CN103361177B - 一种从致香原料中提取致香化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从致香原料中提取致香化合物的方法。本发明所述方法是以多种含有致香成分的物质为原料，采用特异性酶降解、致香微生物转化等生物靶向分离和产香技术，结合现代膜分离技术等方式，提取出致香化合物的产品。本发明所述方法与传统的提取工艺相比较，可以更加高效快速的提取致香化合物，且提取分离效率和致香效率均显著提高，具有很好的市场应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及材料提取及化合物加工领域，具体涉及一种从致香原料中提取致香化合物的方法。
背景技术
传统的植物提取方法包括煎煮法、浸渍法、回流法、索氏提取法、水蒸气蒸馏法等，这些提取方法与工艺具有操作简单的优点，但是这些方法同时存在着提取周期长、有效成分损失多、提取收率低、提取物中杂质的量高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从致香原料中提取致香化合物的方法，具有经济环保、安全可靠的优点，且提取得到的致香化合物香气浓郁，可应用的领域广泛。
本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：
一种从致香原料中提取致香化合物的方法，其中，所述致香原料为烟末、低次烟叶、沉香木、红枣、鼠尾草、香根鸢尾、罗勒、檀香木、山苍子、薰衣草或神香草，其特征在于所述方法包括如下步骤：
（1）取4kg致香原料，在50～80℃烘箱中烘干10～14h，粉碎并通过60～80目筛过滤，加入纯净水，使料液比为1:3～6，置于超声破碎罐中，在超声强度为2.5～4.5W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸5～30g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为5.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，搅拌均匀，加入反应罐反应4～8h，反应温度为45～55℃，pH值为4～8；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为45～50℃，转速为50～80rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物；
其中，步骤（3）中所述复合植物水解酶由外切β-葡聚糖酶1.5ml、内切β-葡聚糖酶1.5ml、β-葡萄糖苷酶2.5ml和米黑根毛霉脂肪酶0.5ml组成。
作为一种优选方案，上述从致香原料中提取致香化合物的方法包括如下步骤：
（1）取4kg致香原料，在60℃烘箱中烘干12h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸5～30g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为5.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合纤维素酶液60mL，搅拌均匀，加入反应罐反应4h，反应温度为45～55℃，pH值为4～8；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明方法所用的致香原料来源充分，价格低廉，生产出来的致香化合物是高附加值产品，具有很高的经济价值；
（2）本发明所述方法与传统提取工艺相比，不需使用石油醚、甲醇、丙酮等有机化学试剂，无需顾忌化学残留问题，所得的致香化合物安全可靠；
（3）本发明所述方法中，不需要高温、高压等条件，降低了能耗，不会产生工业垃圾，符合现代工业生产的环保理念；
（4）本发明利用超声破壁技术与酶工程相结合的方法，可大大提高提取效率，使获得的致香化合物纯度更高，价值更大；
（5）本发明在提取过程中使用的复合植物酶是本发明的关键，可以很大程度的提高提取率。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
以下实施例中，采用的试剂和材料除非特别说明，否则皆为市购普通试剂和材料；采用的实验方法，除非特别说明，否则皆为本技术领域的常规方法。
实施例1烟末
（1）取4kg烟末，在60℃烘箱中烘干12h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.8，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，搅拌均匀，加入反应罐反应4h，反应温度为48℃，pH值为7；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以烟末为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表1：以烟末为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算后每g烟末中含有致香成分量）
实施例2低次烟叶
（1）取4kg低次烟叶，在60℃烘箱中烘干12h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为48℃，pH值为7.2；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以低次烟叶为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表2：以低次烟叶为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算后每g低次烟叶中含有致香成分量）
实施例3沉香
（1）取4kg沉香，在60℃烘箱中烘干4h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为50℃，pH值为6.5；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以沉香为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表3：以沉香为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算每g沉香中含有致香成分量）
实施例4红枣
（1）取4kg红枣，在60℃烘箱中烘干24h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为45℃，pH值为7.6；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以红枣为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表4：以红枣为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算每g红枣中含有致香成分量）
实施例5鼠尾草
（1）取4kg鼠尾草，在60℃烘箱中烘干18h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为45℃，pH值为6.2；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以鼠尾草为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表5：以鼠尾草为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算每g鼠尾草中含有致香成分量）
