全 文 :DOI:CNKI:46-1049/R.20111231.1405.003
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/46.1049.R.20111231.1405.003.html
[收稿日期]2011-07-21 [修回日期]2011-08-26 网络出版时间:2011-12-31 14:05
[基金项目]2010海南省国际科技合作重点项目计划;海口市重点科技计划项目(2010034))
[作者简介]陈峰(1980-),男,安徽人,讲师,博士,电话:13648680112,0898-66895337,电子邮箱:cy.chen508@gmail.com。
[通讯作者]张俊清(1964-),女,内蒙古呼和浩特人,研究员/教授,硕士,电话:0898-66895337,电子邮箱:jqzhang2011@163.com。
采收时期、部位、干燥方式对海南罗勒精油质量的影响
陈 峰,李海龙,谭银丰,赖伟勇,张俊清
(海南医学院药学院,海南省热带药用植物研究开发重点实验室,海南 海口 571101)
[摘要]目的:探讨采收时期、部位以及干燥方式对海南罗勒精油的影响。方法:采摘海南罗勒(Ocimum
basilicum L.)无花鲜叶(嫩)、含花鲜叶(嫩)、全花、全叶、茎;取新鲜罗勒嫩叶,部分经过冻存、50℃低温
烘干或自然风干等处理,再用水蒸气蒸馏法提取精油,以精油收率对上述处理过程进行评价。利用气相
色谱或气相色谱-质谱联用技术分析上述所得的精油,利用正交实验法优选罗勒鲜叶水蒸气蒸馏的最佳
工艺。结果:无花嫩叶出油率最低,全花出油率最高,顺序是:全花 > 全叶 > 含花鲜叶 > 无花嫩鲜
叶,茎中不含精油。鲜叶低温烘干或自然风干比鲜叶和冻存鲜叶的出油率低,约损失35%。精油中主
要的物质为沉香醇(34.4%)、丁香酚(19.0%)、甲基胡椒酚(13.4%)等。丁香罗勒鲜叶剪成5cm长、加
入5倍量水和提取3h为水蒸气蒸馏的最佳提取工艺。结论:采收时期、部位、干燥方式对海南罗勒精
油的质量产生影响,这些信息可为海南罗勒精油的研究开发提供参考。
[关键词]罗勒;精油;采收时期和部位;干燥方式;气相色谱-质谱联用;水蒸气蒸馏;出油率
[中图分类号]S573.9 [文献标识码]A [文章编号]1007-1237(2012)03-0297-04
Harvest period,parts of plant,and drying methods afect the essential oils extracted from
Basil(Ocimum basilicumL.)by steam distilation
CHEN Feng,LI Hai-long,TAN Yin-feng,ZHANG Jun-qing
(Key Laboratory of R&D on Tropical Medicinal Plants,School of Pharmacy,Hainan Medical
College,Haikou571101,China)
[Foundation Project]:This work was supported by the international scientific and technological cooperation project of
Hainan Province(2010)and the Haikou Science &Technology Major Project(Grant number 2010034).
[Author]:CHEN Feng(1980-),Male,Anhui,Lecturer,Ph.D.Tel:13648680112,0898-66895337,
E-mail:cy.chen508@gmail.com
[Correspondence to]:ZHANG Jun-Qing,Key Laboratory of R&D on Tropical Medicinal Plants,
College of Pharmacy,Hainan Medical University,Haikou571101,China.E-mail:jqzhang2011
@163.com
Received:2011-07-21 Revised:2011-08-26 JHMC,2012;18(3):297-300
View from specialist:It is creative,and of certain scientific and educational value.
[ABSTRACT]Objective:The present study aimed to assess the effects of harvest periods,parts of
plant,and drying methods on quality of essential oil extracted from Basil.Methods:The Ocimum basili-
cumleaves were harvested before and during florescence,meanwhile the flowers and the twig were also
harvested.The fresh leaves were dried by freeze-drying,using hot air at 50℃,or drying naturaly.The
essential oils were extracted by steam distilation from the above mentioned samples,i.e.,different parts
of the basil,dry leaves,with chemical analyses performed by gas chromatography(GC)or GC coupled to
mass spectrometry(GC– MS).The yield(%)of essential oils was used as evaluation parameter.The
792
海南医学院学报 2012,18(3)
Journal of Hainan Medical University
DOI:10.13210/j.cnki.jhmu.2012.03.007
extraction of essential oils from fresh basil leaves by steam distilation was also optimized using orthogonal
design.Results:The yield(%)of essential oils from the different parts of the basil was different,and was
listed as folows:flowers>leaves>leaves with flowers>tender leaves.The oils could not be extracted
from twig.Drying process decreased the yield of essential oils from basil leaves by 35%compared with
fresh or freeze-dried ones.The results of GC-MS for essential oils demonstrated that the main constitu-
ents,expressed as percentage of total peak area,were Linalool(34.4%),Eugenol(19.0%),and Es-
tragole(13.4%).Fresh leaves,cut to length 5cm,was extracted with 5times of water for 3hwas the
relatively optimum steam distilation process for the extraction of essential oil fromOcimumgratissimum
L.Conclusions:Harvest period,different parts of the basil,and drying process influenced the essential
oils extracted fromOcimum basilicum L.by steam distilation.These results provide us useful informa-
tion for further research and development of basil oils.
