利用微胶囊双水相技术萃取莳萝精油

杨俊鹏，熊国玺，王昊，肜霖

湖北中烟工业有限责任公司（武汉 430040）

莳萝又称土茴香、小茴香，为伞形科植物，具有较高的食用价值和药用价值[1-2]。莳萝籽常作为调味料应用于食品制作中，也可用于调配食用香精，有增加食欲、健脾及抗氧化等功效[3]。莳萝精油也可以用于烟草中作为香精香料使用，有掩盖杂气、降低刺激性的作用[4-5]。但用常规的水蒸气蒸馏方法提取莳萝籽精油时，由于提取过程需要经过高温，容易发生有效成分的分解、聚合及构型转化等，影响莳萝精油的香气。应用于卷烟时，会给卷烟带来口腔残留，舌面涂层感等缺点。因此，将莳萝精油进行有效的分离纯化，保留其香气，去掉烟用时给卷烟带来的负作用，是亟待解决的问题。

双水相萃取技术是利用被提取物质在不同两相系统间分配行为的差异进行分离，具有较高的选择性和专一性[6-7]。微胶囊技术利用高分子材料包裹香精成分[8-9]，常用来保护精油成分，增强精油稳定性，降低挥发性及控制释放等。但将该技术用于提取植物精油的相关报道较少[10-11]。试验结合2种技术，采用β-环糊精直接从莳萝提取液中直接提取精油，并利用硫酸钠水相与环糊精水相进行莳萝提取液的分配分离，将包裹精油成分的β-环糊精分离出来，采用高体积分数乙醇将β-环糊精与精油分离开，即采用微胶囊双水相技术提取莳萝精油。前期研究[12]中发现利用微胶囊双水相技术萃取丁香精油，能选择性包裹丁香精油中的丁香酚成分，而去除石竹烯和丁香酚乙酸酯成分是一种值得推广的精油分离纯化工艺。鉴于烟用莳萝精油的纯化需求，试验将该技术应用于莳萝精油的提取及分离纯化，对莳萝精油提取工艺进行探索。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

莳萝（广西玉林市赫香源香料食品有限公司）；β-环糊精（北京星火化工厂）；95%乙醇、二氯甲烷、无水硫酸钠（国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 主要仪器与设备

Agilent 7890B-7000D型气-质联用仪（GC/MS，安捷伦科技有限公司）；旋转蒸发器RE-5IAA（上海亚荣生化仪器厂）；超声波提取仪KQ-100DA（昆山市超声仪器有限公司）；SHZ-D循环式真空泵（巩义市予华仪器有限公司）；数显恒温水浴锅 HH-6（常州澳华仪器有限公司）；电热套（巩义市予华仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

微胶囊双水相莳萝精油制备：取100 g干燥的莳萝，加500 g 40%乙醇水溶液，于45 ℃超声提取40 min，提取完毕，过滤溶液，得到莳萝提取液，在溶液中加入20%的β-环糊精囊壁材料，并加入15%食品级的硫酸钠，在45 ℃恒温水浴中搅拌均匀，均匀后静置分层，取β-环糊精层，过滤，干燥，得到莳萝精油微胶囊。将莳萝精油微胶囊在95%乙醇、60 ℃条件下搅拌1 h，释放莳萝精油，过滤取滤液。将滤液在旋转蒸发仪上0.8 MPa，40 ℃浓缩至无液体蒸出，即得分离后的莳萝精油。

1.3.2 精油的挥发性及半挥发性成分分析

GC/MS分析条件：色谱柱为HP-5MS（50 m×0.25mm×0.25 μm）毛细管柱；进样温度250 ℃；不分流进样；载气He，1 mL/min；升温程序为50 ℃（1 min），以2 ℃/min升到90 ℃（5 min），以10 ℃/min升到270℃（8 min）；传输线温度270 ℃；离子源为EI源；电子能量70 eV；扫描范围50～550 amu；使用NIST谱库进行检索，并结合标准质谱图和有关文献，确定香气成分，并用色谱峰面积归一化法定量计算，得各香气成分在莳萝精油中的相对百分含量。

2 结果与讨论

按照1.3.2中的分析条件与方法，对水蒸气蒸馏得到的莳萝精油与微胶囊双水相得到的莳萝精油进行挥发性致香成分分析测定。莳萝精油经过毛细管气相色谱分析，以面积归一化法计算各化学成分在莳萝中挥发性与半挥发性成分的相对百分含量。其挥发性及半挥发性成分总离子流图分别见图1和图2，所认定的莳萝精油中的各种化学成分及其峰面积相对百分含量见表1。

图1 水蒸气蒸馏得到的莳萝精油总离子色谱图

图2 微胶囊双水相萃取得到的莳萝精油总离子色谱图

从表1可以看出，微胶囊双水相得到的莳萝精油和水蒸气蒸馏法的莳萝精油的区别主要体现在各化学成分的相对含量上，尤其是莳萝精油的主要成分柠檬烯、香芹酮和香芹脑，微胶囊双水相萃取选择性地去除柠檬烯成分，柠檬烯成分由原来的44.46%降至3.58%，香芹酮成分从原来的41.56%增加至81.15%。香芹酮可以改善余味，增加烟气的浓度，有降低刺激和醇和烟气的作用。因此，提高这些香气物质含量，降低不易挥发的分子量较大的成分，能提高卷烟抽吸品质。将微胶囊双水相方法制备的莳萝精油添加到卷烟中，其能增加烟气浓度、掩盖杂气，并降低卷烟的刺激性。相比水蒸气蒸馏得到的莳萝精油，试验方法制备的莳萝精油保留增浓掩杂的优点，去除莳萝精油口腔残留的缺点。应用微胶囊双水相体系生产烟用香料，开辟一种经济、高效且可提高天然烟用香料品质的新途径，增加烟用香料的品类，具有很强的实用性。

表1 莳萝精油的化学成分分析结果比较

3 结论

试验采用微胶囊双水相萃取莳萝精油，莳萝精油有3种主要成分：柠檬烯（44.46%）、香芹酮（41.56%）及香芹脑（9.84%）。经过微胶囊双水相萃取过程，β-环糊精选择性地包裹香芹酮和香芹脑成分，去除柠檬烯，使得香芹酮成为微胶囊双水相莳萝精油的主要成分，含量达81.15%。因此，微胶囊可选择性地包裹有效成分，采用双水相体系将微胶囊包裹的有效成分分离出来，经过微胶囊释放过程，得到分离后的有效成分。提取分离过程在低温及水相条件下进行，避免高温及有机溶剂等不利条件对有效成分的破坏，是一种绿色有效的精油提取方法。