野拔子净油提取工艺优化及其在卷烟中的应用效果

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摘要：[目的]优化超声波辅助提取野拔子净油的工艺条件，并分析其在卷烟中的应用效果，为野拔子在卷烟中的进一步应用提供参考依据。[方法]以野拔子为原料，通过单因素试验和正交试验优化超声波辅助乙醇提取净油的工艺条件，并进行成分分析；将野拔子净油添加至卷烟中，通过卷烟感官评价筛选最佳添加量。[结果]超声波辅助提取野拔子净油的最佳工艺条件为：提取温度50℃，提取时间40 min，料液比1：9，超声波功率500 w，各因素影响排序为提取温度>超声波功率>料液比>提取时间；经气质联用仪分析鉴定，野拔子净油共鉴定出40种成分，主要含有脱氢香薷酮（28.641%）、3，3-二甲基丙烯酸（9.080%）、5-甲基-2-乙酰基呋喃（4.790%）、芳樟醇（4.224%）、3-甲基-2-（5H）-呋喃酮（3.642%）、氧化芳樟醇（3.079%）、香薷酮（1.436%）、新植二烯（1.031%）等挥发性物质。将野拔子净油应用于卷烟中，具有丰富和协调烟香，能提高香气质，改善吃味，使烟气柔和细腻及减刺除杂等作用，且以3 mg/kg添加量为宜。[结论]优化条件下超声波辅助提取的野拔子净油对提升卷烟吸食品质有良好效果，可用于卷烟加香和品质的提升。

关键词：野拔子；净油；工艺优化；挥发性成分；应用

中图分类号：S572.09.9 文献标志码：A 文章编号：2095—1191（2018）03-0549-07

0引言

[研究意义]野拔子（Elsholtzia rugulosa Hemsl.）系唇形科香薷属植物，主要分布在云南、四川、贵州及广西等地，不仅具有抗病毒、抗肿瘤等多种活性作用（郭志琴等，2010），还能治疗伤风感冒、胃炎、痢疾等病症，特别在云南少数民族地区具有药用植物和代茶植物的双重身份（付立卓等，2010）。野拔子作为地域性较强的特色天然植物，若能将其净油作为天然香料应用于卷烟加香加料技术中，对于国内其他特色天然植物的综合开发及中式卷烟的发展均具有重要实际意义。[前人研究进展]近年来，已有不少学者对野拔子进行相关研究，但主要集中在化学成分（赵勇等，2004；刘莹等，2009）、药理活性（付立卓等，2010）、药用标准（赵霞，2016）等方面。在野拔子提取方面也有一些报道，彭永芳等（2009）利用超声波辅助水蒸汽蒸馏工艺提取野拔子挥发油，并通过正交设计优化提取工艺，即在提取温度70℃、提取时问80 min、加水倍量为8倍的工艺条件下，野拔子挥发油的提取效果最佳。文美琼等（2010）采用醇提酸沉法对野坝子花中总黄酮进行提取，并通过分光光度法测定黄酮含量，确定野坝子花中黄酮类物质对活性氧自由基具有较强的清除作用。李丽等（2015a）研究水蒸汽蒸馏结合微波提取野坝子叶精油的方法，并通过体外抗菌试验证明该精油对测试菌株具有较好的抑菌能力；之后李丽等（2015b）通过正交试验优化微波辅助提取野坝子茎叶总黄酮的工艺，发现最佳工艺条件下总黄酮的平均提取率达2.98%，高于传统回流法获得的提取率。[本研究切入点]目前，关于野拔子挥发油和总黄酮的提取、分析等相关研究均有报道，但未见野拔子净油提取方面的研究；此外，关于特色天然植物提取物应用于卷烟的研究已有較多报道（魏杰等，2013；孟祥东，2014；黄东业等，2016；黄善松等，2017；徐世涛等，2017），但未见野拔子提取物在卷烟应用方面的研究报道。[拟解决的关键问题]利用正交试验优化野拔子净油提取工艺，并进行成分分析；再将其添加至卷烟中，通过卷烟感官评价筛选最佳添加量，为挖掘和综合利用特色天然植物提供参考依据，也为中式卷烟加香加料研究提供天然香原料资源。

