菊花揮發油提取工藝探究論文

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摘要：目的采用L9（34）正交實驗法，研究菊花揮發油最優提取工藝。方法以揮發油得率為指標，以藥材粉碎度、加水量、浸泡時間、蒸餾時間為因素進行正交實驗。結果影響菊花揮發油提取的最主要因素為粉碎度，其次為蒸餾時間、加水量、浸泡時間。最佳提取工藝條件為：菊花粉碎度80～100目，14倍加水量，浸泡10h，提取13h。結論此提取工藝簡便易行，通過驗證實驗，在最佳提取工藝條件下提取率為0.55%。

關鍵詞：菊花揮發油正交實驗提取工藝

菊花是菊科植物菊ChrysanthemummorifoliumRamat的干燥頭狀花序，是我國常用中藥。傳統研究認為菊花具有散風清熱、平肝明目作用。可用于風熱感冒、頭痛眩暈、眼目昏花［1］。現代國內外藥理研究表明，菊花具有抗腫瘤、消炎、抗菌、抗氧化、增加冠脈流量、抗心肌缺血、抗病毒等多種藥理活性［2，3］。其中揮發油是其主要活性成分之一。

目前，菊花揮發油的提取方法有水蒸氣蒸餾法、有機溶劑提取法、超臨界流體萃取法等［4］。其中有機溶劑法容易引入雜質，造成有機溶劑殘留［5］；超臨界流體萃取法的成本較高；水蒸氣蒸餾法簡單，容易操作，是《中國藥典》中菊花揮發油含量測定用的方法。但對水蒸氣蒸餾提取菊花揮發油的最佳工藝條件的研究尚未見報道。本實驗通過改進《中國藥典》揮發油提取方法，采用水蒸氣蒸餾法，正交設計考察了菊花粉碎度、加水量、浸泡時間和蒸餾時間對菊花揮發油提取率的影響，確定了水蒸氣蒸餾法提取菊花揮發油的最佳工藝。

1材料與儀器

1.1材料

干燥菊花（購于江蘇省射陽縣洋馬菊花基地），為菊屬植物杭白菊的干燥花蕾；氯化鈉，無水硫酸鈉，正己烷均為分析純。

1.2儀器

揮發油提取器（南京金正玻璃儀器廠）；萬能粉碎機；電子分析天平；標準篩（浙江上虞市道墟張興沙篩廠）；調溫試電熱套（通州市申通電熱器廠）；水浴鍋。

2方法與結果

2.1菊花揮發油的提取取一定粉碎度的菊花50g，精密稱定，置2000ml圓底燒瓶中，參照《中國藥典》Ⅰ部附錄XD［1］并作改進，加一定量飽和氯化鈉溶液與數粒玻璃珠，振搖混合后，連接揮發油測定器與回流冷凝管，自冷凝管上端加水使充滿揮發油測定器的刻度部分，并溢流入燒瓶時為止，再從冷凝管上端加入2ml正己烷，然后將燒瓶置電熱套中加熱至沸，調溫并保持微沸一定時間，停止加熱，放置片刻，開啟測定器下端活塞將水緩緩放出，收集揮發油，無水硫酸鈉脫水，50℃水浴3h揮去正己烷，得到淡黃色揮發油，精密稱重，計算提取率。

揮發油提取率（%）=菊花中揮發油含量/菊花重量×100%

2.2不同浸泡液對菊花揮發油得油量的影響稱取粉碎菊花50g，加入500ml飽和氯化鈉/蒸餾水，在浸泡2h、蒸餾5h下進行提取，實驗重復3次，對比兩條件下的提取率（見表1）。結果表明，使用飽和氯化鈉可以提高提取率，這可能與加NaCl溶液促進油水分離、減少菊花揮發油在水中的溶解度有關［6］，所以在正交實驗中采取用飽和氯化鈉溶液浸泡菊花。表1不同浸泡液對菊花揮發油得油量的影響（略）

2.3菊花揮發油提取的單因素實驗前期預實驗研究發現，菊花揮發油得率與其粉碎度、加水量、浸泡時間、蒸餾時間有關系，因此首先通過單因素實驗考察提取菊花揮發油的工藝條件。

2.3.1粉碎度對菊花揮發油提取率的影響按照“2.1”項方法，設菊花粉碎度為整棵、剪段、20～40目、40～60目、60～80目、80～100目、100目以上，10倍加水量，2h浸泡時間，5h蒸餾時間下進行水蒸氣蒸餾提取，稱量并計算提取率。結果見圖1。

根據擴散定律：藥材粉碎度愈細，浸出效果愈好，成分得率愈高［7］。在圖1中發現：菊花揮發油提取率隨著粉碎度的增加而增大，但粉碎度達到100目以上時，菊花容易糊化并產生很多泡沫，溶液易暴沸，導致揮發油溢出，以致收集量很少，究其原因為粉碎越細，揮發油含量越低［8］。過細的粉末加水加熱時成糊狀，容易引起焦化和暴沸現象，故實驗選擇80～100目的粉碎度作為最佳粉碎度。

