不同方法制备罗勒挥发油及其在卷烟中的应用

李成斌 张峻松 杨上莺

摘要：为研究不同提取方法对罗勒挥发油品质的影响，考察了无溶剂微波萃取和水蒸气蒸馏对罗勒挥发油的得率、香气质量和挥发性成分的影响，并在卷烟中进行应用研究。结果表明，无溶剂微波萃取法能显著提高罗勒挥发油的得率，比水蒸气蒸馏法提高30%;2种方法制备的罗勒挥发油的主要致香成分一致，主要成分均为草蒿脑，无溶剂微波萃取罗勒挥发油的草蒿脑含量比水蒸气蒸馏法增加10%，其余成分在种类和含量上也有一定差别;罗勒挥发油在卷烟中的应用研究结果表明，无溶剂微波萃取罗勒挥发油能使烟香丰满飘逸，赋予卷烟柔和的辛香和清香，具有明显的增甜除杂作用。

关键词：罗勒挥发油;无溶剂微波萃取;水蒸气蒸馏;挥发性成分;卷烟应用

中图分类号：R284.2         文獻标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）06-0148-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.06.030           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Preparation of basil essential oils and its application in making cigarette

LI Cheng-bin1，2，ZHANG Jun-song1，YANG Shang-ying2，LIU Yu-yu2，YUAN Lin-cui2，YANG Yan-mei2，BAO Xiu-ping2

（1.School of Food and Biological Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China;

2.Yunnan Reascend Tobacco Technology （Group） Co.，Ltd.，Kunming 650106，China）

Abstract： In order to improve the utilization efficiency of basil essential oils extracted by solvent-free microwave extraction （SFME） and steam distillation （SD）， the effect of the two methods on the quality of basil oil， such as yields， aroma quality， volatile components， and its application in cigarette， etc.， were evaluated. The results showed that the yield of basil oil by SFME was significantly higher than that by SD. The main aroma components in the basil essential oils by both methods were estragole， but the content in basil essential oil extracted by SFME was 10% higher than that by SD. And other components in the basil oil by the two methods are also with a little different in variety and contents. The application in cigarette showed that the basil essential oil by SFME could improve the sense of sweet and enrich the aroma of smoking.

Key words： basil essential oils; solvent-free microwave extraction; steam distillation; volatility component; application on cigarette

罗勒（Ocimum basilicum L.）为唇形科罗勒属一年生草本植物，又名毛罗勒、九层塔、香兰等[1]，具有独特的芳香气息。罗勒主要分布于印度、泰国等热带和温带地区，在中国新疆、四川、云南、广西、广东等地均有栽培[2]。罗勒全株皆可入药，其味辛、气香、性温;能疏风解表、行气活血、化湿和中[3]。现代药理学研究表明，罗勒具有杀菌、抗氧化、抗肿瘤等功效[4-7]。罗勒中富含的挥发油是其发挥药理作用的重要成分，主要由丁香酚、芳樟醇和草蒿脑等组成[8-12]。因此，罗勒挥发油凭借其独特的芳香特征和功能特性而广泛应用于食品、医药和农业领域。

传统罗勒挥发油的提取方法主要是水蒸气蒸馏法，分为水中蒸馏和水上蒸馏。此外，还有超临界CO2萃取法、有机溶剂萃取法等[13]。其中，传统水蒸气蒸馏法虽然简单易操作，但是提取时间长，提取效率低;有机溶剂法溶剂消耗量较大，且容易引入杂质，具有溶剂残留的隐患;超临界CO2萃取法虽然在提取效率方面有所提升但是成本较高[14]。随着微波技术的推广应用，无溶剂微波萃取技术迅速发展，该技术以新鲜植物作为原料，无需干燥和粉碎处理，不需要加入溶剂，采用微波辐照的方式加热，进而通过微波的穿透效应和热效应破坏细胞壁使原料中的挥发性成分随物料本身的水分蒸馏出来，具有绿色、快速、便捷的特点，避免热敏性成分长时间受热，有助于天然活性成分的保留，是目前挥发油提取的最先进方法。虽然罗勒挥发油在食品和医药领域有相关应用，但是在卷烟中的应用却鲜见报道。因此，本研究采用先进的微波无溶剂萃取技术对新鲜罗勒进行萃取，对比了其与水蒸气蒸馏法所得挥发油在得率、香气、结构组成和卷烟应用等方面的差异，旨在为罗勒挥发油在卷烟中的应用提供理论依据。

