劉義軍，袁 源，劉洋洋，張 帆，李積華，* ，李思東

(1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東湛江524001;2.農(nóng)業(yè)部熱帶作物產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東湛江524001;3.廣東海洋大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東湛江524094)

互葉白千層(Melaleuca ahemifolia)是桃金娘目桃金娘科(Myrtaceae)，白千層屬(Melaleual)的常綠灌木至小喬木樹種，原產(chǎn)于澳大利亞東部的昆士蘭州和新南威爾斯州的北部，通過蒸餾其枝葉而獲得一種芳香油，商品名叫茶樹精油［1］。我國從20世紀(jì)90年代開始引種互葉白千層，從栽培到提取開展了深入研究，在我國廣西、廣東、福建等地區(qū)互葉白千層已達(dá)規(guī)?；N植，并初具一定規(guī)模，大部分單個(gè)種植戶都已經(jīng)超過500畝的規(guī)模。

國內(nèi)外科研工作者對互葉白千層精油的作用機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)互葉白千精油的成分多樣，主要化學(xué)成分為蒎烯、檜烯、檸檬烯、對傘花烴、1，8－桉葉素、松油烯－4－醇、松油醇等［2－3］?；ト~白千精油具有非常顯著的抑菌功效，其對金黃色葡萄［4］、表皮金黃色葡萄球菌、痤瘡丙酸桿菌［5－6］、大腸桿菌［7－8］、足癬病原菌、須癬毛癬菌及紅色毛癬菌［9－10］均有顯著的抑制作用，此外，其在化妝品、食品保鮮劑［11－13］等方面也有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有研究結(jié)果表明，影響精油品質(zhì)的因素有很多，比如季節(jié)性［14］、提取工藝［15］等。隨著種植面積的擴(kuò)大，及時(shí)收割原料極其重要。如果不及時(shí)收割，大量原料囤放發(fā)酵，枝條的顏色會發(fā)生變化，綠色退去，緩慢變白，葉片發(fā)生老化，甚至開始從枝條脫落。而此因素是否會影響精油品質(zhì)尚未做過深入研究。

因此，本文以互葉白千層葉片成熟度、熱風(fēng)干燥及物料狀態(tài)為影響因子，考察其對互葉白千層精油化學(xué)組分的影響，為互葉白千層收割、加工提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

互葉白千層 生長周期為一年生植物枝條，于10月份采自梅州市興寧市石馬鎮(zhèn)互葉白千層種植基地(N24°16'55.36″、E115°48'16.75″)。

GCMS－QP 2010Plus氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司;DHG－9140A熱風(fēng)干燥箱上海林頻儀器股份有限公司;MRS120－3快速水分測定儀 德國KERN＆Sohn GmbH公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 互葉白千層的采摘及預(yù)處理 2017年10月9日，從白千層基地將白千層從底部砍掉，然后將樹頂部30 cm左右的小枝條掰下來，整顆枝條自封袋包裝，此部分枝條定義為嫩葉;將樹底部30 cm左右的小枝條掰下來，整顆枝條自封袋包裝，此部分枝條定義為老葉;樣品各取樣10 kg，回實(shí)驗(yàn)室后0.5 kg一份真空包裝好，置于4℃冰箱保存，試驗(yàn)待用。

1.2.2 精油的提取 稱取一定量的樣品，剪碎至1～2 cm，置于蒸餾瓶中，加水450 g，連接冷凝管和油水分離器，開啟冷凝水，然后加熱至沸騰，然后小火加熱保持沸騰狀態(tài)，連續(xù)蒸餾2 h，收集油層，得到茶樹精油。

1.2.3 各因素對枝葉含水率、提取率、精油化學(xué)組分的影響

1.2.3.1 成熟度對精油品質(zhì)的影響 分別按照上述1.2.1的分類，稱取老葉和嫩葉1 kg左右，剪碎至長度為1～2 cm左右，混勻，每份準(zhǔn)確稱取300 g，并檢測樣品的含水率，按照1.2.2的方法提取精油，并對精油的提取率和化學(xué)組分進(jìn)行分析。

1.2.3.2 熱風(fēng)干燥對精油品質(zhì)的影響 分別按照上述1.2.1的分類，取樣3 kg左右，置于熱風(fēng)干燥箱中烘干，烘干溫度40℃，烘干時(shí)間6 h，然后取出，將樣品剪碎至長度為1～2 cm左右，混勻，每份準(zhǔn)確稱取200 g，并檢測樣品的含水率，按照1.2.2的方法提取精油，并對精油的提取率和化學(xué)組分進(jìn)行分析，以未烘干的嫩葉和老葉做對比。

