CN105963328B - 一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法 - Google Patents

一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法，是以香榧假种皮为原料，通过洗净破碎、蒸汽爆破处理、亚临界水分级提取、分离纯化四个步骤，获得香榧黄酮和精油产品。本发明将蒸汽爆破预处理技术和亚临界水提取技术应用到香榧黄酮和精油活性成分研究中，实现了香榧黄酮和精油的连续提取，不仅提高了提取率，同时解决了提取时间长、溶剂残留以及环境污染等问题，精油产品中α‑蒎烯的含量水平十分优秀。

Description

一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法
技术领域
本发明属于农产品深加工和天然产物技术领域，具体涉及一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法。
背景技术
香榧假种皮系红豆杉科榧属植物香榧果实的外种皮，占鲜果重量约一半左右，具有特殊的香气和显著的药理功效，主要表现在驱蚊虫、抑菌、抗氧化等方面。香榧假种皮中化学成分多样，主要有挥发性精油、萜类、黄酮和多酚类化合物。其中，香榧精油经检测含有柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、罗勒烯、3-莰烯、β-水芹烯、月桂烯等几十种挥发性芳香成分，可以食用或作为日化用品中的芳香主要来源，具有很高的经济价值。据报道，香榧中还含有山奈酚、金合欢素、金圣草黄素、汉黄芩素、绿原酸等多种黄酮和多酚类化合物，这些药理活性成分的存在使香榧假种皮具有抑菌镇痛、调节血脂、抗氧化和抗肿瘤等功能，对预防和治疗相关疾病具有积极的健康作用。但长期以来，香榧假种皮并没有得到很好的利用，往往被当作废料丢弃，不仅浪费了资源，还污染了环境。因此，采用高效的提取方法，将香榧假种皮中的精油和药理活性成分充分提取出来，并广泛应用于食品、医药制品和日化用品的开发，必将产生重要的经济效益和社会效益。
目前，香榧中黄酮、酚类及萜类成分的提取主要以溶剂提取法为主，包括酶法处理后溶剂提取、超声波辅助溶剂提取、微波辅助溶剂提取等方法。香榧精油的提取主要有水蒸气蒸馏提取、有机溶剂提取、超临界二氧化碳提取等方法。以上方法均存在提取率不高、提取时间长、溶剂残留、环境污染、杂质含量高、分离纯化困难等种种缺陷，尤其是无法实现多种活性成分连续化同步提取和大规模生产。
蒸汽爆破主要是利用高温高压水蒸汽处理纤维原料，并通过瞬间泄压过程实现原料的组分分离和结构变化，广泛用于建材、造纸、烟草、纤维乙醇以及木质纤维素的原料预处理。近年来，这一经济、高效、环保无污染的物理处理技术也逐渐应用在食品工业尤其是食用天然资源中功能活性成分的提取预处理方面。其利用压缩的高压蒸汽渗透至原料组织内部，瞬间气体卸压释放，将组织细胞破碎，使内含的有效物质快速游离出来，大幅度提高活性物质的提取率。目前，蒸汽爆破技术已应用于枇杷叶中熊果酸提取、甘蔗叶中木糖成分提取的原料预处理，而在香榧资源的加工利用方面还未有应用研究。
亚临界水提取技术由于其效率高、选择性好、能耗低、绿色环保等特性，已广泛用于食品、药品和化工领域中。亚临界水就是将水加热到100～374.3℃高温，在较高压力下使水体仍保持在液体状态，通过对水温度和压力的调节可以改变水的极性、表面张力和粘度，从而选择性地改变原料中有机物在水中的溶解度，实现多个目标提取产物的分步富集，达到连续化提取制备的目的。
经研究发现α-蒎烯的药理作用主要在抗肿瘤、抗真菌、抗过敏及改善溃疡。抗肿瘤作用：Zhang Z等人在α-蒎烯对非小细胞肺癌作用研究中，将α-蒎烯协同紫杉醇处理A549细胞，通过联合用药的方法能够增加紫杉醇抑制肿瘤的功效。结果表明，α-蒎烯能够明显地促进肿瘤细胞凋亡。这主要是由于与紫杉醇连用时产生了协同效果。进一步研究机制表明，α-蒎烯与紫杉醇联合使用时，能够使G0/G1期细胞比例明显增多，并且有细胞形态学特征的改变，比如，染色质固缩、核碎裂等变化，以导致肿瘤细胞凋亡的产生。抗真菌作用：白色念珠菌的胞壁中主要成份为几丁质、葡萄糖和甘露聚糖，胞膜中的化学组成主要为麦角固醇，核酸主要为DNA，少量RNA。这些成份合成可导致菌细胞的死亡。