[KEY WORDS]Basil(Ocimum basilicumL.);Essential oils;Harvest period;Parts of the basil;Dr-
ying type;GC-MS;Steam distilation;Yields
甜罗勒 (Ocimum basilicum L.)为唇形科
(Lamiaceae)罗勒属(Ocimum)一年生草本植物,生
长于亚洲、非洲和南美洲的热带和亚热带地区,新鲜
植物或干燥品用于食品加香和传统医学中。世界上
罗勒属中有超过150种植物,其中甜罗勒是本属最
主要的油料作物,在很多国家有栽培种植,用于商业
开发。甜罗勒精油(essential oils)主要用于食品工
业的风味剂、香水制造及医药工业;丁香罗勒(Oci-
mum gratissimumL.)也是罗勒属重要的香料植物
和药用植物。甜罗勒和丁香罗勒在我国南方多省有
栽培种植,其精油生物活性多样,如抗菌[1-3]、抗寄
生虫[4]、镇痛[5]、杀虫[6]、抗氧化[7]。罗勒精油还可
提高透皮吸收制剂的膜通透性[8],其含量与组成成
分不仅与罗勒的基因型有关[9],也与罗勒叶所在树
枝的位置有关[10]。干燥过程影响罗勒精油的产
率[11]。
海南岛的地理位置适合罗勒的生长,本文主要
探讨采收时期、部位以及干燥方式对甜罗勒精油产
率的影响,并利用气相色谱(GC)或气相色谱-质谱
联用(GC-MS)技术分析精油的化学成分,并优选水
蒸气蒸馏法提取丁香罗勒精油的提取工艺。
1 材料与方法
1.1 药材来源
甜罗勒和丁香罗勒各样品来源于海南凤生香草
园,经鉴定为唇形科甜罗勒(Ocimum basilicumL.)
和丁香罗勒(Ocimum gratissimum L.)的叶、花或
嫩枝。
1.2 仪器
美国Agilent公司的 HP6890/5973GC-MS联
用仪,GC-14C岛津气相色谱仪,色谱柱为中科院兰
州化学物理研究所SE-54毛细石英管柱(30m ×
250μm ×0.25μm)。使用的数据库为 Wiley275、
NIST05数据库。
1.3 实验方法
1.3.1 不同干燥方式对罗勒精油提取的影响 采
收的新鲜甜罗勒叶,分别通过冷冻干燥、50℃低温
烘干和自然风干处理。其中,鲜甜罗勒叶、冷冻干燥
样品称取1 100g,置于10L烧瓶中,加入6L水,
装上精油提取装置,放入电热套中,加热提取4h,
收集精油,计算出油率;低温烘干和自然风干的样品
取95g,加入2.5L水,提取方法同前。
1.3.2 不同植物部位及采收时期对罗勒精油提取
的影响 采收无花鲜叶(嫩叶)、含花鲜叶(嫩叶)各
300g,新鲜罗勒花350g,纯罗勒叶256g以及茎
165g,以上样品分别置于2L的烧瓶中,加入1L
水,装上精油提取装置,放入电热套中,加热提取4
h,收集精油,计算出油率。
1.3.3 水蒸气蒸馏法提取丁香罗勒精油的最佳工
艺研究 选择粉碎度、加水量和提取时间3个因素,
各因素设计3个水平,即丁香罗勒叶不粉碎、中碎
(剪成5cm长)、细碎(剪成1cm长);加水量为5、8
和10倍;提取时间为2、3和4h。按L9(34)正交表
安排实验,以精油得率、丁香酚和桉油精的含量为评
价指标,对提取工艺进行评价。
实验结果采用综合加权评分,即出油率 H(权
重系数0.7)、丁香酚 M(权重系数0.20)、桉油精N
(权重系数0.10)来分析。由于3个指标的单位不
同,所以各指标采用相对值进行加权综合评分。即
按公式计算
Wj=Hj/Hmax×0.7+ Mj/Mmax×0.15+Nj/Nmax×0.15
J:试验号
1.3.4 GC-MS分析 手动进样,进样量0.5μL;
进样口为分流模式,分流比60∶1;进样口温度250
℃;载气 He,载气为恒流模式,柱流速1.0mL/
min,平均线速37cm/s;分析柱为中科院兰州物理
化学研究所SE-54毛细石英管柱(30m ×250μm
×0.25μm);升温程序为初始温度65℃,以2℃/
min升至250℃,共计92.5min。质谱电离能量70
892 海南医学院学报 Vol.18No.3Mar.2012
eV,电子倍增管电压1 847V,离子源温度230℃,四
极杆温度150℃,质量扫描范围30~550amu。
2 结果
2.1 干燥方式对甜罗勒精油质量的影响
从表1可以看出:新鲜罗勒叶和放冰箱中保存
几天的罗勒叶提取的精油出油量没有变化;50℃低
温烘干和自然风干的罗勒提取的精油出油量没有变
化;低温烘干(或自然风干)的罗勒提取的精油出油
量的损失是鲜叶提取的35%。
表1 不同干燥方式罗勒精油分析结果
编号
