CN102093321A

CN102093321A - 蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置及其方法

Info

Publication number: CN102093321A
Application number: CN2010105910823A
Authority: CN
Inventors: 王宏涛; 赵凯歌; 李军; 苏玉忠
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: CN102093321B

Abstract

蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置及其方法，涉及一种超临界色谱分离技术。所述装置设有二氧化碳储罐、过滤器、低温冷却液循环泵、二氧化碳高压泵、精油储罐、精油计量泵、精油定量器、排气切换阀、色谱柱、在线高压紫外分光光度仪、在线色谱检测工作站、压力调解阀、收集切换阀、流量计、2个分离收集器、恒温加热器、恒温冷却器和温度控制器。分离时，启动精油计量泵，精油由精油计量泵打入精油定量器；启动低温冷却液循环泵和二氧化碳高压泵，二氧化碳进入精油定量器，使精油定量器中流体进入色谱柱；从分离收集器中流出的二氧化碳通过流量计计量流量；各馏分产物在分离收集器底部回收，通过计算可得到橙油素馏分产物的浓度及回收率。

Description

蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种超临界色谱分离技术，尤其是涉及一种蜜柚精油中抗癌成分橙油素的超临界二氧化碳色谱分离装置及其方法。

背景技术

橙油素是一种重要的天然抗癌活性物质，其结构式为：

能够抑制或防止如皮肤、口腔、食道、肠、肺、肝脏等多种癌症肿瘤的发生和发展。Tanaka.T和Hirose.Y等发表在Cancer Research、Carcinogenesis、Oncology、Clinical Cancer Research等国际权威期刊上的多篇临床研究论文已证实，橙油素对上述癌症肿瘤有良好的抑制作用。橙油素广泛存在于柑橘类果实的果皮及果肉中，Ogawa.K等(1.K.Ogawa，A.Kawasaki，T.Yoshida，H.Nesumi，M.Nakano，Y.Ikoma，M.Yano，Evaluation of Auraptene Content in CitrusFruits and Their Products，J.Agric.Food Chem.，48(2000)，1763-1769)实验测定了各种柑橘类果实中橙油素的含量，尤其在蜜柚果皮中含量较高，通常蜜柚果皮精油中橙油素的含量为0.6％～1.0wt％。

橙油素的传统提取分离方法主要有；溶剂提取结晶法、溶剂提取柱层析法或吸附法。Kariyonet等(2.Kariyonet，Matsunot.Studies on the constituents of orange oil.I.On the structureof auraptene，Pharmaceutical bulletin.1(1953)，119-22)采用溶剂提取结晶法将柑橘精油首先减压蒸馏，再用乙醇溶解结晶，最后用乙醇、乙醚、石油醚、乙醇四次重结晶得到橙油素晶体。此法过程繁琐，溶剂用量大，橙油素回收率低。Tanaka.T和Takahashi.Y等(3.T.Tanaka，K.Kawabata，M.Kakumoto，et al.Citrus auraptene exerts dose dependent chemopreventive activity inrat large bowel tumorigenesis：the inhibition correlates with suppression of cell proliferation andlipid peroxidation and with induction of phase II drug-metabolizing enzymes，Cancer Res，58(1998)，2550-2556；4.T.Yasuo，I.Nobuya，K.Shigeru，I.Nobuya，K.Wataru，Y Keiko，M.Akira，Rapidand Convenient Method for Preparing Aurapten-Enriched Product from Hassaku Peel Oil：Implications for Cancer-Preventive Food Additives，J.Agric.Food Chem，50(2002)，3193-3196)采用溶剂提取柱层析法或吸附法从柑橘类八朔的果皮中提取精油，将精油经柱层析吸附，再用乙醇水溶液梯度洗脱，分离得到浓度为64.1wt％的橙油素，其回收率可达91.0％。此法过程简单，用时较短，但溶剂消耗量大，橙油素回收较为困难。上述橙油素的传统提取分离方法仅适用于实验室较少量橙油素的分离及其分析测定，且橙油素产物中存在有机溶剂残留，目前这些方法无法满足提取分离大量高纯度橙油素的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置及其方法。

