李文英，孫曉明，汪志平，鄭靜威，何宇城，王劍峰

（1. 浙江師范大學(xué) 行知學(xué)院，浙江 金華 321004；2. 蘭溪市鴻香生物科技有限公司，浙江 金華 321004）

0 引言

枇杷是薔薇科植物，作為我國(guó)傳統(tǒng)藥食同源植物，人們常食用其果實(shí)，并以葉、花為中藥[1]。枇杷花主要成分為三萜類、黃酮和酚類、揮發(fā)油等，具有清肺止咳、降逆止嘔等藥理作用，在治療咳嗽方面有顯著功效，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、保健品、食品和日化品行業(yè)。枇杷花香味香醇獨(dú)特，目前對(duì)其香味成分及含量已有較全面研究，但尚未有枇杷花作為精油進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，且在商業(yè)種植中，常通過(guò)疏花來(lái)提高枇杷果品質(zhì)，使得近60%枇杷花被浪費(fèi)[2]，利用率低。

現(xiàn)有的植物精油提取方法有水蒸氣蒸餾法、微波輔助提取法、有機(jī)溶劑萃取法等[3]，超聲波也被廣泛應(yīng)用于植物有效成分的提取，可使植物組織細(xì)胞破裂，使細(xì)胞中成分進(jìn)入溶劑中，利于精油的提取[4-5]。故采用超聲波輔助石油醚提取枇杷花精油，并進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)法確定其最佳工藝條件，以達(dá)到為枇杷花精油提取產(chǎn)業(yè)化提供一定理論參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

枇杷花采集于蘭溪市女埠街道穆塢村，樹(shù)齡6 年，果未熟；石油醚，浙江三鷹化學(xué)試劑有限公司提供。

電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；料理機(jī)，廣東美的生活電器制造有限公司產(chǎn)品；超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產(chǎn)品；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品。

1.2 枇杷花中精油的提取

將枇杷花用料理機(jī)粉碎，過(guò)80 目篩，稱取粉碎處理的枇杷花粉20 g 置于燒杯中，加入一定量石油醚，置于超聲波清洗器中按一定功率提取，通過(guò)抽濾得到石油醚和枇杷花精油混合物，將混合液體旋蒸濃縮，最終得到枇杷花精油[6]。

1.3 單因素試驗(yàn)

取枇杷花粉末20 g，在中間條件料液比1∶11，超聲時(shí)間60 min，超聲功率200 W 的基礎(chǔ)上，分別考查不同料液比（1∶9，1∶10，1∶11，1∶12，1∶13），超聲時(shí)間（30，45，60，75，90 min），超聲功率（100，150，200，250，300 W） 對(duì)枇杷花精油提取率的影響。

1.4 響應(yīng)面試驗(yàn)法

采用響應(yīng)面法（三因素三水平） Box-behnken 的中心組合設(shè)計(jì)[7-8]?？疾轫憫?yīng)面法分析3 個(gè)因素對(duì)響應(yīng)值的影響，同時(shí)優(yōu)化枇杷花精油的提取工藝。

Box-behnken 中心組合試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 Box-behnken 中心組合試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

響應(yīng)面試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Design Expert 8.0.6 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 料液比對(duì)枇杷花精油得率的影響料液比對(duì)精油得率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 料液比對(duì)精油得率的影響

由圖1 可知，隨著料液比的增加，精油得率先上升后下降，可能是因?yàn)橐婚_(kāi)始料液比過(guò)小，精油不能被充分提取，隨著料液比增大，枇杷花中其他脂溶性成分競(jìng)爭(zhēng)性溶解量增加[10]，導(dǎo)致枇杷花精油得率下降。

2.1.2 超聲時(shí)間對(duì)枇杷花精油得率的影響

超聲時(shí)間對(duì)精油得率的影響見(jiàn)圖2。

由圖2 可知，30~60 min 時(shí)精油得率隨著超聲時(shí)間的增加而提高，超聲時(shí)間越長(zhǎng)，精油溶解越充分，超過(guò)60 min 后，精油得率下降，可能原因是精油中部分不穩(wěn)定物質(zhì)被破壞[11]。