重量
(g)
出油量
(mL)
出油率
(mL/100g)
鲜叶 1 100 3.00 0.27
冰冻鲜叶 1 100 3.00 0.27
50℃烘干 500 1.00 0.20
自然风干 500 1.00 0.20
2.2 采收时期和部位对甜罗勒质量的影响
从表2可以看出,无花的嫩叶含油量很低,最高
含油为花,茎未含精油。
表2 不同部位及时期罗勒精油分析结果
编号
重量
(g)
出油量
(mL)
出油率
(mL/100g)
无花嫩鲜叶 300 0.10 0.03
含花鲜叶 300 0.40 0.13
全花 350 0.70 0.20
全叶 256 0.40 0.16
茎 165 0.00 0.00
2.3 丁香罗勒精油的最佳提取工艺
正交实验结果直观分析见表3,方差分析见表
4。直观分析及方差分析结果表明3个因素均对实
验结果无明显影响。结合实际情况,考虑节能环保
的要求,最终确定最佳提取条件应为A2B1C2,即罗
勒药材粉碎5cm,加5倍水,水蒸气蒸馏提取3h。
按A2B1C2的提取条件进行验证,其出油率为
0.92%左右。该工艺稳定可靠。
表3 正交试验结果
试验号
A
粉碎度
B
加水量
C
提取时间
D
空白
H
出油率
(%)
M
丁香酚
(%)
N
桉油精
(%)
W
综合评分
1 1 1 1 1 0.62 91.3 5.08 0.73
2 1 2 2 2 0.64 89.1 4.93 0.74
3 1 3 3 3 0.66 85.9 4.80 0.75
4 2 1 2 3 0.92 92.6 5.30 0.97
5 2 2 3 1 0.65 91.5 4.07 0.73
6 2 3 1 2 0.59 89.5 5.14 0.70
7 3 1 3 2 0.76 94.0 5.39 0.85
8 3 2 1 3 0.61 89.6 6.58 0.76
9 3 3 2 1 0.73 90.2 5.62 0.82
K1 2.22 2.55 2.19 2.29
K2 2.41 2.23 2.53 2.30
K3 2.43 2.28 2.34 2.47
R 0.22 0.32 0.34 0.19
表4 方差分析表
方差来源 离均差平方和 自由度 方差 F值 P
A 0.009 3 2 0.004 6 1.28>0.05
B 0.019 8 2 0.009 9 2.72>0.05
C 0.019 9 2 0.009 9 2.73>0.05
D 0.007 3 2 0.003 6
注:F0.0 5(2,2)=19,F0.0 1(2,2)=99。
2.4 GC-MS分析结果
甜罗勒精油 GC-MS色谱图见图1。对应的成
分及相对百分含量见表5。从图1和表5可以看出,
从甜罗勒精油中共分离鉴定出48种成分,相对含量
比较高的6个挥发性成分分别为沉香醇(34.4%)>
丁香酚(19.0%)>甲基胡椒酚(13.4%)>α-杜松醇
(5.56%)>反式α-香柑油烯(4.04%)>桉油精
(3.75%)。
图1甜罗勒精油GC-MS色谱图
992陈峰等.采收时期、部位、干燥方式对海南罗勒精油质量的影响
表5 甜罗勒精油成分组成及相对含量
序号 保留时间
化合物
名称 分子式 分子量
相对
百分
含量
(%)
序号 保留时间
化合物
名称 分子式 分子量
相对
百分
含量
(%)
1 5.458 顺式3-己烯-1醇,叶醇 C6H12O 100 0.53 26 32.464 丁香酚 C10H12O2 164 19.01
2 5.741 反式2-己烯-1醇 C6H12O 100 0.09 27 33.433 β-波旁烯 C15H24 204 0.29
3 9.377 桧萜,桧烯,4-亚甲基-1 - C10H16 136 0.03 28 33.751 二环倍半水芹烯 C15H24 204 0.12
4 9.550 β-蒎烯,诺品烯 C10H16 136 0.06 29 33.961 β-榄香烯 C15H24 204 1.77
5 9.730 1-辛烯-3-醇 C8H16O 128 0.11 30 34.940 甲基丁香酚 C11H14O2 178 0.14
6 10.044 β-月桂烯 C10H16 136 0.20 31 35.244 α-香柑油烯 C15H24 204 0.07
7 11.928 α-柠檬烯,白千层萜 C10H16 136 0.15 32 35.576 T反式石竹烯 C15H24 204 0.14
8 12.123 桉油精 - - 3.75 33 36.297
白菖油萜,δ-1
(10)-马兜铃烯 C15H24 204 0.16
