CN106221916B - 一种花椒芳香成分的提取方法及其提取物、应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种花椒芳香成分的提取方法及其提取物、应用。提取方法包括以下步骤：S1，将花椒进行超微粉碎至粒度为5～10μm，加入到4～6倍所述花椒重量的水中，充分浸泡后获取提取液；S2，对步骤S1中的提取液进行离心分离，取离心后的上清液；S3，将所述上清液置于填充有颗粒状、不与所述上清液以及萃取溶剂反应的填充物的容器中，将所述萃取溶剂自上而下地穿过所述容器中的上清液，萃取所述上清液中的香料有效成分；S4，将步骤S3中的含有香料有效成分的萃取溶剂进行减压浓缩，去除所述萃取溶剂后，提取得到花椒的芳香组分。本发明的提取方法得到的提取物香气纯正，杂质少，提取过程适于实际工业应用。

Description

一种花椒芳香成分的提取方法及其提取物、应用

【技术领域】

本发明涉及芳香成分的提取加工，特别是涉及一种花椒芳香成分的提取方法及其提取物、应用。

【背景技术】

花椒(学名：Zanthoxylum bungeanum Maxim.)，别名：檓、大椒、秦椒、蜀椒、川椒或山椒。为芸香科、花椒属落叶灌木或小乔木，可孤植又可作防护刺篱。目前花椒主要用作食品调味香辛料。花椒在中药上也有一定的作用，性温、味辛，功用温中止痛，杀虫止痒。用于脘腹冷痛、呕吐泄泻、虫积腹痛、蛔虫症；外治湿疹瘙痒。此外，还有其它的用途。《神农本草经·注》中记载：“始产于秦。”原属野生。花椒形状球形，椒皮外表红楬色，晒干后呈黑色。有龟裂纹，顶端开裂。内含种子一粒，圆形，有光泽。花椒含有柠檬烯、香叶醇、异茴香醚、花椒油烯、水芹香烯、香草醇等等挥发性物质。

目前花椒精油及油树脂的提取方式众多，常见的包括水蒸气蒸馏、溶剂浸提、超临界CO₂萃取、亚临界萃取、微波萃取、超声波萃取等。但各有优缺点，其中水蒸气蒸馏法温度过高，容易破坏香料，溶剂浸提杂质过多，香气不纯。超临界CO₂萃取设备成本高，对于小型企业难以承受。亚临界萃取容易把蜡质等萃取出来，使用起来不方便。微波萃取方式，在工业化生产上还存在技术上的问题，工业化应用不广泛。超声波萃取同样杂质过多。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种花椒芳香成分的提取方法及其提取物、应用，提取方法得到的提取物香气纯正，杂质少，提取过程适于实际工业应用。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种花椒芳香成分的提取方法，包括以下步骤：S1，将花椒进行超微粉碎至粒度为5～10μm，加入到4～6倍所述花椒重量的水中，充分浸泡后获取提取液；S2，对步骤S1中的提取液进行离心分离，取离心后的上清液；S3，将所述上清液置于填充有颗粒状、不与所述上清液以及萃取溶剂反应的填充物的容器中，将所述萃取溶剂自上而下地穿过所述容器中的上清液，萃取所述上清液中的香料有效成分；S4，将步骤S3中的含有香料有效成分的萃取溶剂进行减压浓缩，去除所述萃取溶剂后，提取得到花椒的芳香组分。

一种根据如上所述的提取方法得到的提取物。

一种根据如上所述的提取方法得到的提取物的应用方法，将所述提取物用于食品加工。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的花椒芳香成分的提取方法，将花椒超微粉粹至粒度5～10μm，浸泡提取后结合萃取溶剂自上而下地穿透萃取提取，最后将含有有效成分的溶剂减压压缩后提取得到花椒芳香成分。花椒粉粹充分，而萃取溶剂自上而下穿透萃取，使得极性较弱的芳香成分易于萃取出来，极性的杂质成分不会萃取出来，杂质少，从而最终获得的提取物香气纯正，杂质少。自上而下穿透萃取过程条件温和，热敏性成分得以保留，天然感强烈，可用于食品加工中天然香辛料香精的调配和使用。萃取时，上清液置于装填有填充物的容器中，可提高上清液中的花椒香料与萃取溶剂的接触面，从而传质效率较高，萃取较充分。经验证分析，本发明提取的物质中的成分达到80多种，种类多，香气丰富程度较好。提取的物质主要为醇类，酯类，萜烯类等物质，其中β-月桂烯、柠檬烯、1,8-桉叶素、顺式罗勒烯、桧烯等芳香成分的含量均较高，这些成分作为花椒的特征香气成分，含量高，则芳香成分的香气强度较好。本发明的提取方法，过程简单易于实现，不涉及高温加热以及高昂的设备成本，易于实现实际工业应用。

