全 文 ：210
亚临界流体萃取崖柏挥发油及其
成分分析
张育光1，侯 春1，* ，吴新星2，姜兴涛3，余汉谋2，李剑政2
(1.云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南昆明 650231;
2.东莞波顿香料有限公司，广东深圳 518051;
3.深圳波顿香料有限公司，广东深圳 518051)
收稿日期:2015－04－23
作者简介:张育光(1969－) ，男，大专，从事烟草卷烟研究，E－mail:htyg@ hongta.com。
* 通讯作者:侯春(1973－) ，男，硕士，工程师，主要从事香精香料领域、香料工程与化学等研究，E－mail:houchun@ hongta.com。
摘 要:崖柏挥发油有良好的生物活性。为了优化崖柏挥发油的萃取条件，以二甲醚为萃取剂，采用亚临界流体萃取
技术萃取崖柏挥发油，并对萃取条件包括萃取温度、萃取时间、萃取次数进行优化，用 GC－MS 对所得的崖柏挥发油进
行了成分分析。结果表明，亚临界流体萃取崖柏挥发油的最佳条件为:萃取温度为 40 ℃，萃取次数 3 次，每次萃取时
间 30 min，在此条件下崖柏挥发油的提取率为 6.3%。GC－MS分析显示崖柏挥发油的主要成分罗汉柏烯和 α－柏木脑，
分别占挥发油的 34.74%，20.09%。利用亚临界流体萃取技术能高效的萃取崖柏挥发油。
关键词:崖柏，亚临界流体萃取，挥发油，GC－MS
Extraction of the Thuja sutchuenensis essential oil by
sub－critical fluid extraction technology and its component analysis
ZHANG Yu－guang1，HOU Chun1，* ，WU Xin－xing2，JIANG Xing－tao3，YU Han－mou2，LI Jian－zheng2
(1.Technique center of China tobacco Yunnan industrial Co.，Ltd，Kunming 650231，China;
2.Dongguan Boton Flavors ＆ Fragrances Co.，Ltd，Shenzhen 518051，China;
3.Shenzhen Boton Flavors ＆ Fragrances Co.，Ltd，Shenzhen 518051，China)
Abstract:The Thuja sutchuenensis essential oil has good biological activity. In order to optimize the extraction
conditions，it was extracted by sub － critical fluid extraction technology，choosing DME as extracting agent. The
extraction temperature，extraction time，extraction times was investigated. The results showed that the optimal
conditions of subcritical fluid extraction of Thuja sutchuenensis were as follows:40 ℃ for extracting 30 min，3 times.
Under those conditions，the extraction rate was up to 6.3% . The essential oil components were separated and
identified by GC－MS.Thujopsene，α－ cedorl were the main components，accounting for 34.74%，20.09% of the
Thuja sutchuenensis Essential oil respectively.Sub－critical fluid extraction technolongy could efficiently extract the
Thuja sutchuenensis essential oil.
Key words:Thuja sutchuenensis;sub－critical fluid extraction technology;essential oil;GC－MS
中图分类号:TS22.1 文献标识码:B 文 章 编 号:1002－0306(2015)21－0210－04
