CN108851174A - 一种超声酶解辅助萃取莲芯皂甙的方法及其在卷烟中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声酶解辅助萃取莲芯皂甙的方法及其在卷烟中的应用，它包括原料处理、酶解、超声提取、树脂吸附、成品制备，本发明比传统乙醚索氏提取法提高1.24～1.58倍，裂解产物香气感官品质效果比水蒸气蒸馏提取法提高13.62%～33.28%，比传统乙醚索氏提取法提高14.83%～34.71%，香气成分总浓度比水蒸气蒸馏提取法提高8.05%～35.23%，比传统乙醚索氏提取法提高1.84%～27.46%，本发明提取物加到烟丝中，经过烟气高温分解，在保留烟叶本身烟香的同时，能提高香气甜润感，清香显著增加，烟气细腻柔和，降低烟气焦油引起的刺激感。本发明目标成分得率高，提取效率高，溶剂量少，原料超微粉碎处理简单，无环境污染，高效省时，成本低廉，适宜于工业化生产，绿色环保，前景广阔。

Description

一种超声酶解辅助萃取莲芯皂甙的方法及其在卷烟中的应用

技术领域

本发明涉及可提高裂解香气成分的超声酶解辅助萃取制备莲芯皂甙的方法，属于莲芯深加工技术领域。

背景技术

莲芯属于睡莲科水生草本植物莲成熟种子中的胚根及幼叶，是一种重要的中草药，目前有文献报道其具有清除活性自由基、抗脂质过氧化作用、改善急性肺损伤及肺纤维化、抑制血小板聚集等多种药理活性，莲芯可用于治疗失眠多梦。据《本草纲目》记载，莲子心具有清心安神、交通心肾与涩精止血之功效。莲芯中含有大量生物活性物质，包括生物碱，芦丁、金丝桃苷、皂甙与木犀草素等。现代药理学证实莲芯中的皂甙类化合物是一类莲芯中重要的天然活性成分的混合物，除本身具有的天然活性香料的一般性能外，还同时具有多种药理活性及在医学方面的应用性。莲芯皂甙的提取方法主要有传统的水蒸汽蒸馏法、有机溶剂萃取法等。传统方法普遍存在着各自的缺点，如回收率低、杂质多、溶剂残留及高温引起热敏性成分的破坏等等。

发明内容

本发明提供一种可提高裂解香气成分的超声酶解辅助萃取制备莲芯皂甙的方法，以克服现有技术的不足。

为实现本发明目的，这种超声酶解辅助萃取莲芯皂甙的方法其特征在于包括以下步骤：

a. 原料处理

将莲芯去杂洗净后在60±5℃下烘干至含水率为10～13%时，再于105℃下恒温干燥至恒重，然后粉碎后过60目筛得到莲芯粉末，备用；

b. 酶解

将上述莲芯粉末与超纯水以1:20～1:60的质量体积比混合后加入纤维素酶，然后用HCl水溶液调节pH为5.0时，在50～60℃下酶解1.0～3.0h后得到莲芯酶解液，所述纤维素酶为莲芯粉末质量的1～1.5%，所述HCl水溶液的浓度为0.01mol/L；

c. 超声提取

将上述莲芯酶解液在25～45℃下超声提取1.0～3.0h，然后离心分离和过滤后制得莲芯皂甙粗产品；

d. 树脂吸附

将上述莲芯皂甙粗产品配制成10.0mg/mL的水溶液后，用预处理过的大孔树脂在吸附流速为1.0～2.0 BV/h下吸附，吸附0.5～1.5h后在水浴中40℃下恒温振荡24h，所述振荡功率为1100～1200r/min；

e. 成品制备

用超纯水将上述恒温振荡后的大孔树脂洗涤后过滤，滤干后的树脂用60%乙醇以1.0～2.0 BV/h的洗脱速率动态洗脱，得到的洗脱液在45～50℃下浓缩到原有体积的10～15%时，在-20～-10℃和0.1～0.2MPa下冷冻干燥后制得莲芯皂甙提取物。

