超臨界二氧化碳萃取迷迭香中的抗氧化劑和精油

針對胺磺酸和提取的綜合研究，畢良武等人研究了兩種提取方法和非提取方法，以結(jié)合極性溶劑和非極性溶劑，取得了滿意的結(jié)果。隨著對提取物中溶劑殘留量的關(guān)注,人們更傾向于使用綠色提取手段,超臨界CO2萃取(SCDE)法就是經(jīng)常被選擇和研究的方法之一。SCDE法與常規(guī)溶劑提取法相比具有以下顯著特點:1)提取溫度低。在室溫或較低溫度及CO2氛圍下提取,可有效防止熱敏性物質(zhì)的氧化和分解,能保證活性成分的活性,而且能把高沸點、低揮發(fā)度、易熱解的物質(zhì)提取出來;2)綠色環(huán)保。SCDE法無溶劑殘留,提取過程無有毒和污染物排放;3)提取效率高。SCDE法使提取和分離過程合二為一,效率高、能耗較少,節(jié)約成本;4)安全性好。CO2為不活潑氣體,不燃性、無味、無臭、無毒,提取過程亦無化學(xué)反應(yīng);5)提取介質(zhì)便宜易得。CO2方便易得、價格便宜,純度高,可循環(huán)使用;6)操作簡單,可調(diào)性好。壓力和溫度都可以成為調(diào)節(jié)提取過程的參數(shù)。國內(nèi)外迷迭香葉子的SCDE研究,可以分為如下3類方法:1)迷迭香精油的SCDE。在相對低的壓力條件下,先采用SCDE法提取分離迷迭香精油,然后再用傳統(tǒng)溶劑法提取迷迭香抗氧化劑;2)迷迭香抗氧化劑的SCDE。先采用傳統(tǒng)方法(如水蒸氣法等)分離迷迭香精油,然后在較高的壓力條件下,采用超臨界CO2萃取法提取分離迷迭香抗氧化劑;3)迷迭香抗氧化劑和精油的SCDE[7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18]。迷迭香抗氧化劑和精油在不同階段或不同分離部位實現(xiàn)分步或同步提取分離。本研究主要是利用SCDE裝置中多級分離器存在較大壓力差的特點,分別在高壓分離器和低壓分離器中同步得到迷迭香抗氧化劑和精油。對迷迭香葉子而言,迷迭香精油等揮發(fā)性成分完全可以直接采用SCDE法實現(xiàn)分離,而迷迭香抗氧化劑為非揮發(fā)性酚酸化合物,則需加乙醇等夾帶劑實現(xiàn)SCDE。1實驗部分1.1標(biāo)準(zhǔn)樣品及樣品迷迭香葉子,由廈門勁美生物科技有限公司提供。鼠尾草酸和迷迭香酸標(biāo)準(zhǔn)樣品均來自英國Axxora(UK)Ltd.公司。95%(體積分?jǐn)?shù),下同)乙醇,分析純;CO2鋼瓶及氣體。HA120-50-02型超臨界萃取裝置(江蘇華安超臨界萃取有限公司)。1.2萃取罐的控制按圖1所示提取過程,開啟超臨界萃取裝置的總電源、加熱、制冷及冷循環(huán)開關(guān),向萃取罐中加入迷迭香葉子,加夾帶劑,通CO2。待設(shè)定溫度和壓力平衡后,啟動高壓泵,調(diào)節(jié)萃取罐與分離器I及分離器II之間的連通閥,使之保持在所需壓力,開始計時。待萃取結(jié)束時,依次關(guān)閉高壓泵、加熱、制冷、冷循環(huán)及總電源的開關(guān),由分離器I的排料閥放出固態(tài)的迷迭香抗氧化劑,由分離器II的排料閥放出液態(tài)的迷迭香精油和夾帶劑。調(diào)節(jié)萃取罐與分離器I及分離器II之間的連通閥,待壓力平衡后使部分CO2返回鋼瓶。關(guān)閉相關(guān)連通閥,開排空閥,打開萃取罐,取出迷迭香葉子殘渣(見圖1)。1.3分析和設(shè)備1.3.1組分含量的測定氣相色譜及氣-質(zhì)聯(lián)用具體分析方法及儀器與文獻相同。各組分含量的測定,采用面積歸一化法;成分鑒定主要依據(jù)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫進行自動比對完成,并利用迷迭香精油的ISO標(biāo)準(zhǔn)中所提供的色譜圖和各對應(yīng)峰的成分進行二次驗證。1.3.2方法及標(biāo)準(zhǔn)曲線液相色譜具體分析方法及儀器與文獻相同。