紫蘇葉揮發性成分的提取及分析

羅天宇　柳華鋒　史維翔等

摘要： 以灌云縣紫蘇葉為原料，對其揮發油進行水蒸氣蒸餾提取研究，并使用氣質聯用方法（GC-MS）對揮發油成分進行分析。從紫蘇葉揮發油中鑒定出含量較多的27種成分，相對含量較多的是紫蘇醛（38 47%）、 （順，反）-α-金合歡烯（17 49%）和β-石竹烯（13 55%）。考察了在水蒸氣蒸餾下，浸泡溫度、浸泡時間、料水比和蒸餾時間等 因素對出油率的影響，并通過正交試驗優化得到最佳工藝條件，即：浸泡溫度65 ℃，浸泡時間 1 5 h，料水比1 g ∶ 20 mL， 蒸餾時間2 5 h。在此條件下，揮發油得率為0 52%。

關鍵詞： 紫蘇葉；水蒸氣蒸餾；揮發油；成分分析

中圖分類號： R284 2 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）08-0316-03

紫蘇（Perilla frutescens L ）是唇形科一年生草本自花授粉植物，具有特異芳香，在醫藥、食品等領域有著重要的開發價值 [1]。紫蘇具有抗氧化、抗癌、抗腫瘤、抗艾滋病等多種生理活性 [2]，紫蘇葉精油中含紫蘇醛、紫蘇酮等香料，可用于食品、皂用香精及化妝品的加香。

目前國內外相關研究主要集中于紫蘇的種植栽培技術 [3]、含油量分析 [4]、功能物質等化學成分的提取 [5]和轉基因研究以及重要物質的合成及基因分析 [6-7]等方面。紫蘇化學成分提取方法很多，有超臨界CO2萃取、溶劑提取、超聲波輔助提取、微波輔助提取、水蒸氣蒸餾、壓榨法提取、生物酶制劑輔助提取等，但對揮發油提取主要是采用水蒸氣蒸餾、超臨界CO2萃取等方法，雖然國內關于紫蘇葉水蒸氣提取的工藝及成分分析有一定研究 [8-9]，但不夠系統和深入。江蘇省連云港市灌云縣生產的紫蘇葉是為出口日本定向生產，但日方只要長度不小于8 cm的紫蘇葉，而葉片長度小于8 cm的被廢棄，本試驗就是利用被廢棄的紫蘇葉進行揮發成分的提取及分析，以便為其綜合利用提供理論和實踐依據。

1 材料與方法

1 1 材料

提取所用經陰干后粉碎的紫蘇葉（長度小于8 mm，含水率10 42%）采自江蘇省連云港市灌云縣。

1 2 儀器與試劑

儀器：美國安捷倫789A/5975C氣相色譜-質譜聯用儀；旋轉蒸發器RE52CS，上海亞榮生化儀器廠。

試劑：正己烷（分析純），國藥集團化學試劑有限公司；無水硫酸鈉（分析純），國藥集團化學試劑有限公司。

1 3 試驗方法

1 3 1 揮發油的提取 稱取一定量的紫蘇葉粉末，加入到 1 000 mL 三口燒瓶中，加適量的蒸餾水，接上揮發油提取器和冷凝器，在水浴鍋內恒溫浸泡一段時間，然后加熱蒸餾設定的時間，冷卻，靜置分層，棄去下層水，上層的油加無水硫酸鈉干燥，過濾除去無水硫酸鈉，收集揮發油并稱質量。

1 3 2 GC-MS測定條件 HP-5MS毛細管柱（30 m×025 mm×0 25 μm），固定液SE30，He載氣，MS檢測器；進樣口溫度250 ℃，進樣量1 μL，分流比10 ∶ 1。程序升溫：初始溫度40 ℃（3 min），以5 ℃/min升至100 ℃（1 min），以 3 ℃/min 升至160 ℃（1 min），以6 ℃/min升至220 ℃，保持16 min。使用美國NIST02L譜庫，并經人工解析。

2 結果與分析

2 1 水蒸氣蒸餾提取單因素試驗

2 1 1 浸泡時間對出油率的影響 取一定量的紫蘇葉，加入蒸餾水，使料水比為1 g ∶ 13 mL，在50 ℃的恒溫水浴中分別浸泡0 5、1 5、2 5、3 5、4 5 h，然后蒸餾2 0 h，比較它們之間的出油率，結果如圖1所示。