所述大孔树脂采用AMBERLITE XAD-2树脂、Diaion HP-20树脂或Parapet P-S树脂。

所述莲芯皂甙提取物在卷烟中的应用，其特征在于将上述制得的莲芯皂甙提取物用8～10体积倍量的90wt%乙醇水溶液稀释后，以烟丝质量0.001～0.01%的用量均匀喷洒在烟丝上。

本发明具有以下有益效果：

采用酶解超声辅助萃取制备莲芯皂甙提取物，对莲芯皂甙生产现代化具有重要意义。以提高莲芯皂甙茶香为目的酶解超声辅助萃取制备莲芯皂甙提取物，能够克服常规水蒸汽蒸馏法、有机溶剂萃取法对活性物质带来的不利影响。莲芯皂甙提取物得率比水蒸气蒸馏提取法提高1.28～1.62倍，比传统乙醚索氏提取法提高1.24～1.58倍；裂解产物香气感官品质效果比水蒸气蒸馏提取法提高13.62%～33.28%，比传统乙醚索氏提取法提高14.83%～34.71%；香气成分总浓度比水蒸气蒸馏提取法提高8.05%～35.23%，比传统乙醚索氏提取法提高1.84%～27.46%，制得的莲芯皂甙提取物具有提高裂解产物香气感官品质及增加裂解产物香气成分浓度的优势。本发明提取效率得到较大提升，使得包裹其中的糖苷类物质能充分地从植物细胞中分解出来。提取物加到烟丝中，经过烟气高温分解，在保留烟叶本身的烟香的同时，能提高香气甜润感，清香显著增加，谐调性好，使烟气细腻柔和，降低烟气焦油引起的刺激感。

本发明目标成分得率高，提取效率高和以无毒、无害的水作为提取溶剂，并具有溶剂量少、成本低廉等特点；原料超微粉碎处理简单，无环境污染，工艺简单，高效省时，适宜于工业化生产，是一种绿色环保、前景广阔的莲芯皂甙提取物制备方法。

附图说明

图1为本发明实施例1皂甙各裂解产物浓度对比示意图。

图2为本发明实施例2皂甙各裂解产物浓度对比示意图。

图3为为本发明实施例3皂甙各裂解产物浓度对比示意图。

图4为为本发明实施例4皂甙各裂解产物浓度对比示意图。

图5为乙醚提取法皂甙各裂解产物浓度对比示意图。

图6为水蒸汽蒸馏提取法各裂解产物浓度对比示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

a. 原料处理

莲芯除去杂质并洗净后置于60℃烘箱中烘至近干，其含水率约为10～13%，然后置于105℃的恒温恒湿干燥器内烘至恒重，此时含水率低于0.01%，然后粉碎后过60目筛后得到莲芯粉末，备用；

b. 酶解

将上述莲芯粉末与密理博超纯水以1:40的质量体积比混合后，加入以莲芯的质量计1.2%的纤维素酶，然后用0.01 mol/L的HCl水溶液调节混合物的pH为5.0，然后在60℃下酶解2h后得到莲芯酶解液；

c. 超声提取

将上述得到的莲芯酶解液在500W的超声功率、30℃下提取1h，然后在10000rpm转速下离心10min，得到莲芯皂甙粗提取液，接着再将莲芯皂甙粗提取液过滤，滤渣用超纯水洗涤3次，合并滤渣即得莲芯皂甙粗产品；

d. 树脂吸附

将上述莲芯皂甙粗产品加水配制成10.0mg/mL的水溶液后，用预处理过的AMBERLITEXAD-2树脂在1.5 BV/h吸附流速下吸附，吸附时间为1.0h，吸附后在水浴中40℃恒温振荡24h；