本发明所述蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置设有二氧化碳储罐、过滤器、低温冷却液循环泵、二氧化碳高压泵、精油储罐、精油计量泵、精油定量器、排气切换阀、色谱柱、在线高压紫外分光光度仪、在线色谱检测工作站、压力调解阀、收集切换阀、流量计、2个分离收集器、恒温加热器、恒温冷却器和温度控制器。流动相二氧化碳储罐的出口依次接过滤器、低温冷却液循环泵入口，低温冷却液循环泵的冷气出口接二氧化碳高压泵的入口，二氧化碳高压泵出口接精油定量器入口；精油储罐出口接精油计量泵入口，精油计量泵出口接精油定量器入口，精油定量器出口经排气切换阀的一端连接色谱柱入口，排气切换阀另一端用于排气；色谱柱及精油定量器设于恒温加热器内并由恒温加热器加热，色谱柱出口连接在线高压紫外分光光度仪及其在线色谱检测工作站；在线高压紫外分光光度仪出口依次连接压力调解阀、收集切换阀入口，收集切换阀2个出口分别连接2个分离收集器的入口，2个分离收集器上部出口相连后接流量计入口，2个分离收集器设于恒温冷却器内并由恒温冷却器冷却；在恒温加热器与恒温冷却器上分别设有温度控制器，以调节控制恒温加热器与恒温冷却器的温度。

在二氧化碳储罐的出口与过滤器入口之间可设有阀门，在二氧化碳高压泵出口与精油定量器入口之间可设有阀门，在精油计量泵出口与精油定量器入口之间可设有阀门，在2个分离收集器下部可设有阀门；在精油定量器出口可设有压力表，压力由二氧化碳高压泵调节。在色谱柱出口可设有压力表，压力由压力调节阀调节。

所述精油定量器的入口可设在精油定量器底部。

整套装置可采用耐高压不锈钢材料制成。

本发明所述蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离的方法包括以下步骤：

1)打开精油计量泵出口阀及排气切换阀的排气出口，启动精油计量泵，精油储罐内的精油由精油计量泵打入精油定量器，待精油在排气切换阀的排气出口流出即关闭排气切换阀及精油计量泵出口阀，并关闭精油计量泵，此时精油注满精油定量器；

2)启动低温冷却液循环泵，打开二氧化碳储罐出口阀及二氧化碳高压泵出口阀，启动二氧化碳高压泵，二氧化碳经过滤器由二氧化碳高压泵加压进入精油定量器，打开排气切换阀色谱方向出口，使精油定量器中流体进入色谱柱，色谱柱的压力由二氧化碳高压泵及压力调节阀控制调节；

3)通过恒温加热器加热并由温度控制器控制色谱柱及精油定量器的温度；

4)由在线高压紫外分光光度仪及其在线色谱检测工作站观察精油的色谱分离情况，根据色谱分离情况即精油中不同馏分的停留时间调节收集切换阀，各馏分由压力调节法减压在各分离收集器中收集不同馏分产物，从分离收集器中流出的二氧化碳通过流量计计量流量；

5)色谱分离完成后，各馏分产物在分离收集器底部回收，采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和高效液相色谱(HPLC)进行定性及定量分析，称量并记录各馏分产物的重量，通过计算可得到橙油素馏分产物的浓度及回收率。

所述精油储罐中蜜柚精油原料的橙油素含量为0.785wt％(由高效液相色谱(HPLC)分析测定)。所述分离收集器中流出的二氧化碳流量为5～10L/min。所述由二氧化碳高压泵加压进入色谱柱的压力为10～30MPa。所述由温度控制器控制色谱柱及精油定量器的温度为313～333K。

在步骤4)中，当达到要求的压力和温度后，通过在线高压紫外分光光度仪及其在线色谱检测工作站观察精油的色谱分离情况，同时保持稳定的二氧化碳流量。

由于超临界流体具有特殊的物理化学性质，在橙油素的提取分离方面具有传统分离方法无法比拟的优势。超临界二氧化碳色谱分离可以通过调节流动相二氧化碳的压力和温度而方便地改变其对橙油素的溶解能力，控制橙油素分离的选择性，分离效率高，操作过程用时短，且橙油素产物中无溶剂残留，实现橙油素的绿色清洁分离。

本发明的待分离原料为蜜柚精油，采用超临界二氧化碳为溶剂和流动相，采用十八烷基键合硅胶(ODS)为固定相，在一定压力、温度和CO₂流量条件范围内分离回收蜜柚精油中抗癌成分橙油素，以获得高纯度和高回收率的橙油素产物。

本发明的突出优点在于采用绿色无污染的环境友好的超临界二氧化碳色谱分离技术，实现分离过程的高效率，操作过程简单、用时短，且产物中无溶剂残留。作为流动相的二氧化碳无毒、无味、价格便宜、可循环利用，二氧化碳的临界温度接近常温，因此，分离过程节省能耗。此外，流动相二氧化碳与溶质橙油素分离只通过降低压力即得到完全分离，工艺过程简单，操作容易。

