兩種不同方法提取鮮橙皮中揮發(fā)油的比較研究

張靜芬，鄒小兵，季金茍，柳林，徐溢

（重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，重慶 400030）

橙皮為蕓香科植物橘（Citrus reticulate Blanco）及其栽培變種的成熟果皮。蕓香科植物甜橙在我國長江以南各地均有栽培，品種眾多。鮮橙皮中含有揮發(fā)油、色素、果膠、黃酮類等多種化合物，綜合利用價值較高。其中，橙皮揮發(fā)油具有理氣健脾、燥濕化痰及消炎等藥理活性，其主要組分D-檸檬烯具有抗癌活性[1]。另外，橙皮中揮發(fā)油作為一種天然香精，可以增加胃液分泌，促進胃腸蠕動，健胃祛風(fēng)，還可作為天然香料、食品添加劑和保健品、藥品、化妝品等的原料。橙皮作為一種可再生利用的資源，從中提取揮發(fā)油，既可避免因果皮堆積而污染環(huán)境，又使廢棄的天然資源得到合理利用，可提高橙類產(chǎn)品的附加值和技術(shù)含量，提高經(jīng)濟效益[2]。

微波輔助提取是Ganzler等于1986年首先提出的，是近年來發(fā)展較快的一種新型提取技術(shù)，在此之前揮發(fā)油提取常見的是水蒸氣蒸餾（HD）法[3]，HD法設(shè)備簡單、容易操作、成本低，但是這種方法提取時間較長，能耗大。微波輔助水蒸氣蒸餾（MAHD）法[4]是微波輔助加熱與HD法相結(jié)合的提取技術(shù)，其原理是利用微波輻射導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的極性物質(zhì)尤其是水分子吸收微波能量而產(chǎn)生大量的熱量，使細(xì)胞內(nèi)溫度迅速上升，液態(tài)水氣化產(chǎn)生的壓力將細(xì)胞膜和細(xì)胞壁沖破，形成微小的孔洞。再進一步加熱，細(xì)胞內(nèi)部和細(xì)胞壁水分減少，細(xì)胞收縮，表面出現(xiàn)裂紋?？锥春土鸭y的存在使細(xì)胞外溶劑容易進入細(xì)胞內(nèi)，溶解并釋放細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)。微波具有很強的穿透力，可以在反應(yīng)物內(nèi)外部分同時均勻、迅速的加熱，故提取時間短、效率較高。但由于MAHD法存在過熱現(xiàn)象，對所有成分的提取是否MAHD法都具有優(yōu)勢，還有待進一步研究。

本文用MAHD法和HD法分別提取了新鮮橙皮的揮發(fā)組分，用氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC-MS）對各成分的含量進行了比較分析。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮橙皮（重慶奉節(jié)臍橙）含水量約90%，剪切為約0.5 cm2的塊狀備用；無水Na2SO4為分析純。

1.2 儀器

可調(diào)功率微波化學(xué)反應(yīng)器LWMC-205：南京陵江科技開發(fā)有限責(zé)任公司；揮發(fā)油提取器、TRACE GC GLTRA-DSQⅡ氣質(zhì)聯(lián)用儀：美國Thermo公司。

1.3 GC-MS測定條件

用微量進樣器取1 μL橙皮揮發(fā)油，加入1 mL甲醇（色譜純）稀釋，混合均勻以備用。將HD法和MAHD法所得的揮發(fā)油用氣質(zhì)聯(lián)用方法進行成分分析。

色譜條件：揮發(fā)油成分采用TRACE GC GLTRADSQⅡ氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC-MS）進行鑒定。分離柱采用非極性AB-5MS毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。載氣為He，流速為0.5 mL/min，不分流；注射進樣，注射體積為0.2 μL；進樣溫度220℃；程序升溫過程為60℃保持5 min，以5℃/min的速度升溫到130℃，再以10℃/min的速度升溫到220℃，最后以15℃/min的速度升到250℃。離子源溫度：230℃；70ev電子轟擊。

通過GC-MS計算機檢索，人工解析譜圖與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜對照的方法[5-8]，分析鑒定兩種方法所得成分的組成。并根據(jù)化合物峰面積計算出相對百分含量。

1.4 揮發(fā)油的提取

1.4.1 HD法

稱取新鮮橙皮50 g置于250 mL三頸瓶中，加入100 g水開始水蒸氣蒸餾，用揮發(fā)油提取器連續(xù)提取2 h至揮發(fā)油不再增加時停止實驗。揮發(fā)油用無水硫酸鈉干燥，4℃儲存。

1.4.2 MAHD法

稱取50g新鮮橙皮于250mL三頸瓶中，加入100g水，連接揮發(fā)油測定器和回流冷凝裝置，微波化學(xué)反應(yīng)器功率設(shè)定為200 W開始提取，提取時間17 min，揮發(fā)油提取器中的揮發(fā)油不再增加。揮發(fā)油用無水硫酸鈉干燥，4℃儲存。

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種提取方法所得揮發(fā)油的比較

兩種提取方法提取鮮橙皮揮發(fā)油的結(jié)果比較如表1所示。

表1 2種提取方法所得揮發(fā)油的比較Table 1 Comparing of the volatile oil from orange peel in the two methods

