复合溶剂法提取杜香油工艺研究

于开源，迟晓星，郑丽娜，鞠晓峰，牟慧洁，王利利，程平平

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319；2.黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江大庆 163319）

0 引言

杜香（Ledum palustre L.），杜鹃花科杜香属常绿灌木，生于落叶松林、云杉林、樟子松林等混交林下，适合微酸性土壤，偶尔生长于沼泽边，海拔400～1 400 m，喜欢湿润凉爽气候，耐寒，一般见于北温带和寒带。在我国东北的长白山、大（小）兴安岭，以及内蒙古等地常见杜香。大兴安岭林地的70%均为杜香，年产干叶量可达3.6×104t。朝鲜、日本、西伯利亚、北欧等国家也常见。全球的杜香属植物共有10种，我国拥有1种及该种的一个变型和一个变种，即杜香（Ledum palustre） 又称细叶杜香、狭叶杜香、绊脚丝和小叶杜香（L.palustrevar.f.decumbens）、宽叶杜香 （L.palustre var.dilatatum）。国外分布其他种类，如在加拿大拉布拉多半岛，利用杜香L.palustre L.代茶，称拉布拉多茶，认为其具有抗氧化、消炎和抑癌作用。

杜香属天然的芳香植物，其花、叶、枝干、果实均能提取出植物精油。1982年，黑龙江省天然香料评香会上鉴定其含有莳萝醛香、木香，是很好的香料品种。杜香作为天然药用植物，具有抗菌消炎、抗辐射、驱虫、透皮吸收等作用，其精油内服可治咳喘、风湿性关节炎；外敷可治皮肤病。由杜香精油配成的保湿润肤霜、祛斑霜、活性抗皱驻颜霜等美容产品效果明显，反响极佳。据报道，杜香是现今发现含熊果酸最高的植物，熊果酸在医疗上具有保肝、抗肿瘤、抗癌、抗菌、镇静、美白、抗炎、增强机体免疫力等药用功效。杜香极可能成为新型食品功能因子的来源。

杜香作为黑龙江省蓄积量丰富的资源植物，其香气物质、萜烯类物质和生物活性成分是人们越加重视和需求的纯天然植物物质，因此开发杜香植物资源是顺应时代需求，若要物尽其用，寻找最佳提取工艺是首要的。

1 试验设计与方法

1.1 材料及仪器

1.1.1 原材料

杜香，采自黑龙江大兴安岭冬季（2月） 干植株。杜香植株分类（根、茎、叶）经清洗、干燥、粉碎后，塑封袋密封室温下遮光保存。

1.1.2 主要试剂

无水乙醇，天津市天力化学试剂有限公司提供；石油醚（沸程60～90℃），天津市富宇精细化工有限公司提供；无水硫酸钠，天津市大茂化学试剂厂提供。

1.1.3 主要仪器

AR153CN型电子秤，奥豪斯仪器上海有限公司产品；DK-S24型电热恒温水浴锅，上海森信实验仪器有限公司产品；FS-20型粉碎机，庄河市南甸机械厂产品；701-A型电热干燥箱，大连实验设备厂产品。

1.2 试验流程及方法

1.2.1 杜香油的提取工艺流程

杜香干枝→筛选（枝、茎、叶分离）→粉碎→称量→浸泡（复合溶剂分层） →萃取（上层油层）→过滤→浓缩→称量→杜香油产品→计算产率。

取5 g粉碎好的杜香叶原料，加入50 mL体积分数50%乙醇水溶液，于常温下搅拌1 h，用40 mL石油醚萃取3次，经沉淀后取上层清液过滤（加无水硫酸钠），浓缩滤液至质量不变，称量后置于溶剂中保存。

