CN113831967A - 一种酶辅助提取姜黄精油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种酶辅助提取姜黄精油的方法，所述方法包括如下步骤：将姜黄进行机械粉碎，过筛以得到姜黄粉末；称取姜黄粉末，添加酶，再加入缓冲溶液后混匀，放入恒温摇床中酶解以得到酶解液；将酶解液装入圆底烧瓶中，加水以及玻璃珠，振摇混合后，连接挥发油测定器与回流冷凝管，置电热套中缓缓加热至沸，自来水冷却，保持微沸1h后，停止加热；开启测定管下端的活塞，将水缓缓放出，再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐，收集精油，并读取姜黄精油体积；根据姜黄精油体积计算得到姜黄精油含油量。本发明制备得到的姜黄精油含有量较高，且减少了有机试剂的使用，符合绿色环保的需求。

Description

一种酶辅助提取姜黄精油的方法
技术领域
本发明涉及天然植物提取产物技术领域，特别涉及一种酶辅助提取姜黄精油的方法。
背景技术
姜黄为姜科植物姜黄(Curcuma longa L.)的根茎，是我国传统的药食兼用的药材，在我国福建、四川、广西、云南等地均有种植。姜黄中含有多种成分，其主要活性成分为姜黄精油和姜黄素。现代科学研究表明：姜黄精油具有抗菌、抗肿瘤、降血脂、抗氧化、抗焦虑、抗炎、胃保护等生物活性，现已应用于食品、医药以及化工等行业中。
目前姜黄精油的提取方法包括水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、微波辅助提取法、超声辅助提取法以及超临界提取法等。上述方法中有的精油提取率较低，有的需要特定的设备，目前实施于生产中仍有一定的局限性，且制得的精油状态不稳定，活性成分损失较多，应用价值较低。例如，现有专利(公开号为：CN105602733 A)公开了一种复合酶-超临界流体法提取细辛挥发油的工艺，该工艺步骤包括：原料复合酶发酵，发酵后的原料再进行超临界CO2萃取得到细辛挥发油。此工艺虽然具有低温萃取和惰性保护的特点，不会对环境造成污染，但发酵所需时间较长，得率较低，为4.11％。再例如现有专利(公开号为：CN110669588A)公开了一种蒸馏法姜精油提取方法及其在化妆品中的应用，包括如下步骤：D1.准备原材料，D2.水蒸气蒸馏，收集初级姜精油，D3.洗涤干、燥，得姜精油的乙酸乙酯溶液，D4.将步骤D3所得姜精油的乙酸乙酯溶液减压蒸馏除去乙酸乙酯，该方法虽得到纯净的姜精油，但工艺流程复杂，存在有机溶剂残留的现象。
酶法辅助水蒸气蒸馏提取精油较之传统方法，具有提取时间短、能耗低、以及有效成分破坏少等优点。当提取溶液中加入适量的酶时，能有效地破坏植物的细胞壁，减少有效成分从细胞内向提取溶剂扩散的阻力提高提取效率。例如(公开号为：CN111471526A)提出了一种使用酶解辅助提取陈皮精油的技术，其包括以下工艺步骤：将陈皮进行机械粉碎，过筛得到陈皮粉末；将酶和缓冲液加入陈皮粉末中，进行水浴酶解，得到酶解液；所述酶为包含β-葡聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶的复合酶；使用挥发油提取器对酶解液进行连续回流提取得到精油提取液。此方法收率显著提高，同时保持有效物质的固有结构与活性，而且抗氧化活性成分保留情况较好，丰富了陈皮精油的感官气味。例如，现有专利(公开号为：CN105602733 A)提出一种酶解法辅助提取白术挥发油的方法，该方法采用纤维素酶和果胶酶二者的混合进行酶解，与水蒸气蒸馏传统方法相比，此法白术挥发油得率能增加1倍以上。
然而，现有技术中，缺少一种合理有效的提取姜黄精油的方法，导致无法对姜黄精油进行高效提取的问题。
发明内容
基于此，本发明的目的是为了解决现有技术中缺少一种合理有效的提取姜黄精油的方法，导致无法对姜黄精油进行高效提取的问题。
本发明提出一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
步骤一，姜黄预处理：
将姜黄进行机械粉碎，过筛以得到姜黄粉末；
步骤二，酶解：
称取步骤一中所得到的姜黄粉末，按预设百分比添加酶，再加入缓冲溶液后混匀，放入恒温摇床中在预设温度下酶解预设时间以得到酶解液；
步骤三，水蒸气蒸馏：
