CN102978005A

CN102978005A - 超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法

Info

Publication number: CN102978005A
Application number: CN2012105184159A
Authority: CN
Inventors: 巫建国; 晏家瑛; 万佳
Original assignee: CHONGQING INSTITUTE OF DAILY-USED CHEMICAL INDUSTRY
Current assignee: CHONGQING INSTITUTE OF DAILY-USED CHEMICAL INDUSTRY
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开了超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，包括如下步骤，先将云木香冷冻干燥至水分的重量百分比小于10%，切片，然后粉碎，得云木香粉；再将云木香粉在温度为40-55℃，萃取压力为10-30MPa，CO₂流量为5-25L/h条件下，萃取30-240分钟，得到云木香精油；用本方法提取云木香精油，萃取效率高，不会造成精油成分热分解，得率高达6.04%；与传统方法相比，大大地提高了生产效率，缩短了生产周期，产品得率高，经济效益显著；且无环境污染，并便于人工控制和工业化生产。

Description

超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法

技术领域

本发明涉及一种萃取方法，特别涉及超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法。

背景技术

木香分为云木香、川木香及土木香。云木香为菊科植物云木香（Aucklandia lappa Decne．）的干燥根。川木香为菊科植物川木香(Vladimiria souliei Ling.)或灰毛川木香(Vladimiria souliei Ling var．cinerea Ling)的干燥根，土木香为菊科植物土木香(Inula helenium L.)的干燥根。云木香主产重庆开县及云南丽江，重庆开县目前是全国最大的云木香产地。川木香主产四川松潘、西昌，土木香主产西藏、河北。不同品种木香的成分和功效有所不同。云木香主含挥发油0.3-3％、木香碱0.05％、菊糖18％，挥发油中主要成分为木香内酯、二氢木香内酯、α-木香醇、α-木香酸、风毛菊内酯、二氢木香内酯、异二氢木香内酯、异土木香内酯、单紫杉烯、α-及β-木香烯、α-及β-紫罗兰酮、β-芹子烯等。川木香含挥发油2～3％及菊糖，挥发油中含川木香内酯，去氢木香内酯、土木香内酯、愈创木烯醇、佛手柑油烯等。云木香性温，味辛、苦，归脾、胃、大肠、三焦、胆经。云木香行气止痛、健脾消食；用于胸脘胀痛、泻痢、后重、食积不消、不思饮食。传统云木香精油有效成分的提取方法是蒸馏法，蒸馏法因温度高、蒸馏时间长，常使云木香某些有效成分受到破坏，另外，某些药效成分如木香碱蒸馏法也无法分离提取。超临界二氧化碳萃取技术是天然植物药物提取分离方面具有巨大优势的分离提取技术。它具有萃取温度低、无溶剂残留、提取效率高等优点，非常适合云木香药效成分的分离提取。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，云木香精油萃取效率高，条件可控。

为实现上述发明目的，技术方案为：

1. 超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，包括如下步骤：

a.将云木香冷冻干燥至水分的重量百分比小于10%，切片，然后粉碎，得云木香粉；

b.将步骤a所得云木香粉在温度为40-55℃、萃取压力为10-30MPa、CO₂流量为5-25L/h、萃取30-240分钟，得云木香精油。

优选的，所述步骤a中，所述粉碎是将切片的云木香粉碎为30-100目。

优选的，所述步骤b中，所述温度为50℃。

优选的，所述步骤b中，所述萃取压力为20MPa。

优选的，所述步骤b中，所述CO₂流量为20 L/h。

更优选的，所述步骤b中所述萃取时间为210分钟。

本发明有益效果在于：本发明公开的超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，原料处理简单，只需要冷冻干燥粉碎即可，木香精油的萃取效率高，能够将云木香中的木香精油最大限度提取出来，最高达6.04%；提取的功效性成分更全，可提取出云木香生物碱等，且不会造成精油成分热分解，萃取时间短，萃取30-240分钟即可，与传统的提取木香精油的蒸馏法相比，大大地提高了生产效率，缩短了生产周期，产品无热分解，产品得率高，经济效益显著；本发明公开的萃取方法以CO₂为萃取剂，不会对环境造成污染，并且便于人工控制和工业化生产。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明进行详细的描述。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。