doi:10． 13386 / j． issn1002 － 0306． 2015． 21． 035
崖 柏 (Thuja sutchuenensis Franch.)为 柏 科
(Cupressaceae)崖柏属植物［1］，分布在我国重庆市城
口县南部的咸宜乡、明中乡以及开县的关面乡、满月
乡等境内［2］。柏科植物具有止血、镇咳祛痰、扩张支
气管、抑菌、抗肿瘤、抗氧化等广泛的生物活性。郑
群明等人研究表明，崖柏醇提物对细菌有明显的抑
制作用，尤其对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑制作
用显著［3］。俗语说“救命沉香，养生崖柏”，《本草纲
目》记载崖柏:“可利水道，兴阳到”。民间利用崖柏
香薰能明显改善失眠多梦，提高血液含氧量及人体
免疫力［4］。
水蒸气蒸馏法、溶剂萃取和压榨法是目前常用
的植物挥发油萃取方法，但存在收率低、残留有毒溶
剂等缺点，且功能性成分易受到破坏［5］。近年来，超
临界流体萃取技术已应用于天然产物的提取和分
析，并显示出其独特的优势［6］。但是由于超临界的压
力限制了设备有效容积的放大，同时较高的设备制
造和运行成本制约了该技术在天然植物精油生产中
的应用［7］。亚临界流体萃取技术是在低温低压的条
件下，在密闭、无氧的容器中，以亚临界流体作为萃
211
取剂，根据相似相溶的原理，最终得到目的产物的一
种新型萃取与分离技术［8］。亚临界流体萃取技术主
要原理是特殊的有机溶剂进入亚临界流体状态，分
子的扩散性能增强，传质速度加快，能够迅速渗透进
固体物质之中，从而提取其精华［9－10］。由于亚临界流
体萃取技术所需要的压力及温度较低，相对超临界
流体萃取技术而言有着投入成本低、相对安全等优
点，亚临界流体萃取技术在贵重油脂、万寿菊黄色
素、辣椒红素、虾青素等提取方面已经有了规模
应用［11－13］。
目前，国内外关于崖柏挥发油提取及成分分析
的研究鲜见报道。本论文采用亚临界流体萃取技术
提取崖柏挥发油，并对提取条件进行优化，通过 GC－
MS对所得挥发油进行了成分分析。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
植物材料 重庆城口县南部，经中国科学院深
圳仙湖植物园陈涛研究员鉴定为柏科崖柏属植物崖
柏(Thuja sutchuenensis) ，样本保存于深圳波顿香料有
限公司研发中心天然香料实验室。
Agilent 6890 气相色谱仪、Agilent 6890N /5975B
气质联用(GC /MS)仪 美国 Agilent公司;TGL－20M
高速台式冷冻离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公
司;CBE－5L型亚临界流体萃取实验室成套装置 河
南省亚临界生物技术有限公司。
1.2 崖柏挥发油的制备
影响亚临界流体萃取崖柏挥发油的主要因素包
括萃取温度、萃取时间、萃取次数等。为了找到亚临
界流体萃取挥发油的最佳工艺条件，本实验采用单
因素变量实验设计方法，以萃取温度、萃取时间、萃
取次数为实验因素。
1.2.1 萃取温度 萃取温度为实验变量因素，设定
萃取时间 30 min，萃取次数 3 次，萃取温度梯度 15、
20、25、30、35、40、45、50 ℃。
1.2.2 萃取时间 萃取时间为实验变量因素，设定
萃取温度 40 ℃，萃取次数 3 次，萃取时间梯度 15、
20、25、30、35、40、45、50 min。
1.2.3 萃取次数 萃取次数为实验变量因数，设定
萃取温度 40 ℃，萃取时间 30 min，分别萃取 1、2、3、
4、5、6 次。
取干燥崖柏木 100 g，充分粉碎至 20 目以下的崖
柏木粉末，装于亚临界流体萃取设备的萃取斧中，采
用二甲醚作为萃取溶剂，在设置的单因素变量萃取
条件下进行萃取，萃取混合物在分离斧，通过减压蒸
发得到崖柏叶油。精确称取挥发油质量，计算崖柏
挥发油萃取率。
崖柏挥发油萃取率(%)=挥发油质量 /崖柏木
质量 × 100
1.3 挥发油 GC－MS分析
气相色谱条件:色谱柱:Agilent 19091S － 105
(50.0 m × 0.2 mm × 0.33 μm) ;程序升温:初始温度
50 ℃，2 ℃ /min程序升温至 150 ℃，4 ℃ /min程序升
温至 270 ℃，保留 10 min;进样口温度:250 ℃;载气
为氦气(质量分量) ;载气流量:恒定 1.0 mL /min;分
流比:40∶1，进样量:0.6 μL;采用面积归一法定量。
2 结果与分析
2.1 萃取温度对崖柏挥发油出油率的影响