1  材料与方法

1.1  材料与仪器

新鲜罗勒茎叶（购于云南昆明官渡生产基地）;乙醚、无水硫酸钠和无水乙醇均为国产分析纯。

NEOS-GR型微波无溶剂萃取装置（MILESTONE，意大利）;EYEL4型循环水冷却系统（EYEL，日本）;6890- 5975 N型气相色谱/质谱仪（Agilent，美国）。

1.2  试验方法

1.2.1  微波无溶剂萃取法提取罗勒挥发油  取适量新鲜罗勒放入微波萃取容器中，使用变频微波进行分段提取，第一阶段：功率500 W，萃取5 min;第二阶段：功率300 W，当油量不再增加时结束程序，历时45 min。在收集器中加入乙醚萃取羅勒挥发油，静置后收集乙醚层，待乙醚挥发后，加入无水硫酸钠干燥过夜，得到罗勒挥发油。

1.2.2  水蒸气蒸馏法提取罗勒挥发油  取适量新鲜罗勒放入水蒸气蒸馏提取器中，加入3倍蒸馏水，浸泡1 h后将挥发油提取器和冷凝管连接严密，开始加热蒸馏并观察记录，当油量不再增加时结束水蒸气蒸馏，历时3 h。加入乙醚萃取罗勒挥发油，静置后收集乙醚层，待乙醚挥发后，加入无水硫酸钠干燥过夜，得到罗勒挥发油。

1.2.3  罗勒挥发油组成成分分析  使用6890-5975 N型气相色谱/质谱仪分析罗勒挥发油的主要化学成分。

仪器条件： 6890-5975 N型气相色谱/质谱仪;HP-5MS型石英毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。

色谱条件：载气为高纯氦气;流速1.0 mL/min;进样量2 μL;分流比10∶1;进样口温度240 ℃。升温程序：柱温50 ℃保持1 min，以3 ℃/min升至100 ℃保持1 min，以8 ℃/min升至260 ℃保持10 min。

质谱条件：扫描范围41～510 aum;电离电压70 V;离子源温度250 ℃;传输线温度280 ℃。扫描方式为全扫描。

1.2.4  罗勒挥发油在卷烟中的应用评价  将2种方法制备的罗勒挥发油用无水乙醇稀释成0.1%的溶液，按照0.5‰（质量比，挥发油∶烟丝）的添加量加入空白烟叶组中，于常温放置2 h后卷制成卷烟，在温度22 ℃±1 ℃，相对湿度60%±2%的条件下平衡48 h，然后由7位评吸专家组成的评吸小组进行评价。

2  结果与分析

2.1  罗勒挥发油的香气指标评价

无溶剂微波萃取和水蒸气蒸馏罗勒挥发油的得率及香气质量评价结果见表1。由表1可以看出，无溶剂微波萃取法的罗勒挥发油得率比传统水蒸气蒸馏法高，并且耗时缩短一半以上，萃取效率高。无溶剂微波萃取罗勒挥发油的香气更浓郁、协调、自然，辛香突出;而水蒸气蒸馏罗勒挥发油的特征气味较清淡。这说明经过微波处理后，新鲜罗勒中的多种致香成分更容易被提取出来，保存有更多特征香气成分。

