秦國(guó)正，丁家鵬，竇德宇，柳春燕

(皖南醫(yī)學(xué)院1.藥學(xué)系;2.中心實(shí)驗(yàn)室，安徽蕪湖241002)

香樟[Cinnamomum camphora(L.)Presl.]系樟科樟屬植物，別名:木樟、烏樟、芳樟、番樟、香蕊、樟木子。為亞熱帶常綠闊葉林的代表樹(shù)種，主要分布于南方各省區(qū)，普遍用于行道樹(shù)、小區(qū)綠化等。香樟是樟屬植物中經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大的樹(shù)種之一，其性味辛溫?zé)o毒。香樟葉精油的主要成分為樟腦、芳樟醇、桉油醇、α-松油醇、石竹烯、蛇床-6-烯-4-醇、β-水芹烯等，其中所含芳樟醇、樟腦的比例最大[1～3]。香樟葉精油能松弛支氣管平滑肌，對(duì)喘息性支氣管炎和支氣管哮喘的平喘作用顯著，同時(shí)有一定的止咳、祛痰作用。

香樟葉精油的提取方法、提取工藝和提取原料的不同，所提取的香樟葉精油的大致組成也不同[4，5]。目前，對(duì)植物枝葉、果實(shí)精油的分離分析，大都采用水蒸汽蒸餾法[2]，該法較為穩(wěn)定，但也有一定的缺點(diǎn)，邱琴等[6]進(jìn)行了水蒸氣蒸餾與超臨界二氧化碳提取的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，水蒸氣蒸餾法提取過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)、溫度高、系統(tǒng)開(kāi)放，其過(guò)程易造成熱不穩(wěn)定及易氧化成分的破壞及揮發(fā)損失，對(duì)部分組分有破壞作用。

超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE)是用超臨界流體作為萃取劑的萃取操作，具有溶解能力強(qiáng)、提取速度快、生物活性保留完整、不含殘留溶劑等特點(diǎn)，在低溫下操作，能夠更好地使熱敏性物料不受破壞[7]。本文采用超臨界流體萃取法提取香樟葉精油，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)選超臨界流體萃取香樟葉精油的最佳工藝條件，為香樟葉精油探究一種新的提取方法和工藝，為香樟葉綜合利用提供資料。

1 材料與方法

1.1 香樟葉采摘自校園內(nèi)行道樹(shù)，自然干燥后儲(chǔ)藏備用。

1.2 液態(tài)二氧化碳購(gòu)自蕪湖市延安路特種氣體供應(yīng)站，食品級(jí)，純度大于99.9%。

1.3 儀器設(shè)備島津AUW 120D型電子天平、HA221-50-06型超臨界萃取裝置、托盤(pán)天平、剪刀。

1.4 方法

1.4.1 工藝流程香樟葉→裝料→萃取→分離→接收→香樟葉萃取物。

1.4.2 香樟葉預(yù)處理用剪刀將自然干燥的香樟葉剪成長(zhǎng)約6 cm×1 cm的片狀，并篩除粉末。

1.4.3 單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)準(zhǔn)確稱(chēng)取預(yù)處理過(guò)的香樟葉35 g裝入萃取釜中，開(kāi)冷凍機(jī)和加熱器，達(dá)到設(shè)定溫度后，開(kāi)啟CO2氣瓶，啟動(dòng)高壓泵，在設(shè)定壓力與溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選定萃取溫度、萃取壓力、萃取時(shí)間三個(gè)參數(shù)為影響因素，每個(gè)因素取三個(gè)水平，以香樟葉精油的萃取率[8]為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)。萃取率=萃取物總重量(g)/香樟葉總重量(g)×100%。

1.4.3.1 單因素試驗(yàn)①萃取溫度對(duì)萃取率的影響:稱(chēng)取35g預(yù)處理過(guò)的香樟葉，裝入萃取釜，以生香樟葉精油萃取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，在萃取壓力為20 MPa，萃取時(shí)間為90 min條件下，選擇萃取溫度為30℃、35℃、40℃、45℃和50℃，進(jìn)行不同萃取溫度的單因素試驗(yàn)，收集香樟葉精油，探討萃取溫度對(duì)萃取率的影響。②萃取壓力對(duì)萃取率的影響:稱(chēng)取35g預(yù)處理過(guò)的香樟葉，裝入萃取釜，以生香樟葉精油萃取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，在萃取溫度為前實(shí)驗(yàn)獲得的最佳溫度，萃取時(shí)間為90 min條件下，選擇萃取壓力為10 MPa、15 MPa、20 MPa、25 MPa和30 MPa，進(jìn)行不同萃取壓力的單因素試驗(yàn)，收集香樟葉精油，探討萃取壓力對(duì)萃取率的影響。③萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響:稱(chēng)取35 g預(yù)處理過(guò)的香樟葉，裝入萃取釜，以生香樟葉精油萃取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，在萃取溫度為前實(shí)驗(yàn)獲得的最佳溫度，萃取壓力為前實(shí)驗(yàn)獲得的最佳壓力條件下，每30 min取樣一次，并合并計(jì)算出30 min、60 min、90 min、120 min的香樟葉精油的萃取率，探討萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響。