一、试剂、原料及实验仪器

云木香（购于重庆开县），食品级CO₂（市售）。

HA-221-50-06-C型超临界流体萃取装置（江苏南通华安超临界萃取有限公司）。

LGJ-18B冷冻干燥机（北京松源华兴科技发展有限公司）。

HX 500A型高速中药粉碎机（浙江省永康市溪岸五金药具厂）。

二. 超临界二氧化碳萃取云木香精油

超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，具体步骤为：

a.将云木香冷冻干燥至水分的重量百分比小于10%，切片，得到的云木香干片，然后用粉碎机粉碎，过30-100目筛，得云木香粉；

由于超临界对于被萃取物料的水分含量有较高的要求，所以在用超临界提取云木香精油时必须将水分含量控制在10%以下。

本发明是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。当气体处于超临界状态时，性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，粘度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10~100倍；因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力，能够选择性地将物料中某些成分提取出来。

三、萃取温度对云木香精油提取率的影响

由于温度对流体溶解能力的影响比较复杂。在不同的压力范围内，温度对溶解度有截然相反的影响，这实际上是温度对流体密度及溶剂挥发度影响不同造成的。一方面随着温度升高，分子热运动速度增加，相互碰撞几率提高，CO₂的溶剂能力增加，有利于萃取，但是温度的增高，又会使流体密度减小，溶质的溶解度下降，携带物质的能力降低，又不利于萃取。因此，萃取率的高低取决于在某个温度下，何种状态占优。设定实验的压力为20MPa，流量为20L/h，分别在萃取温度为40℃、45℃、50℃、55℃，进行实验，找出最佳的温度，在不同温度下云木香精油的得率如表1所示。

表1. 不同温度下云木香精油的得率

实施例1	萃取压（MPa）	萃取温度（℃）	得率（%）
				实施例1	20	40	5.67
实施例2	20	45	5.78
				实施例3	20	50	5.97
实施例4	20	55	5.85

由表1可知，当温度高于40℃，随着温度的升高，云木香精油的得率上升；当温度为50℃时得率最高，温度继续上升达到55℃时，得率开始下降。因此，萃取木香精油的较佳温度为50℃。

三、萃取压力对云木香精油提取率的影响

萃取压力是影响超临界CO₂萃取的重要操作参数，萃取压力的变化，一方面影响着萃取效率，另一方面影响着萃取选择性。随着压力升高，CO₂的密度增大，超临界流体的溶解力也增大，压力较低时，密度随压力升高增加很快，而当压力达到一定程度后，密度随压力升高增加比较缓慢，因而溶解能力增加较小。为了找出压力对系统的影响规律，在实施例1-4基础上，固定萃取温度为50℃和CO₂流量为20L/h，在萃取压力分别为10MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa进行实验，测定不同萃取条件的云木香精油得率，结果如表2所示。

表2. 不同萃取压力下云木香精油的得率

实施例	萃取压力MPa	萃取温度℃	萃取得率（%）
				实施例5	10	50	4.52
实施例6	15	50	5.68
				实施例7	20	50	5.86
实施例8	25	50	5.78
				实施例9	30	50	5.72

从表2可知，云木香精油得率不是压力越高云木香精油的得率就越高。当萃取压力从10MPa升至20MPa时，随着萃取压力升高云木香精油得率逐渐升高；当萃取压力在20MPa的情况下，得率最高；当压力超过20MPa后，随着萃取压力升高，得率则呈下降趋势。因此，萃取压力为20MPa时是萃取云木香精油的较佳萃取压力。

四、CO ₂ 流量对云木香精油提取率的影响

CO₂的流量对云木香精油的萃取率也有明显的影响。流量大，流速快，溶质与溶剂之间的传质传热效果随之提高，有利于萃取，但流速太快，停留时间缩短，未达到萃取平衡，导致CO₂用量增加，造成不必要的材料和能源消耗，如果CO₂的流量较小，与原料接触时间较长，萃取效果原则上应该好，但是由于流速慢，萃取时间就会延长，影响效率，而且萃取物质很容易在管路中分离出来，容易堵塞管线。因此为达到快速萃取、节约能源、可降低生产成本的目的，需选择合适的CO₂流量。在其它条件不变的情况下，设定萃取压力为20MPa，萃取温度为50℃，CO₂流量分别为5 L/h 、10 L/h 、15 L/h 、20L/h、25 L/h进行实验，测定不同CO₂流量下云木香精油的得率，结果如表3所示。

