纤维素酶法辅助提取桃金娘挥发油的研究

廖春燕，赵国民，蒙世拯

（1.广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州，545006；2.广西科技大学 广西糖资源绿色加工重点实验室，广西 柳州 545006）

0 引言

桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa） 俗称稔子、山菍、多莲等，分布于我国华南、华东、西南等地区[1]。桃金娘全株可入药[2]，在中医里桃金娘用于治疗头痛、肠胃炎、泻痢、痢疾等疾病[3]。王永进等人[4]研究表明，桃金娘籽油含有16 种脂肪酸，以亚油酸、油酸、硬脂酸和棕榈酸为主，不饱和脂肪酸占85.837%，饱和脂肪酸占14.175%。陈涛等人[5]通过研究发现桃金娘果实挥发油中含有3 - 甲基- α - 蒎烯、反- 石竹烯、香树烯（香橙烯） 等多种具有药理活性的成分。

挥发油作为一种具有抑菌、镇痛、治疗癌症等多功能的生物活性物质，在医疗、食品、害虫防治等方面广泛应用[6-8]。挥发油常见的提取方法有水蒸汽蒸馏法、溶剂萃取法、超临界流体萃取法和酶辅助法等[9]。试验采用纤维素酶辅助提取桃金娘挥发油，以挥发油得率为指标，通过单因素试验与正交试验，探讨纤维素酶辅助提取桃金娘挥发油提取的最佳工艺条件，旨在缩短时间、降低成本、提高得率，为生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

桃金娘，产地广东韶关，经鉴定为桃金娘科植物桃金娘的干果；纤维素酶，北京鸿润宝科技有限公司提供；乙醚（分析纯），四川西陇化工有限公司提供。

DFY1000 型中药粉碎机，温州顶历医疗器械有限公司产品；SZF-06 型粗脂肪测定仪，上海新嘉电子有限公司产品；AR2140 型电子分析天平，奥豪斯仪器（上海） 有限公司产品；GZX-9030MBE 型鼓风干燥机，上海博讯实业有限责任公司医疗设备厂产品。

1.2 试验方法

1.2.1 挥发油的提取工艺

桃金娘用中药粉碎机粉碎，过60 目筛，密封备用；称取桃金娘粉末1 g，加入适量的纤维素酶溶液。酶解一定时间后离心过滤，在上清液中加入一定量的乙醚萃取；将残渣于100 ℃下处理10 min，再降温至65 ℃恒温烘干至恒质量，再加入上述乙醚萃取液，采用脂肪测定仪进行挥发油提取，回流萃取3 h 后回收乙醚，称量测定杯的质量。按下列公式计算挥发油得率：

1.2.2 单因素试验

对纤维素酶添加量、酶解时间、料液比分别进行考查。据研究，纤维素酶作用的最适温度为45 ℃[10]。

（1） 纤维素酶添加量的考查。称取1 g 桃金娘粉末，分别为入添加量0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%纤维素酶液，酶解温度45 ℃，酶解时间0.5 h，处理结束后按1.2.1 进行挥发油提取，并计算得率。

（2） 酶解时间的考查。纤维素酶添加量2%，酶解温度45℃，分别设定酶解时间为0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h，处理结束后按1.2.1 进行挥发油提取，并计算得率。

（3） 料液比的考查。纤维素酶添加量2%，酶解温度45 ℃，酶解时间2.0 h，处理结束后分别加入1∶35，1∶40，1∶45，1∶50，1∶55（g∶mL）的乙醚萃取，然后按1.2.1 进行挥发油提取，并计算得率。

1.2.3 正交试验设计

根据单因素试验结果，选取纤维素酶添加量、酶解时间、料液比作为试验因素，按L9（34）进行正交试验，以挥发油得率为指标探索最佳工艺条件。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计

2 结果与分析

2.1 酶解时间对桃金娘挥发油得率的影响

酶解时间对桃金娘挥发油得率的影响见图1。

由图1 可知，桃金娘挥发油得率随着酶解时间的增加而增加，酶解时间达到2.0 h 时，挥发油得率最大；当酶解时间超过2.0 h，挥发油得率随时间变化较小，说明此时酶解完全。因此，选择酶解时间为1.0，1.5，2.0 h 做正交试验的3 个水平。

2.2 料液比对桃金娘挥发油得率的影响

料液比对桃金娘挥发油得率的影响见图2。

由图2 可知，随着料液比的增大，挥发油得率随之增大，当料液比为1∶45（g∶mL） 时，桃金娘挥发油得率最高；此后桃金娘挥发油得率随着料液比的增加而有所下降。原因可能是料液比过多，会萃取过多的杂质抑制桃金娘挥发油的提取。因此，选择料液比为1∶40，1∶45，1∶50（g∶mL） 做正交试验的3 个水平。

2.3 纤维素酶添加量对桃金娘挥发油得率的影响

纤维素酶添加量对桃金娘挥发油得率的影响见图3。

由图3 可知，当纤维素酶添加量小于1.5%时，桃金娘挥发油得率随着纤维素酶添加量的增大而增大；纤维素酶添加量为1.5%时挥发油得率最高；当纤维素酶添加量大于1.5%时挥发油得油率趋于平稳，说明桃金娘粉末已经全部与酶结合，酶促反应达到平衡。因此，选择纤维素酶添加量为1.0%，1.5%，2.0%做正交试验的3 个水平。

2.4 正交试验

纤维素酶辅助提取桃金娘挥发油的正交试验结果见表2，方差结果见表3。

表2 纤维素酶辅助提取桃金娘挥发油的正交试验结果

表3 方差分析结果

根据表3 正交试验结果分析可知，各因素对挥发油得率影响的主次顺序为纤维素酶添加量＞料液比＞酶解时间。由方差结果可知，料液比对结果影响显著，纤维素酶添加量、酶解时间对结果影响不显著。最佳工艺组合为A3B2C3，即纤维素酶添加量为2%，酶解时间为2.5 h，料液比为1∶50（g∶mL）。

根据最优方案试验结果进行3 次试验，测得桃金娘挥发油得率分别为4.71%，4.60%，4.70%，平均得率为4.66%，RSD 值计算结果为1.7%，说明该工艺稳定性、重复性良好。

2.5 工艺比较

在相同条件下，将添加纤维素酶与不添加纤维素酶的工艺进行比较，设定对照试验条件为纤维素酶添加量2%，料液比1∶50（g∶mL），酶解时间2.5 h，与未添加纤维素酶的工艺进行比较。结果显示，添加纤维素酶的工艺条件下桃金娘挥发油平均得率为4.66%，而未添加纤维素酶的工艺条件下桃金娘挥发油平均得率为3.52%。由此可知，添加纤维素酶进行酶解后，桃金娘挥发油得率明显高于不添加酶时的得率。

3 结论

通过单因素试验和正交试验确定纤维素酶辅助法提取桃金娘挥发油的最佳工艺条件为纤维素酶添加量2%，酶解时间2.5 h，料液比1∶50（g∶mL）。采用纤维素酶处理后，桃金娘挥发油比未添加酶时明显提高。试验优选出的桃金娘挥发油最佳提取工艺条件，可为桃金娘的进一步开发利用提供理论依据。