利用微膠囊雙水相技術萃取蒔蘿精油

楊俊鵬，熊國璽，王昊，肜霖

湖北中煙工業有限責任公司（武漢 430040）

蒔蘿又稱土茴香、小茴香，為傘形科植物，具有較高的食用價值和藥用價值[1-2]。蒔蘿籽常作為調味料應用于食品制作中，也可用于調配食用香精，有增加食欲、健脾及抗氧化等功效[3]。蒔蘿精油也可以用于煙草中作為香精香料使用，有掩蓋雜氣、降低刺激性的作用[4-5]。但用常規的水蒸氣蒸餾方法提取蒔蘿籽精油時，由于提取過程需要經過高溫，容易發生有效成分的分解、聚合及構型轉化等，影響蒔蘿精油的香氣。應用于卷煙時，會給卷煙帶來口腔殘留，舌面涂層感等缺點。因此，將蒔蘿精油進行有效的分離純化，保留其香氣，去掉煙用時給卷煙帶來的負作用，是亟待解決的問題。

雙水相萃取技術是利用被提取物質在不同兩相系統間分配行為的差異進行分離，具有較高的選擇性和專一性[6-7]。微膠囊技術利用高分子材料包裹香精成分[8-9]，常用來保護精油成分，增強精油穩定性，降低揮發性及控制釋放等。但將該技術用于提取植物精油的相關報道較少[10-11]。試驗結合2種技術，采用β-環糊精直接從蒔蘿提取液中直接提取精油，并利用硫酸鈉水相與環糊精水相進行蒔蘿提取液的分配分離，將包裹精油成分的β-環糊精分離出來，采用高體積分數乙醇將β-環糊精與精油分離開，即采用微膠囊雙水相技術提取蒔蘿精油。前期研究[12]中發現利用微膠囊雙水相技術萃取丁香精油，能選擇性包裹丁香精油中的丁香酚成分，而去除石竹烯和丁香酚乙酸酯成分是一種值得推廣的精油分離純化工藝。鑒于煙用蒔蘿精油的純化需求，試驗將該技術應用于蒔蘿精油的提取及分離純化，對蒔蘿精油提取工藝進行探索。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蒔蘿（廣西玉林市赫香源香料食品有限公司）；β-環糊精（北京星火化工廠）；95%乙醇、二氯甲烷、無水硫酸鈉（國藥集團化學試劑有限公司）。

1.2 主要儀器與設備

Agilent 7890B-7000D型氣-質聯用儀（GC/MS，安捷倫科技有限公司）；旋轉蒸發器RE-5IAA（上海亞榮生化儀器廠）；超聲波提取儀KQ-100DA（昆山市超聲儀器有限公司）；SHZ-D循環式真空泵（鞏義市予華儀器有限公司）；數顯恒溫水浴鍋 HH-6（常州澳華儀器有限公司）；電熱套（鞏義市予華儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

微膠囊雙水相蒔蘿精油制備：取100 g干燥的蒔蘿，加500 g 40%乙醇水溶液，于45 ℃超聲提取40 min，提取完畢，過濾溶液，得到蒔蘿提取液，在溶液中加入20%的β-環糊精囊壁材料，并加入15%食品級的硫酸鈉，在45 ℃恒溫水浴中攪拌均勻，均勻后靜置分層，取β-環糊精層，過濾，干燥，得到蒔蘿精油微膠囊。將蒔蘿精油微膠囊在95%乙醇、60 ℃條件下攪拌1 h，釋放蒔蘿精油，過濾取濾液。將濾液在旋轉蒸發儀上0.8 MPa，40 ℃濃縮至無液體蒸出，即得分離后的蒔蘿精油。

1.3.2 精油的揮發性及半揮發性成分分析

GC/MS分析條件：色譜柱為HP-5MS（50 m×0.25mm×0.25 μm）毛細管柱；進樣溫度250 ℃；不分流進樣；載氣He，1 mL/min；升溫程序為50 ℃（1 min），以2 ℃/min升到90 ℃（5 min），以10 ℃/min升到270℃（8 min）；傳輸線溫度270 ℃；離子源為EI源；電子能量70 eV；掃描范圍50～550 amu；使用NIST譜庫進行檢索，并結合標準質譜圖和有關文獻，確定香氣成分，并用色譜峰面積歸一化法定量計算，得各香氣成分在蒔蘿精油中的相對百分含量。

2 結果與討論

按照1.3.2中的分析條件與方法，對水蒸氣蒸餾得到的蒔蘿精油與微膠囊雙水相得到的蒔蘿精油進行揮發性致香成分分析測定。蒔蘿精油經過毛細管氣相色譜分析，以面積歸一化法計算各化學成分在蒔蘿中揮發性與半揮發性成分的相對百分含量。其揮發性及半揮發性成分總離子流圖分別見圖1和圖2，所認定的蒔蘿精油中的各種化學成分及其峰面積相對百分含量見表1。

圖1 水蒸氣蒸餾得到的蒔蘿精油總離子色譜圖

圖2 微膠囊雙水相萃取得到的蒔蘿精油總離子色譜圖

從表1可以看出，微膠囊雙水相得到的蒔蘿精油和水蒸氣蒸餾法的蒔蘿精油的區別主要體現在各化學成分的相對含量上，尤其是蒔蘿精油的主要成分檸檬烯、香芹酮和香芹腦，微膠囊雙水相萃取選擇性地去除檸檬烯成分，檸檬烯成分由原來的44.46%降至3.58%，香芹酮成分從原來的41.56%增加至81.15%。香芹酮可以改善余味，增加煙氣的濃度，有降低刺激和醇和煙氣的作用。因此，提高這些香氣物質含量，降低不易揮發的分子量較大的成分，能提高卷煙抽吸品質。將微膠囊雙水相方法制備的蒔蘿精油添加到卷煙中，其能增加煙氣濃度、掩蓋雜氣，并降低卷煙的刺激性。相比水蒸氣蒸餾得到的蒔蘿精油，試驗方法制備的蒔蘿精油保留增濃掩雜的優點，去除蒔蘿精油口腔殘留的缺點。應用微膠囊雙水相體系生產煙用香料，開辟一種經濟、高效且可提高天然煙用香料品質的新途徑，增加煙用香料的品類，具有很強的實用性。

表1 蒔蘿精油的化學成分分析結果比較

3 結論

試驗采用微膠囊雙水相萃取蒔蘿精油，蒔蘿精油有3種主要成分：檸檬烯（44.46%）、香芹酮（41.56%）及香芹腦（9.84%）。經過微膠囊雙水相萃取過程，β-環糊精選擇性地包裹香芹酮和香芹腦成分，去除檸檬烯，使得香芹酮成為微膠囊雙水相蒔蘿精油的主要成分，含量達81.15%。因此，微膠囊可選擇性地包裹有效成分，采用雙水相體系將微膠囊包裹的有效成分分離出來，經過微膠囊釋放過程，得到分離后的有效成分。提取分離過程在低溫及水相條件下進行，避免高溫及有機溶劑等不利條件對有效成分的破壞，是一種綠色有效的精油提取方法。