由图 1 可知，当萃取温度由 15 ℃上升时，崖柏挥
发油的萃取率明显提高，由 15 ℃到 40 ℃崖柏挥发
油萃取率由 4.21% 上升到 6.25%，萃取率提高了
2.04%。当温度升高到 40 ℃后，萃取率升高速率明
显降低，40 ℃上升到 50 ℃时，萃取率由 6.25%上升
到 6.37%，萃取率仅仅提升了 0.12%。由此，萃取温
度高于 40 ℃后，对崖柏挥发油的萃取率增加不大，
且温度过高，会影响挥发油的品质，并增加萃取成
本，故综合考虑，亚临界流体萃取崖柏挥发油的温度
设置 40 ℃。
图 1 萃取温度对崖柏挥发油出油率的影响
Fig.1 Extraction rate of essential oil
with different temperature
2.2 萃取时间对崖柏挥发油出油率的影响
由图 2 可知，当萃取时间由 15 min 延长时，崖柏
挥发油的萃取率有较明显提高，萃取时间由 15 min
延长到 30 min 时，崖柏挥发油的萃取率由 5.14%上
升到 6.27%，萃取率提升了 1.13%。当萃取时间
30 min后萃取率提高不明显，萃取时间由 30 min 延
长到 50 min时，萃取由 6.27%上升到 6.46%，萃取率
仅提升了 0.19%。延长萃取时间会增加萃取成本，
萃取时间由 30 min 延长到 50 min，萃取时间增加了
2 /5，萃取率提升却不明显，故亚临界萃取崖柏挥发
油的萃取时间设定为 30 min。
图 2 萃取时间对崖柏挥发油出油率的影响
Fig.2 Extraction rate of essential oil with different time
2.3 萃取次数对崖柏挥发油出油率的影响
由图 3 可知，萃取次数从 1 次增加到 3 次时，崖
柏挥发油的萃取率随萃取次数增加而明显升高，萃
212
取率由 3.63%上升到 6.26%，萃取率提升了 2.63%。
当萃取次数超过 3 次时，萃取次数增加对萃取率的
影响不明显，萃取次数由 3 次增加到 6 次，萃取率由
6.26%上升到 6.40%，萃取率仅提升了 0.14%。萃取
次数并非越多越好，萃取 3 次以后，崖柏中的挥发油
已基本被萃取出来，且增加萃取次数会大大增加萃
取的成本，故萃取崖柏挥发油时，设定萃取次数 3 次
为好。
图 3 萃取次数对崖柏挥发油出油率的影响
Fig.3 Extraction rate of essential oil with different times
2.4 挥发油成分分析
按照 1.3 节优化的气相色谱－质谱条件对亚临界
流体萃取的崖柏挥发油进行分析。用 GC－MS 联用
仪自带的 NIST2008 谱库自动检索获得初步鉴定结
果，再结合相关文献进行人工谱图解析，以确认挥发
油中各化学成分及其相对质量分数(表 1)。
GC－MS分析，从崖柏挥发油中鉴定了 27 个化合
物，主要为单萜烯、倍半萜烯及其氧化物等。含量最
高的两个化合物为罗汉柏烯和 α－柏木脑，分别占整
个挥发油的 34.742%，20.907%。其他含量相对较高
的化合物包括 α－柏木烯、γ－慕罗烯、β－雪松烯、花
侧柏烯、β－桉叶油醇、红没药醇，分别占挥发油的
2.251%、1.055%、3.292%、3.411%、1.999%、0.504%。
3 结论
用亚临界流体萃取技术对崖柏挥发油进行了萃
取，并对萃取条件进行了优化:以二甲醚为萃取剂，
萃取温度 40 ℃，萃取时间 30 min，萃取次数 3 次，挥
发油的得率最高为 6.3%。亚临界流体萃取技术是
一种绿色环保的技术，具有快速、节能环保等优点。
以二甲醚作为萃取剂，采用亚临界流体萃取技术萃
取崖柏挥发油，低温、低压等温和的萃取条件能够较
好的保证挥发油的品质，萃取得到的崖柏挥发油的
香味成分不受破坏，产品与溶剂分离容易。
通过 GC－MS 对所得挥发油进行成分分析，发
现单萜烯和倍半萜烯为挥发油的主要成分，其中，
含量最高的两个化合物分别为罗汉柏烯和 α－柏木
脑，分别占整个挥发油的 34.742%，20.907%。崖柏
挥发油的主要成分与侧柏挥发油相同，均为罗汉柏
烯和α－柏木脑，但是含量差别很大，在侧柏中罗汉
柏烯和 α－柏木脑含量分别为 10.53%，43.79%，
α－柏木脑含量远高于罗汉柏烯［14］。罗汉柏烯和
α－柏木脑均是重要的香原料，其中罗汉柏烯还是工
业合成甲基柏木酮的重要原料。α－柏木脑是一种
倍半萜醇，具有愉快而持久的柏木香气，广泛用于
木香、辛香等香精产品中，也可用作消毒剂和卫生
用品的增香剂。由此可见，崖柏挥发油具有潜在的
开发利用价值。
表 1 已鉴定的崖柏挥发油的化学成分及相对质量分数
Table 1 Identified chemical components of