分析樣品和標(biāo)樣均采用無水乙醇溶解配制成待測溶液,主要根據(jù)色譜保留時間和文獻數(shù)據(jù)進行定性判斷,利用標(biāo)準(zhǔn)樣品所測標(biāo)準(zhǔn)曲線進行定量。2結(jié)果與討論2.1正交試驗的設(shè)計由于迷迭香葉子中精油含量比抗氧化劑含量低很多,萃取條件對迷迭香精油的提取影響不明顯,因此只研究SCDE因素對抗氧化劑得率的影響。根據(jù)前期初步試驗,認(rèn)為萃取和分離溫度、萃取壓力、萃取時間和夾帶劑用量等因素為迷迭香抗氧化劑SCDE的主要影響因素,為此設(shè)計了4因素3水平的試驗方案,具體正交試驗結(jié)果見表1(萃取溫度是指萃取罐的水浴溫度,分離溫度是指分離器I的水浴溫度,分離器II的水浴溫度固定為40℃;萃取壓力是指萃取罐的壓力,分離器I與分離器II的壓力均為4～5MPa;固定循環(huán)流量;迷迭香葉子為粉碎料,投料規(guī)模為50g)。由表1結(jié)果得到,迷迭香抗氧化劑SCDE的優(yōu)選條件為:萃取罐和分離器I的溫度分別為50和70℃,萃取壓力20MPa,萃取時間4h,夾帶劑95%乙醇與迷迭香葉子的質(zhì)量比為2∶5。2.2scde法投料放大試驗參照上述優(yōu)化條件:萃取時間4h,夾帶劑95%乙醇與迷迭香葉子的質(zhì)量比2∶5,萃取罐和分離器I的溫度分別為50和70℃,分離器II的溫度為40℃,萃取壓力20MPa,分離壓力4～5MPa進行放大試驗,投料規(guī)模由50g提高到500g,進行SCDE法的重復(fù)試驗,迷迭香精油的平均得率為1.80%,迷迭香抗氧化劑的平均得率為11.93%。放大試驗同時發(fā)現(xiàn),迷迭香葉子堆積狀態(tài)對抗氧化劑的得率也有一定程度的影響,堆積過密也會降低抗氧化劑的得率。2.3scde法各精油成分根據(jù)GC和GC-MS分析結(jié)果(表2)可知,迷迭香精油的主要成分為1,8-桉葉素、樟腦、α-松油醇、龍腦、馬鞭草烯酮、4-松油醇、乙酸龍腦酯和芳樟醇等。SCDE法所得精油與傳統(tǒng)溶劑提取法相比,主要成分種類相同,但兩者各成分的相對含量稍有差別。SCDE法所得精油中α-蒎烯和莰烯等成分的含量明顯比常規(guī)方法所得迷迭香精油低,這可能與SCDE裝置的分離器排料時,分離器中CO2要經(jīng)過由高壓到常壓的瞬間釋放引起部分低沸點精油氣化損失有關(guān)。2.4迷迭香衍生物鼠尾草酸標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)量與其HPLC相應(yīng)峰面積關(guān)系曲線的平均斜率(k)為178562.9單位面積(以μg鼠尾草酸計)。迷迭香酸標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)量與其HPLC相應(yīng)峰面積關(guān)系曲線的k為338740.3單位面積(以μg迷迭香酸計)。由于鼠尾草酚是鼠尾草酸部分氧化形成的內(nèi)酯環(huán)產(chǎn)物,它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)非常相似,兩者的色譜相應(yīng)因子也相近,因此可以用鼠尾草酸的k值代替鼠尾草酚的k值,用于其HPLC含量測定和計算。圖2為SCDE法所得迷迭香抗氧化劑的HPLC圖。超臨界CO2萃取法所得迷迭香抗氧化劑主要含有鼠尾草酸、鼠尾草酚和迷迭香酸等活性成分,它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為23.61%、7.33%和5.13%。超臨界CO2萃取法所得迷迭香抗氧化劑與溶劑提取法相比,有效成分的含量要高一些。3香辛料提取物的提取和測定3.1迷迭香精油和抗氧化劑超臨界CO2萃取(SCDE)的優(yōu)選條件為:萃取時間4h,夾帶劑95%乙醇與迷迭香葉子的質(zhì)量比為2∶5,萃取罐和分離器I的溫度分別為50和70℃,分離器II的溫度為40℃,萃取壓力20MPa,分離壓力4～5MPa。3.2迷迭香精油的平均得率為1.80%,主要含有1,8-桉葉素、樟腦、α-松油醇、龍腦、馬鞭草烯酮、4-松油醇、乙酸龍腦酯和芳樟醇等成分。