酶法輔助提取柳葉蒿揮發油的研究*

周金沙朱 良徐睿鑫

1（湖南省食品安全生產工程技術研究中心，湖南長沙410016）

2（華南理工大學食品科學與工程學院，廣東廣州510641）

3（長沙市食品藥品檢驗所，湖南長沙410016）

我國約有180余種和44個變種的蒿屬植物（Artemisia L.），其中許多種是中國傳統藥用植物，如青蒿、黃花蒿、茵陳、艾蒿等，這些被用來治療瘧疾、肝炎、高血壓、青紫、過敏、黃疸、癌癥、炎癥等各種疾病，以及由微生物引起的感染等。

柳葉蒿（Artemisia integrifolia L.）主要分布在我國大陸北方以及蒙古、俄羅斯等地，是菊科蒿屬的多年生草本植物。柳蒿芽是柳蒿植株地上部分幼嫩的莖葉，其營養豐富、質嫩味香，風味獨特。民間流傳柳蒿芽，具有清熱解毒、去火、消炎、利尿等功效，對于肝硬化及肝炎具有一定的療效和防治作用。通過前期研究發現，柳葉蒿精油具有廣譜的抗菌活性，主要成分為氧化單萜，如莰酮（12.65%）、艾蒿酮（11.78%）、桉油精（6.28%）、茴蒿醇（6.56%）等。本試驗采用纖維素酶法輔助提取柳葉蒿揮發油，并利用單因素試驗和正交試驗優化了酶法輔助提取工藝,為柳葉蒿揮發油的酶法輔助提取提供數據參考和工藝示范，并為柳葉蒿的開發利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

柳葉蒿的地上部分，于2017年10月在中國山西省五臺山采集。

恒溫數顯水浴鍋，上海精宏實驗設備有限公司；分析天平，德國賽多利斯公司；pH計，梅特勒托利多上海有限公司；數控超聲清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；玻璃反應釜，鞏義予華儀器有限公司。

1.1.3 主要試劑

纖維素酶，10 000 U/g，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其余試劑均為分析純，試驗用水為蒸餾水。

1.2 試驗方法

1.2.1 精油提取

柳葉蒿曬干后粉碎，過10目篩。稱取200 g干粉，裝入5 L燒瓶中，加入蒸餾水，加纖維素酶，調節pH值，在一定溫度下酶解一定時間后，按2010年版《中華人民共和國藥典》中方法，水蒸氣蒸餾提取6 h，得到的揮發油用無水硫酸鈉干燥24 h，過濾，然后密封于棕色玻璃瓶中，在4℃下保存。

1.2.2 單因素試驗

美可以粗略地分為兩個層次，一種是事物以其外在的感性形式所呈現的感性美；另一種是以其內在結構的和諧、秩序而具有的理性美，尤其數學之美。

選定好合適的酶后，分別考察加酶量（40 U/g原料 ～160 U/g原料）、pH（4.2～5.6）、酶解溫度（35℃～60℃）、處理時間（1h～7h）、液料比（5∶1～30∶1）對柳葉蒿揮發油得率的影響。

1.2.3 正交試驗

根據上述單因素試驗結果，采用正交設計，選取加酶量、酶解時間、酶解pH值、酶解溫度為影響因素，采用L9（34）正交表進行四因素三水平正交試驗。通過測定各組樣品揮發油得率，選出最佳工藝條件。

1.2.4 驗證試驗

精密稱取同一批柳葉蒿粉末3份，按優選的工藝進行酶解后，加水蒸餾提取，另取同一批的柳葉蒿粉末3份，不酶解直接加水蒸餾提取，分別測定揮發油提取率。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 加酶量對揮發油提取率的影響

稱取7份200.0 g柳葉蒿粉末，分別加入5 L燒瓶中，每份加入2.0 L蒸餾水搖勻、浸泡，纖維素酶加入量分別為40 U/g原料、60 U/g原料、80 U/g原料、100 U/g原料、120 U/g原料、140 U/g原料、160 U/g原料，控制酶解溫度50℃，溶液pH值為5.0，酶解時間為4.0 h，考察不同加酶量對柳葉蒿揮發油提取率的影響，結果可見圖1。

圖1 加酶量對柳葉蒿揮發油提取率的影響

從圖1可看出，加酶量低于100 U/g原料時，柳葉蒿揮發油提取率隨著纖維素酶加入量的增加而增加；但加酶量超過100 U/g原料時，酶解作用的效果不明顯，揮發油提取率有降低趨勢。