本发明的技术效果是可以通过超临界二氧化碳色谱分离得到的橙油素产物的浓度及回收率检验。橙油素的浓度及回收率主要受压力、温度及二氧化碳流量控制。从原料蜜柚精油中分离得到的橙油素产物的最高浓度可达81.6％，回收率最高可达98.5％，回收效率高，无任何溶剂残留，可用于抗癌药物。

本发明主要应用于天然植物精油中有价值成分的分离领域，尤其应用于柑橘类精油中活性成分的分离，更适合柑橘类果实的深加工及提高其附加值。

附图说明

图1为本发明所述蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置的结构组成示意图。

具体实施方式

本发明所述蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置详细装置实施例如图1所示，精油储罐5的出口接精油计量泵6的入口，精油计量泵6的出口连接阀门V₃，通过阀门V₃的精油进入精油定量器7。精油定量器7的出口连接排气切换阀8，排气切换阀8的一端用于放空，另一端连接色谱柱9的入口。当精油定量器7注满精油立即将排气切换阀8的出口切换到另一端连接色谱柱9的入口。流动相二氧化碳储罐1的出口连接阀门V₁，通过阀门V₁的二氧化碳进入过滤器2，然后经过低温冷却液循环泵3冷却至零度以下进入二氧化碳高压泵4。二氧化碳高压泵4出口连接阀门V₂，二氧化碳经阀门V₂进入精油定量器7溶解已注满其中的精油，并经排气切换阀8进入色谱柱9。色谱柱9及精油定量器7由其外围设有的恒温加热器15加热，色谱柱9出口连接在线高压紫外分光光度仪10及其在线色谱检测工作站11，精油经色谱柱9的分离情况在在线色谱检测工作站11中被监测。在线高压紫外分光光度仪10的出口依次连接压力调解阀12及收集切换阀13的入口，收集切换阀13的2个出口分别连接2个分离收集器C1和C2的入口。各精油馏分经压力调节阀12减压和收集切换阀13的切换，分别在2个分离收集器C1和C2中与二氧化碳分离并被在底部收集，分离收集器C1和C2上部出口相连后接入流量计14测量二氧化碳流量。2个分离收集器C1和C2由其外围设有的恒温冷却器16冷却至零度。

在精油定量器7出口及色谱柱9出口分别接压力表P，压力由二氧化碳高压泵4和压力调解阀12调节。在恒温加热器15与恒温冷却器16上分别设有温度控制器TC，以调节恒温加热器15与恒温冷却器16的温度。

整套装置可采用耐高压不锈钢材料制成。原料采用蜜柚精油，流动相可采用超临界二氧化碳，固定相吸附剂采用十八烷基键合硅胶(ODS)。

以下给出利用蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置分离蜜柚精油中抗癌成分橙油素的实施例，所述精油储罐中蜜柚精油原料的橙油素含量为0.785wt％(由高效液相色谱(HPLC)分析测定)。所述分离收集器中流出的二氧化碳流量为5～10L/min。所述由二氧化碳高压泵加压进入色谱柱的压力为10～30MPa。所述由温度控制器控制色谱柱及精油定量器的温度为313～333K。其具体步骤如下：

1)打开精油计量泵出口阀及排气切换阀的排气出口，启动精油计量泵，精油储罐内的精油由精油计量泵打入精油定量器，待精油在排气切换阀的排气出口流出即关闭排气切换阀及精油计量泵出口阀，并关闭精油计量泵，此时精油注满精油定量器。

2)启动低温冷却液循环泵，打开二氧化碳储罐出口阀及二氧化碳高压泵出口阀，启动二氧化碳高压泵，二氧化碳经过滤器由二氧化碳高压泵加压进入精油定量器，打开排气切换阀色谱方向出口，使精油定量器中流体进入色谱柱，色谱柱的压力由二氧化碳高压泵及压力调节阀控制调节。

3)通过恒温加热器加热并由温度控制器控制色谱柱及精油定量器的温度。

4)由在线高压紫外分光光度仪及其在线色谱检测工作站观察精油的色谱分离情况，根据色谱分离情况即精油中不同馏分的停留时间调节收集切换阀，各馏分由压力调节法减压在各分离收集器中收集不同馏分产物，从分离收集器中流出的二氧化碳通过流量计计量流量；当达到要求的压力和温度后，通过在线高压紫外分光光度仪及其在线色谱检测工作站观察精油的色谱分离情况，同时保持稳定的二氧化碳流量。