夏忠弟等人在研究发现α-蒎烯对白色念珠菌胞壁中几丁质、多糖成份的合成，对胞膜中麦角固醇的合成及对核酸DNA和RNA的合成均有明显的抑制作用，其中抑制麦角固醇的合成更加明显。Pichette A等研究也发现α-蒎烯具有抗炎、抑菌、抗氧化的作用。抗过敏及改善溃疡作用：在Nam SY等人关于α-蒎烯对小鼠过敏性鼻炎抑制作用研究中，发现脾脏淋巴细胞的IL-4表达降低，鼻腔粘膜中的IgE、α-TNF、ICAM-1及巨噬细胞炎症蛋白-2减少。小鼠体内中增加的嗜酸性粒细胞和肥大细胞在α-蒎烯处理后也明显减少。此外，在α-蒎烯作用人类肥大细胞系HMC-1研究中，α-蒎烯可抑制致敏后的磷酸化RIP2、IKK-β、NF-κB及caspase-1的活性。因此，α-蒎烯被认为是一种抗过敏剂。在改善溃疡的研究中，Pinheiro Mde A等人油提取出的α-蒎烯治疗小鼠胃溃疡，发现示α-蒎烯具有显著的抗溃疡活性。除了以上药理作用，α-蒎烯还具有抗焦虑药物活性，抗氧化效应、驱避昆虫等作用。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有香榧黄酮和精油提取中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是将蒸汽爆破预处理技术和亚临界水提取技术应用到香榧黄酮和精油活性成分研究中，实现香榧黄酮和精油的连续提取，不仅提高了提取率，同时解决了提取时间长、溶剂残留以及环境污染等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法，其特征在于，包括，将新鲜香榧假种皮洗净，除去表面灰尘杂质，破碎至粒径为0.5～2mm，按固液质量比0.4～1:1往香榧假种皮加入脱氧去离子水，控制蒸气压力，处理5～10min；将蒸汽处理后的香榧假种皮放入不锈钢提取罐中，并将脱氧去离子水以1～20mL/min的流速输送到提取罐中，在提取温度110～180℃、提取压力5～8Mpa的条件下对香榧假种皮进行一级提取、二级提取。
作为本发明所述一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法的一种优选方案，其中：所述控制蒸气压力为保持蒸气压力在1～4Mpa。
作为本发明所述一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法的一种优选方案，其中：所述一级提取包括，控制温度保持在110～150℃，提取30～120min，提取完毕后泄压，并收集得到第一部分提取液，随后使其流入收集罐中冷却。
作为本发明所述一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法的一种优选方案，其中：所述二级提取包括，控制温度保持在150～180℃，提取30～120min，提取完毕后泄压，并收集得到第二部分提取液，随后使其流入收集罐中冷却。
作为本发明所述一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法的一种优选方案，其中：所述第一部分提取液，将其经大孔吸附树脂层析处理，采用体积浓度60～90％乙醇水溶液进行洗脱，洗脱液再经真空浓缩、冷冻干燥后得到香榧黄酮产品，纯度可达到90％。
作为本发明所述一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法的一种优选方案，其中：所述的大孔吸附树脂层析处理包括，利用AB-8非极性大孔吸附树脂层析处理。
作为本发明所述一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法的一种优选方案，其中：所述第二部分提取液，将其离心分离后取上层油相部分，并用无水硫酸钠干燥脱水后，获得高纯度的香榧假种皮精油产品。
作为本发明所述一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法的一种优选方案，其中：在二级提取过程中，保持温度为170～175℃，提取压力为6Mpa的条件提取90min，提取完毕后泄压，并收集得到第二部分提取液，随后使其流入收集罐中冷却，将其离心分离后取上层油相部分，并用无水硫酸钠干燥脱水后，获得高纯度的香榧假种皮精油产品，产品中α-蒎烯含量可达到49.2％。
