木香薷精油提取最佳采收期的研究

孟宪玲，朱广龙，马 茵，韩 蕾，霍张丽，邓荣华，魏学智

(山西师范大学 1.城市与环境科学学院; 2.生命科学学院，山西 临汾 041000)

木香薷(ElsholtziastauntoniBenth.)为唇形科香薷属植物,又名柴荆芥、香荆芥,多年生草本，半灌木，茎高0.7～1.7 cm，小枝被微柔毛。叶片披针形至椭圆状披针形长8～12 cm，两面脉上被微柔毛，下面密布凹腺点，可分泌精油[1]。木香薷喜光、稍耐阴、耐寒、耐旱、适应性强，主要分布于河北、山西、河南、陕西、甘肃等省的河滩、溪边、草坡及石山上，分布海拔700～1 600 m[2]。木香薷含有丰富的植物精油，精油是植物体内的次生代谢物质，由分子量相对较小的简单化合物组成，在常温下呈能挥发的油状液体物质。对富含精油的植物器官组织,用水蒸汽蒸馏法、压榨法或溶剂萃取等方法可提取出植物精油，其为具香味的天然化合物。植物精油的化学成分复杂，按化学结构可分为脂肪族、芳香族和萜类3大类化合物以及它们的含氧衍生物如醇、醛、酮、酸、醚、酯、内酯等，此外还有含氮和含硫的化合物[3]。精油在植物中一般含量在1%以下，少数可达10%以上，如丁香所含的丁香油可高达14%～21%。同种植物因生长环境或采收期的不同，其所得精油的成分、性质和含量均可能存在差异；此外植物不同部位的组织器官，所含精油成分及含量也有差异。植物精油具有其独特的成分和生物活性，在医药[4-6，15]，化妆品[7-8]抗菌[9-12]、添加剂、工业[13-14]等方面都有广泛的用途。

目前对该植物的研究主要集中在其腺毛的发生发育[2]和精油的最佳提取工艺[3]上，而对其提取精油时最佳采收期的研究较少。精油是一种挥发性物质，不同采收时期对其产量影响极大。为此本文采用生物量测定与提取精油量相结合的方法来研究木香薷精油提取的最佳采收期，揭示木香薷精油的分泌状况及特点，为木香薷精油的提取和开发利用提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 材料

木香薷采自山西省洪洞县兴唐寺霍山国家森林公园，海拔900～1 500 m。采样日期2007年5月12日至2007年9月16日，每隔10天采集1次。

1.2 方法

1.2.1 生物量部分

取样方法：选取去年生枝冠幅直径100 cm左右的植株采集3株。以株为单位剪取木香薷地上部分，记录去年生枝枝数；然后剪下当年生枝并计数(当年生二级枝不计算在内)；将当年生枝放入黑袋子中标号，称鲜重，阴干后再称重，折干率为阴干后重量与鲜重之比。

1.2.2 精油提取

选取去年生枝冠幅直径100 cm、鲜重约2.5 kg的木香薷植株，处理阴干后混匀，切成1.5 cm长的小段，精确称取100 g，利用水蒸气蒸馏法提取精油，3次重复。

数据处理及作图均使用统计软件SPSS18.0。

2 结果与分析

2.1 实验总结果

总结果见表1和表2。

表1 最佳采收期试验结果表

表2 最佳采收期试验总结果表

2.2 不同采收时期木香薷地上部分鲜重的变化

木香薷的生物量从5月22日开始进入稳定的增长期，在8月17日达到最高峰，随后又出现下降(图1)。由此可知木香薷在一年中的快速生长期集中在5月22号到8月17日。木香薷生物量在5月12号至5月22日之间差异不显著，增长较缓慢。从 5月22日到8月7日的快速增长后，在8月7日到9月3日之间生物量达到稳定期，差异显著(表3)。综上所述木香薷的生物量在8月7日到9月3日之间处于稳定增长的顶峰期。

图1 不同采收时期每植株当年生小枝重量

表3 不同采收时期每植株当年生小枝重量多重比较表

2.3 木香薷地上部分干重的变化

从5月12日到9月16日，木香薷当年生小枝阴干后重量一直保持着增长的趋势。其中5月22日到8月17日这一时期增长较快。 1月12日到5月22日与8月17日到9月16日两段时间内增长较慢，基本保持稳定(图2)。

图2 不同采收时期每植株当年生小枝阴干后重量

2.4 不同采收时期木香薷每去年生枝上萌发当年生枝数目

从5月12到7月15日，每去年生枝上萌发的当年生枝数处于不断增长中，7月15日到9月3日,每去年生枝上萌发的当年生枝数基本稳定在7枝左右(图3)。这说明在7月15日前木香薷主要进行的是以数量为主的增长方式，7月15日之后去年生枝上停止萌发当年生枝。

2.5 不同采收时期每当年生小枝鲜重的变化

如图4所示，自5月12日到6月24日每当年生小枝鲜重基本保持在0.6 g左右；从6月24日到8月17日当年生小枝鲜重增加显著，8月17日达到最高峰即每当年生小枝鲜重可达1.1 g；8月17日之后出现下降的趋势，至9月16日下降到0.99 g。