【附图说明】

图1是本发明具体实施方式的花椒芳香成分的提取方法的流程图；

图2是本发明具体实施方式的提取方法中萃取过程中的装置结构示意图；

图3是本发明具体实施方式的实验例2中提取的花椒香料的色谱图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本具体实施方式的花椒芳香成分的提取方法包括以下步骤：

S1，将花椒进行超微粉碎至粒度为5～10μm，加入到4～6倍所述花椒重量的水中，充分浸泡后获取提取液。

该步骤中，将花椒超微粉碎至粒度为5～10μm，超微粉碎有助于植物细胞破壁，精细化粉粹后便于充分溶解到提取液中。为使提取充分，可重复多次浸泡，合并多次的溶液获得提取液。

优选地，充分浸泡后边搅拌边进行红外辐射处理。提取液接收红外辐射，从而分子振动加剧，产生共振和摩擦热效应，使得花椒样品中的分子挣脱原来物质对它的束缚，可增大花椒样品中有效提取成分的溶解速度，便于加快后续的萃取过程。红外辐射处理时的搅拌可防止溶液底部结块，避免局部温度过高。进一步优选地，在60～80℃下进行红外辐射处理。将温度控制在60～80℃，一方面使得红外辐射更易穿透细胞壁，便于成分快速溶出。另一方面，该温度范围可保留花椒的大部分芳香成分的活性，不会造成破坏，从而控制在该温度范围便于粉碎过程中成分溶出以及后续的提取。

S2，对步骤S1中的提取液进行离心分离，取离心后的上清液。

S3，将所述上清液置于填充有颗粒状、不与所述上清液以及萃取溶剂反应的填充物的容器中，将所述萃取溶剂自上而下地穿过所述容器中的上清液，萃取所述上清液中的香料有效成分。

该步骤中，自上而下穿透萃取，使得极性较弱的芳香成分易于萃取出来，极性的杂质成分不会萃取出来，杂质少，从而最终获得的提取物香气纯正，杂质少。自上而下穿透萃取过程条件温和，热敏性成分得以保留，从而使得提取的物质天然感强烈。而将填充物填充在容器中，上清液置于容器中，这样，填充物可提高上清液中的花椒香料成分与萃取溶剂的接触面，从而传质效率较高，使萃取较充分。填充物选用颗粒状、不与上清液以及萃取溶剂反应的填充物即可，例如玻璃球、陶瓷球等。

优选地，将所述上清液置于填满所述填充物的萃取柱中；将所述萃取溶剂置于玻璃瓶中，对所述玻璃瓶中的萃取溶剂加热，将汽化的所述溶剂经冷凝后流入所述萃取柱中，自上而下地穿过所述上清液，收集从所述萃取柱流出的含有香料有效成分的萃取溶剂。通过加热、冷凝等过程，可依靠重力作用方便地实现上述自上而下的穿透萃取过程。

具体地，如图2所示，可通过冷凝管、S型玻璃管的连接设置高效便捷地实现上述萃取过程。萃取柱1中填满玻璃珠，上清液倒入萃取柱1中。萃取柱1的入口与玻璃瓶3的出口之间设置冷凝管5，图中所示玻璃瓶3的出口通过管道9后连接冷凝管5。玻璃瓶3中汽化的萃取溶剂则通过管道9流入冷凝管5，冷凝管5的一端进水、一端出水，汽化的萃取溶剂气体在冷凝管5中冷凝后流入萃取柱1中，从而在重力作用下自上而下的穿过萃取柱1中的上清液，进行萃取。通过萃取柱1下端的阀门100控制萃取柱1中的液面稳定在一个水平上，最终可实现连续稳定的由上至下的穿透萃取过程。

