4-松油醇型白千层枝叶连续提取茶树油及黄酮的技术

陈海燕，李桂珍，梁校彰，梁忠云，杨 漓

（1.广西壮族自治区林业科学研究院，南宁 530002；2.广西澳树宝生物科技有限公司，南宁 530002）

白千层芳香油树是桃金娘科（Myrlaceaca）白千层属常绿灌木至小乔木树种，原产于澳大利亚东部的昆士兰州和新南威尔士的北部，因其枝叶中含有α-松油烯，桉叶素，γ-松油烯，4-松油醇等挥发性成分，长期以来作为香料植物在澳洲广为种植[1]。20世纪90年代初，我国开始引进澳洲白千层，在广东、广西、福建等地逐渐进行大面积的种植。茶树油是利用互叶白千层（Melaleuca altennifolia）或轮叶白千层（M.linariifolia）细枝和叶进行水蒸汽蒸馏得到的符合ISO 4730:2017标准的4-松油醇型白千层油。其品种单一，市场竞争力不强，销售价格逐年下滑，资源优势未能转化为经济优势。蒸馏提取精油后的残留枝叶少部分用于种植平菇[2]，大多用作燃料燃烧或者直接作为废物遗弃，未被充分利用，造成资源浪费。

近年来学者开始对枝叶的组分进行研究利用。Vieira等[3]对白千层中黄酮、甾醇和三萜皂甙等化合物进行研究；刘布鸣等[4]和林霄等[5]对互叶白千层成分进行分析研究，同时测定互叶白千层中槲皮素、山萘酚、没食子酸的含量；李燕婧等[6-7]对互叶白千层枝叶醇提物、水提物的药理作用进行研究，证明其有明显的抗炎、镇痛、抗菌、抗过敏、止痒的作用而且毒性小；刘祥义等[8]利用乙醇提取澳洲茶树黄酮和β-谷甾醇。此外，刘祥义等[8]通过添加夹带剂，利用超临界二氧化碳流体萃取干燥的原料，通过3级分离，提取澳洲茶树精油及黄酮甙。白千层枝叶中含有大量的有效成分，其中以黄酮类化合物为主[10]。本实验利用水做浸提剂，从提取茶树油后的废渣废液中提取黄酮，旨在充分利用资源，实现精油和白千层有效成分连续制备，为工业化生产提供理论依据，同时也为其它香料植物在提取精油后的利用研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

白千层枝叶：2017年6月采集于广西澳树宝生物科技有限公司田东基地。

1.2 仪器

Agilent 7890A气相色谱仪；紫外分光光度计，UV-2501PC SHIMADZU公司；WAY-2S数字阿贝折射仪INESA仪电物光；SGW-2自动旋光仪，上海晶科；实验室喷雾干燥机SP-1500上海顺仪科技；旋转蒸发仪，郑州长城科工贸有限公司。

1.3 茶树油及黄酮提取

将白千层新鲜枝叶切成小于3 cm的小段，装入圆底烧瓶中，在瓶中加入1.5～2倍枝叶重量的水，装上油水分离器和冷凝管，蒸馏2 h。蒸馏结束后，用少量的水冲洗冷凝管，冷却，分出上层清液茶树油。拆下油水分离器，将圆底烧瓶中的水提液倒出趁热过滤，取滤液，并将滤渣放回圆底烧瓶中，加入1.5～2倍枝叶重量的水，装上冷凝管加热回流1.5 h，倒出趁热过滤，取滤液，重复1次。合并滤液旋转蒸发浓缩至一定浓度的浓缩液，上喷雾干燥塔进行干燥，得到白千层黄酮粗产品。

1.4 产品测定

茶树油按ISO 4730:2017标准测定，黄酮测定方法和步骤参考文献[10]。

1.5 芦丁标准溶液的配制

精确称取烘干至恒重的芦丁标样0.185 5 g使用70%乙醇水溶液进行定容至1 000 mL，配制得到0.185 5 mg/mL芦丁标准溶液。

1.5.1 测定波长的选择

精确量取2.0 mL芦丁标准溶液至25 mL容量瓶中，加入50%乙醇水溶液3 mL，加入5%亚硝酸钠溶液1 mL，摇匀静置6 min，然后加入10%硝酸铝溶液0.3 mL，混匀后静置6 min，再加入10%氢氧化钠溶液10 mL，最后加入50%乙醇水溶液定容至25 mL，摇匀之后静置15 min。另一组试剂作为空白参比，在波长250～600 nm内进行紫外光谱扫描。在510 nm处出现最大吸收峰，确定为扫描波（图1）。