其中将工业级AMBERLITE XAD-2树脂进行预处理过程以除掉AMBERLITE XAD-2 树脂中含有的少量未聚合单体、交联剂、致孔剂以及其它有害有机、无机杂质，其流程如下：以0.5BV的乙醇浸泡树脂24h（1BV个树脂床体积）；用2BV的乙醇以2BV/h的流速通过树脂柱，并浸泡树脂2h；用乙醇2BV/h的流速洗涤树脂，至流出液加水不呈白色混浊为止，再用水以同样流速洗净乙醇；用2BV的5% HCL溶液以2BV/h的流速通过树脂层，并浸泡树脂2h，而后用水以同样流速洗至出水pH中性；用2BV的2% NaOH水溶液以2BV/h的流速通过树脂层，并浸泡树脂1h，而后用水以同样流速洗至出水pH中性；

e. 成品制备

用超纯水将上述恒温振荡后的AMBERLITE XAD-2树脂洗涤两次后过滤，待树脂滤干后用体积浓度60%的乙醇以1.0～2.0 BV/h的洗脱速率动态洗脱，得到的洗脱液在旋转蒸发仪中在45℃条件下浓缩到原有体积的10%，然后在-15℃和0.1MPa压力条件下进行真空冷冻干燥，得到莲芯皂甙提取物固体，采用高效液相色谱设备，根据《药典》的方法，测定所得莲芯皂甙提取物得率为1.77%。

如图1所示，其中1为皂甙裂解产物香气感官评分；2为皂甙裂解产物吡嗪类物质浓度；3为皂甙裂解产物呋喃类物质浓度；4为皂甙裂解产物噻吩类物质浓度；5为皂甙裂解产物哒嗪类物质浓度；6为皂甙裂解产物吡嗪类物质浓度；7为皂甙裂解产物吡醛类物质浓度；8为皂甙裂解产物糖苷类物质浓度；9为皂甙裂解产物香气成分总浓度。从图1可产出，本实施例皂甙各裂解产物香气成分总浓度相对值为135.23（与水蒸气蒸馏法比较），具有明显提高裂解产物香气感官品质的效果。如图5、图6所示，其中1为皂甙裂解产物香气感官评分；2为皂甙裂解产物吡嗪类物质浓度；3为皂甙裂解产物呋喃类物质浓度；4为皂甙裂解产物噻吩类物质浓度；5为皂甙裂解产物哒嗪类物质浓度；6为皂甙裂解产物吡嗪类物质浓度；7为皂甙裂解产物吡醛类物质浓度；8为皂甙裂解产物糖苷类物质浓度；9为皂甙裂解产物香气成分总浓度。从图5、图6可看出，本实施例较乙醚提取法皂甙各裂解产物感官评分、吡嗪类物质浓度、呋喃类物质浓度、噻吩类物质浓度、哒嗪类物质浓度、吡醇类物质浓度、吡醛类物质浓度、糖苷类物质浓度分别提高1.35倍、1.34倍、1.26倍、1.18倍、1.20倍、1.23倍、1.16倍、1.16倍；较水蒸汽蒸馏提取法各裂解产物感官评分、吡嗪类物质浓度、呋喃类物质浓度、噻吩类物质浓度、哒嗪类物质浓度、吡醇类物质浓度、吡醛类物质浓度、糖苷类物质浓度分别提高1.33倍、1.36倍、1.27倍、1.31倍、1.20倍、1.21倍、1.24倍、1.22倍。

将本实施例制得的莲芯皂甙提取物用8～10体积倍量的90wt%乙醇水溶液稀释后，以烟丝质量0.001～0.01%的用量均匀喷洒在烟丝上，然后在恒温22℃±2℃下恒湿（RH60%±5%）箱中平衡48小时后制成卷烟。

实施例2：本实施例与实施例1不同之处是：

a. 原料处理

莲芯除去杂质并洗净后置于60℃烘箱中烘至近干，其含水率约为10～13%，然后置于105℃的恒温恒湿干燥器内烘至恒重，此时含水率低于0.01%，然后粉碎后过60目筛后得到莲芯粉末，备用；

b. 酶解

将上述莲芯粉末与密理博超纯水以1:30的质量体积比混合后，加入以莲芯的质量计1.5%的纤维素酶，然后用0.01 mol/L的HCl水溶液调节混合物的pH为5.0，然后在50℃下酶解1h后得到莲芯酶解液；

c. 超声提取

将上述得到的莲芯酶解液在600W的超声功率、25℃下提取2h，然后在10000rpm转速下离心10min，得到莲芯皂甙粗提取液，接着再将莲芯皂甙粗提取液过滤，滤渣用超纯水洗涤3次，合并滤渣即得莲芯皂甙粗产品；

