毕业论文艾叶挥发油的提取

1、 教学单位 生物化学系 学生学号 2111454115 本科毕业论文（设计）题 目 超声辅助水蒸气蒸馏法对芹菜籽中挥发油提取的研究 学生姓名 李 维 超 专业名称 生 物 工 程 指导老师 仇 小 艳 2014年11月20日目 录摘要1关键词1Abstract2Keywords21 前言31.1 芹菜籽挥发油的成分.31.2 芹菜籽的药理作用31.3 本课题研究的意义42 材料与方法42.1 实验材料与设备42.2 超声辅助水蒸气蒸馏法.52.2.1超声辅助水蒸气蒸馏法提取芹菜籽挥发油的单因素实验设计.52.2.2超声辅助水蒸气蒸馏法提取芹菜籽挥发油的正交试验设计.63 结果与分析73.1水蒸

2、气蒸馏法提取的单因素实验结果73.1.1料液比对芹菜籽挥发油提取的影响73.1.2浸泡时间对芹菜籽挥发油提取的影响83.1.3超声功率对芹菜籽挥发油提取的影响83.1.4超声时间对芹菜籽挥发油提取的影响93.2 超声辅助水蒸气蒸馏法提取试验的正交设计结果93.3水蒸气蒸馏法与超声辅助发的比较104 讨论11参考文献12致谢14芹菜籽挥发油的提取的研究摘要：本文采用超声波辅助水蒸气蒸馏法（浸泡时间、料液比、超声时间和超声功率）提取芹菜籽中的挥发油，以挥发油提取率为指标，通过单因素实验设计和正交试验设计（四因素三水平），并且两者最优条件进行再次实验对比，确定了芹菜籽挥发油的最佳提取工条件。实验结果

3、表明，芹菜籽挥发油的最佳提取条件为：浸泡时间为30min，料液比为1:20（芹菜籽质量：水体积），超声波时间为15min，超声功率为45W。关键词：芹菜籽挥发油；水蒸气蒸馏法；超声波辅助水蒸气蒸馏法提取法；正交试验；The extraction of celery seed essential oilAbstract ：This article USES the ultrasonic auxiliary steam distillation (soaking time, solid-liquid ratio, ultrasonic time and ultrasonic power) to e

4、xtract the volatile oil in celery seed, with volatile oil extraction rate as index, through single factor experiment and orthogonal experiment design (four factors three levels), and the optimal conditions for experimental contrast again, determines the optimum extraction of celery seed essential oi

5、l and working conditions. The experimental results show that the optimum extraction conditions of celery seed essential oil for: soak time for 30 min, and solid-liquid ratio of 1:20 (celery seed quality: water volume), ultrasonic time for 15 min, ultrasonic power to 45 w. Keywords：Celery seed essent

6、ial oil；Water vapor distillation；Ultrasonic auxiliary steam distillation extraction method；Orthogonal test1 前言 芹菜为伞形花科的植物旱芹或水芹的全草，为一年生或二年生草本植物。在我国广为栽培。它含有丰富的胡萝卜素、维生素及挥发性芳香成分，并且具有极好的药用功能。芹菜不但有较高的食用价值其果实所含的挥发油油即芹菜籽精油可作为调味香料在调味品1、医药(我国医学证明，芹菜性凉味甘、无毒，人肺胃、肝经，具有平清热、化痰下气、健胃利尿、祛风利湿、镇静降压之功效：可治高血压、血管硬化、神经衰弱、月

7、经不调、咳嗽痰多、小便淋痛、黄疸等症2)、化妆品等领域同时其功能性成分具有良好的抗氧化、抗肿瘤、抑菌及杀虫等生物活性3-7。常规制备芹菜籽油的方法有溶剂浸提和水蒸气蒸馏近年来还有利用超临界二氧化碳方法萃取芹菜籽油的研究报道8。本文是研究超声波辅助法对芹菜籽挥发油的提取与常规水蒸气蒸馏法对芹菜籽挥发油进行对比分析1.1芹菜籽挥发油的成分有实验研究表明，芹菜籽含有多种物质，其中含有较高生物活性价值的成分柠檬烯、p蒎烯、月桂烯和石竹烯等。Rao等9对芹菜籽精油进行了成分测定。利用GCMS技术分析挥发油鉴定了44个组分10，其中柠檬烯(5090)、橙花叔醇(229)、d一香芹酮(186)、13-月桂烯

