兰花精油提取副产物的成分分析

2021-03-02张漫露伍勇陈存潘旬徐坤薛飞龙

生物化工 2021年1期

张漫露，伍勇，陈存，潘旬，徐坤，薛飞龙

（成都师范学院化学与生命科学学院特色园艺生物资源开发与利用四川省高校重点实验室，四川成都 611130）

兰花[1]（Cymbidiumssp）为中国十大名花之一，具有良好的观赏、药用以及食用价值。兰花全花皆可入药[2]，有调气和中、止咳、明目、化咳止痰、润肺养阴的功效。兰花原来主要用于观赏，但随着科技的进步与发展，对兰花的研究利用也逐渐发展起来。例如，对兰科植物精油的提取以及香气成分的分析[3]，对兰花固体清新剂的制作[4]及挥发油抗菌活性的研究[5]。我国兰花年产量在2010年就已经达到1.8亿株，随着现代科技的发展和栽培技术的成熟，2018年兰花年产量已突破2番。2020年，我国的精油产量已达到20 t。随着精油在化妆品、食品领域的不断运用，消耗量也越来越大，对于兰花精油蒸馏提取中的副产物的利用意识也越来越强烈。兰花产量大，精油提取率低，副产物产量约占原液的70%，具有清幽的香气。有关副产物的研究中，石双妮等[6]发现玫瑰花精油提取副产物中含有黄酮类化合物及人体所需的矿物质元素。

兰花精油提取过程中产生副产物，包括除去残渣的提取液（简称提取液）和经冷凝所得的蒸馏冷凝液（简称蒸馏液）。目前，关于兰花精油的研究资料还较少，特别是其副产物的研究基本是空白。因此，借鉴玫瑰花副产物的研究方法来研究兰花精油副产物。对现有兰花精油蒸馏提取副产物的矿物质元素含量、黄酮含量以及抗氧化性进行分析，充分发掘副产物的潜在价值。

1 材料与方法

1.2 仪器与试剂

1.2.1 仪器

JA3003型电子分析天平，上海良平仪器仪表有限公司；DHG-9030A型电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；Xuman-2000y型粉碎机，永康市铂欧五金制品有限公司；MJ-03DT型超声波清洗机，长沙明杰仪器有限公司；RE-52CS型旋转蒸发仪，上海荣亚生化仪器厂；721G型分光光度计、AA320N型火焰原子吸收光谱仪，上海仪电分析仪器有限公司。

1.2.2 试剂

芦丁，HPLC级，安徽酷尔生物工程有限公司；无水乙醇，分析纯，天津市永大化学试剂有限公司；亚硝酸钠，分析纯，天津市亚泰联合化工有限公司；硝酸铝，分析纯，东莞市乔科化学有限公司；氢氧化钠、抗坏血酸，分析纯，无锡市亚泰联合有限公司；DPPH，Biotech Grade级，合肥巴斯夫生物科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 蒸馏提取精油获得副产物

将冷冻的兰花在60 ℃干燥160 min，并用功率为800 W粉碎机粉碎2 min，过100目筛后放在干燥洁净的瓶中保存[9]。准确称取10 g兰花粉末于250 mL烧杯中，按照1∶12的比例加入120 mL蒸馏水。浸泡2 h后在温度为50 ℃、功率为350 W的条件下进行超声波处理50 min。

将超声后的混合液倒入蒸馏烧瓶中，组装蒸馏装置，将蒸馏烧瓶置于100 ℃的沸水中蒸馏4 h（或6 h），收集蒸馏冷凝液（体积为V1）。将蒸馏烧瓶中的混合物抽滤，滤液置于烧瓶中，在40 ℃条件下旋蒸并用正己烷萃取精油，并将正己烷挥发完全，得到精油，称量其重量。将旋蒸机另一端的副产物（即提取液）收集于离心管中，量取其体积（V2），按照以上方法多批次获得精油副产物，保存于4 ℃冰箱，用于后续矿物质含量、黄酮物质含量、生物活性的检测与分析。按照公式1计算精油副产物得率。

1.3.2 原子吸收光谱测定提取液中的矿物质元素

参考袁庆华[7]有关食品中金属元素的测定方法处理样品并制作标准曲线。

1.3.3 分光光度法测定提取液中的黄酮含量

按照SZDB/Z349-2019[8]方法进行样品处理，利用回归方程计算黄酮含量。

1.3.4 提取液生物活性的研究

通过DPPH自由基清除能力、羟自由基清除能力、还原能力来综合评价提取4 h和6 h所得副产物的生物活性[9]，并与维生素C进行对比。DPPH自由基清除率、羟自由基清除率[10]、还原能力[11]根据公式（2）～（4）计算。

式（2）中，Axo与Ax分别表示样品反应前后在517 nm波长下的吸光值，而Ao表示对照组在此波长下的吸光值；式（3）中，Aso与As分别表示样品反应前后在510 nm波长下的吸光值，而A1表示对照组在此波长下的吸光值；式（4）中，Ai与Aj分别表示样品反应前后在700 nm波长下的吸光值，A2表示对照组在此波长下的吸光值。

2 结果与分析

2.1 兰花精油提取工艺中副产物的得率

兰花精油提取工艺中，副产物的含量测定如表1所示。蒸馏提取4 h和6 h的精油得率分别为24.12%和25.30%，提取时间的延长对于精油的得率影响较小；蒸馏产物中副产物得率约为57%和70%，随着蒸馏时间的延长可以显著提高副产物得率。

表1 兰花副产物含量

2.2 副产物提取液中矿物质含量

兰花副产物提取液中的元素测定结果见表2。结果表明，在检测出的Fe、Zn、Ca、Mg四种元素中，Mg的含量最高，约含有10.17 μg/mL；随着提取时间的延长，检测出的金属元素种类没有差异，但各元素含量显著提高。石双妮等[6]测得玫瑰花副产物中也含有Ca、Mg元素，但含量高于兰花副产物。

表2 提取液中的矿物质元素

2.3 副产物提取液中黄酮含量

通过Excel对芦丁标准曲线的数据进行处理，得出其一元回归方程为Y=0.535 6X+0.002 3，相关系数为0.999 1。测得提取4 h及6 h的提取液中黄酮的浓度分别为0.082 mg/mL和0.142 mg/mL。这与王明皓等人[12]测得玫瑰花蒸煮水和连翘花中含有黄酮结果一致，但本实验中兰花副产物黄酮含量更低；随着提取时间的延长，黄酮含量也显著增加。

2.4 提取液抗氧化活性

副产物抗氧化活性的分析结果见表3。维生素C的IC50（DPPH清除率为50%时的样品浓度）为0.523 mg/mL，提取4 h和6 h的提取液的IC50分别为0.629 mg/mL、0.533 mg/mL。因此可以得出，提取液的DPPH自由基清除率均低于维生素C，且随着时间的延长，提取液清除效果也增强。羟自由基清除实验中，维生素C的IC50为0.480 mg/mL，两种提取液清除率均优于维生素C，且随着提取时间的延长，清除效果明显增强。还原能力测定中，维生素C的IC50为0.522 mg/mL，提取4 h和提取6 h的提取液的还原能力虽低于维生素C，但是随着时间的延长，提取液的还原能力增强。