本发明提供了一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法。与传统香榧黄酮和精油提取技术相比，本发明将蒸汽爆破预处理技术和亚临界水提取技术应用到香榧黄酮和精油活性成分研究中通过蒸汽爆破处理，促进香榧假种皮中活性物质的解离，提高溶出率，并通过调整亚临界水提取温度和压力，改变水的极性，提取香榧假种皮中的黄酮类活性成分和挥发性精油，实现连续化提取。不同分级的提取液再经过进一步分离纯化分别获得黄酮和精油产品。并通过进一步优选优化，极大地提高了香榧假种皮精油产品中α-蒎烯的含量，可达到49.2％。此可见，本发明不仅提高了提取率、提高了精油产品中α-蒎烯的含量，同时解决了传统技术中提取时间长、溶剂残留以及环境污染等问题，具有广阔的发展前景。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
称取一定量的新鲜香榧假种皮，用水洗净，除去表面灰尘杂质，破碎至粒径大小为0.5～2mm。将香榧假种皮破碎颗粒500g放入蒸汽爆破装置，按液固质量比0.4:1加入脱氧去离子水，控制蒸气压力1Mpa，进行蒸汽爆破处理5min。然后将经蒸汽爆破处理的香榧假种皮转移至不锈钢提取罐中，将脱氧去离子水以15mL/min的流速输送到提取罐中，在压力5Mpa、温度110℃条件下提取30min，然后泄压，收集第一部分提取液。保持压力5Mpa，升高温度至150℃，提取60min，泄压，收集第二部分提取液。将收集的第一部分提取液经AB-8非极性大孔吸附树脂层析处理，采用体积浓度60％乙醇水溶液进行洗脱，洗脱液再经真空浓缩、冷冻干燥后得到纯度为85％的香榧黄酮4.3g；收集的第二部分提取液经离心分离后取上层油相部分，并用无水硫酸钠干燥脱水，获得香榧假种皮精油3.5g。
实施例2
称取一定量的新鲜香榧假种皮，用水洗净，除去表面灰尘杂质，破碎至粒径大小为0.5～2mm。将香榧假种皮破碎颗粒500g放入蒸汽爆破装置，按液固质量比0.8:1加入脱氧去离子水，控制蒸气压力3Mpa，进行蒸汽爆破处理8min。然后将经蒸汽爆破处理的香榧假种皮转移至不锈钢提取罐中，将脱氧去离子水以15mL/min的流速输送到提取罐中，在6Mpa条件下，升高温度至120℃，提取30min，泄压，收集第一部分提取液；维持压力6Mpa，继续升高温度至170℃，提取90min，泄压，收集第二部分提取液。将收集的第一部分提取液经AB-8非极性大孔吸附树脂层析处理，采用体积浓度70％乙醇水溶液进行洗脱，洗脱液再经真空浓缩、冷冻干燥后得到纯度为87％的香榧黄酮3.7g；收集的第二部分提取液经离心分离后取上层油相部分，并用无水硫酸钠干燥脱水，获得香榧假种皮精油4.1g。
实施例3
称取一定量的新鲜香榧假种皮，用水洗净，除去表面灰尘杂质，破碎至粒径大小为0.5～2mm。将香榧假种皮破碎颗粒500g放入蒸汽爆破装置，按液固质量比0.6:1加入脱氧去离子水，控制蒸气压力2Mpa，进行蒸汽爆破处理10min。然后将经蒸汽爆破处理的香榧假种皮转移至不锈钢提取罐中，将脱氧去离子水以小于等于15mL/min的流速输送到提取罐中，在7Mpa条件下，升高温度至130℃，提取60min，泄压，收集第一部分提取液；维持压力在7Mpa条件下，继续升高温度至180℃，提取120min，泄压，收集第二部分提取液。将收集的第一部分提取液经AB-8非极性大孔吸附树脂层析处理，采用体积浓度80％乙醇水溶液进行洗脱，洗脱液再经真空浓缩、冷冻干燥后得到纯度为90％的香榧黄酮2.9g；收集的第二部分提取液经离心分离后取上层油相部分，并用无水硫酸钠干燥脱水，获得香榧假种皮精油4.8g。
实施例4
称取一定量的新鲜香榧假种皮，用水洗净，除去表面灰尘杂质，破碎至粒径大小为0.5～2mm。将香榧假种皮破碎颗粒500g放入蒸汽爆破装置，按液固质量比1:1加入脱氧去离子水，控制蒸气压力4Mpa，进行蒸汽爆破处理10min。然后将经蒸汽爆破处理的香榧假种皮转移至不锈钢提取罐中，将脱氧去离子水以小于等于10mL/min的流速输送到提取罐中，在8Mpa条件下，升高温度至150℃，提取时间为120min，泄压，收集第一部分提取液；维持压力在8Mpa条件下，继续升高温度至180℃，提取90min，泄压，收集第二部分提取液。将收集的第一部分提取液经AB-8非极性大孔吸附树脂层析处理，采用体积浓度90％乙醇水溶液进行洗脱，洗脱液再经真空浓缩、冷冻干燥后得到纯度为88％的香榧黄酮4.5g；收集的第二部分提取液经离心分离后取上层油相部分，并用无水硫酸钠干燥脱水，获得香榧假种皮精油5.2g。
