龙脑型阴香叶片精油得率影响因素研究*

陈新强 连辉明 陈杰连 汪迎利 何波祥 陈一群 陈海英

（1.广东省梅州市林业科学研究所，广东 梅州 510225；2.广东省林业科学研究院/广东省森林培育与保护利用重点实验室， 广东 广州 510520; 3.佛山市云勇生态林养护中心/佛山市云勇林场，广东 佛山 528518）

天然产品和提取物的需求日益增长，导致了自然植物资源的过度开发。历史上有几个因过度利用而导致植物灭绝的例子,人们开始提倡绿色生产路线，而不是使用不可再生植物资源的传统生产工艺[1]。东南亚利用龙脑香科野生植物提取药材龙脑致使资源濒临灭绝就是一个惨痛教训。龙脑型阴香 (Cinnamomum burmannii chvar. borneol )是阴香的一个化学型品系，从其叶片中提取天然右旋龙脑，右旋龙脑又称冰片或梅片，冰片是一种名贵的珍稀药材、高级香料和重要的化工原料，广泛应用于医药、香料、化妆品和食品工业上[2]。龙脑型阴香作为龙脑企业主要经营树种在我省的应用，开启了龙脑的绿色生产道路。龙脑生产是兼顾种植、加工和销售一体的跨农工商的产业，采用良种良法经营原料林以及高效的精油提取技术都是非常重要的环节，因此研究影响精油得率的相关因素有助于提高企业的效率与产量。

水蒸汽蒸馏法是我国目前植物精油提取中应用最广泛的一种方法,适用于挥发性的、水中溶解度不大的成分的提取。设备简单、操作容易、成本低[3-5]。该法中影响精油得率首先是蒸馏前的原料处理因素，如原料粉碎度、浸泡时间、超声辅助处理功率与时间，其次是蒸馏过程中的因素，如蒸馏时间、液料比、助剂种类与浓度。吉礼等[6]研究橙(Citrus sinensis)皮精油提取较优条件是加入4%浓度NaCl，蒸馏时间2.5 h，液料比2 ∶1；孟根其其格[7]比较侧柏(Platycladus orientalis)叶5 个蒸馏时间，结果以3 h 最佳；互叶白千层（Melaleuca alternifolia）叶精油提取方面，郑恒等[8]得到最佳条件是浸泡2 h、蒸馏6 h、液料比为5 ∶1,最高精油得率0.406%，而弓宝等[9]结果是阴干粉碎过10 目筛,浸泡4 h 后加6 倍量水蒸馏4 h 较好；在薰衣草(Lavandula angustifolia)花、丁香(Syringa oblata)花、金柚(Citrus maxima cv. Meizhou Yu)皮和广佛手(Citrus medical var. sarcodactylis)[10-13]精油提取上也有了结论。影响精油得率还有原料的因素，其一是采摘时间，植物叶受代谢影响精油含量在不同月份差异显著，龙脑型阴香精油以11 和12 月最高[14]；不同类型樟(Cinnamomum camphora)叶精油也有差异，以生长季节含量高，非生长季低[15]；柠檬马鞭草(Lippia citriodora)精油在生长季中以6 月中旬最高[16]；甜牛至（Origanum majorana）精油则在8 月最高[17]； 赤松（Pinus densiflora）针叶精油则在6 月最高达0.61%[18]；其二是存放时间，即原料的鲜度，鲜度因素报道较少，文福姬等[18]比较贮存1、3、6、12 个月后赤松针叶精油含量分别为0.60%、0.58%、0.53%、0.21%,呈逐渐下降趋势。由于生产上采摘量大，鲜叶无法及时完成蒸馏，因此研究贮存时间对精油产量的影响，可以帮助企业合理安排采摘进度。本研究从企业应用的水蒸汽蒸馏法角度着手，试验研究影响龙脑型阴香叶片精油得率的采摘时间、贮存时间（鲜度）、浸泡时间、蒸馏方法、液料比等因素，从中获得较佳的工艺条件。

1 材料与方法

1.1 材料来源

试验材料采自位于梅州市平远县石正镇马山村的某公司龙脑型阴香种植基地内，马山村位于东经115°50’1”、北纬 24°28’28”。处于南亚热带与中亚热带过渡的气候区，气候温和，热量资源丰富，雨量充沛，一月平均气温11.1 ℃，七月平均气温28.5 ℃，年均气温19.3 ℃，年均相对湿度为77%，极端高温39 ℃，极端低温-4 ℃，年降雨量约l 600 mm，年日照时数约l 600 h，无霜期≥ 300 d[19]。2017-2018 年在该公司混系种植基地内固定选择2014 年种植连续的30 株树木，试验各月初从各株树中部采样0.4 kg，合计12.0 kg，均匀混合作为供试材料。

1.2 精油提取方法

采用《中国药典》（2010 版）一部附录XD[20]，采用水蒸汽蒸馏法提取精油。所用仪器为5 000 mL的套式恒温器（中国海宁生产，型号为TC-15）、自配不锈钢反应釜，蛇形玻璃冷凝管及分液漏斗。