2.2  罗勒挥发油的挥发性成分分析

罗勒挥发油的总离子流如图1所示，于无溶剂微波萃取罗勒挥发油中鉴定出51种化合物，传统水蒸气蒸馏罗勒挥发油中鉴定出47种化合物，主要是醇类、酯类、酮类、烯类和酚类。

采用不做校正的峰面积归一化法得到罗勒挥发油中各化合物的相对含量，结果见表2。由表2可知，罗勒挥发油的主要致香成分为8～20 min检测到的化合物，其中含量最高的为具有茴香和草香香气的草蒿脑，这一结果与周铁生等[15]、何道航等[16]、袁旭江等[17]的研究结果一致。无溶剂微波萃取罗勒挥发油和水蒸气蒸馏罗勒挥发油其草蒿脑的含量分别为82.34%和74.66%。无溶剂微波萃取罗勒挥发油含有具有淡雅花香和草莓果香的（Z）-3，7-二甲基-2，6-辛二烯醛（2.23%），而这一成分在水蒸气蒸馏挥发油中仅有0.16%。对于其他含量较高的主要致香成分，无溶剂微波萃取罗勒挥发油中的含量均高于水蒸气蒸馏罗勒挥发油，在无溶剂微波萃取罗勒挥发油和水蒸气蒸馏罗勒挥发油中的含量分别为：顺式-α-红没药烯4.55%和3.43%、石竹烯3.62%和2.41%、橙花醛2.99%和2.03%、α-石竹烯2.46%和1.09%、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-降蒎-2-烯B 1.32%和0.95%、丁子香酚0.83%和0.49%。这说明无溶剂微波萃取技术能够促进罗勒主要芳香成分的溶出，使罗勒挥发油的香气更加饱满协调，具有更加明显的辛香、果香和木香等。

此外，无溶剂微波萃取罗勒挥发油在保留时间达到21 min后比水蒸气蒸馏罗勒挥发油多检出几种香气成分，说明无溶剂微波萃取法能够尽可能多地溶出新鲜罗勒中的挥发性成分，丰富罗勒挥发油的组成。因此，无溶剂微波萃取法不仅萃取效率高，所得罗勒挥发油样品的香气品质也更佳，在保持挥发油的自然特征方面有较大的优势。

2.3  罗勒挥发油在卷烟中的应用

将2种不同工艺提取的罗勒挥发油添加到云烟某叶组和红塔山某叶组中，并以其叶组作为空白对照，考察罗勒挥发油在卷烟中的应用效果。参考行业标准进行抽吸评价，评吸结果见表3。由表3可以看出，与空白对照组相比，罗勒挥发油对2种品牌叶组的抽吸品质均有正面作用。其中无溶剂微波萃取罗勒挥发油能够使烟香飘逸，具有柔和的辛香和清香，明显降低杂气，增加甜润感，协调性较好。水蒸气蒸馏罗勒挥发油虽然在增甜除杂方面的效果稍差，微有辣口感，但是能够增加卷烟的辛甜香气，余味也较纯净舒适。综上，无溶剂微波萃取罗勒挥发油在卷烟加香中发挥了更好的应用效果。

3  小结与讨论

分别采用无溶剂微波萃取技术和水蒸气蒸馏技术对新鲜罗勒进行萃取。2种方法制备的罗勒挥发油在得率和香气质量上有一定差异，无溶剂微波萃取法不需要额外加入水，通过直接蒸馏新鲜罗勒中所含水分得到罗勒挥发油，萃取时间短，耗时仅为水蒸气蒸馏法的25%;萃取效率高，所得挥发油的得率比水蒸气蒸馏法提高35.8%;挥发油香气更加协调、自然。此外，微波能够彻底打破细胞壁，有利于罗勒挥发性组分的富集，不仅主要成分草蒿脑的含量比水蒸气蒸馏提取增加10.3%，而且能得到更多特征性香气组分，丰富罗勒挥发油的组成成分。

