四数九里香叶精油提取工艺的优化研究

曹琪祯，黄凤娟，李秋红，郑玉霄，王宁昕曈，霍丽妮

（广西中医药大学，广西 南宁 530200）

四数九里香（Murraya tetramera Huang）又称千里香、满山香、过山香、千只眼等，芸香科九里香属植物，是一种落叶乔木，主要产于广西德保和云南砚山等地，常见于石灰岩山顶阳光充足的地方[1]。其味辛、微苦，性微温，具有祛风解表、行气止痛、活血散淤之功效[2]，在民间常以干燥树叶入药。现代药理学研究发现，四数九里香的醇提物、水提物或挥发油，对角叉菜胶致大鼠足趾肿胀法引起的急性炎症、棉球致大鼠肉芽肿法引起的慢性炎症，以及小鼠热板法和小鼠醋酸扭体法引起的急性外周疼痛均有显著的抑制作用[3-5]。此外，四数九里香能明显降低高脂血症小鼠血清TC、TG、LDL-C水平，提高血清HDL-C水平，降低血黏度，防止血栓形成[6]。研究表明，四数九里香挥发油也具有显著的抗炎和镇痛作用。四数九里香主要含咔唑类生物碱、黄酮、香豆素、甾体以及不饱和脂肪酸酯等化学成分[7-9]，此外还含有丰富的胡椒酮、薄荷酮、异薄荷酮等挥发性化学成分，含量分别为 38.17%、20.51%、43.45%[10]。

目前，针对四数九里香的研究有化学成分、药理作用、驯化栽培等，但对四数九里香挥发油的提取工艺研究，尚未见文献报道。为了进一步对其挥发油进行开发利用，本文以四数九里香叶为研究对象，以精油提取产率作为评价指标，采用水蒸气蒸馏辅助超声波提取法对其精油提取工艺进行研究，以NaCl浓度、料液比、蒸馏时间、浸泡时间、超声功率等因素为实验筛选条件，结合正交实验方法，确定了四数九里香叶精油的最佳提取工艺。

1 实验部分

1.1 材料、试剂与设备

四数九里香叶采自广西德保县，经广西中医药大学药学院樊兰兰教授鉴定为芸香科九里香属植物四数九里香（Murraya tetramera Huang）的叶。NaCl。

DTL-20A型爱庭电灶炉，YH-M3003型电子天平，KQ-500DA型数控超声波清洗器，挥发油提取装置，2000mL单颈圆底烧瓶，冷凝管。

1.2 水蒸气蒸馏法提取

取2000mL单颈圆底烧瓶，取阴干剪碎的四数九里香叶40g，按一定的料液比加入蒸馏水和NaCl后浸泡。浸泡结束后以一定功率的超声波超声一定时间，再按规定时间进行提取。提取时，先以2000W功率的光波炉加热至沸腾，再以1000W功率加热并计时，到规定时间后，将精油连同部分蒸馏水收集进离心管中静置24h，后用1mL注射器吸取精油到2mL试剂瓶，称重后按式(1)计算精油产率：

1.3 单因素实验

以精油提取率为评价指标，分别考察NaCl浓度、料液比、蒸馏时间、浸泡时间、超声功率等因素对四数九里香精油提取率的影响。

1.3.1 NaCl浓度

保持料液比为1∶20（g∶mL），蒸馏时间2h，浸泡时间0.5h，准确称取5份阴干四数九里香叶40g（保留小数点后3位，下同），NaCl浓度分别为0、1%、2%、3%、4%，蒸馏提取，以精油提取率为评价指标，研究NaCl浓度对四数九里香精油提取率的影响。

1.3.2 料液比

保持NaCl浓度为1%，蒸馏时间2h，浸泡时间0.5h，准确称取5份阴干四数九里香叶40g，料液比分别为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30（g∶mL），蒸馏提取，以精油提取率为评价指标，研究料液比对四数九里香精油提取率的影响。

1.3.3 蒸馏时间

保持NaCl浓度为1%，料液比为1∶20（g∶mL），浸泡时间0.5h，准确称取5份阴干四数九里香叶40g，蒸馏时间分别为2、3.5、4.5、5、5.5h，蒸馏提取，以精油提取率为评价指标，研究蒸馏时间对四数九里香精油提取率的影响。

1.3.4 浸泡时间

保持NaCl浓度为1%，料液比为1∶20（g∶mL），蒸馏时间2h，准确称取5份阴干四数九里香叶40g，浸泡时间分别为 0、1、3、5、10h，蒸馏提取，以精油提取率为评价指标，研究浸泡时间对四数九里香精油提取率的影响。

1.3.5 超声功率

保持NaCl浓度为1%，料液比为1∶20（g∶mL），蒸馏时间2h，浸泡时间0.5h，准确称取5份阴干四数九里香叶 40g，超声功率分别为 0、40、60、80、100W，蒸馏提取，以精油提取率为评价指标，研究超声功率对四数九里香精油提取率的影响。

1.4 正交实验

以四数九里香精油提取率为评价指标，用图表分析5个单因素实验的提取产率，并选定对四数九里香叶精油提取产率有规律影响的因素进行正交实验。正交实验因素与水平设计见表1。