1.3 试验设计

1.3.1 不同月份/鲜度对精油得率影响试验 鲜度划分是按存放5 d 为一个鲜度，即存放1-5 d 为鲜度 F1、6-10 d 为鲜度 F2、11-15 d 为鲜度 F3、16-20 d 为鲜度 F4、21-25 d 为鲜度 F5。2018 年1-12月连续12 个月开展试验，每个月重复为1 次，合计12 次重复。

1.3.2 不同蒸馏方法对精油得率影响试验 蒸馏方法分共水蒸馏和隔水蒸馏两种，每个月重复5次，连续试验5 个月。

1.3.3 碎叶与否对精油得率影响试验 蒸馏前对叶片进行剪碎处理，处理1 是整叶，处理2 是用剪刀将叶片剪碎到整叶1/10 大小，然后在其他条件相同的情况下开展蒸馏试验。在2017 年10-12月每月蒸馏5 个重复，合计15 个重复试验。

1.3.4 浸泡时间对精油得率影响试验 蒸馏前对叶片分三种方法进行处理，处理1 是对照不浸泡，处理2 是用蒸馏水浸泡12 h，处理3 是用蒸馏水浸泡24 h，然后在其他条件相同的情况下开展蒸馏试验。在2018 年10—12 月每月蒸馏5 个重复，合计重复15 次试验。

1.4 数据分析方法

以质量分数计的精油得率为研究指标，其计算方法是：

精油得率（%）=精油质量（g）/鲜叶质量（g）×100

采用微软OFFICE（2010 版）的EXECL 软件整理数据，应用SAS（V9.4）软件作方差分析与多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同月份/鲜度对精油得率的影响

黄浩等[14]以鲜叶开展研究现龙脑型阴香叶片中精油含量受不同月份/季节的影响，结论是差异显著，以11-12 月最高，因此企业一般安排在11 月至次年1 月采叶提取精油。由于采收量大，蒸馏生产滞后，因此采收的枝叶需要在车间堆放10～20 d。为了解堆放贮存后不同月份/鲜度的叶片对精油得率的影响，最大限度提高精油得率，开展不同月份/鲜度叶片蒸馏试验。年度内12 个月5 个鲜度精油得率方差分析结果显示：年度内各月（包括5 个鲜度）精油得率差异显著（F=22.21，P＜0.000 1），但是5 个不同鲜度精油得率差异不显著（F=1.47，P=0.214 5）。以不同月份（包括5 个鲜度）精油得率均值与F1（鲜叶）精油得率一起绘制曲线图（图1），图1 显示1-9 月份精油得率呈波浪性变化，单月高双月低，8 月开始精油得率开始升至11 月最高，然后从11 月起下降2 月，最高的4 个月依次是11、12、10 和1月，处于当地秋冬季节。鲜叶精油得率除6 月低于全月均值外，其他月份均高于或等于全月均值,变化趋势与月均值相同。

图1 年度内不同月份精油得率均值与鲜叶精油得率变化Fig.1 Dynamic change diagram of mean value of essential oil yield and of fresh leaf essential oil yield in each month of the year

图2 龙脑型阴香不同鲜度精油得率多重比较Fig. 2 Multiple comparison of essential oil yields with different freshness

年度内5 个不同鲜度精油得率多重比较分析图（图2）显示：5 个鲜度中以F1 精油得率最高，说明生产中应利用鲜叶进行蒸馏，叶片贮存时间不宜过长。另外图中还可看出在采后25 天内，其精油得率处于一个变化的过程中，从采后1 天至15 天，精油得率下降，随后其含量又呈上升趋势，说明采收后的叶片可能仍然存在生理代谢，这种现象在生产中应用的意义有待进一步研究。

2.2 不同蒸馏方法对精油得率的影响

在其他条件相同的情况下，开展5 个月2种不同蒸馏方法试验，方差分析结果显示2 种不同蒸馏方法精油得率差异不显著（F=0.05，P=0.818 1），多重比较分析图（图3）显示隔水蒸馏法均值为0.252 2%，较共水蒸馏法均值为0.247 8%稍高，表明不同的蒸馏方法对精油得率影响不明显。

图3 龙脑型阴香2 种不同蒸馏方法精油得率多重比较Fig.3 Multiple comparison of essential oil yields obtained by two different distillation methods

图4 龙脑型阴香3 种浸泡时间精油得率多重比较Fig.4 Multiple comparison of essential oil yields of three kinds of soaking time

图5 龙脑型阴香整叶与碎叶精油得率多重比较Fig.5 Multiple comparison of essential oil yields of full leaves and crushed leaves

2.3 叶片浸泡时间对精油得率的影响

方差分析结果显示3 种浸泡处理精油得率差异显著（F=2.76，P=0.076 1），多重比较图4 显示，叶片不浸泡与浸泡差异显著，不同浸泡时间差异不显著。说明浸泡可能导致精油散失，生产上不需要浸泡处理。