1.2.2 杜香油得率的计算

杜香物料初始质量为m1，杜香油质量为m2，计算公式如下：

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 乙醇与水的配比对杜香油得率的影响

单因素取乙醇与水的配比依次为1∶9，1∶4，3∶7，2∶3，1∶1，3∶2，7∶3，4∶1，9∶1，按照步骤操作，得到结果。

乙醇与水的配比对杜香油得率的影响见图1。

图1 乙醇与水的配比对杜香油得率的影响

由图1可知，杜香油得率随配比的增加先上升后下降，乙醇与水的配比为1∶1时，杜香油得率为27.4 mg/g。杜香油中萜类物质属于含氧化合物，含氧化合物多而碳氢化合物少，易溶于低浓度乙醇水溶液中。乙醇与水的配比为1∶1时是最佳浸提条件。

2.1.2 石油醚用量对杜香油得率的影响

石油醚用量取20，30，40，50，60 mL。

石油醚用量对杜香油得率的影响见图2。

图2 石油醚用量对杜香油得率的影响

由图2可知，石油醚用量取50 mL时，杜香油得率为24 mg/g，此时最佳。

2.1.3 料液比对杜香油得率的影响设置料液比分别为1∶5，1∶10，1∶15，1∶20。料液比对杜香油得率的影响见图3。

图3 料液比对杜香油得率的影响

由图3可知，随着料液比减小，浸提出杜香油量先上升后下降，峰值处杜香油得率为23 mg/g，此时最佳条件料液比为1∶10。溶液的量减少会提高出油率，但是少于最佳条件时，会延长浸提时间，造成提取物的损失，可能是一些水溶性、脂溶性物质与乙醇发生化学变化，使提取效果不理想。料液比小于1∶10时，杜香油得率极小，损失严重。

2.1.4 浸提时间对杜香油得率的影响

设置杜香的浸提时间分别为0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0 h。

浸提时间对杜香油得率的影响见图4。

由图4可知，折线整体右下倾斜，随着时间增加，杜香油得率减少，0.5 h为最佳浸提时间。浸泡过程中，溶剂对物料的溶解量逐渐增大，直到饱和状态，若继续延长时间，可能会使香气物质变质失效或者氧化分解，目标物质减少，不利于实际生产。2.1.5 浸提温度对杜香油得率的影响

图4 浸提时间对杜香油得率的影响

浸提温度分别设为10，20，30，40，50℃。

浸提温度对杜香油得率的影响见图5。

图5 浸提温度对杜香油得率的影响

由图5可知，随着浸提温度的上升，杜香油得率先上升后下降。20℃时最大得率为23.8 mg/g。则20℃时为最佳浸提温度。

2.2 正交试验

根据影响挥杜香油提取的因素，选取乙醇浓度（A）、浸提时间（B）、石油醚用量（C） 作为考查因素进行条件筛选，以杜香油得率作为考查指标，设计L16（45）正交试验。

L16（45）正交试验因素与水平设计见表1，杜香油提取工艺正交试验方案和结果见表2。

由表2可知，提取杜香油最佳工艺条件为A4B3C1，即乙醇与水的配比为3∶2，浸提时间1.5 h，石油醚用量60 mL，萃取3次，杜香油得率为24 mg/g。

表2 杜香油提取工艺正交试验方案和结果

2.3 最佳工艺验证试验

按试验得出的最佳提取工艺，加倍剂量进行3次试验，记录结果为24.8，24.6，25.3 mg/g。杜香油得率24.9 mg/g。

3 结论

（1） 选取单因素变量为浸提时间、浸提温度、料液比、石油醚用量、乙醇体积分数对复合溶剂法提取杜香油得率的影响，确定了提取杜香油的最佳条件范围。

（2）正交试验数据表明，影响杜香油得率的因素顺序为A＞C＞B。因此乙醇体积分数对杜香油得率影响最大，是主要因素，石油醚用量影响较次，时间对其影响最小。

（3）复合溶剂法提取杜香油的最佳工艺条件为浸提温度20℃，浸提时间1.5 h，料液比10∶1，乙醇与水的配比为3∶2，石油醚60 mL，提取3次，此时杜香油得率为24.9 mg/g。◇