表1 正交实验因素与水平设计

2 结果与讨论

2.1 单因素实验结果

2.1.1 NaCl浓度对提取率的影响

有文献报道[11-12]，提取时在蒸馏水中加入NaCl，可以促进提取物与水的水溶作用，并降低精油在水中的溶解度，从而提高挥发油的提取产率。我们研究了NaCl浓度对四数九里香精油提取率的影响，结果见图1。从图1可以看出，随着NaCl的浓度增加，四数九里香精油的提取率呈下降的趋势，NaCl浓度为4%时降到最低点，此时的提取率为2.95%；未加入NaCl（0%）的精油提取率最高，为3.23%，表明NaCl浓度对四数九里香精油的提取无任何影响，因此未选择NaCl浓度作为正交实验的考察因素。

图1 NaCl浓度的影响

2.1.2 料液比对提取率的影响

根据文献[13]，合适的料液比能加快液固相的相对运动速度，从而促进有效物质的溶出。料液比较低时，药材无法充分浸泡，不利于挥发油的溶出和扩散；料液比过高时，有效物质有可能会被稀释，反而不利于精油随水挥发。料液比对四数九里香精油提取率的影响见图2。结果表明，料液比为1∶25（g:mL）时，四数九里香叶精油的提取率最高，达到3.26%；料液比为1∶10（g∶mL）时，提取产率最低，仅为2.97%。从料液比的单因素实验结果可知，料液比对四数九里香叶精油的提取率呈现出良好的变化趋势，因此选择料液比1∶20、1∶25、1∶30（g∶mL）作为料液比的3个水平。

图2 料液比的影响

2.1.3 蒸馏时间对提取率的影响

蒸馏时间对四数九里香精油提取率的影响见图3。结果表明，随着蒸馏时间延长，四数九里香精油的提取率逐渐增大，4.5h时基本达到稳定；继续增加蒸馏时间，精油提取率的增幅较小，说明精油提取率在5h后与时间的关系不大。因此，选择蒸馏时间3.5h、4.5h、5.0h为蒸馏时间的3个水平。

图3 蒸馏时间的影响

2.1.4 浸泡时间对提取产率的影响

根据文献[14-15]，采用水蒸气蒸馏法提取挥发油前，适当浸泡有利于组织细胞的膨胀，提取时细胞内的成分更易浸出，从而提高挥发油的提取率。但浸泡时间过长，特别是在气温高的情况下，植物易发酵变质，化学成分有可能遭到破坏。我们研究了不同的浸泡时间对四数九里香精油提取率的影响，结果见图4。结果表明，浸泡时间为5h时，精油的提取率最高，为2.66%，3h时的精油提取率稍低，为2.61%。整体上看浸泡时间对精油提取率的影响不大，因此未选择浸泡时间作为正交实验的考察因素。

图4 浸泡时间的影响

2.1.5 超声功率对提取率的影响

超声波提取技术利用超声波的机械破碎和空化作用，使生物细胞壁及整个生物体破裂，从而加速浸提物从原料向溶剂扩散[16]。为了提高四数九里香的精油提取率，考察了超声功率对四数九里香精油提取率的影响，结果见图5。随着超声功率的加强，精油提取率逐渐提高，且提取时间逐渐缩短。原因可能是超声波能产生强烈的空化效应和搅拌作用，使得四数九里香叶植物细胞遭到一定程度的破碎，从而缩短了提取时间，提高了提取率。但超声功率上升到100W时，精油提取率出现下降趋势，可能是超声功率过高使得精油分散在水中形成混悬液，从而降低了精油的提取率。从图5可以看出，超声功率为80W时，精油提取率达到2.97%，超声功率为0W时，精油提取产率最低，仅为2.85%，随着超声功率增加，精油提取产率总体呈上升趋势。但在进一步研究超声时间对四数九里香精油提取率的影响时，发现超声时间对四数九里香精油提取率的影响不大，因此确定60W、80W、100W为超声功率的3个水平。

图5 超声功率的影响

2.2 正交实验结果

以四数九里香叶精油提取率为评价指标，以料液比、蒸馏时间、超声功率为正交实验的单因素，正交实验结果见表2。由极差R值可知，本实验中，影响四数九里香精油提取率的各因素顺序为B＞C＞A，即蒸馏时间＞超声功率＞料液比。实验结果表明，A3B3C2组合的四数九里香的精油提取率最高，为3.54%。因此四数九里香叶精油提取的最佳工艺为：料液比为 1 ∶ 30（g∶ mL），蒸馏时间 300min，超声功率80W。在此条件下，四数九里香叶精油的提取率为 3.60%。

表2 正交实验安排与结果

3 结论

本实验考察了NaCl浓度、料液比、蒸馏时间、浸泡时间、超声功率等因素对四数九里香叶精油提取率的影响，筛选出料液比、蒸馏时间、超声功率作为正交实验的考察因素，确定了水蒸气蒸馏法提取四数九里香叶精油的最佳工艺条件为：料液比为1∶30（g∶mL），蒸馏时间300min，超声功率80W。在此条件下，四数九里香叶精油的提取率可达到3.60%。本实验可为四数九里香叶精油的进一步开发利用奠定实验基础。