2.4 叶片碎化处理对精油得率的影响

方差分析结果整叶与碎叶精油得率差异不显著（F=0.06，P=0.807 9），但多重比较图（图5）显示碎叶精油得率比整叶高出2.15 个百分点，因而生产上应考虑碎叶的经济成本来确定是否需要进行碎叶。

3 结论与讨论

年内不同月份龙脑阴香叶片精油得率差异显著，以当地11、12、10 和1 月得率最高。不同鲜度精油得率差异不显著，但以F1（即新鲜叶片）精油得率最高，说明生产中应利用鲜叶进行蒸馏，叶片贮存时间不宜过长。研究发现贮存中叶片可能仍然存在生理代谢，其精油含量处于一个先降后升的变化过程中，这种现象在生产应用的意义可以进一步深入研究。同样共水蒸和隔水蒸两种不同蒸馏方法以及简单破碎叶片进行蒸馏对精油得率影响都不明显，但是不同的浸泡处理有显著差异，以不浸泡处理为佳，浸泡处理可能导致精油散失。本研究初步结论是在秋冬季节的10—12月及翌年1 月采叶，利用新鲜叶片，采用隔水蒸馏法可以获得较高的精油得率，叶片不需浸泡和简单破碎处理。

本研究用各月不同鲜度叶片的精油得率动态变化规律与黄浩等[14]研究具胡较高的的相似度，以在非生长期的秋冬季精油含量较高，但与同科同属不同化学型芳樟(C.camphora var. linaloolifera)叶精油含量在生长季高而非生长季低的变化规律也相异[15]而同科同属的天竺桂（C. japonicum）精油含量也是以12 和1 月为高，但其在生长初期的3 月出现一个次高峰[21]；胡文杰等[22]研究另一个同科同属的主要化学成分为异-橙花叔醇的异樟（C. camphora var. sonerolidl）年内单数月精油含量变化规律，结论是3—9 月逐渐增加，9 月达到最高然后下降至1 月。看来即使同科同属不同树种精油含量动态变化没有完全相似的规律，可能受植物遗传和气候环境等众多因素的影响，不同树种加工企业应深入研究其精油动态变化规律，对提高企业效益有重要的意义。同样以采叶为主的互叶白千层不同月份精油含量动态变化规律是从3月开始递增到10 月达到最高，然后下降至12 月，含量最高的月份依次是10、9、11 和12 月[23]，与本研究结论类似，但以采花为主的玫瑰花精油含量集中在花季，不存在月份变化，在花季其精油含量与单株花产量呈负相关关系，盛花期花产量大时精油含量低，而初花期和末花期产花量小时精油含量高[24]。

水蒸气蒸馏法主要有四种方式[25]，一是隔水蒸，二是共水蒸，三是汽蒸法，四是发酵蒸馏法。本研究目前仅比较了前两种方法。结果显示这两种不同的蒸馏方法差异不明显，但以隔水蒸精油得率稍高一点。汤强华[26]在以生药比较两种方法时认为以共水蒸精油得率相对较高。齐菲等[27-28]不同材料比较两种蒸法，结果都是以共水蒸馏精油得率高于隔水蒸馏，但差异并不大，以当归（Angelica sinensis）、川芎（Ligusticum chuanxiong）为材料共水蒸馏精油得率（0.66%）比隔水蒸馏（0.63%）高0.03%，而以当香附（ Cyperus rotundus）艾叶（Artemisia argyi）为材料则共水蒸馏精油得率（0.98%）比隔水蒸馏（0.87%）高0.11 个百分点。本研究认为龙脑型阴香叶片蒸馏前不需要浸泡，但张婷婷等[11]研究丁花香精油提取时认为浸泡24 h 精油得率相对较高，而齐菲等[27-28]以当归、川芎比较0、0.5、1.0、1.5 和2 h 5 个浸泡时间对精油得率的影响，结果是以浸泡1 h 精油得率最高，以香附、艾叶为材料比较0、1、2、3、4 h 时对挥发油得率的影响，以浸泡2 h 得率最高。不同物种采用何种蒸馏方法，是否需要浸泡以及浸泡时间都应深入试验研究才能提高精油得率。

影响水蒸气蒸馏法提高植物精油得率的因素还有很多，如材料深度粉碎度、蒸馏液料比、蒸馏中添加无机盐助剂种类及以及蒸馏时间等都对植物精油得率存在影响[10-13，29]，另外近几年出现超声辅助水蒸气蒸馏法，即在蒸馏前用超声波辅助清洗处理植物材料，然后通过水蒸气蒸馏法提取植物精油，其中超声波功率及处理时间对精油得率都有影响[10-11，29-35]。本研究团队将在后续研究中以龙脑型阴香为材料深入探讨这些因素对精油得率的影响并作相关报道。