丁香花精油提取工艺及不同花期香气成分分析

张婷婷，杨玉红，王世强，康宗利

（沈阳农业大学生物科学技术学院，辽宁 沈阳 110161）

丁香（Syringa）为木犀科丁香属落叶灌木植物[1]，在世界上已有上千年的栽培历史，主要分布在中国、朝鲜、日本以及欧洲东南部。我国是丁香属植物的分布中心，主要生长在西南、西北、华北、东北等地区。丁香精油是食品、化妆品、医药工业的良好香料，发展潜力巨大。目前，丁香精油主要采用传统压榨法、浸出法、蒸馏法[2]提取精油，采用GC-MS分析精油成分[3]。超声波在生物活性物质提取方面已广泛应用，但在油脂提取方面尚处探索阶段，关于用超声波提取丁香花精油工艺方面研究报道则甚少，也未见丁香鲜花在不同花期香气成分变化的研究报道。

本试验以降低能耗、提高出油率为考察指标，采用超声波辅助提取法，通过单因素实验对丁香花精油的提取工艺进行了研究，然后用GC-MS成分对比分析，考察丁香在不同开花期挥发性香气成分的变化，为全面了解丁香在不同花期挥发性香气成分变化规律，为丁香的进一步研究及更好地开发利用这一资源提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验对象 丁香鲜花采自沈阳农业大学校园内。将鲜花按花蕾（花径约为0.2 cm）、半开期（花径约为 0.4～0.5 cm）、全花（花径约 0.7～0.8 cm）与衰花（花瓣萎焉）进行分类，分别阴干，备用。

1.1.2 试验仪器 数显恒温水浴锅HH-6（国华电器有限公司）、旋转蒸发仪N-1001型（ELEY德国制造）；SK5200LHC型超声波清洗器（上海科导超声仪器有限公司）；循环水真空泵SHZD型（河南省巩义市英峪仪器厂）；气相色谱-质谱联用仪HP-5988A型（美国惠普公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程 超声波提取丁香花精油的工艺流程为：丁香花阴干→粉碎→加入提取溶剂→浸泡→超声波法提取→抽滤→真空浓缩滤液→烘干至恒重→丁香花精油。

提取率（%）=100×提取物质量（g）/样品质量（g）1.2.2 单因素实验 超声时间对丁香花精油得率的影响：设超声时间依次为 10、20、30、40、50、60 min时间段，在相同的条件下提取精油，比较它们之间出油率的差别，选出最佳超声时间。

溶剂用量对丁香花精油出油率的影响：设溶剂用量（料液比 mL/g）依次为 1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35。在相同的条件下提取精油，比较它们之间出油率的差别，选出最佳溶剂用量比。

浸泡时间对丁香花精油出油率的影响：设浸泡时间依次为 16、18、20、22、24、26 h 时间段，在相同的条件下提取精油，比较它们之间出油率的差别，选出最佳浸泡时间。

1.2.3 丁香花精油的GC/MS分析 色谱条件：OV-101弹性石英毛细管柱25 m×0.25 mm×0.33 μm；柱温：40℃保持 5 min，然后以 5℃/min的速度升至200℃，保持10 min；汽化室温度：230℃；载气：He；载气流量：1 mL/min；进样量：0.5 μL；分流比：80∶1；传输线温度：200℃；离子源：EI源，离子源温度：230℃；电子能量：70 eV；发射电流：300 μA；质量范围：33～500 amμ/s。

2 结果与分析

2.1 丁香花不同花期的出油率变化

将丁香花花期划分为花蕾、半开、全开和衰败期4个时期，以出油率为指标，确定丁香花采摘的最佳时期。

图1可知，不同花期的丁香花的出油率不同，以全开期达到最大值。这是因为精油成分是植物体次生代谢的中间产物，主要存在于植物细胞的油组织中[4]。在全开期，植物精油成分合成的前体或者与精油合成相关的酶转移到花中[5]，进行相应的生化反应，使花中精油香气成分的积累量增多。

图1 丁香花不同花期的出油率

2.2 超声时间对丁香花精油出油率的影响

图2可看出，随着超声时间的延长丁香花精油的出油率先呈现增加的趋势，但处理时间过长（超过40 min），溶质分子碰撞以致温度升高，使精油挥发严重，出油率反而迅速下降。

图2 超声时间对丁香花精油出油率的影响

2.3 溶剂用量对丁香花精油出油率的影响

图3可看出，在试验所设溶剂用量范围内，料液比在 1∶10～1∶20 内，丁香花精油出油率升高，但小于1∶20后出油率呈下降的趋势。这是因为溶剂用量越大，渗透压也就越高，油脂也就越易渗透出来，当用量达到一定值后，因丁香油脂含量逐渐减小，就越难溶出，得率也趋于下降。所以，溶剂用量以1∶20（mL/g）较合理。

图3 液料比对丁香花精油出油率的影响

2.4 浸泡时间对丁香花精油出油率的影响

图4可看出，浸泡时间≤24 h时，浸泡时间越长，出油率越高；浸泡时间>24 h时，出油率基本不变。这是因为浸泡只能起到水散的作用，所以浸泡时间不宜过长，以≤24 h为宜。