d. 树脂吸附

将上述莲芯皂甙粗产品加水配制成10.0mg/mL的水溶液后，用预处理过的AMBERLITEXAD-2树脂在1.0 BV/h吸附流速下吸附，吸附时间为0.5h，吸附后在水浴中40℃恒温振荡24h，振荡功率为1100r/min；

e. 成品制备

用超纯水将上述恒温振荡后的AMBERLITE XAD-2树脂洗涤两次后过滤，待树脂滤干后用体积浓度60%的乙醇以1.0～2.0 BV/h的洗脱速率动态洗脱，得到的洗脱液在旋转蒸发仪中在45℃条件下浓缩到原有体积的15%，然后在-10℃和0.2MPa压力条件下进行真空冷冻干燥，得到莲芯皂甙提取物固体，采用高效液相色谱设备，根据《药典》的方法，测定所得莲芯皂甙提取物得率为1.39%。

如图2所示，其中1为皂甙裂解产物香气感官评分；2为皂甙裂解产物吡嗪类物质浓度；3为皂甙裂解产物呋喃类物质浓度；4为皂甙裂解产物噻吩类物质浓度；5为皂甙裂解产物哒嗪类物质浓度；6为皂甙裂解产物吡嗪类物质浓度；7为皂甙裂解产物吡醛类物质浓度；8为皂甙裂解产物糖苷类物质浓度；9为皂甙裂解产物香气成分总浓度。从图2可产出，本实施例皂甙各裂解产物香气成分总浓度相对值为108.05（与水蒸气蒸馏法比较），具有一定的提高裂解产物香气感官品质的效果。本实施例较如图5所示的乙醚提取法皂甙各裂解产物感官评分、吡嗪类物质浓度、呋喃类物质浓度、噻吩类物质浓度、哒嗪类物质浓度、吡醇类物质浓度、吡醛类物质浓度、糖苷类物质浓度分别提高1.15倍、1.13倍、1.13倍、0.95倍、1.04倍、1.11倍、1.06倍、1.06倍；较如图6所示的水蒸汽蒸馏提取法各裂解产物感官评分、吡嗪类物质浓度、呋喃类物质浓度、噻吩类物质浓度、哒嗪类物质浓度、吡醇类物质浓度、吡醛类物质浓度、糖苷类物质浓度分别提高1.14倍、1.15倍、1.14倍、1.05倍、1.03倍、1.09倍、1.13倍、1.11倍。

将本实施例制得的莲芯皂甙提取物用8～10体积倍量的90wt%乙醇水溶液稀释后，以烟丝质量0.001～0.01%的用量均匀喷洒在烟丝上，然后在恒温22℃±2℃下恒湿（RH60%±5%）箱中平衡48小时后制成卷烟。

实施例3：本实施例与实施例1不同之处是：

a. 原料处理

莲芯除去杂质并洗净后置于60℃烘箱中烘至近干，其含水率约为10～13%，然后置于105℃的恒温恒湿干燥器内烘至恒重，此时含水率低于0.01%，然后粉碎后过60目筛后得到莲芯粉末，备用；

b. 酶解

将上述莲芯粉末与密理博超纯水以1:20的质量体积比混合后，加入以莲芯的质量计1.0%的纤维素酶，然后用0.01 mol/L HCl水溶液调节混合物的pH为5.0，然后在60℃下酶解3h后得到莲芯酶解液；

c. 超声提取

将上述得到的莲芯酶解液在400W的超声功率、40℃下提取3h，然后在10000rpm转速下离心10min，得到莲芯皂甙粗提取液，接着再将莲芯皂甙粗提取液过滤，滤渣用超纯水洗涤3次，合并滤渣即得莲芯皂甙粗产品；

d. 树脂吸附

将上述莲芯皂甙粗产品加水配制成10.0mg/mL的水溶液后，用预处理过的Diaion HP-20树脂在2.0 BV/h吸附流速下吸附，吸附时间为1.5h，吸附后在水浴中40℃恒温振荡24h，振荡功率为1100r/min；

e. 成品制备

用超纯水将上述恒温振荡后的AMBERLITE XAD-2树脂洗涤两次后过滤，待树脂滤干后用体积浓度60%的乙醇以1.0～2.0 BV/h的洗脱速率动态洗脱，得到的洗脱液在旋转蒸发仪中在45℃条件下浓缩到原有体积的10%，然后在-10℃和0.2MPa压力条件下进行真空冷冻干燥，得到莲芯皂甙提取物固体，采用高效液相色谱设备，根据《药典》的方法，测定所得莲芯皂甙提取物得率为1.54%。