将酶解液装入圆底烧瓶中，加水以及玻璃珠，振摇混合后，连接挥发油测定器与回流冷凝管，自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分，并溢流入烧瓶时为止，置电热套中缓缓加热至沸，自来水冷却，保持微沸1h后，停止加热；
开启测定管下端的活塞，将水缓缓放出，至油层上端到达刻度0线上面5mm处为止，放置1h，再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐，收集精油，用无水硫酸钠去除精油中的水分，再移取并读取姜黄精油体积；
步骤四，姜黄精油含有量计算：
根据姜黄精油体积计算得到姜黄精油含油量。
本发明提出一种酶辅助提取姜黄精油的方法，首先对姜黄进行预处理以得到姜黄粉末，然后添加酶进行酶解以得到酶解液，最后在圆底烧瓶中进行水蒸汽蒸馏以提取得到姜黄精油。采用本发明提出的酶辅助提取姜黄精油的方法，姜黄精油含有量较高，且减少了有机试剂的使用，符合绿色环保的需求。
所述一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其中，在所述步骤四中，姜黄精油含油量的计算公式为：
Figure BDA0003343102950000031
所述一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其中，在所述步骤一中，过筛以得到姜黄粉末的步骤中，过筛的孔径为80～100目。
所述一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其中，在所述步骤二中，在进行酶解时对应的料液比为1：60。
所述一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其中，在所述步骤二中，在进行酶解时，对应的酶包括纤维素酶或半纤维素酶中的至少一种。
所述一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其中，在所述步骤二中，酶的添加量为姜黄粉末质量的0.25％～1％。
所述一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其中，在所述步骤二中，酶解时间为0.5～1.5h。
所述一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其中，在所述步骤二中，酶解温度为40～60℃。
所述一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其中，在所述步骤二中，酶解pH为4.6～6.2。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为对照组提取姜黄精油所得的总离子流色谱图。
图2为实施例1提取姜黄精油所得的总离子流色谱图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1与图2，本发明提出一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
步骤一，姜黄预处理：
将姜黄进行机械粉碎，过筛以得到姜黄粉末。
在本步骤中，过筛的孔径为80～100目。
步骤二，酶解：
称取步骤一中所得到的姜黄粉末，按预设百分比添加酶，再加入缓冲溶液后混匀，放入恒温摇床中在预设温度下酶解预设时间以得到酶解液。
在本步骤中，在进行酶解时对应的料液比为1：60。在进行酶解时，对应的酶包括纤维素酶或半纤维素酶中的至少一种。
其中，酶的添加量为姜黄粉末质量的0.25％～1％，酶解时间为0.5～1.5h。酶解温度为40～60℃，酶解pH为4.6～6.2。
步骤三，水蒸气蒸馏：
将酶解液装入圆底烧瓶中，加水以及玻璃珠，振摇混合后，连接挥发油测定器与回流冷凝管，自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分，并溢流入烧瓶时为止，置电热套中缓缓加热至沸，自来水冷却，保持微沸1h后，停止加热；
开启测定管下端的活塞，将水缓缓放出，至油层上端到达刻度0线上面5mm处为止，放置1h，再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐，收集精油，用无水硫酸钠去除精油中的水分，再移取并读取姜黄精油体积。