essential oils from Thuja sutchuenensis
编号
保留
时间
(min)
化合物 分子式
相对质量
分数
(%)
1 5.783 己醛 C6H12O 0.002
2 10.376 α－蒎烯 C10H16 0.002
3 11.046 莰烯 C10H16 0.002
4 14.982 对孟烯 C10H16 0.003
5 15.214 柠檬烯 C10H16 0.005
6 16.955 γ－松油烯 C10H16 0.005
7 23.525 龙脑 C10H18O 0.001
8 24.237 4－松油醇 C10H18O 0.003
9 25.119 α－松油醇 C10H18O 0.017
10 25.494 桃金娘烯醇 C10H16O 0.012
11 31.537 乙酸龙脑酯 C12H20O2 0.002
12 33.374 异百里香酚 C10H14O 0.015
13 35.435 9，10－去氢异长叶烯 C15H22 0.032
14 36.237 α－依兰烯 C15H24 0.058
15 37.530 异长叶烯 C15H24 0.030
16 37.686 α－长叶蒎烯 C15H24 0.260
17 38.745 α－柏木烯 C15H24 2.251
18 39.134 γ－慕罗烯 C15H24 1.055
19 40.541 罗汉柏烯 C15H24 34.742
20 42.509 β－雪松烯 C15H24 3.292
21 43.053 α－姜黄烯 C15H22 0.176
22 44.047 α－雪松烯 C15H24 0.391
23 44.393 花侧柏烯 C15H22 3.411
24 48.853 β－桉叶油醇 C10H18O 1.999
25 49.264 α－柏木脑 C15H26O 20.907
26 50.129 罗汉柏醇 C15H26O 0.261
27 51.630 红没药醇 C15H26O 0.504
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26－29.
(上接第 199 页)
综上，由于强启动子 GAP 的引入，重组菌
pYGAPMD12 相比重组菌 pYMD12 的优势在于无需
诱导剂半乳糖的诱导，且重组菌 pYGAPMD12 可以催
化十六碳一稀酸(C16∶1)生成十六碳二稀酸(C16∶2)。
2.3.3 脂肪酸转化效率 内源油酸(C18∶1)在 Δ12－
脱饱和酶的催化下生成亚油酸(C18∶1)的转化效率
为:转化效率 =产物 /(底物 +产物)× 100%。由此
可 知 从 油 酸 到 亚 油 酸，重 组 菌 pYMD12 和
pYGAPMD12 表达的 Δ12－脱饱和酶的转化效率分别
为 36.401%和 69.172%。另外，重组菌 pYGAPMD12
催化十六碳一稀酸(C16 ∶ 1)生成十六碳二稀酸
(C16∶2)的转化效率为 32.943%，而重组菌 pYMD12
不能催化十六碳一稀酸(C16∶1) ，结果如表 1 所示。
表 1 各表达载体脂肪酸转化效率
Table 1 Transformation efficiency of
different expression vectors for fatty acid
转化效率(%) pYMD12p YGAPMD12
C18∶1→C18∶2 36.401 69.172
C16∶1→C16∶2 － 32.943
3 结论
本文成功地从 Mucor sp.EIM－10 中获得 Δ12－脱
饱和酶 cDNA 序列，并将该序列导入 pYES2.0 载体
中，构建成功 pYMD12 重组质粒。运用醋酸锂转化法
成功将 pYMD12重组质粒转化进酿酒酵母营养缺陷型
菌株 INVSc1中，从 SC－U缺陷型平板中筛选得阳性克
隆子，提取总脂肪酸进行 GC－MS 检测分析，结果显
示:内源油酸(C18∶1)在 Δ12－脱饱和酶的催化下生成
亚油酸(C18∶1)的转化效率为 36.401%。
为了进一步提高表达量，用毕赤酵母表达载体
pGAPZα上的 GAP强启动子替代 pYES2.0 质粒自带
的启动子，成功构建 pYGAPMD12 表达载体。转化表
达，提取总脂肪酸进行 GC－MS 检测分析，结果显示:
无需半乳糖诱导，pYGAPMD12 转化 C18∶1 的转化率
为 69.172%，相对 pYMD12，转化率提高了 32.771%，
而且 pYGAPMD12 可以转化 C16 ∶ 1，转化效率
为 32.943%。
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