实施例6香根鸢尾
（1）取4kg香根鸢尾，在60℃烘箱中烘干18h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为45℃，pH值为6.1；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以香根鸢尾为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表6：以香根鸢尾为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算每g香根鸢尾中含有致香成分量）
实施例7罗勒
（1）取4kg罗勒，在60℃烘箱中烘干18h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为45℃，pH值为6.5；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以罗勒为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表7：以罗勒为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算每g罗勒中含有致香成分量）
实施例8檀香木
（1）取4kg檀香木，在60℃烘箱中烘干4h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为45℃，pH值为7.3；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以檀香木为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表8：以檀香木为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算每g檀香木中含有致香成分量）
实施例9山苍子
（1）取4kg山苍子，在60℃烘箱中烘干12h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为45℃，pH值为5.5；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以山苍子为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表9：以山苍子为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算每g山苍子中含有致香成分量）
实施例10薰衣草
（1）取4kg薰衣草，在60℃烘箱中烘干18h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为45℃，pH值为6.5；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以薰衣草为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表10：以薰衣草为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算每g薰衣草中含有致香成分量）
实施例11神香草
（1）取4kg神香草，在60℃烘箱中烘干18h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶（外切β-葡聚糖酶1.5ml、内切β-葡聚糖酶1.5ml、β-葡萄糖苷酶2.5ml、米黑根毛霉脂肪酶0.5ml）6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为45℃，pH值为6.2；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
以下是以神香草为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果：
表11：以神香草为原料提取的致香化合物GC-MS分析结果（μg/g：经换算每g神香草中含有致香成分量）
实施例12提取方法比较
本申请方法：
（1）取4kg玫瑰花，在60℃烘箱中烘干18h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸20g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合植物水解酶6mL，加入反应罐反应4h，反应温度为45℃，pH值为6.5；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1Mpa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物。
对比方法：按照CN201210235667.0的实施例1所述方法操作。
表12两种提取方法的提取效率比较（μg/g：经换算每g玫瑰花中含有致香成分量）
由上表可以看出，本发明利用超声技术与酶工程技术在对玫瑰花致香成分的提取上总量提高了20%，同时提取的致香成分数目也大大提高了。
实施例13酶的选择
本实施例以神香草为原料进行实验。
方法一：按照本说明书实施例11所提供的步骤。
方法二：按照本说明书实施例11所提供的步骤，仅将步骤中所用的复合植物水解酶的组成改为传统酶工程常用的酶，即外切β-葡聚糖酶2ml、内切β-葡聚糖酶2ml、β-葡萄糖苷酶2ml（该酶的组合是经过多次实验得出的，在去掉米黑根毛霉脂肪酶后的最佳搭配）。
上述两种方法所得的致香化合物的提取效率比较如表13。
表13不同酶提取效率的比较
由表13可以看出添加了米黑根毛霉脂肪酶的方法一对比传统的植物水解酶的神香草的致香化合物提取效率提高了20.03%，同时致香成分的数目也得到提高。
Claims (1)
1.一种从致香原料中提取致香化合物的方法，其中，所述致香原料为沉香木、红枣、鼠尾草、香根鸢尾、罗勒、檀香木、山苍子、薰衣草或神香草，其特征在于所述方法包括如下步骤：
（1）取4kg致香原料，在60℃烘箱中烘干12h，粉碎并通过60目筛过滤，加入纯净水16L，使料液比为1:4，置于超声破碎罐中，在超声强度为3W/cm2下，破碎1.5h；
（2）取柠檬酸5～30g，加100mL水，溶解后定容到200mL，得到柠檬酸液；取柠檬酸液100mL，加水400mL搅拌均匀后加到反应罐，搅拌2min后测pH值，调节pH值为4.5，得到初提物；
（3）取200mL初提物与2L纯净水混合，混匀后加入复合纤维素酶液6mL，搅拌均匀，加入反应罐反应4h，反应温度为45～55℃，pH值为4～8；
（4）升温反应罐温度至80℃后，保持10min，开启冷凝水降温；
（5）将反应罐中的液体取出后过滤，先用离心机分离，再用纱袋过滤，最后通过板框过滤，得到滤液；
（6）将滤液称重，等量加入到旋转蒸发瓶浓缩，温度为50℃，转速为60rpm，抽真空压力小于0.1MPa；当剩余液为2kg时，停止蒸发，得到致香化合物；
其中，步骤（3）中所述复合植物水解酶由外切β-葡聚糖酶1.5ml、内切β-葡聚糖酶1.5ml、β-葡萄糖苷酶2.5ml和米黑根毛霉脂肪酶0.5ml组成。
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