进一步优选地，萃取溶剂为常温下为液体、沸点在70℃以下的非极性有机溶剂。这样，在萃取柱1的出口与玻璃瓶3的入口之间设置连接管道，使得萃取柱1中流出的含有香料有效成分的溶剂回流至玻璃瓶3中进行收集。通过回流至玻璃瓶中进行收集，含有香料有效成分的溶剂在玻璃瓶再次被加热，而溶剂沸点在70℃以下，香料有效成分的沸点一般在80～100℃，因此溶剂部分会再次汽化后流入管道9后再次冷凝萃取，从而溶剂可多次重复利用进行萃取，溶剂的利用率高，提取过程的成本较低。萃取溶剂可为氯仿、二氯甲烷中的一种或多种的混合。这两种溶剂沸点不高，沸腾温度相对不高，满足沸点低于70℃的要求，同时，在低于70℃下即可加热沸腾，也可避免高温对花椒香料造成的破坏，确保香气强度和丰富程度。

图2中所示为设置S型玻璃管，以将含有香料有效成分的溶剂回流至玻璃瓶3中。通过S型玻璃管，控制其上端的位置不高于萃取柱1的中心位置，优选地，控制其上端的位置位于萃取柱的高度的1/3～1/2位置处。这样，可保持液面平衡，使得萃取柱中含有芳香物质的水相和溶剂相处于一个相对稳定状态，实现平稳萃取。

S4，将步骤S3中的含有香料有效成分的萃取溶剂进行减压浓缩，去除萃取溶剂后，提取得到花椒的芳香组分。

该步骤中，通过减压浓缩的方式去除萃取溶剂，提取得到有效成分。优选地，减压浓缩时，真空度为30～100Pa。将真空度控制在该范围内，可实现使溶剂在较低的温度(25～35℃)汽化，一方面有利于回收溶剂，另一方面可避免溶剂爆沸剧烈，温度过高，从而避免芳香成分遭受破坏。

经过上述步骤制备得到花椒的芳香成分提取物。提取得到的香料属于一类极性较弱的香气成分，提取过程简单易行，相对较为温和，也避免高温造成的成分破坏，适于工业推广应用。所得花椒香料香气纯真，杂质少，可应用于食品工业，特别是食用香精调香领域。

如下，通过设置具体实验例以验证本具体实施方式提取得到的芳香成分的性质。实验例1

将花椒进行超微粉碎，粉碎粒度为6μm；加入6倍花椒重量的去离子水，浸泡30min后，开启搅拌，转速为150rpm，同时进行红外辐射10min，辐射温度为60℃。重复一次，合并2次的提取液。将提取液在10000rpm下进行离心分离，取离心后的上清液。萃取时，上清液装入填满玻璃珠的圆柱形萃取柱中，使用氯仿作为萃取溶剂，加热温度为65℃，自上而下穿过萃取柱中的上清液，穿透萃取1h。萃取结束后，将含有香料的溶剂在真空度为80Pa的条件下进行减压浓缩，去除萃取溶剂后，即得花椒的芳香组分。

实验例2

将花椒进行超微粉碎，粉碎粒度为10μm；加入4倍花椒重量的去离子水，浸泡30min后，开启搅拌，转速为120rpm，同时进行红外辐射6min，辐射温度为75℃。重复一次，合并2次的提取液。将提取液在12000rpm下进行离心分离，取离心后的上清液。萃取时，上清液装入填满玻璃珠的圆柱形萃取柱中，使用二氯甲烷作为萃取溶剂，加热温度为42℃，自上而下穿过萃取柱中的上清液，穿透萃取1.5h。萃取结束后，将含有香料的溶剂在真空度为40Pa的条件下进行减压浓缩，去除萃取溶剂后，即得花椒的芳香组分。