图3 不同采收时期每去年生枝萌发当年生枝数

图4 不同采收时期每当年生小枝鲜重

2.6 不同采收时期木香薷精油产量的变化

如图5所示，5月12日到5月22日每100 g干重当年生枝精油产量最低为0.52 g；5月22日到8月17日精油产量迅速增加， 8月17日达到最高峰每100 g当年生枝精油产量为1.62 g；8月17日到9月16日精油产量降低， 9月16日降至0.18 g。如表2-4所示，5月12日到6月2日每100 g干重的当年生枝精油产量无显著差异；6月2日精油产量开始增长，至7月15日后增长渐缓，7月15到8月7日处于稳定期，氮精油产量差异不显著。8月17日到9月16日，每100 g的干重当年生枝精油产量急剧下降，且差异极显著(P<0.001)。

图5 不同采收时期每干重100 g当年生小枝产精油量

表4 不同采收时期每干重100 g当年生枝产精油量

2.7 木香薷最佳采收期的确定

如图6所示，自5月12日到8月17日每植株预期产油量不断增长，从5月12日的0.138 g增加至8月17日的2.446 g；8月17日到9月16日每植株预期产油量进入显著下降期，直至9月16日下降至0.314 g。每植株预期精油产量的最高峰出现在8月17日，因此木香薷的最佳采收期应在8月中旬。对高峰期两侧采样时期样品精油产量观察表明，从8月7日到8月17日精油量增长缓慢，而8月17日至9月3日精油量下降迅速，因此木香薷的最佳采收期应在8月上中旬。

图6 不同采收时期每植株预期产油量

3 讨 论

3.1 关于不同采收时期木香薷地上部分鲜重的变化

木香薷当年生枝的生物量在5月12日到5月22日之间变化较小，这可能是由于此时雨水尚不充足，温度较低，而其自身叶片少且未完全发育，光合能力较弱，同化物累积速度较慢，因此生物量较少。5月22日至8月7日生物量急剧增加，表明这一时期为霍山地区木香薷的有效生长期，木香薷的光合产物主要用来进行营养器官的生长及形态构建。8月7日到9月3日生物量基本达到稳定，一方面是由于木香薷光合产物主要转运至生殖器官，另一方面气温降低，光合效率下降导致同化物产量变少，使有机物的合成与消耗达到平衡状态。9月3日之后生物量显著下降，主要是因为进入秋季，木香薷开始将同化产物向主茎和根中转移，叶片含水量急剧降低导致光合效率快速下降，光合产物供不应求，当年生枝的生物量开始急剧减少。

3.2 木香薷地上部分干重的变化

从5月12日至9月16日，木香薷当年生枝阴干后的重量一直保持着增长的趋势。这可能是因为随着同化产物的累积其自身形态构建完成，重量增加。与其木香薷当年生枝鲜重相比，说明在8月7日之后其当年生枝相对含水量开始逐渐下降， 9月3日后急剧下降。

3.3 不同采收时期木香薷每去年生枝上萌发当年生枝数目

从5月12日到7月15日木香薷每去年生枝上萌发的当年生枝数处于不断增长中，7月15日之后每去年生枝上萌发的当年生枝数基本稳定在7枝左右。这说明在7月15日后木香薷的顶芽转变为花芽，不再产生新的枝芽。此后一些生长势较好的植株会在发育较好的当年生枝上由侧芽萌发出二级枝。木香薷每当年生小枝鲜重的变化也可以说明在5月12日到6月24日之间其同化产物积累与新枝的产生达到一种平衡致使每小枝鲜重基本保持不变。随后因同化产物积累速度加快和新生枝减少，使每小枝鲜重开始快速增长。

3.4 不同采收时期木香薷精油产量的变化

从5月12日到8月17日，每100 g干重的当年生枝精油产量逐渐增加。这可能是因为随着木香薷的生长发育，成熟的腺毛慢慢增多逐渐与角质层破裂精油挥发的腺毛达到平衡。而8月17日之后精油产量逐渐下降主要是由于这种平衡被打破，腺毛在成熟之后通过角质层的破裂将精油挥发出去。

3.5 木香薷的最佳采收期

依据试验结果，霍山地区木香薷的最佳采收期应在8月上中旬。这与其生长发育及所处的特殊的地理环境有关。霍山地区木香薷的分布海拔较高，其物候期可能同华北地区较低海拔的差异较大。由于高海拔地区全年低温期较长，导致木香薷的有效生长期缩短，其最佳采收期也会产生相应的变化，而这种变化的机理有待于进一步的研究。

4 结 论

霍山地区木香薷的最佳采收期应在8月上中旬。木香薷的生物量增长在前期主要表现在当年生小枝数的增加，而后表现为当年生小枝重量的增加。从5月12日到8月17日，每100 g干重的当年生枝精油产量逐渐增加，而8月17日之后精油产量逐渐下降，以8月7日为最高达到1.62 g，得率为1.62%。

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