1.4.3.2 正交試驗(yàn)在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以萃取溫度、萃取壓力和萃取時(shí)間為影響因素，以萃取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用L9(34)正交試驗(yàn)法[9]，正交試驗(yàn)的因素水平表見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

2 結(jié)果

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 萃取溫度對(duì)萃取率的影響在萃取壓力為20 MPa，萃取時(shí)間為90 min條件下，萃取率和萃取溫度的關(guān)系見(jiàn)圖1。由圖1可知，當(dāng)萃取溫度超過(guò)45℃以后，隨著萃取溫度的上升，香樟葉精油萃取率突降。萃取溫度越接近45℃，萃取率越大，這是由于升溫引起萃取物擴(kuò)散系數(shù)的增加不足以抵償超臨界CO2流體的溶解能力下降，總的結(jié)果是導(dǎo)致萃取率下降。因此，萃取溫度以45℃為宜。

圖1 萃取溫度對(duì)萃取率的影響

2.1.2 萃取壓力對(duì)萃取率的影響在萃取溫度為45℃，萃取時(shí)間為90 min條件下，萃取率和萃取壓力的關(guān)系見(jiàn)圖2。由圖2可知，當(dāng)壓力為20 MPa時(shí)，香樟葉精油萃取率最大，壓力過(guò)低時(shí)，超臨界CO2流體的滲透能力和溶解能力也較低，故萃取效果較差;壓力過(guò)高時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)變小，且物料堆積緊密，難以滲透，故萃取效果也不好。因此，萃取壓力以20 MPa為宜。

圖2 萃取壓力對(duì)萃取率的影響

2.1.3 萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響在萃取溫度為45℃，萃取壓力為20 MPa條件下，萃取率和萃取時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)圖3。由圖3可知，隨著萃取時(shí)間的增加，生姜精油萃取率逐漸增加;90 min以后，35 g香樟葉中的精油幾乎已經(jīng)萃取完全，延長(zhǎng)時(shí)間萃取率增加甚微，而能耗增加較多。權(quán)衡工藝成本，故萃取時(shí)間以90 min為宜。

圖3 萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從正交試驗(yàn)結(jié)果和極差分析[9]可以看出，三個(gè)因素對(duì)香樟葉精油萃取率的影響程度依次是:B＞C＞A，即萃取壓力＞萃取時(shí)間＞萃取溫度。超臨界CO2萃取香樟葉精油的最佳組合為A3B1D3，即萃取溫度45℃，萃取壓力15 MPa，萃取時(shí)間為90 min。對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析(見(jiàn)表3)可知，B因素(即萃取壓力)對(duì)萃取率的影響具有顯著性。

表3 方差分析表

3 討論

研究表明，超臨界CO2流體萃取得到的精油，收率高，雜質(zhì)含量低，色澤淺，而且在香樟葉精油的超臨界流體萃取過(guò)程中，萃取壓力的大小對(duì)萃取率的影響比較顯著，必須嚴(yán)格控制萃取壓力，以保證較高的萃取效率。本研究通過(guò)超臨界CO2流體萃取得到的香樟葉精油萃取率為10.2%，雖然沒(méi)有劉詠等[4]采用溶劑萃取法的萃取率(25.04%)高，但相比溶劑萃取法操作簡(jiǎn)單，雜質(zhì)含量低，而且環(huán)境友好。同時(shí)，本研究獲得的萃取率高于張炯炯等[10]采用水蒸汽蒸餾法提取樟樹(shù)自然落葉得到的提取率(1.36%)。

另外，本研究未將粒度作為萃取率的影響因素加入正交試驗(yàn)因素當(dāng)中，主要考慮到香樟葉片比較薄，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎會(huì)形成粉末，從而不符合超臨界流體萃取裝置的裝樣要求，并且粉碎過(guò)程中揮發(fā)性油脂容易散失。因此只是實(shí)驗(yàn)前將自然干燥的葉片做剪切處理，維持固定的葉片大小。優(yōu)選的最佳萃取條件(萃取溫度45℃，萃取壓力15 MPa，萃取時(shí)間為90 min)中，萃取溫度和萃取壓力水平跨度略大，而且試驗(yàn)誤差略大，且主要產(chǎn)生在萃取物的收集上，還有必要進(jìn)一步優(yōu)化，這也是本研究下一步有待解決的問(wèn)題。

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