1.2.3.3 物料狀態(tài)對精油品質(zhì)的影響 預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，嫩葉含水率較高，堆積導(dǎo)致物料發(fā)熱，使其容易長白霉。老葉發(fā)酵較差，不具備代表性。因此，選取1.2.1的嫩葉進(jìn)行發(fā)酵。取樣2 kg嫩葉，此時(shí)11月份，地點(diǎn)梅州興寧，室內(nèi)平均溫度0～24℃、濕度80%，物料采用整枝條堆放，堆積高度大概為5 cm，長度大概為30 cm，第2 d物料發(fā)熱，枝條間長白霉，第4 d嫩葉枝條由綠轉(zhuǎn)淡，葉片組織結(jié)構(gòu)軟爛，第5 d葉片開始脫落，放置7 d后，將樣品剪碎至長度為1～2 cm左右，混勻，每份準(zhǔn)確稱取200 g，并檢測樣品的含水率，按照1.2.2的方法提取精油，并對精油的提取率和化學(xué)組分進(jìn)行分析。

1.2.4 指標(biāo)測定

1.2.4.1 含水率的測定 將少量樣品平鋪于水分快速測定儀的平板上，然后采用重量百分比遞減的模式，開機(jī)，當(dāng)重量百分比2 min內(nèi)波動少于0.5%就停止加熱，讀取樣品的含水率。

1.2.4.2 精油提取率的計(jì)算

式中:Ea:精油的提取率，%(干基);m1:樣品的質(zhì)量，g;c:樣品的含水量，%;m2:精油的質(zhì)量，g。

1.2.4.3 精油化學(xué)組分的測定 采用GC－MS聯(lián)用儀(GC－MS－QP2010 Plus)檢測茶樹精油中 α－蒎烯、檜烯、α－松油烯、檸檬烯、對傘花烴、1，8－桉葉素、松油烯－4－醇等15種特征化學(xué)組分。

檢測條件:GC:色譜柱:RTX－5MS(30 m×0.25 mm×0.25 mm);樣口溫度250.0℃;載氣:高純氦;柱流量:1.0 mL/min;分流比:30∶1;進(jìn)樣量:1 μL;程序升溫:起始溫度70℃，以速率2℃/min，升溫至180℃。

RI值的測定:取C7～C30正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品，以正己烷為溶劑配制濃度為0.1%的溶液，采取上述條件進(jìn)行分離，測定各正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間。各成分的RI值根據(jù)Kovats公式進(jìn)行計(jì)算:

其中，RI為被分析組分的保留指數(shù);tx為分析組分流出峰的保留時(shí)間(min);tn為碳原子數(shù)為n的正構(gòu)烷流出峰的保留時(shí)間(min);tn+1為碳原子數(shù)為n+1的正烷烴流出峰的保留時(shí)間(min)，且tn＜tx＜tn+1。

相對含量的確定:所得各組分峰用 NIST Chemical Structures(美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究所，第8版)庫和Wiley Library(威廉圖譜庫，第9版)庫進(jìn)行檢索，結(jié)合文獻(xiàn)RI值，以質(zhì)譜匹配度和RI值匹配度最高的化學(xué)結(jié)構(gòu)為最佳鑒定結(jié)果，部分主要成分利用標(biāo)準(zhǔn)品(STD)進(jìn)一步進(jìn)行確認(rèn)，可信度更高。各組分峰相對含量的確定采用峰面積歸一化法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。所有數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0進(jìn)行分析，采用LSD多重比較方法分析不同因素間顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 枝葉成熟度對互葉白千層精油品質(zhì)的影響

互葉白千層是木本植物，一年四季都生長，受光照強(qiáng)度以及生長時(shí)間的影響，植物的頂部和底部葉片的成熟度也不一樣，其品質(zhì)也不一樣。從表1可知，嫩葉的含水率和精油提取率都比老葉高，兩者具有極顯著性差異(p=0.00＜0.01);從表2可知，嫩葉中提取的松油烯－4－醇含量、α－松油醇比老葉的含量高，α－蒎烯、α－松油烯、檸檬烯、對傘花烴、γ－松油烯、異松油烯1，8－桉葉素比老葉低。目前市場、國家標(biāo)準(zhǔn) GB 1886.270－2016［16］以及國際標(biāo)準(zhǔn) ISO－4790［17］主要以松油烯醇和1，8－桉葉素為硬性指標(biāo)，其中松油烯－4－醇的含量越高越好，1，8－桉葉素的含量越低越好，參照此依據(jù)，互葉白千層精油提取過程中應(yīng)該選擇較多嫩葉，然而實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于互葉白千層在不斷的生長，枝條太嫩了，產(chǎn)量低，枝條太老了精油的品質(zhì)會有所下降，因此一般在10～12月采摘互葉白千層，此時(shí)光照積累到一定程度整株枝條生產(chǎn)茂盛，12月份以后，光照減弱，枝條生長緩慢，逐漸衰老，與廣西地區(qū)互葉白千層研究人員柴玲有著相同的研究結(jié)果［14］。

表1 枝葉成熟度對互葉白千層精油提取率及含水率的影響Table 1 Effects of leaf maturity on the extraction rate of Melaleuca ahemifolia oil

表2 枝葉成熟度對互葉白千層精油化學(xué)組成的影響Table 2 Effects of leaf maturity on chemical composition of Melaleuca ahemifolia oil

