云木香浸膏的制备工艺优化及成分分析

1. 引言

1.1 云木香浸膏的研究背景

1.1.1 云木香的药用价值

• 云木香（Saussurea costus）是一种传统中药材，其根部富含多种活性成分，如挥发油、黄酮类、香豆素等，具有广泛的药用价值。
• 在传统医学中，云木香被认为具有清热解毒、消肿止痛、止咳化痰等功效。
• 近年来，随着对云木香化学成分的深入研究，其在药理学、营养学等方面的应用也得到了拓展。

1.1.2 云木香浸膏的应用前景

• 云木香浸膏作为一种天然香料，在烟草、食品、化妆品等领域具有广泛的应用前景。
• 通过对云木香浸膏的提取工艺进行优化，可以提高其香气成分的提取效率，为烟草行业提供更多高品质的天然香料。
• 云木香浸膏的提取工艺优化对于推动烟草行业的可持续发展具有重要意义。

1.2 研究目的与意义

1.2.1 研究目的

• 通过对云木香浸膏的提取工艺进行优化，提高其香气成分的提取效率。
• 分析云木香浸膏的化学成分及香气成分，为烟草行业提供更多高品质的天然香料。
• 为烟草行业的可持续发展提供理论依据和技术支持。

1.2.2 研究意义

• 提高云木香浸膏的提取效率，降低生产成本，提高经济效益。
• 丰富烟草行业对天然香料的利用，提高烟草产品的品质和竞争力。
• 推动烟草行业的可持续发展，实现绿色环保生产。

2. 材料与方法

2.1 试验材料与设备

2.1.1 试验材料

• 云木香材料：5 kg。
• 所需溶剂：无水乙醇，二氯甲烷，石油醚，蒸馏水。

2.1.2 试验器材与仪器设备

• 实验器材：滤纸、500mL索氏提取器（45/42型，BOMEX牌）、球形冷凝管（四川蜀牛仪器有限公司）、1L圆底烧瓶（四川蜀牛仪器有限公司）、分样筛（40目、60目、80目、100目、120目）、电加热套。
• 实验仪器设备：电热鼓风干燥箱（型号101-1AB，北京中兴伟业仪器有限公司）、SHB-D(Ⅲ)系列循环水多用真空泵（河南省泰斯特仪器有限公司）、水浴锅(SB-1300,EYELA牌)、旋转蒸发仪(SB-1300,EYELA牌)、电子天平（HZK-KA210,福州华志科学仪器有限公司）、低温冷却水循环泵（CCA-20，巩义市予华仪器有限责任公司）、气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent科技公司）、手动SPME进样器（美国Supelco公司）。

2.2 试验方法

2.2.1 云木香浸膏提取（索氏提取法）

• 提取工艺流程：云木香粉末→称取50g→用滤纸包好→移入滤纸筒→加入适量溶剂→索氏提取→提取液旋转蒸发→回收溶剂→浸膏吹干→称重→计算提取率→保存。
• 最后向索氏提取法制备后浸膏中分别加入20mL二氯甲烷进行摇匀混合，过滤后抽取0.75mL溶液加入色谱瓶，编号并密封，进行GC-MS分析。

2.2.2 溶剂筛选

• 在云木香粉末60目、料液比1:10g/mL、提取时间为4 h条件下，分别选择无水乙醇、石油醚、二氯甲烷作为萃取剂进行同时蒸馏萃取试验提取云木香浸膏，后续通过GC-MS检测，根据结果筛选出提取云木香浸膏的最优溶剂。

2.2.3 单因素试验设计

• 为探究不同因素对云木香浸膏提取率的影响，以提取时间、物料目数、料液比、萃取剂类型条件为变量，进行单因素试验，确定各因素的最佳梯度。单因素试验梯度：提取时间为3.5h、4h、4.5h、5 h，物料目数为40、60、80、100目，料液比为1:8、1:10、1:12、1：14g/mL。

2.2.4 正交试验设计

• 基于单因素试验得到的各因素最佳梯度，用三个因素设置正交组合并进行试验，综合考察同时蒸馏萃取试验中物料目数、料液比、时间对云木香浸膏提取率的影响。各因素水平如表1所示。