8、(130)和B蒎烯(122)为主要组成。1.2 芹菜籽挥发油的药理作用1.2.1其主要成分的药理作用改善气管黏膜纤毛运动,促进呼吸道腺体的分泌作用,并使粘液移动速度增加,有助痰液排出,并能使豚鼠咳嗽潜伏期延长,具有抗炎作用,能通过减轻支气管黏膜肿胀面而起到舒张支气管作用，显示具有良好的镇咳、祛痰、在临床上用于利胆、溶石、促进消化液分泌和排除肠内积气。1.2.2芹菜籽挥发油对抑菌和抗氧化方面的作用芹菜籽精油对于表皮葡萄球菌、肺炎双球菌、卡他双球菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌等革兰氏阳性菌有较好的抑制作用11-12。芹菜籽精油具有较强的清除自由基、抗氧化能力，并随着浓度的增加，清除自由基、抗氧化

9、的能力也随之增加13-14芹菜籽精油同样有较强的抗菌杀虫功能。Friedman等15对96种精油中的23种化合物进行了杀菌活性评价，研究发现芹菜籽精油对空肠弯曲菌有较强的抑制和杀灭作用，而芹菜籽精油中的主要成分之一柠檬醛则显示了对空肠弯曲菌、大肠杆菌及单增李斯特菌的较强的抑制和杀灭作用。Elgayyar：等16对芹菜、八角、当归、罗勒、胡萝卜、豆蔻、香菜等天然植物香辛料的杀菌作用进行了研究，认为芹菜籽精油及其他某些天然植物精油对特定的病原学和致腐微生物有很强的抑制作用，它们可作为传统食品防腐剂的天然替代品和补充物。Pitasawat等17通过5种香辛料的抑蚊效果进行评估，发现芹菜籽精油对大劣按

10、蚊和埃及伊蚊有显著的抑制作用。Chaiyasit等18对芹菜、长辣椒及八角茴香等香辛料的抑蚊效果进行研究，结果表明芹菜籽精油在实验室和室外对埃及雌性伊蚊的半致死浓度分别为596mgg和614 mgg，抑蚊能力强于长辣椒及八角茴香精油。Momin等19研究发现芹菜籽精油中的-芹子烯对第四阶段埃及伊蚊幼虫的全致死浓度为50,ngg，而另一成分3-丁基苯酞对第四阶段埃及伊蚊幼虫、腐生线虫和秀丽隐杆线虫的致死浓度分别为：25、125及50 mgg，同时此化合物对白色念珠菌的抑制浓度为100 mgg。Papachristos等201研究了13种精油对害虫菜豆象的抑制作用，发现芹菜籽精油可抑制菜豆象的活动

11、，使其减少产卵量，降低孵化率并提高新生幼虫死亡率。1.3本课题研究的意义对于芹菜籽挥发油有如此诸多的良好的药理性质再加上其来自于植物，挥发性小，毒害低。必将会在食品、医药、化工等领域具有广阔的应用前景。在更好的利用芹菜籽挥发油的前提下，必须先解决芹菜籽挥发油提取的问题。2.材料与方法2.1实验材料与设备材料：白骨黄心芹菜籽购于天猫商城。仪器：精密分析天平，超声波清洗器（DL-480B），挥发油提取器，冷凝管。2.2超声辅助水蒸气蒸馏提取法取经粉碎机粉碎的芹菜籽粉，精确的称取后，用500mL的烧杯取得一定量的蒸馏水，将芹菜籽粉倒入烧杯中，搅拌30s后，用保鲜膜将烧杯封口，然后在常压下浸泡一定时间

12、，再置于超声波清洗器中，设置模式，经超声波处理一定时间后，再置于500mL的平底烧瓶中，加入几粒沸石，连接挥发油提取器与回流冷凝管，自冷凝管的上端加水充满挥发油提取器的刻度部分，并溢流入烧瓶为止，将烧瓶置于电炉上加热至沸腾，调节温度并保持微费一定时间，停止加热，放置片刻，开启提取器下端活塞，将水缓缓放出，收集挥发油。将取得的挥发油用10mL的石油醚萃取，精密测量，得挥发油含量，计算提取率。2.2.1超声辅助水蒸气蒸馏法提取芹菜籽挥发油的单因素实验设计在单因素实验中研究浸泡时间，料液比，超声功率，超声时间对本实验的影响，并在这四个单因素实验的基础上设计正交实验，具体设计见表1、表2、表3和表4。

13、表1 料液比对超声辅助水蒸气蒸馏法提取芹菜籽挥发油提取率的影响 料液比(m/v) 浸泡时间（min） 超声时间（min）超声功率（W） 1 1:15 5 10 15 2 1:20 5 10 15 3 1:25 5 10 15 4 1:30 5 10 15 5 1:35 5 10 15称取10g已经粉碎好的芹菜籽粉，按表1取不同的料液比进行混合，经浸泡5min，超声波功率15W处理10min，按照2.2节方法进行提取。表2 浸泡时间对超声辅助水蒸气蒸馏法提取芹菜籽挥发油提取率的影响 料液比(m/v) 浸泡时间（min） 超声时间（min）超声功率（W） 1 1:25 5 10 15 2 1:25