表3、不同CO₂流量下的云木香精油的得率

实施例	萃取温度℃	萃取压力MPa	萃取流量L/h	萃取得率（%）
					实施例10	50	20	5	3.41
实施例11	50	20	10	5.36
					实施例12	50	20	15	5.78
实施例13	50	20	20	5.89
					实施例14	50	20	25	5.81

从表3可看出，随着CO₂流量的增大，云木香精油得率逐渐升高，当流量在20L/h的情况下，云木香精油得率最高，萃取效果最好。但当流量超过20L/h时，随着CO₂流量的增大，提取率呈下降趋势。

五、萃取时间对云木香精油提取率的影响

云木香精油萃取时间并不是越长越好，时间长提取率肯定高一些，但是萃取时间过长，会降低生产效率和增加成本，不利于规模生产。为此，以30min为起始时间，每隔30min出一次萃取物，最长时间到240min，计算得率，找出最佳萃取时间。不同萃取时间，云木香精油得率如表4所示。

表4、不同萃取时间云木香精油的得率

由表4可知，每隔30分钟收集一次萃取物，时间越长云木香精油得率越大，但从180-210分钟得率上升就比较慢了，210分钟以后基本不上升了。这表明，萃取达到一定时间后，萃取得率就达到最高点，基本上到了极限，再延长时间已无益处。因此，萃取云木香精油的较佳萃取时间为180分钟。

从实施例1-22结果可以看出，萃取压力为20MPa，萃取温度为50℃，萃取流量为20L/h，萃取时间为180分钟时，可达到较高的萃取得率。

六、正交实验及结果

根据以上单因子实验，发现对萃取率影响较大的几个因素是：萃取时间，萃取温度，萃取压力和CO₂流量。在此基础上，进一步进行正交实验，优化实验条件。在萃取装置中装料（云木香粉）重量固定300g。分别对萃取时间，萃取温度，萃取压力和CO₂流量作出优选。研究萃取时间，萃取温度，萃取压力和CO₂流量的主次关系和最佳组合。因素设置和因素水平见表5，正交实验结果如表6所示：

表5. 正交试验因素水平表

表6. 正交试验结果

表6的正交试验结果表明，各因素对云木香精油得率影响的主次关系为：萃取温度>CO₂流量>萃取时间>萃取压力。

由表6可知，超临界CO₂萃取云木香精油的最佳条件为：A3B1C3D1，即：萃取温度为50℃、萃取压力为20MPa、萃取时间为3.5h、萃取流速为20L∕h。

将最佳萃取条件进行重复实验，萃取温度50℃、萃取压力20MPa、萃取时间3.5h、萃取流速20L∕h，装料1000g，作二次平行实验，其结果见表7。

表7. 重复实验结果

编号	温度℃	压力MPa	时间h	流速L∕h	精油重量g	得率 %
							1	50	20	3.5	20	60.41	6.04
2	50	20	3.5	20	60.25	6.02
							平均值					60.33	6.03

试验结果表明，该工艺条件的结果重复性好、平均值为6.03%，说明此工艺条件合理可靠，可在工业化生产中使用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims

1.超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a. 将云木香冷冻干燥至水分的重量百分比小于10%，切片，然后粉碎，得云木香粉；

b. 将步骤a所得云木香粉在温度为40-55℃、萃取压力为10-30MPa、CO₂流量为5-25L/h、萃取30-240分钟，得云木香精油。

2.根据权利要求1所述超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，其特征在于：所述步骤a中，所述粉碎是将切片的云木香粉碎为30-100目。

3.根据权利要求1所述超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，其特征在于：所述步骤b中，所述温度为50℃。

4. 根据权利要求1所述超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，其特征在于：所述步骤b中，所述萃取压力为20MPa。

5. 根据权利要求1所述超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，其特征在于：所述步骤b中，所述CO₂流量为20 L/h。

6. 根据权利要求1-5任一项所述超临界二氧化碳萃取云木香精油的方法，其特征在于：所述步骤b中所述萃取时间为210分钟。