实施例5
称取一定量的新鲜香榧假种皮，用水洗净，除去表面灰尘杂质，破碎至粒径大小为0.5～2mm。将香榧假种皮破碎颗粒500g放入蒸汽爆破装置，按液固质量比0.7：1加入脱氧去离子水，控制蒸气压力3Mpa，进行蒸汽爆破处理10min。然后将经蒸汽爆破处理的香榧假种皮转移至不锈钢提取罐中，将脱氧去离子水以小于等于10mL/min的流速输送到提取罐中，在6Mpa条件下，升高温度至140℃，提取时间为90min，泄压，收集第一部分提取液；维持压力在7Mpa条件下，继续升高温度至175℃，提取90min，泄压，收集第二部分提取液。将收集的第一部分提取液经AB-8非极性大孔吸附树脂层析处理，采用体积浓度90％乙醇水溶液进行洗脱，洗脱液再经真空浓缩、冷冻干燥后得到纯度为80％的香榧黄酮3.6g；收集的第二部分提取液经离心分离后取上层油相部分，并用无水硫酸钠干燥脱水，获得香榧假种皮精油6.0g。
由此可见，与传统香榧黄酮和精油提取技术相比，本发明将蒸汽爆破预处理技术和亚临界水提取技术应用到香榧黄酮和精油活性成分研究中通过蒸汽爆破处理，促进香榧假种皮中活性物质的解离，提高溶出率，并通过调整亚临界水提取温度和压力，改变水的极性，提取香榧假种皮中的黄酮类活性成分和挥发性精油，实现连续化提取。不同分级的提取液再经过进一步分离纯化分别获得黄酮和精油产品。
实施例6
将实施例5制得的精油产品，经预处理后进GC-MS联用仪分析鉴定，解析出的挥发性化合物及相对含量见下表。
实施例7
将实施例1制得的精油产品，经预处理后进GC-MS联用仪分析鉴定，解析出的挥发性化合物及相对含量见下表。
由表中数据可知，本发明通过进一步优选优化，极大地提高了香榧假种皮精油产品中α-蒎烯的含量，可达到49.2％。再结合实施例1-5可见，本发明不仅提高了香榧黄酮和精油的提取率，并提高了精油产品中α-蒎烯的含量，同时解决了传统技术中提取时间长、溶剂残留以及环境污染等问题，填补了从香榧假种皮中连续提取黄酮和精油的相关技术空白，摆脱了现有技术缺陷明显的困境，是一种绿色高效、便于工业化推广、前景广阔的提取方法。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法，其特征在于：包括，
将香榧假种皮破碎至粒径为0.5～2mm，按固液质量比0.4～1：1往香榧假种皮加入脱氧去离子水，控制蒸气压力，处理5～10min；
将蒸汽处理后的香榧假种皮用脱氧去离子水以流速1～20mL/min、提取温度110～180℃、提取压力5～8Mpa的条件下对香榧假种皮进行一级提取、二级提取；
所述控制蒸气压力，其为保持蒸气压力在1～4Mpa；
所述一级提取，控制温度保持在110～150℃，提取30～120min，提取完毕后泄压，并收集得到第一部分提取液，随后冷却；
所述二级提取，控制温度保持在150～180℃，提取30～120min，提取完毕后泄压，并收集得到第二部分提取液，随后冷却。
2.根据权利要求1所述的从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法，其特征在于：所述第一部分提取液，将其经大孔吸附树脂层析处理，采用体积浓度60～90％乙醇水溶液进行洗脱，洗脱液再经真空浓缩、冷冻干燥后得到香榧黄酮产品，纯度达到90％。
3.根据权利要求2所述的从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法，其特征在于：所述的大孔吸附树脂层析处理包括，利用AB-8非极性大孔吸附树脂层析处理。
4.根据权利要求1所述的从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法，其特征在于：所述第二部分提取液，将其离心分离后取上层油相部分，并用无水硫酸钠干燥脱水后，获得高纯度的香榧假种皮精油产品。
5.根据权利要求1、2、3、4中任一项所述的从香榧假种皮中连续提取香榧黄酮和精油的方法，其特征在于：在二级提取过程中，保持温度为170～175℃，提取压力为6Mpa的条件提取90min，提取完毕后泄压，并收集得到第二部分提取液，随后使其流入收集罐中冷却，将其离心分离后取上层油相部分，并用无水硫酸钠干燥脱水后，获得高纯度的香榧假种皮精油产品，产品中α-蒎烯含量达到49.2％。
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