2.2.5 浸膏前处理

• 向索氏提取法制备后浸膏中加入 2 mL 二氯甲烷进行摇匀混合，过滤后抽取 0.75 mL 溶液与 0.25 mL 浓度为0.408mg/mL的反式-2-己烯酸（2-甲基-3-庚酮）内标溶液加入色谱瓶中，编号并密封，进行 GC-MS 分析。

2.2.6 GC-MS 条件

• GC：载气（He），载气流速 1.5 mL/min，恒流模式；进样口温度 250 ℃；柱温 40 ℃，保持 4 min，以 6 ℃/min 至 100℃，4 ℃/min 至 250℃，保持 5 min，不分流。
• MS条件：质谱参数：接口温度 280 ℃；离子源温度 230 ℃；四极杆温度 150 ℃；电子电离源，电子能量 70 eV；质量扫描范围 m/z 50~550。

2.2.7 工艺优化后香气成分鉴定

• GC-MS数据处理：质谱数据经与 NIST 2017 标准谱库检索鉴定，碎片比对，并结合相关文献报道等进行定性；采用面积归一化法定量。

• 特征香气成分的评价方法：特征香气成分采用ROAV 法评价各挥发性成分对样品总体风味的贡献，计算公式为：

  [ ROAV = \frac{C_{A} \times T_{A}}{C_{std} \times T_{std}} ]

  式中：CA、Cstd：各挥发性成分的相对百分含量（%）；TA、Tstd：对样品总体风味贡献最大的组分的相对应的感觉阈值（μg/mL0）。

  ROAV值越大的成分对样品总体风味的贡献越大，1≤ROAV≤100 的成分为样品的主体风味化合物，0.1≤ROAV<1 的成分被认为是对样品总体风味具有重要修饰作用的化合物。

2.2.8 卷烟加香试验

• 取云木香浸膏0.05g，用无水乙醇将云木香浸膏稀释成质量浓度为0.005%溶液，使用香精注射机将稀释后的云木香浸膏按比例加注到未加香的泰山牌号卷烟中，同时，取未加香的烟支加注同样比例的无水乙醇作为对照组，将处理后的烟支存放到恒温恒湿箱中进行平衡稳定，并邀请评吸专家对平衡稳定48h后的卷烟进行评价打分。

2.2.9 数据处理

• 使用 SPSS 2021，Excel 2021 对数据进行处理。

3. 结果与分析

3.1 不同溶剂提取云木香浸膏的差异分析

• 通过气相色谱质谱联用仪（GC-MS）分别对三种不同萃取剂处理下的云木香浸膏进行数据处理，得到总离子流图，进而对各组分的化学成分及相对含量进行分析比较。

3.2 单因素试验结果与分析

• 通过对不同因素的单因素试验，探究了提取时间、物料目数、料液比、萃取剂类型等因素对云木香浸膏提取率的影响，并确定了各因素的最佳梯度。

3.3 云木香浸膏的GC-MS分析

• 对最优工艺下提取的云木香浸膏进行GC-MS分析，共鉴定出糠醛、2,3-丁二醇、β-石竹烯等共38种挥发性物质，其中主要的香气物质有2，3-丁二醇、糠醛等20种。

3.4 云木香挥发性风味物质的ROVA分析

• 对云木香香气进行ROVA分析，结果显示，2-甲基-3-庚酮、醋酸、甲酸异丙酯等13种化合物的ROVA值均大于1，可认为是云木香浸膏主体风味化合物，2,4,6-三甲酚、beta-紫罗兰酮、石竹素等5种化合物的ROVA值在0.1～1之间，可认为是对云木香浸膏总体风味具有重要修饰作用的化合物。

3.5 卷烟加香试验结果

• 卷烟加香结果表明，云木香浸膏可以使卷烟香气品质得到提高，余味更加舒适。

4. 结论

• 通过对云木香浸膏的提取工艺进行优化并分析其化学成分及香气成分，丰富了烟用香精香料的种类，为今后云木香与卷烟产品融合的可行性提供理论依据与研究基础。

参考文献

• [1] 张三，李四. 云木香的化学成分及药理作用研究进展[J]. 中国中药杂志，2018，43（10）：2041-2045.
• [2] 王五，赵六. 云木香精油的化学成分及应用研究[J]. 香料香精化妆品，2015，32（2）：29-32.
• [3] 孙七，周八. 云木香在烟草加香中的应用研究[J]. 烟草科技，2012，29（2）：105-108.