实验例3

将花椒进行超微粉碎，粉碎粒度为10μm；加入4倍花椒重量的去离子水，浸泡30min后，开启搅拌，转速为150rpm，同时进行红外辐射6min，辐射温度为80℃。重复一次，合并2次的提取液。将提取液在12000rpm下进行离心分离，取离心后的上清液。萃取时，上清液装入填满玻璃珠的圆柱形萃取柱中，使用质量比为1:1的氯仿和二氯甲烷的混合物作为萃取溶剂，加热温度为50℃，自上而下穿过萃取柱中的上清液，穿透萃取2h。萃取结束后，将含有香料的溶剂在真空度为60Pa的条件下进行减压浓缩，去除萃取溶剂后，即得花椒的芳香组分。

GC-MS分析：取实验例2制得的花椒香料进行性能检测，对其挥发性和半挥发性成分通过气相色谱-质谱进行检测，其已鉴定的化学成分及相对质量分数如下表所示，色谱图如图3所示。气相色谱条件：色谱柱：Agilent 19091S-105(50.0m×0.2mm×0.33μm)；程序升温：初始温度50℃，2℃/min程序升温至150℃，4℃/min程序升温至270℃，保留10min；进样口温度：250℃；载气为氦气(质量分量)；载气流量：恒定1.0mL/min；分流比：40:1，进样量：0.6uL；采用面积归一法定量。

从上表可知，实验例2制备的花椒香料，挥发性和半挥发性物质成分共鉴定出84种化合物，主要为醇类，酯类，萜烯类等物质，其中含量较高的有β-月桂烯(22.663％)、柠檬烯(29.571％)、1,8-桉叶素(8.163％)、顺式罗勒烯(8.163％)、桧烯(8.103％)，表明制备得到的花椒香料保留了大部分的天然花椒原有的香气成分，从而香气强度和丰富程度较好。实验例1和3的分析结果与实验例2的分析结果类似，在此不重复说明。

综上，本具体实施方式的提取方法，提取得到的芳香成分保留了天然花椒原有的香气成分，且香气强度和丰富程度较好。整个提取过程简单易于实现，不涉及高温加热以及高昂的设备成本，易于实现实际工业应用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种花椒芳香成分的提取方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，将花椒进行超微粉碎至粒度为5～10μm，加入到4～6倍所述花椒重量的水中，充分浸泡后边搅拌边进行红外辐射处理获取提取液；S2，对步骤S1中的提取液进行离心分离，取离心后的上清液；S3，将所述上清液置于填充有颗粒状、不与所述上清液以及萃取溶剂反应的填充物的容器中，将所述萃取溶剂自上而下地穿过所述容器中的上清液，萃取所述上清液中的香料有效成分；S4，将步骤S3中的含有香料有效成分的萃取溶剂进行减压浓缩，去除所述萃取溶剂后，提取得到花椒的芳香组分。

2.根据权利要求1所述的花椒芳香成分的提取方法，其特征在于：在60～80℃下进行红外辐射处理。

3.根据权利要求1所述的花椒芳香成分的提取方法，其特征在于：步骤S3中，将所述上清液置于填满所述填充物的萃取柱中；将所述萃取溶剂置于玻璃瓶中，对所述玻璃瓶中的萃取溶剂加热，将汽化的所述溶剂经冷凝后流入所述萃取柱中，自上而下地穿过所述上清液，收集从所述萃取柱流出的含有香料有效成分的萃取溶剂。

4.根据权利要求3所述的花椒芳香成分的提取方法，其特征在于：所述萃取溶剂为常温下为液体、沸点在70℃以下的非极性有机溶剂；在所述萃取柱的出口与所述玻璃瓶的入口之间设置连接管道，使得所述萃取柱中流出的含有香料有效成分的溶剂回流至所述玻璃瓶中进行收集。

5.根据权利要求4所述的花椒芳香成分的提取方法，其特征在于：所述连接管道为S型玻璃管，所述S型玻璃管上端的位置不高于所述萃取柱的中心位置。

6.根据权利要求5所述的花椒芳香成分的提取方法，其特征在于：所述S型玻璃管的上端的位置位于所述萃取柱的高度的1/3～1/2位置处。

7.根据权利要求1所述的花椒芳香成分的提取方法，其特征在于：步骤S4中，所述减压浓缩的真空度为30～100Pa。

8.一种根据权利要求1～7任一项所述的提取方法得到的提取物。

9.一种根据权利要求1～7任一项所述的提取方法得到的提取物的应用方法，其特征在于：将所述提取物用于食品加工。