肉桂(Cinnamomum cassia)为常绿乔木，属樟木科植物中的一种，是我国卫生部公布的药食兼用植物材料，既能食用，又是名贵中药材^[1]，主要分布于我国广东、广西、福建、四川等地。肉桂精油简称为桂油，泛指从桂皮、桂枝、桂叶、果实和根皮等部位提取出来的芳香植物精油。肉桂精油中含有很多重要的功能成分, 其中主要成分为反式肉桂醛, 此外还含有邻苯二甲酸二乙酯、丁香酚等多种活性成分^[2]。其中主要成分反式肉桂醛具有镇静、镇痛、解热、抗惊厥、增强胃肠蠕动、利胆及抗肿瘤等作用^[3]。肉桂精油作为天然的食用香料，具有抗氧化、抑菌和防腐败的功效^[4-5]。因此，肉桂精油在保健食品和新型药品研发以及化工等行业上都有巨大的应用前景，具有极大的研究及利用价值。食用香料传统一直用于食品调香调味，近年来食品防腐方面日益受到重视，如2011年我国批准肉桂醛为新鲜水果防腐剂。反式肉桂醛对食品常见有害菌有明显抗菌活性，天然存在于肉桂精油中^[6-8]。合成防腐剂控制食品腐败菌和致病菌的同时，因自身毒副作用可能带来新的食品安全问题；非食物来源的天然防腐剂需要非常严谨的安全评估和严格的行政审批，消费者依然理解为食品添加剂，对其安全仍存疑虑。

我国是世界肉桂资源第一大国，广东产量占全国一半以上，是开发消费者易接受的高效、安全、天然食品防腐剂的重要资源^[9]。肉桂精油提取包含溶剂萃取、化学分离助剂等分离提取方法，这些方法能耗大、污染大、回收率低，新近的超临界二氧化碳、分子蒸馏等技术工艺复杂、设备投入大^[10-12]；与合成食品防腐剂比，抗菌成分抗菌性能差、成本高，不利于植物精油的开发利用。

本实验采用水蒸气辅助提取法，对浸泡后的肉桂叶进行加热提取，确定最佳提取工艺，并结合GC-MS对提取的肉桂精油和市场上化学合成的肉桂醛进行甄别，迅速区别天然提取与化学合成的产品，为以后肉桂叶中的肉桂精油工业化提取提供一定的理论基础和技术参考。

1 材料与方法 1.1 实验材料

肉桂叶(已干燥)、去离子水、化学合成肉桂醛，均由广东工业大学轻工化工学院食品科学实验室提供.

1.2 仪器与设备

电子万用炉：天津市泰斯特仪器有限公司；DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱：上海申贤恒温设备厂；GCMS-QP2010 Plus气相色谱-质谱联用仪：日本岛津公司；JJ500精密电子天平：常熟双杰测试仪器厂；L550离心机：湘仪离心机仪器有限公司；SIGMA1-13小型离心机：德国SIGMA公司。

1.3 实验方法 1.3.1 水蒸气加热提取桂油

准确称取50.00 g桂叶置于去离子水中，使桂叶完全被浸没。浸泡一定时间后取出晾干，然后将桂叶放入圆底烧瓶中，在圆底烧瓶中加入500 mL去离子水，连接冷凝管，进行精油提取。将提取的肉桂精油冷却、离心，称其质量，计算得率^[13-14]。根据不同的浸泡时间、提取功率、提取时间确定最佳工艺。

1.3.2 提取率计算

提取率=(肉桂精油量/桂叶量)×1000‰.

1.3.3 GC-MS成分分析

将由最佳工艺提取的肉桂精油和化学合成的肉桂醛进行GC-MS成分分析。分析条件如下：

GC条件：色谱柱：Rxi-5MS，30.0 m $ \times $ 0.25 mm $ \times $ 0.25 μm；进样口温度：260 ℃；程序升温：初始100 ℃，以4 ℃/min升温速率升至150 ℃(保持3min)，再以4 ℃/min升至180 ℃，最后以4 ℃/min升至220 ℃；进样量为1 μL，分流比为1∶10；载气为He，流速为1 mL/min。