如图3所示，其中1为皂甙裂解产物香气感官评分；2为皂甙裂解产物吡嗪类物质浓度；3为皂甙裂解产物呋喃类物质浓度；4为皂甙裂解产物噻吩类物质浓度；5为皂甙裂解产物哒嗪类物质浓度；6为皂甙裂解产物吡嗪类物质浓度；7为皂甙裂解产物吡醛类物质浓度；8为皂甙裂解产物糖苷类物质浓度；9为皂甙裂解产物香气成分总浓度。从图3可产出，本实施例皂甙各裂解产物香气成分总浓度相对值为109.43（与水蒸气蒸馏法比较），具有一定的提高裂解产物香气感官品质的效果。本实施例较如图5所示的乙醚提取法皂甙各裂解产物感官评分、吡嗪类物质浓度、呋喃类物质浓度、噻吩类物质浓度、哒嗪类物质浓度、吡醇类物质浓度、吡醛类物质浓度、糖苷类物质浓度分别提高1.15倍、1.14倍、1.18倍、0.96倍、1.04倍、1.11倍、1.05倍、1.05倍；较如图6所示的水蒸汽蒸馏提取法各裂解产物感官评分、吡嗪类物质浓度、呋喃类物质浓度、噻吩类物质浓度、哒嗪类物质浓度、吡醇类物质浓度、吡醛类物质浓度、糖苷类物质浓度分别提高1.14倍、1.16倍、1.18倍、1.07倍、1.03倍、1.10倍、1.12倍、1.10倍。

将本实施例制得的莲芯皂甙提取物用8～10体积倍量的90wt%乙醇水溶液稀释后，以烟丝质量0.001～0.01%的用量均匀喷洒在烟丝上，然后在恒温22℃±2℃下恒湿（RH60%±5%）箱中平衡48小时后制成卷烟。

实施例4：本实施例与实施例1不同之处是：

a. 原料处理

莲芯除去杂质并洗净后置于60℃烘箱中烘至近干，其含水率约为10～13%，然后置于105℃的恒温恒湿干燥器内烘至恒重，此时含水率低于0.01%，然后粉碎后过60目筛后得到莲芯粉末，备用；

b. 酶解

将上述莲芯粉末与密理博超纯水以1:60的质量体积比混合后，加入以莲芯的质量计1.3%的纤维素酶，然后用0.01mol/L的HCl水溶液调节混合物的pH为5.0，然后在50℃下酶解2h后得到莲芯酶解液；

c. 超声提取

将上述得到的莲芯酶解液在500W的超声功率、45℃下提取2h，然后在10000rpm转速下离心10min，得到莲芯皂甙粗提取液，接着再将莲芯皂甙粗提取液过滤，滤渣用超纯水洗涤3次，合并滤渣即得莲芯皂甙粗产品；

d. 树脂吸附

将上述莲芯皂甙粗产品加水配制成10.0mg/mL的水溶液后，用预处理过的Parapet P-S树脂在2.0 BV/h吸附流速下吸附，吸附时间为1.0h，吸附后在水浴中40℃恒温振荡24h，振荡功率为1100r/min；

e. 成品制备

用超纯水将上述恒温振荡后的AMBERLITE XAD-2树脂洗涤两次后过滤，待树脂滤干后用体积浓度60%的乙醇以1.0～2.0 BV/h的洗脱速率动态洗脱，得到的洗脱液在旋转蒸发仪中在45℃条件下浓缩到原有体积的15%，然后在-20℃和0.1MPa压力条件下进行真空冷冻干燥，得到莲芯皂甙提取物固体，采用高效液相色谱设备，根据《药典》的方法，测定所得莲芯皂甙提取物得率为1.62%。