2.2 熱風(fēng)干燥對互葉白千層精油品質(zhì)的影響

由于互葉白千層采收有一定的季節(jié)性，當(dāng)種植規(guī)模達(dá)到一定程度時(shí)，現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備無法在2～3個(gè)月內(nèi)集中加工完畢，就需要尋求一種方式是否能將物料采摘完后，然后干燥處理，延長工廠的提取周期，因此本文研究了常規(guī)熱風(fēng)干燥對互葉白千層精油品質(zhì)的影響。從表3得知，采用熱風(fēng)干燥后，嫩葉和老葉中精油的提取率分別下降了0.86%、0.45%，由于互葉白千層精油屬于揮發(fā)性精油，在干燥過程中精油隨著水分的蒸發(fā)而揮發(fā)。從表4得知，互葉白千層枝條經(jīng)過熱風(fēng)干燥后，松油烯－4－醇的含量降低了，1，8－桉葉素的含量增加，其它指標(biāo)含量沒有明顯的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:采用熱風(fēng)干燥方式干燥互葉白千層后，精油的品質(zhì)在一定程度上有所下降，其中松油烯－4－醇的含量降低了2.0%～3.0%，1，8－桉葉素含量增加了0.1%左右，但是其含量仍然符合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO－4790，因此當(dāng)加工能力無法滿足現(xiàn)有種植條件時(shí)，可以將物料先進(jìn)行熱風(fēng)干燥，將含水率干燥至低于13%，臨時(shí)儲存，適當(dāng)延長工廠加工周期。

表3 熱風(fēng)干燥工藝對互葉白千層精油提取率及含水率的影響Table 3 Effects of hot air drying methods on the extraction rate of Melaleuca ahemifolia oil

表4 熱風(fēng)干燥工藝對互葉白千層精油化學(xué)組成的影響Table 4 Effects of hot air drying methods on chemical composition of tea tree oil

2.3 物料狀態(tài)對互葉白千層精油品質(zhì)的影響

從表5可知，互葉白千層枝條嫩葉堆放發(fā)酵后含水率降低了41.6%，精油的提取率降低了1.08%;從表6可知，互葉白千層枝條嫩葉堆放后，α－蒎烯、α－松油烯、檸檬烯、對傘花烴、γ－松油烯、異松油烯、香樹烯、喇叭烯、δ－杜松烯、1，8－桉葉素的含量都增加了，松油烯－4－醇、α－松油醇、藍(lán)桉醇、綠花白千層醇的含量減少了，其中松油烯4－醇含量降低了6%左右，1，8－桉葉素變化不大，因此互葉白千層采收后不要堆放過久，以免引起發(fā)酵，降低互葉白千層精油提取率和品質(zhì)。

表5 物料狀態(tài)對互葉白千層精油提取率及含水率的影響Table 5 Effects of material status on the extraction rate of tea tree oil

表6 物料狀態(tài)對互葉白千層精油化學(xué)組成的影響Table 6 Effects of material status on chemical composition of tea tree oil

2.4 不同因素對精油中各類組分的差異性分析

本研究主要對其五類三組差異性進(jìn)行對比分析。從圖1可知，老葉中松油烯類、1，8桉葉素含量最高，嫩葉中松油烯醇類、綠花白千層醇類含量最高，烘干老葉中綠花白千層烯類物質(zhì)含量最高;不同因素中松油烯類、綠花白千層烯類、綠花白千層烯醇類的差異極顯著(p=0.00＜0.01);老葉與烘干老葉之間松油烯醇類含量差異不顯著(p=0.19＞0.05)，嫩葉、烘干嫩葉、發(fā)酵嫩葉及老葉之間松油烯醇類含量差異極顯著(p=0.00＜0.01);嫩葉及發(fā)酵嫩葉中1，8－桉葉素含量差異不顯著(p=0.22＞0.05)，其它因素二者之間的差異極顯著(p=0.00＜0.01)。

圖1 不同因素對精油中各類組分的差異性分析Fig.1 Variance analysis of different factors on different categories chemical composition of tea tree oil

3 結(jié)論

互葉白千層在生長過程中，松油烯－4－醇的含量隨著葉片的衰老逐漸降低，同時(shí)熱風(fēng)干燥及物料未及時(shí)處理都會導(dǎo)致松油烯－4－醇含量的降低，精油的提取率也會降低;整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中1，8－桉葉素的含量都低于 2.0%(國際標(biāo)準(zhǔn) ISO－4790要求低于5.0%)，不同因素對其影響變化不大，因此在生產(chǎn)過程中需要檢測分析松油烯－4－醇的含量。工廠在提取互葉白千層精油的過程中如果生產(chǎn)能力小于種植規(guī)模時(shí)，可以考慮將物料干燥，避免物料堆積引起發(fā)酵或者不采收導(dǎo)致葉片老化等因素，使得精油的品質(zhì)和得率下降。

本研究針對互葉白千層精油產(chǎn)業(yè)中的實(shí)際問題補(bǔ)充了相關(guān)數(shù)據(jù)，但是互葉白千層采用什么干燥手段進(jìn)行干燥可以獲得最佳的效果，以及茶樹精油的各組分在原料生長過程中的代謝規(guī)律及在存儲過程中發(fā)生變化的影響因素還需要進(jìn)行更加深入的研究。