MS条件：离子源：EI电子轰击源；离子源温度：200 ℃；电离能：70 eV；接口温度：250 ℃；扫描范围(m/z)：45～450。

2 结果与分析 2.1 浸泡时间对提取率的影响

准确称取50.00 g桂叶，提取功率1 000 W，提取时间2 h，分别浸泡1、3、5、7、9 h，每组重复3次，做平行试验，提取结果见图1。

趋势图见图1所示。

图1表明，在提取功率和提取时间一定的条件下，浸泡时间从1 h到5 h时，提取率逐渐增大。浸泡时间从5 h到9 h时，提取率逐渐减小。提取率先增大后减小，是由于浸泡时间太长，桂叶中一部分精油慢慢渗入水中，导致肉桂精油提取率减小。由此可知，当浸泡时间为5 h时，提取率最大。

2.2 提取功率对提取率的影响

准确称取50.00 g桂叶，浸泡5 h，提取时间2 h，提取功率分别为600、700、800、900、1 000 W、每组重复3次，做平行试验，提取结果见图2。

趋势图如图2所示。

图2表明，在最佳浸泡时间5 h，提取时间2 h的前提下，肉桂精油提取功率随着提取功率增大而增大，当达到900 W时，提取率最大，然后开始减小。主要是因为肉桂精油具有热敏性，高温耐受性较差，因此受温度影响较大，温度过低，肉桂精油提取不完全，提取率相对较低；温度过高，肉桂精油在高温下长时间受热，会被氧化或者自身缩合，造成有效成分的损失，导致提取率降低。由此可知，900 W为最佳提取功率。

2.3 提取时间对提取率的影响

准确称取50.00 g桂叶，在浸泡时间5 h，提取功率900 W的条件下，分别提取1、2、3、4、5 h，每组重复3次，做平行试验，提取结果见图3。

图3表明，在浸泡时间5 h、提取功率900 W的条件下，随着提取时间的增加，提取率逐渐增大，提取3 h后，提取率开始减小。肉桂精油高温耐受性较差，因此受提取时间的影响，提取时间过短，肉桂精油提取不完全；提取时间过长，肉桂精油在高温下长时间受热，自身会被氧化，造成有效成分的损失，因此导致提取率降低。由上可知，最佳提取时间为3 h。

2.4 肉桂精油微波提取最佳工艺条件的确定

根据上述单因素实验结果，取三因素三水平做正交实验，按L₉(3⁴)安排实验，因素水平表如表1所示。

正交实验结果如表2所示。

方差分析如表3所示。

由表2和表3分析结可知, 各因素对肉桂精油提取率的影响大小依次为:提取功率、提取时间、浸泡时间。其中提取功率对肉桂精油提取率的影响为显著。由于肉桂精油的提取率要求越大越好, 所以最佳提取条件为：提取功率900 W、提取时间3 h、提取时间5 h。根据所得的最佳工艺条件做验证实验, 得到肉桂精油提取率为7.13‰。

2.5 肉桂精油和化学合成肉桂醛的GC-MS分析

通过对表4和表5分析可知，天然提取肉桂叶精油中相对含量较高的成分为反式肉桂醛(60.42%)、邻苯二甲酸二乙酯(19.39%)、丁香酚(15.04%)^[15-16]。而市场上化学合成的肉桂醛产品，主要含有反式肉桂醛(96.58%)和肉桂酸(2.61%)。因此通过GC-MS进行成分分析，可以快速甄别天然提取的肉桂叶精油和化学合成的肉桂醛产品。

3 结论

采用水蒸气提取法对桂叶进行精油提取，与其他化学提取方法相比，实验过程无任何化学试剂，无污染，节能环保。在精油提取过程中，通过单因素实验以及正交实验，得到最佳提取工艺条件：浸泡时间5 h、提取功率900 W、提取时间3 h。其中提取功率对肉桂精油提取率的影响最大。本次实验可为以后的桂叶工业化精油提取提供一定的理论基础和技术参考。

采用GC-MS对天然提取的肉桂精油和化学合成的肉桂醛进行成分分析，可知合成的产品反式肉桂醛含量较高，达到96.58%，其次是肉桂酸(2.61%)。而天然提取的桂油中反式肉桂醛达到60.42%，邻苯二甲酸二乙酯达到19.39%。通过二者成分的不同可以迅速甄别天然提取和化学合成的桂油，具有实际意义。