2.3.2加水量對菊花揮發油提取率的影響按照“2.1”項方法，設加水量為8，10，12，14，16，18，20倍，粉碎度為粉碎的混合顆粒，浸泡2h，蒸餾5h下進行水蒸氣蒸餾，稱重并計算提取率。結果見圖2。

由圖2可知，加水量在14倍時菊花揮發油的提取率為最高，可以認為加水量過多導致溶液易暴沸，影響提取效果，導致揮發油溢出，水量過少又不能充分浸潤菊花，故選擇14倍為最佳加水量。

2.3.3浸泡時間對菊花揮發油提取率的影響按照“2.1”項方法，設浸泡時間為0,2，4，6，8，10，12h，粉碎度為粉碎的混合顆粒，10倍加水量，蒸餾5h下進行水蒸氣蒸餾，稱重并計算提取率。結果見圖3。

由圖3實驗結果可知，菊花揮發油提取率隨著浸泡時間的延長而增大，在10h達到最大值并保持至24h，浸泡理論認為浸泡可使植物細胞間隙變大，組織細胞充分膨脹，加速細胞內、外液動態交換而有利于揮發油的提取［9］。因此，可以認為菊花浸泡10h組織已經充分膨脹，本著工業生產節約時間原則，浸泡時間選擇10h為最佳提取時間。

2.3.4蒸餾時間對菊花揮發油提取率的影響按“2.1”項方法，設蒸餾時間為3.5，5，7，9，10，11，13，15h，粉碎度為粉碎的混合顆粒，10倍加水量，2h浸泡時間下進行水蒸氣蒸餾，稱重并計算提取率。結果見圖4。

觀察圖4提取過程可以看出，蒸餾13h前揮發油蒸餾出的比較多，后來隨著蒸餾的繼續，蒸餾出來的揮發油量增加緩慢。這是由于隨時間推移，料液中油類組分減少，因此菊花揮發油蒸餾出的量減少。從圖4中可以看出，在蒸餾13h達到最大值并保持至15h，故選擇13h為最佳蒸餾時間。

2.4提取工藝參數的優化-正交實驗

2.4.1正交實驗設計根據單因素結果，以揮發油提取率為評定指標，選擇菊花粉碎度（A）、浸泡時間(B)、加水量(C)和蒸餾時間(D)為考察因素，每個因素3個水平，選用L9（34）正交表，實驗安排見表2。表2菊花揮發油提取工藝因素水平（略）

2.4.2正交實驗結果按照表2正交實驗設計，如“2.1”項方法進行實驗，計算提取率，結果見表3～4。

表3正交實驗結果（略）表4方差分析表（略）

由表3中極差直觀分析，各因素作用主次順序為A>D>C>B,表4方差分析結果表明：A，D因素的影響具有非常顯著性意義(P<0.01)，B，C因素具有顯著性（P<0.05），最優水平為A3B3C3D3，即粉碎度80～100目，蒸餾時間13h，加水量14倍，浸泡時間10h。此結果與單因素實驗結果一致。

2.5驗證實驗為進一步驗證正交實驗結果的可靠性與重現性，按最佳工藝條件如“2.1”項方法進行3次平行實驗，揮發油得量分別為0.279，0.274，0.272g，揮發油平均得量為0.275g，在該條件下揮發油提取率為0.55%。

3討論

飽和氯化鈉和蒸餾水作為浸泡液體的對比實驗認為飽和氯化鈉對菊花揮發油在水中溶解度有降低作用，但在單因素試驗中，考慮節約生產成本，浸泡時未加入飽和氯化鈉，僅僅加了蒸餾水，故提取率小于正交試驗中的組合提取率。

本次實驗所用菊花產自江蘇省射陽縣洋馬菊花基地的杭白菊，在實驗中蒸餾出的菊花揮發油油滴散布在水中，有些密度大的成分甚至降至揮發油提取器的刻度下端，導致無法聚集，故實驗中采取加入少量正己烷的方法以促進菊花揮發油的聚集。

實驗過程中發現粉碎的菊花質輕，漂于水面上不易浸透，因此加入飽和氯化鈉浸泡時應注意攪拌，使菊花浸泡時能夠充分浸潤。

通過正交實驗和驗證實驗表明菊花揮發油的提取工藝是科學的、可行的，影響菊花揮發油提取的主要因素為粉碎度，其次是蒸餾時間、加水量、浸泡時間。最佳提取工藝條件為A3B3C3D3，即粉碎度80～100目，浸泡時間10h，加水量14倍，蒸餾時間13h。在此工藝條件下菊花揮發油提取率為0.55%，與按照《中國藥典》方法提取杭白菊揮發油的提取率0.1632%［10］、0.300%［11］相比，提取率有所上升。此最佳工藝條件簡單安全，不污染環境，適用于工業生產。

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