14、 15 10 15 3 1:25 30 10 15 4 1:25 45 10 15 5 1:25 60 10 15称取10g已经粉碎好的芹菜籽粉，设置浸泡时间见表2，按照料液比为1：25，超声波功率15W处理10min，按照2.2节方法进行提取。表3 超声功率对超声辅助水蒸气蒸馏法提取芹菜籽挥发油提取率的影响 料液比(m/v) 浸泡时间（min） 超声时间（min）超声功率（W） 1 1:25 30 10 15 2 1:25 30 10 30 3 1:25 30 10 45 4 1:25 30 10 60 5 1:25 30 10 75称取10g已经粉碎好的芹菜籽粉，设置超声功率见表3，按照按

15、照料液比为1：25，超声波时间10min，按照2.2节方法进行提取。表4 超声时间对超声辅助水蒸气蒸馏法提取芹菜籽挥发油提取率的影响 料液比（m/v） 浸泡时间（min） 超声时间（min）超声功率（W） 1 1:25 30 5 45 2 1:25 30 10 45 3 1:25 30 15 45 4 1:25 30 20 45 5 1:25 30 25 45称取10g已经粉碎好的芹菜籽粉，设置超声功时间见表4，按照按照料液比为1：25，超声波功率为45W，按照2.2节方法进行提取。2.2.2超声辅助水蒸气蒸馏法提取芹菜籽挥发油的正交试验设计为确定的最佳提取工艺，在2.2.1的试验结果的基础上

16、，再选择料液比a（m/v）、浸泡时间b（min）、超声功率c （W）、超声时间d（min）四个因素，每个因素取三个水平做L9（34）正交试验设计，见表5。具体操作为：称取10g已经粉碎好的芹菜籽粉分别加入500mL的平底烧瓶中，根据正交表的设计，对芹菜籽进行提取。表5 超声辅助水蒸气蒸馏法提取芹菜籽挥发油的正交试验设计表水 平因 素abcd料液比（m/v）浸泡时间（min）超声功率（W）超声时间（min）11：20515521：2515301031：303045153 结果与分析3.1超声辅助水蒸气蒸馏法提取的单因素实验结果3.1.1料液比对芹菜籽挥发油提取的影响图1. 料液比对芹菜籽挥发油提

17、取率的影响由图1可知，芹菜籽挥发油的提取率随着料液比的变化，在一段料液比内先是随着料液比的变小而增大，在料液比1：25处达到最大，随之又随着料液比更小而随之减小。可以认为加水量过多导致溶液过于稀释，从而影响提取效果；水量过少又不能充分使芹菜籽挥发油穿过细胞膜而进入溶液中。3.1.2浸泡时间对芹菜籽挥发油提取的影响图2.浸泡时间对芹菜籽挥发油提取率的影响由图2可知，芹菜籽挥发油提取率随着浸泡时间的延长而增大，在30min达到最大值后开始下降，浸泡理论认为浸泡可使植物细胞间隙变大，组织细胞充分膨胀，加速细胞内、外液动态交换而有利于挥发油的提取。但过度浸泡会使芹菜籽组织受损，不利于挥发油的提取。3.

18、1.3超声功率对芹菜籽挥发油提取的影响。图3.超声功率对芹菜籽挥发油提取率的影响由图3可知，随着超声波功率不断增大，提取率也不断提高，在超声波功率为45W处达到最大，随后基本保持不变。可以这么认为，在达到最大提取率前，芹菜籽细胞随着超声波功率的增大，细胞逐渐接近完全破碎，达到45W时细胞也就完全破碎，是细胞内液完全流出，有利于挥发油的提取。3.1.4超声时间对芹菜籽挥发油提取的影响。图4.超声时间对芹菜籽挥发油提取率的影响由图4可知，随着超声波处理时间的增大，提取率也不断增大，在10min处提取率达到最大，之后是随着超声波处理时间的增大，提取率几乎保持不变，可以这么认为，在细胞未完全破碎前，挥

19、发油还保留了一部分在细胞内。在经超声波处理10分钟后，细胞破碎的程度几乎没变化，可以说是细胞完全破碎，以至于提取率无法得到提升。3.2 水蒸气蒸馏法提取试验的正交设计结果 芹菜籽挥发油提取的正交试验结果见表5，表中显示a、b、c、d这四个因素对芹菜籽挥发油提取的影响程度，反映每个影响因数中哪个水平的提取率最高。其中a指料液比，b指浸泡时间，c指超声功率，d指超声时间。k指的是各因素各水平的平均值；H指的是各因素各水平平均数的差值，即k1 、k2、 k3 中最大值与最小值的差，比较差值可以得知各因素对实验结果的影响。表6，超声辅助水蒸气蒸馏法的正交实验结果a（m/v）b（min）c（W）d（mi