9 12.852 TRANS-.BETA.-OCIMENE(β-罗勒烯)
C10H16 136 0.70 34 36.557 反式α-香柑油烯 C15H24 204 4.04
10 13.454 γ-松油烯 C10H16 136 0.07 35 36.714 α-愈创木烯 C15H24 204 0.78
11 14.200
反式水化香桧烯,
反式水合桧烯 C10H18O 154 0.11 36 37.232 α-紫穗槐烯 C15H24 204 0.21
12 14.387 无法确定 - - 0.09 37 37.684 α-蛇麻烯,α-葎草烯 C15H24 204 0.45
13 15.070 α-
异松油烯,1,4(8)
-p-薄荷二烯
C1 0H1 6 136 0.16 38 38.254 表二环倍半水芹烯 C15H24 204 0.39
14 16.482 沉香醇 C10H18O 154 34.43 39 39.375 β-毕澄茄烯 C15H24 204 3.05
15 17.788 莰烷 C10H18 138 0.12 40 40.262 双环大牻牛儿烯 C15H24 204 0.63
16 18.340 顺式环氧罗勒烯 C10H16O 152 0.28 41 40.795 δ-愈创木烯 C15H24 204 1.41
17 18.608 (莰酮,樟脑) C10H16O 152 0.89 42 41.337 γ-杜松烯,γ-荜澄茄烯 C15H24 204 1.74
18 20.108 龙脑莰醇 C10H18O 154 0.40 43 41.850 δ-杜松烯,δ-荜澄茄烯 C15H24 204 0.39
19 20.668 4-松油醇 C10H18O 154 0.49 44 42.541 白菖油萜,β-古芸烯 C15H24 204 0.14
20 22.011 甲基胡椒酚 C10H12O 148 13.40 45 44.604 γ-芹子烯,γ-桉叶烯 C15H24 204 0.37
21 22.528 乙酸正辛酯 C10H20O2 172 0.37 46 47.361 胡萝卜醇 C15H26O 222 0.75
22 25.550 反式香叶醇 C10H18O 154 0.13 47 48.967 α-杜松醇 C15H26O 222 5.56
23 27.252 乙酸异龙脑酯 C12H20O2 196 1.08 48 49.710 T-萘醇 C15H26O 222 0.38
24 30.832 Exo-2-hydroxycineole acetate C12H20O3 212 0.07 49 51.365 α-
没药醇 C15H26O 222 0.15
25 31.895 无法确定 - - 0.04 50 72.372 叶绿醇,反式叶绿醇 C20H40O 296 0.12
3 讨论
自古以来,芳香植物的提取物就具有广泛的用途,如
用作食品、药品或芳香水。精油是植物的次生代谢产物,
具有特殊气味的挥发性物质。因为精油具有抗菌、抗氧
化、抗癌等生物活性,被用作一些食品的添加剂,也引起制
药工业的兴趣。
甜罗勒精油在一些国家被广泛使用,因此其生产受到
格外关注。本研究发现,甜罗勒地上部分的不同部位,如
叶、花和茎中精油的产率不同,以花的产率为最高,茎中极
少。但是,花的产量较少,不能作为产油的主要植物部位。
对于花期前的嫩叶和成熟的叶来说,嫩叶的出油率明显低
于后者。因此,处于开花期的甜罗勒可以用作制备精油的
原料。
气相分析结果发现,某些成分在无花鲜嫩叶、有花鲜
叶或全叶中的含量有很大的差异,说明生长过程对此产生
了很大的影响。
干燥方式影响甜罗勒精油的产率。自然风干或低温
烘干(50℃)的甜罗勒叶和新鲜或冻干的罗勒叶相比,出油
率减少了约35%,说明在干燥过程中的确有挥发性物质的
损失,这个发现与文献[11]的报道是一致的。
通过本文的研究,可以得出以下结论:甜罗勒地上部
分的不同部位罗勒精油的产率不同,所含的成分也有差
别;不同时期甜罗勒精油产率及成分组成有所不同;干燥
方式影响精油的产率。新鲜收割的处于开花期的地上部
分可作为水蒸气蒸馏提取甜罗勒精油的主要原料。
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(责任编辑 李晶
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
)
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(责任编辑 李晶)
403 海南医学院学报 Vol.18No.3Mar.2012