從圖1可以看出，隨著浸泡時間的增加，出油率顯著增加；當到達2 5 h后，出油率達到最高點，繼續增加浸泡時間出油率反而有所減小。浸泡理論上可使組織細胞膨脹，細胞間隙變大，加速細胞內外液動態交換而有利于揮發油的蒸餾，但當浸泡時間過長時，原料中的果膠等成分溶出，會產生乳化作用抑制揮發性成分的溶出，此時出油率下降。因此較適合的浸提時間為2 5 h。

2 1 2 料水比對出油率的影響 設定浸泡時間為2 5 h，浸泡溫度為50 ℃，料水比（g ∶ mL）為1 ∶ 10、1 ∶ 15、1 ∶ 20、1 ∶ 25、1 ∶ 30，蒸餾時間為2 0 h進行試驗，結果見圖2。

從圖2可以看出，隨著蒸餾水量的增加，出油率不斷增加；當料水比達到1 g ∶ 20 mL時，出油率達到最高值，隨后呈現下降趨勢。隨著水量的增加，有利于揮發油的擴散和溶解；當加入的水過多時，因為揮發油中許多親水性成分溶解在水中而造成浪費，從而導致出油率會下降。因此較適宜的料水比為1 g ∶ 20 mL。

2 1 3 浸泡溫度對出油率的影響 設定浸泡時間為2 5 h，浸泡溫度為35、45、55、65、75 ℃，料水比1 g ∶ 20 mL，蒸餾時間2 0 h進行試驗，結果如圖3。

從圖3可以看出，出油率隨著浸泡溫度的提高有先升高后趨于穩定之勢。當溫度為55 ℃時，出油率達到最大值，隨后略有下降。隨著浸泡溫度的升高，加快了揮發油在水中的擴散與溶解；但是過高的溫度可能導致部分揮發油成分溶解在水中多而造成損失。因此較適宜的浸泡溫度為55 ℃。

2 1 4 蒸餾時間對出油率的影響 設定浸泡時間2 5 h，料水比1 g ∶ 20 mL，浸泡溫度55 ℃，蒸餾1 0、1 5、2 0、2 5、3 0 h 進行試驗，結果見圖4。

從圖4可以看出，隨著蒸餾時間的增加，出油率會逐漸增加，蒸餾時間達到2 0 h后，出油率趨于平緩。蒸餾達2 0 h后繼續延長蒸餾時間意義不大，反而會造成能源浪費，因此較適宜的蒸餾時間為2 0 h。

2 2 水蒸氣蒸餾提取正交試驗

為選擇水蒸氣蒸餾提取的最佳工藝條件，采用L9（34）的

正交表設計9次試驗 [10-11]，以揮發油得率為考察指標，根據單因素試驗結果，取浸泡時間A（1 5、2 5、3 5 h）、料水比B（1 g ∶ 15 mL、1 g ∶ 20 mL、1 g ∶ 25 mL）、浸泡溫度C（45、55、65 ℃）、和蒸餾時間D（1 5、2 0、2 5 h）進行正交試驗，試驗結果見表1。

從表1可以看出，各試驗因素對出油率的影響大小順序為蒸餾時間>浸泡溫度>浸泡時間>料水比，最佳條件組合為A1B2C3D3即：浸泡時間1 5 h，蒸餾時間2 5 h，浸泡溫度65 ℃，料水比1 g ∶ 20 mL。

2 3 重復穩定性試驗

在最佳工藝條件下進行3次平行試驗，其出油率分別為0 54%、0 51%、0 52%。取平均值0 52%為最佳揮發油提取率。

2 4 紫蘇葉揮發油的主要化學成分及含量

由圖5、表2可知，從紫蘇葉蒸餾出的揮發油中鑒定出27種化合物，占揮發油總量的9550%。主要成分為紫蘇醛（3847%）、β-石竹烯（13 55%）、（順，反）-金合歡烯（1749%）、芳樟醇（4 50%）、D-檸烯（3 39%）等，其中紫蘇醛含量最高，是紫蘇葉揮發油中的最主要成分。

3 結論

采用水蒸氣蒸餾方法提取紫蘇葉中的揮發油，單因素實驗和正交試驗的結果顯示，對試驗結果影響的因素主次關系為蒸餾時間>浸泡溫度>浸泡時間>料水比。

正交試驗確定了紫蘇葉揮發油的水蒸氣蒸餾最佳工藝條件為：浸泡時間1 5 h，蒸餾時間2 5 h，浸泡溫度65 ℃，料水比1 g ∶ 20 mL，在最佳提取工藝條件下，紫蘇葉的揮發油得率為0 52%。

通過GC-MS從紫蘇葉揮發油中鑒定出27種化合物，分析結果表明其最主要的成分為紫蘇醛（38 47%），其次分別為（順，反）-α-金合歡烯（17 49%）、β-石竹烯（1355%）等成分。

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