步骤四，姜黄精油含有量计算：
根据姜黄精油体积计算得到姜黄精油含油量。
在本步骤中，姜黄精油含油量的计算公式为：
Figure BDA0003343102950000051
本发明提出一种酶辅助提取姜黄精油的方法，首先对姜黄进行预处理以得到姜黄粉末，然后添加酶进行酶解以得到酶解液，最后在圆底烧瓶中进行水蒸汽蒸馏以提取得到姜黄精油。采用本发明提出的酶辅助提取姜黄精油的方法，姜黄精油含有量较高，且减少了有机试剂的使用，符合绿色环保的需求。
下面通过对照组、实施例1以及实施例2对本发明提出的酶辅助提取姜黄精油的方法进行详细阐述。
对照组：
对照组提出一种酶辅助提取姜黄精油的方法，包括以下步骤：
(1)姜黄预处理：将姜黄进行机械粉碎，过80目筛以得到姜黄粉末；
(2)水蒸气蒸馏：称取5g姜黄粉，不经酶解，将姜黄粉末装入圆底烧瓶中，按物料比1：60，加水300mL与玻璃珠数粒，振摇混合后，连接挥发油测定器与回流冷凝管，自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分，并溢流入烧瓶时为止，置电热套中缓缓加热至沸，自来水冷却，保持微沸1h后，停止加热，放置片刻；
开启测定管下端的活塞，将水缓缓放出，至油层上端到达刻度0线上面5mm处为止。放置1小时以上，再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐，收集精油，用无水硫酸钠去除精油中的水分，再移取并读取姜黄精油体积。
(3)精油含有量计算：姜黄精油含有量按下式计算。(含油量见表1)
Figure BDA0003343102950000061
实施例1
本发明第一实施例提出一种酶辅助提取姜黄精油的方法，包括以下步骤：
(1)姜黄预处理：将姜黄进行机械粉碎，过80目筛以得到姜黄粉末；
(2)酶解：称取5g姜黄粉，纤维素酶的添加量为0.625％，再加入pH为5.4的缓冲溶液混匀，放入恒温摇床中在温度50℃下酶解1h；
(3)水蒸气蒸馏：酶解液装入圆底烧瓶中，加入水以及玻璃珠数粒，振摇混合后，连接挥发油测定器与回流冷凝管，自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分，并溢流入烧瓶时为止，置电热套中缓缓加热至沸，自来水冷却，保持微沸1h后，停止加热，放置片刻；
开启测定管下端的活塞，将水缓缓放出，至油层上端到达刻度0线上面5mm处为止，放置1h以上，再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐，收集精油，用无水硫酸钠去除精油中的水分，再移取并读取姜黄精油体积。
(4)精油含有量计算：姜黄精油含有量按下式计算。(含油量见表1)
Figure BDA0003343102950000062
实施例2
本发明第二实施例提出一种酶辅助提取姜黄精油的方法，包括以下步骤：
(1)姜黄预处理：将姜黄进行机械粉碎，过80目筛得到姜黄粉末；
(2)酶解：称取5g姜黄粉，半纤维素酶的添加量为0.625％，再加入pH为5.4的缓冲溶液，混匀，放入恒温摇床中在温度50℃下酶解1h；
(3)水蒸气蒸馏：酶解液装入圆底烧瓶中，加一定量的水与玻璃珠数粒，振摇混合后，连接挥发油测定器与回流冷凝管，自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分，并溢流入烧瓶时为止，置电热套中缓缓加热至沸，自来水冷却，保持微沸1h后，停止加热，放置片刻；
开启测定管下端的活塞，将水缓缓放出，至油层上端到达刻度0线上面5mm处为止。放置1小时以上，再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐，收集精油，用无水硫酸钠去除精油中的水分，再移取并读取姜黄精油量；
(4)精油含有量计算：姜黄精油含有量按下式计算。(含油量见表1)
Figure BDA0003343102950000071
表1实施例提取的姜黄精油含有量
Figure BDA0003343102950000072
如表1所示，植物细胞壁是由纤维素、半纤维素以及果胶质等物质构成的致密结构。实施例1提取姜黄精油含有量高于对照组和实施例2。纤维素容易产生分子内氢键及纤维素链之间的分子间氢键，并聚集形成纤维素微纤丝。当提取溶液中加入适量的纤维素酶时，能有效地破坏姜黄的细胞壁，提高提取效率。