圖2 超聲時(shí)間對(duì)精油得率的影響

2.1.3 超聲功率對(duì)枇杷花精油得率的影響

超聲功率對(duì)精油得率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 超聲功率對(duì)精油得率的影響

由圖3 可知，枇杷花精油得率在200 W 之前隨著超聲功率的增加而提高，因?yàn)榉肿訑U(kuò)散速度隨著超聲功率的增大而增加，得率上升。在200 W 之后，超聲功率過(guò)高，降低了石油醚對(duì)植物組織內(nèi)部的滲透程度[12]，精油得率下降。

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化枇杷花中精油的提取工藝

響應(yīng)面設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面設(shè)計(jì)與結(jié)果

利用Design Expert 8.0.6 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型推算，獲得回歸模型公式：

得率Y=2.45-0.056A+0.18B+0.09C-0.12AB+0.22AC-0.18BC-0.27A2-0.32B2-0.29C2.

模型方差分析見(jiàn)表3。

表3 模型方差分析

由表3 可知，該模型的p＜0.01，具有顯著性差異，失擬項(xiàng)＞0.05，不顯著，說(shuō)明該多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型對(duì)試驗(yàn)擬合度較好。B對(duì)得率有顯著性影響，A2，B2和C2對(duì)得率有極顯著影響。

超聲時(shí)間和料液比對(duì)枇杷花精油得率的影響見(jiàn)圖4，超聲功率和料液比對(duì)枇杷花精油得率的影響見(jiàn)圖5，超聲時(shí)間和超聲功率對(duì)枇杷花精油得率的影響見(jiàn)圖6。

圖4 超聲時(shí)間和料液比對(duì)枇杷花精油得率的影響

圖5 超聲功率和料液比對(duì)枇杷花精油得率的影響

由圖4 ~圖6 可知，當(dāng)提取功率不變時(shí)，精油得率隨著料液比的增加先上升后降低，這可能是因?yàn)楫?dāng)料液比過(guò)小時(shí)，精油不能被充分提取，料液比過(guò)大，精油在水溶液中的溶解量隨之增大，降低了提取率。精油得率也隨著提取時(shí)間的增加先上升后下降，可能是因?yàn)殡S著時(shí)間的增加，精油不斷被溶解出來(lái)，隨著時(shí)間的近一步增加，精油開(kāi)始揮發(fā)降解，得率變低。當(dāng)時(shí)間一定時(shí)，精油得率隨著提取功率的增加先增大后減小，主要原因可能是在微波的作用下，石油醚和枇杷花升溫，使得分子擴(kuò)散速度增大，因此精油得率上升，繼續(xù)加大提取功率時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)加速，造成了部分精油揮發(fā)逃逸，而且精油中部分熱敏性物質(zhì)被分解破壞，導(dǎo)致得率下降。

圖6 超聲時(shí)間和超聲功率對(duì)枇杷花精油得率的影響

通過(guò)Design Expert 8.0.6 軟件對(duì)響應(yīng)面數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳工藝為料液比1∶10.82，超聲時(shí)間64.69 min，超聲功率199.5 W 時(shí)，理論得率可達(dá)到2.48%。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

為檢驗(yàn)響應(yīng)面法優(yōu)化工藝制得的精油得率是否較高，在最佳工藝條件下，進(jìn)行3 次平行試驗(yàn)，測(cè)得精油的平均得率為2.45%。實(shí)際得率與預(yù)測(cè)理論得率較為接近，模型較好，擬合度高，表明響應(yīng)面法優(yōu)化枇杷花精油提取工藝是可行的。

3 結(jié)論

以枇杷花粉碎后的粉末為原料，通過(guò)3 個(gè)不同的因素（料液比、提取時(shí)間和提取功率） 進(jìn)行響應(yīng)面法的優(yōu)化，最終得到了枇杷花精油提取工藝參數(shù)為料液比1∶10.82，超聲時(shí)間64.69 min，超聲功率199.5 W，在最佳工藝下，精油得率達(dá)2.45%，為枇杷花精油提取工藝提供理論基礎(chǔ)。