由表1可知：采用MAHD法提取揮發(fā)油在提取時間上與HD法相比有明顯的優(yōu)勢，大大節(jié)省生產(chǎn)成本。這主要是因為：MAHD法提取揮發(fā)油是溶劑為水，水有著較為突出的微波吸收性能，使得新鮮樣品處在自身、溶劑水吸收微波加熱的雙重作用，獲得較快的升溫速度，加速橙皮細(xì)胞的破裂，橙皮中的揮發(fā)油被快速提取出來?？偟奶崛÷蔒AHD法也略好于HD法，在相同50 g新鮮橙皮中提取至揮發(fā)油不再增加，HD法約2 h，而MAHD法只需17 min，且MAHD法的提取率比HD法高0.02%。

2.2 揮發(fā)油的成分分析及比較

所得揮發(fā)油性狀均為具有橙皮清香味的澄清透明油狀液體。用GC-MS分別對HD法和MAHD法提取的物質(zhì)進行成分分析。MAHD法橙皮揮發(fā)油的總離子流圖見圖1，橙皮揮發(fā)油的主峰只有一個，而且相對面積較大，據(jù)鑒定后為檸檬烯，含量為95%左右。MAHD法與HD法所得揮發(fā)油總離子流圖基本上一致，因此只列出其中MAHD法成分總離子圖。

圖1 水蒸氣蒸餾法提取橙皮揮發(fā)油總離子圖Fig.1 Total ion currency profile of orange peel essential oil(HD)

按上述條件對橙皮揮發(fā)油迸行分離鑒定，獲取的質(zhì)譜數(shù)據(jù)用美國NIST05譜庫檢索，從各峰的質(zhì)譜裂片圖、基峰和相對豐度等幾個方面進行分析鑒定并結(jié)合文獻[5-8]進行人工譜圖解析，確認(rèn)2種方法提取橙皮揮發(fā)油中的各個化學(xué)成分；定量分析按照峰面積歸一化法確定各組成在揮發(fā)油中的相對百分含量。通過GC-MS鑒定，HD法所得揮發(fā)油的已鑒定峰中有23種成分，已鑒定組分的面積占總面積的比例分別為98.93%，MAHD法提取的揮發(fā)油中鑒定了22種成分，已鑒定組分的面積占總面積的比例分別為99.08%。詳情見表2。

表2 橙皮揮發(fā)油的組分比較Table 2 The comparision of composition of essential oil

由表2可知：兩種方法得到的鮮橙皮揮發(fā)油成分組成基本一致，由D-檸檬烯和醇類、醛類、酮類、酯類等含氧化合物組成。該揮發(fā)油的其主要成分為D-檸檬烯，其次是沉香醇，月桂烯，軟脂酸甲酯，檸檬醛，p-薄荷-1-烯-8-醇，辛醛等。D-檸檬烯在MAHD和HD油中的含量分別為94.22%和95.17%，沉香醇分別為1.82%和1.53%，月桂烯分別為0.58%和0.58%，軟脂酸甲酯分別為0.40%和0.59%，檸檬醛分別為0.19%和0.21%，p-薄荷-1-烯-8-醇分別為0.19%和0.25%，辛醛分別為0.19%和0.13%。

2種不同方法的提取物的主要化學(xué)成分組成顯示一定的質(zhì)與量的差異。從表2似乎可以看出，檸檬醛、β-月桂烯和D-檸檬烯等，HD法的提取率比MAHD法的提取率更高或者接近，尤其是檸檬醛，與HD法相比，其提取率減少近10%。對于MAHD法提取，由于微波射線有很強的穿透力，能穿透介質(zhì)，到達物料內(nèi)部維管束和腺細(xì)胞系統(tǒng)，同時，微波作用使細(xì)胞內(nèi)部溫度迅速上升，壓力增大，導(dǎo)致細(xì)胞破裂，能有效提取物料內(nèi)部成分；而對于HD法提取，加溫是由外及內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)成分要經(jīng)過液泡膜和細(xì)胞器的膜透過，再擴散和細(xì)胞壁的透過才能被提取出來，因此從提取機理來看，HD法的提取率似乎應(yīng)小于MAHD法，但由于微波輔助存在過熱效應(yīng)[9]，局部提取溫度比HD法高近10℃，而這幾種物質(zhì)在高溫下可能較易氧化，導(dǎo)致其提取率偏低。對于辛醛、正癸醛、二叔丁對甲酚等，通常亦為還原性物質(zhì)，但MAHD法的提取率高于HD法，這可能是因為盡管MAHD法存在過熱效應(yīng)，但由于HD法的提取時間遠長于MAHD法，過長的氧化時間導(dǎo)致這幾種物質(zhì)被氧化的程度加深，進行使其提取率偏低。對于軟脂酸甲酯和沉香醇等，比較穩(wěn)定，MAHD法提取率大于HD法的提取率，這和微波輔助能快速加熱，并能深入內(nèi)部維管束和腺細(xì)胞系統(tǒng)，使其中的物質(zhì)能快速提取出來的機理是相一致。

3 結(jié)論

MAHD法可以大縮短提取時間，總的提取率MAHD法也略優(yōu)于HD法。

采用MAHD法和HD法提取鮮橙皮中的揮發(fā)性組分時，所得到的揮發(fā)油成分基本一致，但相對含量不同。對于高溫較易氧化的成分，選擇HD法可能要優(yōu)于MAHD法；對于那些對氧化時間敏感或高溫比較穩(wěn)定的成分，選擇MAHD法可能更好。

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