进一步的，下面以实施例1提取得到姜黄精油与对照组中提取得到的姜黄精油的成分进行比对分析：
表2实施例1提取的姜黄精油化学成分
Figure BDA0003343102950000073
Figure BDA0003343102950000081
Figure BDA0003343102950000091
如表2所示：对照组得到的姜黄精油主要成分为芳姜黄酮(27.14％)、姜黄酮(22.44％)、姜黄新酮(15.80％)、β-倍半菲兰烯(3.11％)、7-表-倍半萜烯(2.83％)、芳姜黄烯(2.41％)、(E)-大西洋(萜)酮(1.89％)、芳姜黄醇(1.58％)、1-异丁基-2，5-二甲苯(1.05％)9种成分，占总含量的78.25％；
实施例2所得到的姜黄精油主要成分为芳姜黄酮(25.69％)、姜黄酮(22.86％)、姜黄新酮(15.51％)、β-倍半菲兰烯(2.87％)、7-表-倍半萜烯(2.74％)、芳姜黄烯(2.29％)、(E)-大西洋(萜)酮(1.60％)、芳姜黄醇(1.56％)8种成分，占含量的75.12％。2种提取方法得到的姜黄精油的主要组分均为芳姜黄酮，芳姜黄酮具有较强的抗癌、抑制细胞增值的作用。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一，姜黄预处理：
将姜黄进行机械粉碎，过筛以得到姜黄粉末；
步骤二，酶解：
称取步骤一中所得到的姜黄粉末，按预设百分比添加酶，再加入缓冲溶液后混匀，放入恒温摇床中在预设温度下酶解预设时间以得到酶解液；
步骤三，水蒸气蒸馏：
将酶解液装入圆底烧瓶中，加水以及玻璃珠，振摇混合后，连接挥发油测定器与回流冷凝管，自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分，并溢流入烧瓶时为止，置电热套中缓缓加热至沸，自来水冷却，保持微沸1h后，停止加热；
开启测定管下端的活塞，将水缓缓放出，至油层上端到达刻度0线上面5mm处为止，放置1h，再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐，收集精油，用无水硫酸钠去除精油中的水分，再移取并读取姜黄精油体积；
步骤四，姜黄精油含有量计算：
根据姜黄精油体积计算得到姜黄精油含油量。
2.根据权利要求1所述的一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其特征在于，在所述步骤四中，姜黄精油含油量的计算公式为：
Figure FDA0003343102940000011
3.根据权利要求2所述的一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其特征在于，在所述步骤一中，过筛以得到姜黄粉末的步骤中，过筛的孔径为80～100目。
4.根据权利要求2所述的一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其特征在于，在所述步骤二中，在进行酶解时对应的料液比为1∶60。
5.根据权利要求2所述的一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其特征在于，在所述步骤二中，在进行酶解时，对应的酶包括纤维素酶或半纤维素酶中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其特征在于，在所述步骤二中，酶的添加量为姜黄粉末质量的0.25％～1％。
7.根据权利要求2所述的一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其特征在于，在所述步骤二中，酶解时间为0.5～1.5h。
8.根据权利要求2所述的一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其特征在于，在所述步骤二中，酶解温度为40～60℃。
9.根据权利要求2所述的一种酶辅助提取姜黄精油的方法，其特征在于，在所述步骤二中，酶解pH为4.6～6.2。
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