1材料与方法

1.1试验材料

野拔子（2016年干品）购于广东省普宁中药材专业市场；试验叶组烟丝（空白叶组2种，已加香加料叶组1种）由云南中烟工业有限责任公司提供。乙醇（食用级）购自中山市华士达生物科技有限公司。主要仪器设备：超声波提取机LTCT-G（济宁鲁通超声电子设备有限公司），中药粉碎机BJ-800A（佛山市德玛仕网络科技有限公司），低温冰箱MDF-U5411[三洋电机（中国）有限公司]，冷冻离心机DL-6M（湘仪离心机仪器有限公司），旋转浓缩器（上海申生科技有限公司），气质联用仪6890-5973（美国安捷伦公司）。

1.2野拔子净油提取

1.2.1工艺流程 野拔子→干燥、粉碎→称取野拔子粉末→超声波辅助乙醇提取→提取液过滤→浓缩得到野拔子浸膏→乙醇萃取精制→离心浓缩得到野拔子净油，准确称重。

1.2.2超声波辅助乙醇提取野拔子净油的单因素试验 固定原料颗粒度60目、料液比1：6、提取温度40℃、提取时间30 min、超声波功率300 w。固定其他条件，分别考察原料颗粒度（20、40、60、80和100目）、提取温度（30、40、50、60和70℃）、提取时间（20、30、40、50、60和70 min）、料液比（1：5、1：6、1：7、1：8、1：9和1：10）、超声功率（100、200、300、400和500w）对野拔子净油提取率的影响。每组试验重复3次，取平均值。

野拔子净油提取率（%）=野拔子净油质量（g）/野拔子粉末质量（g）

1.2.3正交工艺优化 在单因素试验基础上，选取4个影响较大的因素进行L9（3。）正交试验，每组试验重复2次，取平均值，通过其结果对超声波辅助乙醇提取野拔子净油工艺参数进行优化。因素水平详见表1。

1.3GC-MS测定条件

气相色谱条件：色谱柱HP-INNOWAX（30 mx250 gmxO.25 gm）；进样口温度250℃；载气为氮气；柱温箱为程序升温，起始温度40℃保持1 min，以3～C/min升至100℃保持1 min，以2℃/min升至250℃并保持1 min；分流比20：1；横流模式，流速为1.0 mL/min。

质谱条件：离子源温度25℃；四级杆温度150℃；EI离子源70 eV；质量扫描范围30-490 u；采用NISTl4进行检索。

1.4野拔子净油在卷烟中的加香应用

用70%乙醇稀释野拔子净油，选取梯度添加用量（0、1、3和5 mg/kg）喷于空白叶组烟丝中，平衡24 h后将空白叶组烟丝和加香后的叶组烟丝卷制成烟，并置于恒温恒湿器[温度（22±1）℃，相对湿度（60±2）%]中平衡48 h，请评吸小组（12人）进行卷烟感官评价。

用95%乙醇稀释野拔子净油后，按照3 mg/kg用量喷洒于已加香加料的试验叶组烟丝上，将原加香加料叶组和再次加香后的试验叶组卷制成烟支在恒温恒湿器[温度（22±1）℃，相对湿度（60±2）%]中平衡48 h，请评吸小组（12人）进行卷烟感官评价。

1.5统计分析

采用Excel 2010对单因素试验结果进行处理并制图，SPSS 17.0对正交试验结果进行方差分析。

2结果与分析

2.1单因素试验结果

2.1.1原料顆粒度对提取效果的影响 由图1可看出，随着原料颗粒度的增加，野拔子净油提取率逐渐升高，当原料颗粒度大于60目后，提取率上升趋势趋于平缓；结合对提取物的香气评价在60目时丰富性及醇和感较优，且考虑实际操作过程中粉碎目数较高时，对提取后的进一步过滤工艺造成负面影响，因此选择原料颗粒度为60目。