将罗勒挥发油应用在烤烟型卷烟叶组中，均对卷烟的抽吸品质具有一定影响。水蒸气蒸馏罗勒挥发油能够增加卷烟辛甜香气，微有辣口感;无溶剂微波萃取罗勒挥发油能够使烟香丰满飘逸，赋予卷烟柔和的辛香和清香，具有明显的增甜除杂作用，在卷烟加香中能改善抽吸品质。因此，无溶剂微波萃取技术是一种在香精香料领域中具有应用潜力的先进技术，其挥发油产品也能为卷烟企业带来一定的科技支撑和经济效益。

参考文献：

[1] 魏  佳，姜子涛，李  荣.调味香料罗勒精油的研究进展及其在食品中的应用[J].中国调味品，2011，36（10）：8-12.

[2] 官玲亮，吴丽芬，庞玉新，等.芳香植物罗勒的研究进展[J].热带农业科学，2013，33（8）：42-46，52.

[3] 国家中医药管理局《中华本草》编委会.中华本草（第7分册）[M].上海：上海科学技术出版社，1997.

[4] HOSSEINI-PARVAR S H，MATIA-MERINO L，GOH K K T，et al. Steady shear flow behavior of gum extracted from Ocimum basilicum L. seed：Effect of concentration and temperature[J].Journal of food engineering，2010，101（3）：236-243.

[5] HASHEM M，MOHARAM A M，ZAIED A A，et al. Efficacy of essential oils in the control of cumin root rot disease caused by Fusarium spp.[J].Crop protection，2010，29（10）：1111-1117.

[6] DAMBOLENA JOS？魪 S，ZUNINO MARIA P，L？魷PEZ ABEL G，et al. Essential oils composition of Ocimum basilicum L. and Ocimum gratissimum L. from Kenya and their inhibitory effects on growth and fumonisin production by Fusarium verticillioides[J].Innovative food science & emerging technologies，2010，11（2）：410-414.

[7] DRAGAN S，URSONIU S，RADA M，et al. Improvement of cardiovascular risk by functional nutrition with plant-derived bioactive ingredients[J].European journal of integrative medicine，2008，1（S1）：23.

[8] 帕丽达·阿不力孜，米仁沙，丛媛媛，等.新疆罗勒化学成分的分离鉴定[J].华西药学杂志，2007，22（5）：489-490.

[9] 胡尔西丹·伊麻木，热娜·卡斯木，阿吉艾克拜尔·艾萨.罗勒子挥发油成分及抗氧化活性分析[J].安徽农业科学，2012，40（2）：752-754.

[10] 宋述芹，谷  茂，陈飞鹏，等.固相微萃取气质联用分析罗勒花和叶的挥发性成分[J].质谱学报，2008，29（2）：110-114.

[11] 王忠合.粤东产罗勒叶挥发油化学成分分析[J].韩山师范学院学报，2012，33（3）：40-44.

[12] 卢汝梅，李耀华.桂产罗勒挥发油化学成分的分析[J].廣西植物，2006，26（4）：456-458.

[13] 王盈盈，时维静，孙  洁，等.复凝聚法制备滁菊挥发油微囊的工艺研究[J].安徽科技学院学报，2015，29（3）：31-36.

[14] 张  兴，陈  群，李山山，等.水蒸气蒸馏法提取罗勒挥发油的工艺研究[J].安徽科技学院学报，2017，31（5）：46-50.

[15] 周铁生，张正居，张劲松，等.昆明罗勒精油的化学成分[A].2002年中国香料香精学术研讨会论文集[C].北京：中国香料香精化妆品工业协会，2002.

[16] 何道航，庞  义，李广宏，等.粤产紫罗勒精油的化学成分研究[J].广西植物，2005（1）：90-92.

[17] 袁旭江，林  励，谭翠明.两产地罗勒挥发油化学成分比较[J].中国实验方剂学杂志，2012，18（11）：121-125.

[18] GB 5606.4-2005.卷烟 第4部分：感官技术要求[S].北京：中国标准出版社，2005.