2.5 气相色谱分析结果

图5、6、7、8分别为丁香花花蕾期、半开期、全开期与衰败期精油的气相色谱，表1为其相应的GC/MS分析结果。

图5 丁香花花蕾精油色谱

表1 不同花期的丁香鲜花主要香气成分的分析结果

由图5、6和表1可知：花蕾期丁香花共鉴定出10种化合物，且各化合物的浓度均很小。半开期的白丁香花共鉴定出35种化合物，其主要成分为丁香醇A-D、芳樟醇、2-羟基-2-乙酰基-4-甲基苯、丁香醛B、3-甲基丁醛等。

由图7、8和表1可知：全开期的丁香花共鉴定出36种化合物，其主要成分为苯乙醛、丁香醛B、2-羟基-2-乙酰基-4-甲基苯、丁香醇A、异龙脑、香叶芳樟醇等；衰败期的丁香花共鉴定出22种化合物，其主要成分为：2-羟基-2-乙酰基-4-甲基苯、丁香醇A、C和D、苯甲醇等。

2.6 不同花期基本成分及特征成分比较

表1可知，丁香花基本成分是不同花期精油共同具有的成分，但在不同花期其含量具有差异，其基本成分有：丁香醇A～D、芳樟醇、2-羟基-2-乙酰基-4-甲基苯、丁香醛B等。苯乙醛在花蕾中为修饰成分，在盛花和衰花中均为主体成分，且从花蕾到衰花其含量呈递增趋势。丁香醇A～D以及芳樟醇的含量则在盛花最大。花蕾精油中醇类化合物含量最低，全开花与衰花精油中醇类化合物的含量是花蕾精油的2倍多。由此可见，丁香花在开花过程中的各种挥发性成分的释放规律是不同的。

3 结论与讨论

采用超声波辅助萃取丁香花精油的提取工艺的研究发现：（1）丁香花在花蕾期和衰败期的含油量最低，半开期含油量次低；丁香花采摘的最佳发育时期为花朵完全盛开时。（2）丁香花精油的最佳提取工艺条件：超声时间为40 min、料液比为1∶20、浸泡时间24 h时。（3）提取丁香精油最常用的是水蒸气蒸馏法和有机溶剂萃取法，但存在提取时间较长，溶剂挥发损失较多，成本较高，且提油率较低等问题。而超声波辅助提取可提高有效成分的提取率，缩短提取时间，提高提取效率，节省溶剂用量，简化操作步骤。

丁香花GC/MS分析结果表明：（1）丁香花在开花过程中的各种挥发性成分的释放规律是不一致的。通过鉴定基本成分有丁香醇A～D、芳樟醇、2-羟基-2-乙酰基-4-甲基苯、丁香醛B等。（2）丁香花4个花期的划分虽然并不绝对，但试验研究表明香精油化学成分和含量在不同花期存在差异，可见丁香花器官的生长发育与香精油含量和化学成分有关。（3）感官上全开期的丁香花最香。检测结果表明，全开期的香精油化学成分的含量最大，且化学成分较多，有36种。苯乙醛为重要的醛类香料成分，具有风信子香气[6]。苯甲醇具有甜的果香和花香，丁香醛A是香料的组成成分，丁香醛A的香味极限为0.2 ng[7]。丁香醛又是典型的花香夜蛾科类蛾最主要的引诱素[8]。其中所含有的4个丁香醇异构体和丁香醛是丁香鲜花的特征香气成分。

[1]刘会超，贾文庆，周玉玲.丁香花粉生活力测定及贮藏特性研究[J].广东农业科学，2010，37（5）：112-113.

[2]康明丽，李冬杰，韩敏义，等.超声波辅助法提取桃仁油的工艺研究[J].安徽农业科学，2010，38（9）：4807-4809.

[3]吕金顺，朱惠琴，周建峰，等.白丁香鲜花挥发性化学成分研究[J].食品科学，2007，28（1）：285-288.

[4]王胜碧，赵荣飞，程劲松，等.白车轴草不同花期挥发性成分研究[J].安徽农业科学，2010，38（1）：126-130.

[5]马希汉，王永红，尉 芹，等.玫瑰花精油含量的动态变化[J].林业科学，2006，42（3）：77-80．

[6]李祖光，曹 慧，刘 力，等.紫丁香鲜花香气化学成分的研究[J].浙江林学院学报，2006，23（2）：159-162.

[7]Kreck M,Mosandl A.Synthesis,structure elucidation,and olfactometric analysis of lilac aldehyde and lilac alcohol stereoisomers[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2003,51（9）:2722-2726.

[8]Plepys D,Ibarra F,Francke W,et al.Odour-mediated nectar foraging in the silver Y moth,Autographa gamma(Lepidoptera:Noctuidae):behavioural and electrophysiologiacal responses to floral volatiles[D].Lund University，2002，75-82.