如图4所示，其中1为皂甙裂解产物香气感官评分；2为皂甙裂解产物吡嗪类物质浓度；3为皂甙裂解产物呋喃类物质浓度；4为皂甙裂解产物噻吩类物质浓度；5为皂甙裂解产物哒嗪类物质浓度；6为皂甙裂解产物吡嗪类物质浓度；7为皂甙裂解产物吡醛类物质浓度；8为皂甙裂解产物糖苷类物质浓度；9为皂甙裂解产物香气成分总浓度。从图4可产出，本实施例皂甙各裂解产物香气成分总浓度相对值为119.24（与水蒸气蒸馏法比较），具有一定的提高裂解产物香气感官品质的效果。本实施例较如图5所示的乙醚提取法皂甙各裂解产物感官评分、吡嗪类物质浓度、呋喃类物质浓度、噻吩类物质浓度、哒嗪类物质浓度、吡醇类物质浓度、吡醛类物质浓度、糖苷类物质浓度分别提高1.23倍、1.24倍、1.22倍、1.07倍、1.16倍、1.19倍、1.10倍、1.10倍；较如图6所示的水蒸汽蒸馏提取法各裂解产物感官评分、吡嗪类物质浓度、呋喃类物质浓度、噻吩类物质浓度、哒嗪类物质浓度、吡醇类物质浓度、吡醛类物质浓度、糖苷类物质浓度分别提高1.22倍、1.27倍、1.22倍、1.18倍、1.15倍、1.17倍、1.18倍、1.16倍。

将本实施例制得的莲芯皂甙提取物用8～10体积倍量的90wt%乙醇水溶液稀释后，以烟丝质量0.001～0.01%的用量均匀喷洒在烟丝上，然后在恒温22℃±2℃下恒湿（RH60%±5%）箱中平衡48小时后制成卷烟。

Claims (3)

1.一种超声酶解辅助萃取莲芯皂甙提取物的方法，其特征在于包括以下步骤：

a. 原料处理

将莲芯去杂洗净后在60±5℃下烘干至含水率为10～13%时，再于105℃下恒温干燥至恒重，然后粉碎后过60目筛得到莲芯粉末，备用；

b. 酶解

将上述莲芯粉末与超纯水以1:20～1:60的质量体积比混合后加入纤维素酶，然后用HCl水溶液调节pH为5.0时，在50～60℃下酶解1.0～3.0h后得到莲芯酶解液，所述纤维素酶为莲芯粉末质量的1～1.5%，所述HCl水溶液的浓度为0.01mol/L；

c. 超声提取

将上述莲芯酶解液在25～45℃下超声提取1.0～3.0h，然后离心分离和过滤后制得莲芯皂甙粗产品；

d. 树脂吸附

将上述莲芯皂甙粗产品配制成10.0mg/mL的水溶液后，用预处理过的大孔树脂在吸附流速为1.0～2.0 BV/h下吸附，吸附0.5～1.5h后在水浴中40℃下恒温振荡24h，所述振荡功率为1100～1200r/min；

e. 成品制备

用超纯水将上述恒温振荡后的大孔树脂洗涤后过滤，滤干后的树脂用60%乙醇以1.0～2.0 BV/h的洗脱速率动态洗脱，得到的洗脱液在45～50℃下浓缩到原有体积的10～15%时，在-20～-10℃和0.1～0.2MPa下冷冻干燥后制得莲芯皂甙提取物。

2.根据权利要求1所述的超声酶解辅助萃取莲芯皂甙提取物的方法，其特征在于所述大孔树脂采用AMBERLITE XAD-2树脂、Diaion HP-20树脂或Parapet P-S树脂。

3.一种如权利要求1所述的莲芯皂甙提取物在卷烟中的应用，其特征在于将上述制得的莲芯皂甙提取物用8～10体积倍量的90wt%乙醇水溶液稀释后，以烟丝质量0.001～0.01%的用量均匀喷洒在烟丝上。