图1 芦丁的紫外扫描Fig.1 UV scanning of rutin

1.5.2 标准曲线

依次精确量取芦丁标准溶液0.0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mL至25 mL容量瓶，后处理过程同1.5.1，测定其吸光值，绘制标准工作曲线（图2），得到线性回归方程式1。

图2 芦丁标准工作曲线Fig.2 Rutin standard curve

1.6 样品测定

称取样品0.2 g（准确至0.000 2 g），用50%乙醇水溶液溶解，定容至100 mL，吸取2 mL，后处理过程同1.5.1，测定其吸光值。通过回归方程计算白千层粗黄酮产品黄酮含量。

2 结果与分析

2.1 精油提取及质量

水蒸气蒸馏生产茶树油有多种工艺，以复蒸工艺所得产品质量最佳[11-12]。本实验采用复蒸工艺提取茶树油，产品理化指标和成分指标符合ISO 4730:2017标准（表1），这说明复蒸工艺适合生产茶树油。

表1 茶树油产品质量Tab.1 Product quality of tea tree oil

2.2 黄酮的制备

本实验主要利用提取精油后的水液和废渣提取水溶性黄酮。提取的水液经真空浓缩至一定浓度，上喷雾干燥塔进行干燥。

2.2.1 不同进口温度对固物回收率的影响

取浓度为40%的浓缩液，进料流量400 mL/h，考察不同进口温度对固物回收率的影响。结果表明，温度低于160℃，干燥不完全，温度达到180℃以上，产品色泽变深，收率下降，进口温度160～170℃为宜（表2）。

表2 不同温度对物料收率的影响Tab.2 Effect of different temperatures on material yield

2.2.2 不同进料流量对固物回收率的影响

取浓度为40%的浓缩液，进口温度160～170℃，考察不同进料流量对固物回收率的影响。结果表明，流量低，物料干燥时间长，流量过高，干燥不完全，收率降低，流量控制在350～400 mL/h为宜（表3）。

表3 不同进料流量对物料收率的影响Tab.3 Effect of different feed flow rates on material yield

2.2.3 不同浓度浓缩液对固物回收率的影响

将浓缩液配制成浓度为20%，30%，40%，50%，60%，上干燥塔干燥（表2）。浓度低于30%的物料喷雾干燥时，水分多、易挂壁、损失大、浓度高于50%难于进料，无法回收产品；浓度在30%～50%可回收产品，其中浓度为40%的浓缩液，上塔干燥后固物收率为74.6%，效果较佳（表4）。

2.2.4 稳定实验

取浓度为40%的浓缩液，进料流量400 mL/h，进口温度170℃，进行干燥。实验结果稳定，固物平均收率75.1%（表5）。

表4 不同进料浓度对物料收率的影响Tab.4 Effect of different feed concentration on material yield

表5 稳定实验的收率Tab.5 Material yield of stability experiment

2.3 黄酮含量测定

取浓度为40%的浓缩液上塔干燥，进口温度160～170℃，进料流量400 mL/h，制备的产品按1.5.2方法测定黄酮含量为18.1%，这说明产品中含有其他活性物质，产品易受潮，可能含有多糖等成分。刘布鸣等[13]报导，醇提黄酮浓缩液过柱纯化，可得到高达50%的黄酮，因此水溶性黄酮产品中其他有效成分及其黄酮纯化有待进一步研究。

3 结论与讨论

采用复蒸工艺提取茶树油，产品质量符合ISO 4730:2017标准。

采用水从生产茶树油的废渣和废液中连续提取白千层黄酮，固含量在40%浓缩液上喷雾塔干燥，进料流量为400 mL/h，进口温度为160～170℃，得到的产品黄酮含量为18.1%。黄酮纯化有待进一步研究。

对于白千层枝叶利用的研究主要有两个方向：一是用水蒸气从互叶或轮叶白千层细枝和叶中提取4-松油醇型白千层精油（茶树油）；二是用水或溶剂直接从白千层枝叶提取水溶物或醇提物等活性物质，并未从中分离出精油。要制备符合国际标准ISO 4730:2017的茶树油，原料品种极为重要。引进白千层主要是提取精油，随着茶树油应用推广，生产精油后互叶或轮叶白千层枝叶中的活性成分利用受到关注。刘祥义等[8]通过添加夹带剂，利用超临界二氧化碳流体萃取，分离提取澳洲茶树精油及黄酮甙，但用超临界对高压设备要求高；刘布鸣等[13]利用生产精油废渣用乙醇提取黄酮，并过柱纯化分离出高纯度黄酮。本实验利用提取精油后的废渣直接用水提取黄酮，相对用乙醇提取更有优越性。连续制备茶树油和黄酮等活性成分，可充分利用资源，缓解单一精油受到价格波动引起原料种植的困境，促进产业良性发展。