2.1.2提取温度对提取效果的影响 图2显示，提取温度的升高，加速了物料间的扩散运动，野拔子净油提取率也随之升高，但提取温度超过50℃后，提取率趋于平缓；且通过比较不同温度条件下提取净油的香气发现，高温不利于高品质净油的提取，较高温度对野拔子致香成分有影响，因此为了确保较高的提取率和净油的香气品质，选择50℃为宜。

2.1.3提取时间对提取效果的影响 图3显示，随

2.1.4料液比对提取效果的影响 从图4可看出，随着料液比的增大，野拔子与有机溶剂接触面浓度差越大，油脂越易渗出，故野拔子净油提取率不断升高，但料液比增至1：7后，提取率的上升趋势减缓。料液比过大，提取液在浓缩过程损失的香气成分多，在确保较高提取率和香气品质条件下，料液比选择1：7最合适。降，可能是产生空穴的时间极短，来不及产生空化效应的缘故，从而导致野拔子净油的提取效果减缓。

2.2正交试验结果

通过单因素试验确定原料颗粒度为60目，95%乙醇为溶剂，选定提取温度（A）、提取时间（B）、料液比（C）、超声波功率（D）4项为考察因子，野拔子净油提取率为考察指标，进行4因素3水平正交试验。由表2可知，影响野拔子净油提取率的各因素主次排序为提取温度（A）>超声波功率（D）>料液比（C）>提取时间（B），野拔子净油提取最佳工艺组合为A281C3D3，即提取温度50℃、提取时间40 min、料液比1：9、超声波功率500 w；由表3可知，提取温度的P<0.05，表明提取温度对野拔子净油提取率影响显著，其余3个因素P>O.05，对野拔子净油提取率无显著影响。

2.3验证试验结果

按最佳提取工艺进行4次平行试验，野拔子净油提取率分别为14.15%、14.12%、14.28%和14.20%，平均提取率为14.19%，高于正交试验设计中任一组合的提取率，因此确定AzBlC3D3为最佳提取方案。

2.4野拔子净油主要挥发性成分分析结果

对野拔子净油进行成分分析，其总粒子流图如图6所示，分析结果见表4。野拔子净油共检测到40种成分，占总峰面积的94.819%，在已确定的挥发性成分中，主要由萜烯类、醇类、酮类、酯类、醛类、杂环类化合物、有机酸、高级脂肪酸及其酯类成分组成；其中，萜烯类化合物有6种，相对含量较高的分别是反式角鲨烯（1.113%）、新植二烯（1.031%）和石竹烯（0.756%）；醇类化合物有6种，相对含量较高的分别是芳樟醇（4.224%）、氧化芳樟醇（3.079%）和叶绿醇（2.058%）；酮类化合物有6种，相对含量较高的分别是脱氢香薷酮（28.641%）、3-甲基-2-（5H）-呋喃酮（3.642%）、香薷酮（1.436%）和胡椒酮（0.986%），其中脱氢香薷酮是鉴别出的所有挥发性成分中相对含量最高的化合物；酯类化合物有5种，以其中3种高级脂肪酸酯类化合物的相对含量较高，分别是亚麻酸乙酯（1.519%）、棕榈酸乙酯（0.907%）和亚油酸乙酯（0.705%）；醛类化合物仅有2种，为苯甲醛（0.118%）和5一羟甲基糠醛（0.338%），相对含量稍低；杂环类化合物以呋喃类化合物为主，共有2种，分别是5-甲基-2-乙酰基呋喃（4.790%）和2，3-二氢苯并呋喃（0.885%）；有机酸化合物共4种，以3，3-二甲基丙烯酸（9.080%）相对含量较高；高级脂肪酸及其酯类成分品种丰富，共有10种，主要有亚麻酸（10.793%）、棕榈酸（5.189%）、亚油酸（4.461%）和油酸（1.123%）。

2.5野拔子净油在卷烟中应用的感官评价结果

2.5.1野拔子净油香气特征 取1g野拔子净油，加入19 g 95%乙醇振荡溶解后在比色管中进行观察，并使用辩香纸蘸取溶解后的溶液进行嗅香。稀释后的野拔子净油为墨绿色透明液体，具有特殊的青香兼清甜香气，并带有花香、果香、干草香、壤香等香韵，香气丰富持久。