2.1.2 溶液pH 值對揮發油提取率的影響

稱取8份200.0 g柳葉蒿粉末，分別加入5 L燒瓶中，每份加入2.0 L蒸餾水搖勻、浸泡，纖維素酶加入量為100 U/g原料，控制酶解溫度50℃，酶解溶液pH值分別為4.2、4.4、4.6、4.8、5.0、5.2、5.4、5.6，酶解時間為4.0 h，考察酶解溶液pH值對柳葉蒿揮發油提取率的影響，結果見下頁圖2。

從圖2可看出，溶液pH值小于4.8時，柳葉蒿揮發油提取率隨著pH值的升高而增加；當pH值超過4.8時，揮發油提取率有所降低。

2.1.3 酶解溫度對揮發油提取率的影響

圖2 酶解溶液pH值對柳葉蒿揮發油提取率的影響

稱取6份200.0 g柳葉蒿粉末，分別加入5 L燒瓶中，每份加入2.0 L蒸餾水搖勻、浸泡，纖維素酶加入量為100 U/g原料，酶解溫度分別為35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃，酶解時間為4.0 h，考察酶解溫度對揮發油提取率的影響，結果可見圖3。

圖3 酶解溫度對柳葉蒿揮發油提取率的影響

從圖3可看出，酶解溫度低于50℃時，柳葉蒿揮發油提取率隨著酶解溫度的升高而增加；當酶解溫度高于50℃時，揮發油提取率隨溫度上升而下降。

2.1.4 酶解時間對揮發油提取率的影響

稱取7份200.0 g柳葉蒿粉末，分別加入5 L燒瓶中，每份加入2.0 L蒸餾水搖勻、浸泡，纖維素酶加入量為100 U/g原料，酶解溫度為50℃，溶液pH值為4.8，酶解時間分別為1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h、7 h，考察酶解時間對揮發油提取率的影響，結果見圖4。

從圖4可看出，當酶解時間少于3.0 h時，柳葉蒿揮發油提取率隨酶解時間的增加而增加；在酶解3.0 h時后，揮發油提取率趨于穩定。

2.1.5 液料比對揮發油提取率的影響

圖4 酶解時間對柳葉蒿揮發油提取率的影響

稱取6份200.0 g柳葉蒿粉末，分別加入燒瓶中，每份加入不同體積蒸餾水搖勻、浸泡（蒸餾水與柳葉蒿粉末比例為5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1），纖維素酶加入量為100 U/g原料，酶解溫度為50℃，溶液pH值為4.8，酶解時間為3 h，分別考察酶解液料比對揮發油提取率的影響，結果見圖5。

圖5 酶解液料比對柳葉蒿揮發油提取率的影響

從圖5可看出，液料比少于15∶1時，柳葉蒿揮發油提取率隨液料比的增加而增加；當液料比超過15∶1時，揮發油提取率趨于穩定。

2.2 正交試驗結果

根據單因素試驗的結果，選出對柳葉蒿揮發油提取率有較大影響的4個主要影響因素，分別為纖維素酶加酶量、酶解pH值、酶解溫度、酶解時間，采用正交試驗對酶解條件進行優化，因素水平設計見表1，正交試驗結果見下頁表2，方差分析見下頁表3。

表1 正交試驗因素水平

從表2可看出，各因素對柳葉蒿揮發油提取率影響的大小次序為C>B>A>D，即酶解溫度對柳葉蒿揮發油提取率的影響最大，其次為酶解pH值、加酶量，酶解時間的影響最小。在選定的水平中，各因素最優水平為A2B2C2D3，即加酶量為100 U/g原料，酶解溶液pH為4.8，酶解溫度為50℃，酶解時間為4 h。

表2 正交試驗結果

表3 方差分析結果

驗證試驗結果顯示，在最優提取條件下，柳葉蒿揮發油的提取率可達1.17%，高于正交試驗的所有結果；而未經酶解處理的柳葉蒿揮發油提取率僅為0.69%，酶解法輔助提取與未經酶解法提取相比，其提取率提高了0.48%。

3 結論

通過前期相關研究可知，柳葉蒿揮發油有顯著的抑菌功能，而且可以與緩釋劑復合作為食品用緩釋抑菌劑。本試驗采用纖維素酶酶解輔助水蒸餾提取柳葉蒿揮發油，較同等條件下不加酶處理的提取率提高了0.48%，說明該方法具有一定的優勢，為進一步開展柳葉蒿保健及藥用方面的研究奠定了基礎，同時為其揮發油的規模化生產提供新工藝。