以下给出具体实施例。

实施例1：蜜柚精油，由蜜柚果皮采用水蒸气蒸馏获得，其中橙油素含量为0.785wt％(重量)，由福建省国农农业发展有限公司提供。二氧化碳，食品级，纯度≥99.5％，由厦门市林德气体有限公司提供。操作条件：压力10MPa、温度313K、二氧化碳流量5.0L/min。得到橙油素产物的回收率为88.2％，浓度为37.8wt％。

实施例2：蜜柚精油，由蜜柚果皮采用水蒸气蒸馏获得，其中橙油素含量为0.785wt％(重量)，由福建省国农农业发展有限公司提供。二氧化碳，食品级，纯度≥99.5％，由厦门市林德气体有限公司提供。操作条件：压力20MPa、温度323K、二氧化碳流量9.5L/min。得到橙油素产物的回收率为92.5％，浓度为64.6wt％。

实施例3：蜜柚精油，由蜜柚果皮采用水蒸气蒸馏获得，其中橙油素含量为0.785wt％(重量)，由福建省国农农业发展有限公司提供。二氧化碳，食品级，纯度≥99.5％，由厦门市林德气体有限公司提供。操作条件：压力30MPa、温度313K、二氧化碳流量9.8L/min。得到橙油素产物的回收率为96.7％，浓度为78.4wt％。

实施例4：蜜柚精油，由蜜柚果皮采用水蒸气蒸馏获得，其中橙油素含量为0.785wt％(重量)，由福建省国农农业发展有限公司提供。二氧化碳，食品级，纯度≥99.5％，由厦门市林德气体有限公司提供。操作条件：压力30MPa、温度333K、二氧化碳流量10L/min。得到橙油素产物的回收率为98.5％，浓度为81.6wt％。

Claims

1.蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置，其特征在于设有二氧化碳储罐、过滤器、低温冷却液循环泵、二氧化碳高压泵、精油储罐、精油计量泵、精油定量器、排气切换阀、色谱柱、在线高压紫外分光光度仪、在线色谱检测工作站、压力调解阀、收集切换阀、流量计、2个分离收集器、恒温加热器、恒温冷却器和温度控制器；流动相二氧化碳储罐的出口依次接过滤器、低温冷却液循环泵入口，低温冷却液循环泵的冷气出口接二氧化碳高压泵的入口，二氧化碳高压泵出口接精油定量器入口；精油储罐出口接精油计量泵入口，精油计量泵出口接精油定量器入口，精油定量器出口经排气切换阀的一端连接色谱柱入口，排气切换阀另一端用于排气；色谱柱及精油定量器设于恒温加热器内并由恒温加热器加热，色谱柱出口连接在线高压紫外分光光度仪及其在线色谱检测工作站；在线高压紫外分光光度仪出口依次连接压力调解阀、收集切换阀入口，收集切换阀2个出口分别连接2个分离收集器的入口，2个分离收集器上部出口相连后接流量计入口，2个分离收集器设于恒温冷却器内并由恒温冷却器冷却；在恒温加热器与恒温冷却器上分别设有温度控制器，以调节控制恒温加热器与恒温冷却器的温度。

2.如权利要求1所述的蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置，其特征在于在二氧化碳储罐的出口与过滤器入口之间设有阀门；在二氧化碳高压泵出口与精油定量器入口之间设有阀门；在精油计量泵出口与精油定量器入口之间设有阀门，在2个分离收集器下部设有阀门。

3.如权利要求1所述的蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置，其特征在于在精油定量器出口设有压力表。

4.如权利要求1所述的蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置，其特征在于在色谱柱出口设有压力表。

5.如权利要求1所述的蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置，其特征在于所述精油定量器的入口设在精油定量器底部。

6.蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离的方法，其特征在于，采用如权利要求1所述蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离装置，所述方法包括以下步骤：

5)色谱分离完成后，各馏分产物在分离收集器底部回收，采用气相色谱-质谱联用仪和高效液相色谱进行定性及定量分析，称量并记录各馏分产物的重量，通过计算得到橙油素馏分产物的浓度及回收率。

7.如权利要求6所述的蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离的方法，其特征在于所述由二氧化碳高压泵加压进入色谱柱的压力为10～30MPa。

8.如权利要求6所述的蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离的方法，其特征在于所述由温度控制器控制色谱柱及精油定量器的温度为313～333K。

9.如权利要求6所述的蜜柚精油中橙油素的超临界色谱分离的方法，其特征在于在步骤4)中，当达到要求的压力和温度后，通过在线高压紫外分光光度仪及其在线色谱检测工作站观察精油的色谱分离情况，同时保持稳定的二氧化碳流量。