取效果也變好.

3.1.2不同時間對提取效果的影響

由表2我們可以看出提取時間為90 min 為最佳.這可能是因為隨著提取時間的延長，山雞椒果實里面的細胞中的組成成分不斷被溶出，從而使更多的成分被提取出來.

3.1.3不同超聲時間對提取效果的影響

由表2 可知對山雞椒進行超聲處理30 min 對揮發油有較好的效果.超聲提取技術具有空化和熱效應，還有機械振動等等，加快了山雞椒果實中細胞內有用組分的釋放速度、擴散速度及其溶解速度，使里面更多的成分被浸出，從而顯著地提高了提取效率.但超聲時間不宜過長，時間長了可能會導致我們所提取物中部分揮發油組分遭到損壞，這樣就達不到我們想要的結果.

3.1.4不同超聲功率對提取效果的影響

從表2我們可以看出隨著超聲波的功率慢慢變大，我們所測的提取率也逐漸變大.從理論上來說，超聲波的頻率非常小的情況下，所產生的空化效應更加明顯，同時帶來的破壞、破碎的效用也更加猛烈.但與此同時超聲波的頻率過低的情況下，空化效應太過強大，對我們所測樣品組織構架的破壞性也可能也會比頻率高時要大得多，也許會帶來不必要的實驗干擾.

從以上分析可以看出影響山雞椒揮發油提取率的主次順序為B＞A＞C＞D，即提取時間＞固液比＞超聲時間＞超聲功率.本文采用該方法提取山雞椒油具有良好效果的工藝為A3B3C1D3，即固液比為1∶5，提取時間為90 min，超聲時間為30 min，超聲功率為100 W.由表3可以明顯看出提取時間的長短和固液比對提取效果具有極顯著性差別（P ＜0.01），不同超聲處理時間與超聲儀器的不同功率對提取效果的影響沒有顯著性.

3.2 驗證試驗

按上述最佳條件進行驗證試驗提取山雞椒揮發油，即料液比為5倍量水、超聲時間30 min、超聲功率100 W、提取時間90 min，重復驗證試驗3次.結果見表4.驗證結果得到木姜子揮發油的平均含量為4.14 mg/mL.

表4 驗證試驗結果

3.3 GC-MS檢測結果

對所提出的油經過有機溶劑萃取后，利用氣相色譜-質譜聯用儀儀器根據具體條件對其進行定性和定量分析，所得離子的色譜峰見圖1.對GC-MS 檢出峰經數據庫進行相識度檢索并對比，解析組分的百分含量為了避免誤差比較大，一般需要自己手動積分，積分每個峰相似度在70 以上且面積較大的峰，之后打開定性表，表5里的組分含量即為本次實驗揮發油中各成分的含量.

圖1 山雞椒揮發油總離子圖色譜圖

表5 山雞椒果實揮發油的化學成分及含量

續表5-1

續表5-2

4 結論

通過以上試驗得到超聲輔助提取山雞椒揮發油的較佳提取工藝為A3B3C1D3，即固液比為1∶5，提取時間為90 min，超聲時間30 min，超聲功率為100W.影響木姜子揮發油提取率的因素順序為提取時間＞固液比＞超聲功率＞超聲時間，提取時間對山雞椒油的提取產生的影響較為顯著.

經氣相色譜-質譜聯用儀檢測從山雞椒果實揮發油中分離出74 個峰，根據檢索可得出該油中含有74種主要成分.該研究結果可為山雞椒果實揮發油深加工產業提供理論依據.