迷迭香抗氧化剂和精油一步提取工艺的研究

迷迭香抗氧化剂和精油一步提取工艺的研究

毕良武等人研究了两种提取方法：一步一步地提取抗癫痫药物和提取油，主要利用抗癫痫药物和添加剂在极性溶剂和非极性溶剂中的溶解性能，综合提取添加剂和添加剂。研究过程中发现,由极性溶剂与非极性溶剂组成的混合溶剂也可以实现综合提取和分离的过程。因此,本研究提出了一种迷迭香抗氧化剂和精油的一步提取方法,即在循环提取器中,用极性有机溶剂和非极性(或弱极性)有机溶剂组成的混合溶剂直接循环提取迷迭香叶子,迷迭香精油被迅速提取进入溶剂相,而迷迭香抗氧化剂同时被逐步提取进入溶剂相,当进入循环收集器的提取液中迷迭香抗氧化剂超过一定浓度后就饱和析出,得到含有浅色不溶固体迷迭香抗氧化剂的提取液,过滤,得到迷迭香抗氧化剂,滤液在蒸去溶剂得到迷迭香精油。1实验部分1.1鼠尾草酸和迷迭香酸标准样品迷迭香叶子(气干)由厦门劲美生物科技有限公司提供。乙醇、乙酸乙酯、石油醚(沸程60～90℃)均为分析纯。鼠尾草酸和迷迭香酸标准样品均来自英国Axxora(UK)Ltd公司。自制循环提取器;水浴锅。1.2分离和溶解成功率高的溶剂该提取过程的基本原理是利用非极性(或弱极性)有机溶剂和极性有机溶剂组成的混合溶剂进行提取,以获取溶于非极性(或弱极性)有机溶剂的迷迭香精油和沉淀状的迷迭香抗氧化剂,并实现自动分离(具体过程见图1)。此方案利用含部分极性溶剂的石油醚混合液对迷迭香抗氧化剂与迷迭香精油,在不同温度和浓度状态下溶解性能的区别,实现迷迭香抗氧化剂和迷迭香精油既同时与迷迭香叶子残渣分离,又自身分别以固态和溶液状态分开。首先,以纤维素、半纤维素及木质素等高分子化合物为主体成分的迷迭香叶残渣基本不溶于混合溶剂,就不会进入底部接收器;其次,以弱极性的小分子烃类化合物为主体成分的迷迭香精油,无论是在较高温度还是较低温度下都可溶于混合溶剂,被提取后始终留在溶剂相中;再者,混合溶剂对迷迭香抗氧化剂在较高温度(较低浓度)下有一定的溶解性,而在较低温度(较高浓度)下溶解性就差,在反复循环过程中,迷迭香抗氧化剂不断从提取器中溶出,进入底部接受器后就会不断从混合溶剂中析出,实现与含精油溶剂相的分离。1.3提取提取冷却按图1提取过程,在循环提取器中分别放入迷迭香叶子,底部烧瓶中放入5～15倍各种含石油醚的混合溶剂,水浴80℃回流循环提取,冷却。收集器中得到浅色固体和深色提取液,将此含固体的提取液直接过滤、洗涤、干燥,得到浅肉色或浅黄至浅黄绿色迷迭香抗氧化剂,滤液再回收溶剂和迷迭香精油。1.4分析和设备1.4.1gc-ms联用法气相色谱仪型号为日本产SHIMADZUGC-2014,澳大利亚产色谱柱SE-54(0.53mm×30m),柱温控制:60℃保持2min,以7℃/min升温至250℃,并保持20min。载气为氮气,检测器为FID,温度220℃;进样器温度270℃。各组分含量的测定,采用峰面积归一化法。AgilentGC-MS联用仪(色谱型号Agilenttechnologies6890NNetworkGCsystem,质谱型号Agilent5973NetworkMassSelectiveDetector,进样器型号Agilent7683SeriesInjector),采用与上述气相色谱分析相似的色谱条件。成分鉴定主要依据质谱数据库NIST02进行自动比对完成,同时利用ISO1342-2000《迷迭香精油》标准文本中所提供的色谱图和各对应峰的成分进行二次验证。1.4.2方法与标准曲线的测定液相色谱具体分析方法及仪器与前文相同。分析样品和标样均采用无水乙醇溶解配制成待测溶液,主要根据色谱保留时间和文献数据进行定性判断,利用标准样品所测标准曲线进行定量。2结果与讨论2.1提取溶剂的选择本研究主要对比了不同种类的混合溶剂对迷迭香抗氧化剂提取效果的影响。由表1结果可知,增加极性溶剂(特别是乙醇)比例会显著提高迷迭香抗氧化剂的提取率,但极性溶剂不能过高,否则会影响抗氧化剂的析出,一般极性溶剂占5%～10%比较适宜。实验发现,比较适宜的提取温度为80℃,提取时间3h,混合溶剂为迷迭香原料质量的10倍,混合溶剂石油醚-乙醇-水体积比80∶15∶5,抗氧化剂的得率16.98%,迷迭香精油的得率2.00%～3.00%。2.2叶素、烯酮和龙脑酯类根据GC和GC-MS分析结果(表2)可知,迷迭香精油的主要成分为α-蒎烯、1,8-桉叶素、莰烯樟脑、马鞭草烯酮、龙脑、4-松油醇、苧烯和乙酸龙脑酯等。一步提取法所得精油与两步提取法相比,主要成分种类基本相同,但各成分的GC含量有一定区别,其中最明显的是α-蒎烯含量比较高,这可能与高比例的非极性混合溶剂易于提取α-蒎烯和莰烯等成分有关。2.3迷迭香氧化酶鼠尾草酸标准样品的质量与其HPLC相应峰面积关系曲线的平均斜率(k)为178562.9单位面积(以μg鼠尾草酸计)。迷迭香酸标准样品的质量与其HPLC相应峰面积关系曲线的k为338740.3单位面积(以μg迷迭香酸计)。由于鼠尾草酚是鼠尾草酸部分氧化形成的内酯环产物,它们的化学结构非常相似,两者的色谱相应因子也相近,因此可以用鼠尾草酸的k值代替鼠尾草酚的k值,用于其HPLC含量测定和计算。图2为一步提取法所得迷迭香抗氧化剂的HPLC图。一步提取法所得迷迭香抗氧化剂主要含有鼠尾草酸、鼠尾草酚和迷迭香酸等活性成分,它们的平均质量分数分别为15.17%、2.51%和5.62%。一步提取法所得迷迭香抗氧化剂主要活性成分鼠尾草酸比两步提取法略低。3精油提取方法的确定3.1极性和非极性混合溶剂的一步提取法是迷迭香精油和抗氧化剂综合提取的有效方法,操作简单,容易实施。与前文的两步法相比,一步法的操作周期更短,更利于实施。3.2一步提取法比较适宜的提取条件为:混合溶剂为石油醚-乙醇-水(体积比80∶15∶5),其用量为迷迭香原料质量的10倍,提取温度为80℃,提取时间为3h。3.3一步提取法提取迷迭香精油的得率在2.00%～3.00%,迷迭香精油的主要成分为α-蒎烯、1,8-桉叶素、莰烯樟脑、马鞭草烯酮、龙脑、4-松油醇、苧烯和乙酸龙脑酯等。与前文的两步法相