20、n）芹菜籽挥发油含量(mL)提取率(%)12341234567891112223331231231231232313121233122310.22002.20000.28002.80000.38003.80000.32003.20000.34003.40000.28002.80000.33003.30000.26002.60000.36003.6000k10.2930.3130.3170.2900.2930.3400.2530.3200.3500.3070.2970.320k2k3H0.0240.0500.0970.023由表中极差直观分析，各因素作用主次顺序为c>b>a>d

21、，对因子a而言，3个水平差异不显著， 水平3优于其它两个水平；对于因子b而言，水平3优于其它两个水平，水平1、2、3之间差异不显著；对于因子c而言，水平3优于水平1和水平2，水平1、2、3之间差距显著；对于因子d而言，水平3优于水平1和水平2，对提高芹菜籽挥发油提取率有很大的影响。综合分析，各因子的最优组合为a3b3c3d3。3.3水蒸气蒸馏法与超声辅助发的比较在经过正交实验和单因素实验后发现单因素的最佳条件与正交实验得出的最有方案在料液比上出现了差别，下面对单因素最佳因素下，只对料液比做出调整，其他因素不变，对一组对照实验表7，验证试验料液比(m/v) 浸泡时间（min） 超声时间（min）

22、超声功率（W） 1 1:20 30 15 45 2 1:25 30 15 45结果实验1得到的挥发油提取率3.8%，而单因素的最优组合实验得到的挥发油提取率为3.6%，实验过程中发现提取率差别不大，但是依然存在正交实验的最佳因素组合比单因素最佳条件组合的提取率有少量提升，可以这么认为，当一种因素变动其他因素不变时，实验的条件可以达到表面的最优情况，但是把这几种因素全部考虑到试验中去，各因素之间可能出现交互作用，各自之间存在影响，从而影响实验的最终结果。4.讨论本文通过单因素试验和正交试验方法，在超声辅助水蒸气蒸馏法对芹菜籽挥发油的提取最佳条件进行研究，从而确定了芹菜籽挥发油的提取工艺参数，由于

23、实验条件和时间的限制，对于其他条件因素并未进行深入探究。通过实验结果可以看出超声波辅助水蒸气蒸馏法的最佳提取参数为：料液比1：20，浸泡时间为30min，超声波功率为45W，超声波时间为15min。芹菜属于可持续利用资源，具有广阔的发展前景。许多研究报道芹菜籽挥发油还具有强烈的抑制多种病原微生物以及清除自由基、抗氧化的作用。由于芹菜籽精油来源于植物，而且易挥发，作为外用杀菌抗氧化药物，具有较好的安全性，拥有较高的研究价值和广阔的利用空间参考文献1段光东;姜子涛;李荣 天然调味香料芹菜籽精油的研究进展期刊论文-中国调味品 2009(04)2周辉，卢向阳，用云，黄成江芹菜化学成分及药理活性研究进展

24、J氨基酸和生物资源，2006，28(1)：693莫小路;朱庆玲;陈瑜珍 几种植物精油的抗菌作用研究期刊论文-中成药 2010(07)4Zheng GQ，Kenney PM，Zhang Jet a1Chemop revention of benzoapyrene-induced forestomach cancer in mice by natural phthalides from celery seed oilJNutr Cancer，1993，19(I)：77·865段光东;姜子涛;李荣 芹菜籽精油抗氧化能力的研究期刊论文-中国调味品 2009(09)6Gupta S，Afaq

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27、04(08)13李楠，祖元刚，王微 芹菜籽精油的抑茵与抗氧化作用研究期刊论文-中国调味品2012（5）14 郑勇，张志兰.正交实验法优选豆蔻挥发油提取工艺J.时珍国医国药，2006，17(4):596.15Momin RA，Ramsewak RS，Nair MG，et a1Bioactive compounds and1，3-di(cis)一9一octadecenoyl一2-(cis，cis)-9，1 2-octadecadienoylglycerol from Apium graveolens LseedsJJ Agric Food Chem，2000，48(9)：3785378816 Fr

28、iedman M，Henika PIL Mandrell REBactericidal activities of plant essential oils and some of their isolated constituents against Campylobacterjejuni，Escherichia coli，Listeria monocytogenes and Salmonella entericaJJ Food Prot，2002，65(1 0)：1 545·1 56017 Elgayyar M，Draughon FA，Golden DA，et a1Antimicrobial activity of essential oils from plants