2.5.2野拔子净油在卷烟空白叶组中应用的感官评价结果 由表5可知，野拔子净油应用在卷烟中可以协调、丰富烟香和提升香气质，赋予卷烟清甜感和花香、果香、青香、干草香等韵调，且具有掩盖杂气、改善吃味等效果，可作为卷烟加香的天然香原料，在卷烟中的添加量以3 mg&g为佳。

2.5.3野拔子净油在已加香加料卷烟叶组中应用的感官评价结果 由图7可知，原加香加料叶组在添加野拔子净油后，风格特征中的清香、果香和甜香香韵有所增加，而其他香韵并没有因为野拔子净油的应用而减弱，说明在卷烟中添加3 mg/kg野拔子净油具有较好的提升香气量和协调烟香效果。从图8可看出，野拔子净油的应用使得原加香加料叶组在吃味及刺激性方面有一定提升，在香气、丰富性及杂气方面也有相对突出的应用效果。

3讨论

现阶段，我国烟草行业大力开发天然植物香料应用于中式卷烟中，以提升卷烟的安全性和个性特色。在天然植物净油的开发和应用方面，已有不少学者进行研究，如庞登红等（2012）通过水提醇沉法制备芹菜籽净油，将其应用于卷烟中能赋予卷烟辛香香韵、丰富烟香，并能有效提升烟气状态和改善吃味；蔡波等（2013）使用超声波工艺提取香根草净油，将其应用于卷烟加香中，评价结果显示香根草净油可赋予卷烟清甜香韵，并能協调烟香和改善吃味；张胜等（2014）采用顶空萃取/气相色谱联用技术对亚临界贡菊净油的化学组分进行分析，并将其添加到卷烟中，结果表明，贡菊净油能对多个品牌卷烟起到增加甜润感、丰富柔和烟香等积极的改善作用。本研究利用超声波辅助提取野拔子净油，通过单因素和正交试验确定野拔子净油超声波辅助提取的最佳工艺条件，发现在最佳工艺条件下野拔子净油的提取率、香气和应用效果均达到优异的平衡度，与前人的研究结果（庞登红等，2012；蔡波等，2013；张胜等，2014）基本一致，所制备的天然植物净油应用在卷烟中可赋予卷烟一定的特色香韵和增强不同的功能性效果。

本研究运用GC/MS对野拔子净油中的主要挥发性成分进行分析，共鉴别出40种成分，其中多种成分对卷烟香气及吃味等方面具有增益效果，如新植二烯、芳樟醇、氧化芳樟醇、石竹烯、苯甲醛、5一羟甲基糠醛、多种杂环类化合物和高级脂肪酸及其酯类化合物等。新植二烯是烟叶中的重要致香物质和增香剂，兼具香气前体和香气载体的重要功能；芳樟醇具有赋予卷烟青香、花香、果香等香韵，提调辛香和清甜感，协调、丰富烟香，矫正吸味等作用（余振华等，2010）；氧化芳樟醇可赋予卷烟花香和木香等韵调，同时具有修饰烟气状态的应用效果；石竹烯在卷烟中能改进和提调烟香的自然风味，并能赋予一定的清甜感效果；大量存在的脂肪酸及其酯类化合物是抑制烟叶辛辣刺激性的重要化学成分；苯甲醛在卷烟中具有协调和烘托烟香的作用。通过卷烟感官评价对野拔子净油的香气、应用效果（对卷烟感官香气风格及感官质量特征的影响）进行分析，发现野拔子净油在卷烟中具有增香、提质和矫味等应用效果，深具优良天然烟用香料的特质，为中式卷烟的发展提供了更加丰富的天然香料资源。

为了对野拔子进行更深入的研究，在后续研究中，可增加多种技术方法对野拔子进行提取，分析不同技术制备的野拔子提取物中的主要化学成分，结合卷烟感官评价探究主要成分在卷烟中的致香机理，以确定更适宜卷烟应用的野拔子天然香料开发技术路线。

4结论

优化条件下超声波辅助提取的野拔子净油对提升卷烟吸食品质有良好效果，可用于卷烟加香和品质的提升。

（责任编辑 罗丽）