采用正交实验设计和Box-Behnken试验设计对金银花挥发油的四种提取方法进行了深入研究,应用极差法结合方差分析以及响应面分析法确定了不同提取方法的最佳提取工艺参数。在最优的提取条件下,对不同方法提取得到的金银花挥发油,利用GC-MS方法对化学成分和结构进行了鉴定分析,并对四种方法提取金银花挥发油成分进行归类分析,从分子角度研究不同提取方法得到的金银花挥发油质量,最后对金银花挥发油进行加香应用研究。研究结果如下:
1.采用正交设计法和响应面分析法研究金银花挥发油的四种提取方法
水蒸气蒸馏法提取得到的金银花挥发油,呈淡黄色,半固体,有特殊香味,出油率为0.0563%。最佳工艺条件为金银花切断、液料比10:1、浸泡2h、蒸馏10h。
闪式提取器提取得到的金银花挥发油,呈绿黄色固状物,特殊香味低,出油率为0.1756%。在同一提取条件下,分别选取正己烷、丙酮、石油醚、乙酸乙酯四种试剂,在闪式提取器中进行闪提,由总离子流图鉴定的化学成分可以确定最佳提取溶剂为正己烷。最佳工艺条件为:提取电压为151.61v,提取时间为45.16s,液料比为9.77:1。
微波辅助提取得到的金银花挥发油,呈黄绿色稠状物,香味低,出油率为0.2173%。以(石油醚、乙酸乙酯、正己烷)为金银花挥发油萃取试剂,在同等条件下分别加入等量的不同提取剂提取得到挥发油,根据溶剂的介电常数及所得气相色谱总离子流图来确定最佳提取溶剂为乙酸乙酯。最佳工艺条件为:功率632.56 W,时间19.12 min,液料比6.55:1 mL:g。
复合酶辅助超声波法提取得到的金银花挥发油,呈黄色油状半固体物,特殊香味甚浓,出油率为0.5728%。复合酶辅助超声波提取金银花挥发油的最佳工艺参数为:复合酶用量4.01%(纤维素酶:果胶酶=0.5:1),酶解温度50.41℃、pH值4.51的条件下提取5.58 h,灭酶后超声功率100.39 W、液料比11.76:1,超声时间34.55min。
金银花挥发油不同提取方法比较结果表明,从金银花挥发油外观、香味及得率来看,复合酶辅助超声波法为最佳提取方法,该工艺条件为工业生产提供参考数据。响应面试验设计法可在连续范围内进行分析,3D图形和等高线能直观表现各因素与得油率的关系及因素间的交互作用,能准确确定最佳工艺参数,拟合得到的模型较好地符合实际,优于现在普遍采用的只能分析离散条件的正交实验设计。
2.在最优的提取工艺参数下,对不同方法提取得到的金银花挥发油利用GC-MS方法对其组成成分和结构进行了分析。
四种方法提取金银花挥发油共有的成分主要含有机酸类、酯类、醇类、醛类、烷类烯烃、酮类等,其中以酸类含量最高,酯类次之,其次是酯类、醇类、醛类、烷类烯烃、酮类,荧蒽和菲含量最低。在鉴定出的金银花挥发油中有较高含量的十六烷酸、十六烷酸乙基酯、亚油酸、9,12,15-十八碳三稀酸甲基酯、十四烷酸、9,12-十八碳二稀酸乙基酯、二十五烷、2-十七烷酮和月桂酸,同时还含有芳樟醇、叶醇、α一松油醇及酮、稀类等重要的致香化学成分。四种提取方法以复合酶辅助超声波法提取得到的金银花挥发油的成分最多。正是由于这些香味物质的有机组合,形成了金银花挥发油的特征香味。
在最佳工艺条件下,不同提取方法提取得到金银花挥发油的理化性质有一定差异,但金银花挥发油的这些物理化学参数变化不大。相对密度在0.931～0.959,均小于1,比水轻;pH值在5.907～6.503之间,呈弱酸性;酸值在29.44～36.29 mg.g-1之间,折光率在1.479～1.501之间。
3.对最佳工艺条件提取得到的金银花挥发油行了单料烟丝和配方烟丝加香试验,评吸结果表明,金银花挥发油能明显改善和修饰卷烟香气,有降低烟气粗糙性、改善吸味、减少刺激、去除杂气的作用,对烟气的浓度、劲头、燃烧性、和灰色影响不大。金银花挥发油在单料烟和配方烟丝中较为合适的用量为0.15%-0.20%。
