不同提取方法对牡丹精油理化性质和成分的测定

1不同提取方法对牡丹精油理化性质和成分的影响李双，王成忠*，唐晓璇，王晓华，周晓（齐鲁工业大学食品与生物工程学院，山东济南250353）摘要：本文以菏泽牡丹花为原料，采用水蒸气蒸馏法、超声波辅助水蒸气蒸馏法和超高压提取法三种方法提取牡丹精油，研究不同提取方法对牡丹精油的理化性质和成分的影响。结果表明：三种方法提取所得的牡丹精油为黄色澄清液体，具有牡丹花的特征香气，所得精油理化指标相差不大，均具有良好的品质。利用气质联用技术对精油进行组分鉴定分析得知：三种方法所得精油有效成分的种类分别为44种、45种和54种，其中有17种成分相同。水蒸气蒸馏法在提取过程中的高温会导致部分精油成分挥发或分解，超声辅助水蒸气蒸馏法和超高压提取法可较好的保持牡丹精油中的芳香成分。关键词：牡丹精油；水蒸气蒸馏法；超声波辅助水蒸气蒸馏法；超高压提取法；理化性质；成分Studyonthephysical-chemicalpropertiesandcomponentsofpeonyessentialoilextractedbydifferentextractionmethodsLiShuang,WangCheng-zhong*,TangXiao-xuan，WangXiao-hua&ZhouXiao（Foodandbiologicalengineeringcollege.QiluUniversityofTechnology,Jinan250353,China）Abstract:ThepeonyofHezewasusedtoinvestigatetheeffectsofsteamdistillationextraction,ultrasoundassistedsteamdistillationex-tractionandultrahighpressureextractiononphysical-chemicalpropertiesandcomponentsoftheessentialoil．Theresultsshowedthatessentialoilextractedfrompeonywasclearandyellowincolorwithcharacteristicaroma.Nodifferencewasindentifiedinphysical-chemicalpropertiesofessentialoilspreparedbydifferentextractionmethods.TheresultsofGC-MSanalysisshowedthat,thekindsofeffectivecomponentsofessentialoilsobtainedbythethreemethodswere44,45and54,andtherewere17kindsofthesamecompone-nts.Thehightemperatureintheextractionprocessofsteamdistillationwouldcauseevaporationordecompositionofsomeessentialoilcomponents.Ultrasoundassistedsteamdistillationextractionandultrahighpressureextractioncouldkeepthecomponentsofpeonyessentialoilwell.Keywords:peonyessentialoil;steamdistillationextraction;ultrasoundassistedsteamdistillationextraction;ultrahighpressureextraction;physical-chemicalproperties;components牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr)为毛茛科、芍药属落叶性野生小灌木，是我国重要的观赏花卉，以其品种繁多、花姿优美、花大色艳、富丽堂皇，被人们赋于雍荣华贵、国色天香、花中之王等美好的寓意[1]。目前国内主要有四大牡丹产地，河南洛阳，山东菏泽，四川彭州，安徽毫州，其中菏泽市是著名的牡丹之乡，是全国乃至全世界最大的牡丹栽培中心和种质资源中心，栽培面积达2万公顷。由于受到花期、气候条件及深加工技术落后的限制，每年有大量的牡丹花会白白浪费掉。因此，牡丹鲜花的综合开发应用成为近年来研究的热点。牡丹花精油是从牡丹花中提取分离得到的具有挥发性的油状液体,其中的大多数挥发性成分是具有花香、果香等芳香气味的物质。此外，牡丹花精油富含多种人体需要的氨基酸和微量元素，具有抵抗敏感，改善血液循环，美容养颜，促进细胞再生，缓解肌肤老化，调节皮肤问题，平衡女性体内荷尔蒙分泌等作用，可作医药、食品、饮料、化妆品的原料。目前，植物精油的提取和分离技术主要有水蒸气蒸馏法[2]、溶剂萃取法[3]、微波萃取法[4]、超声波提取法[5]、超临界流体萃取法[6]等。牡丹精油的提取目前主要采用水蒸气蒸馏法。作为新兴的绿色环保提取技术，超声波辅助提取法[7]和超高压[8]提取法可大大缩短提取时间、降低能耗、提高提取率以及保留活性成分的生理活性[9]，但是在牡丹花精油提取中应用较少[10]。本文采用水蒸气蒸馏法、超声波辅助水蒸气蒸馏法和超高压提取法分别提取牡丹花精油，并对其理化性质及化学成分进行分析比较，以期为牡丹精油的综合利用与深度开发提供参考依据。21材料与方法1.1试验材料与设备1.1.1试验材料原料：牡丹花，于2013年5月采于山东省菏泽市牡丹园；试剂：氯化钠、无水硫酸钠、石油醚均为分析纯，购于天津市化学试剂六厂；正己烷为色谱纯。1.1.2主要仪器设备HP6890GC/5973MS型气相色谱-质谱联用仪(美国AgilentTechnologies公司)；QJ32W1000A型高速万能粉碎机(天津泰斯特仪器有限公司)；AB135-S型电子分析天平(精度0.1mg，METTLERTOLEDO公司);KQ250DB型数控超声波仪(上海精密仪器生产有限公司)；RE111型旋转蒸发仪(瑞士BBCHI公司),；水蒸气蒸馏装置（自制）；HPP.L3-600/0.6超高压处理装置（天津市华泰森淼超高压设备有限公司）。1.2提取方法1.2.1水蒸气蒸馏法取100g牡丹花瓣于室温下晾干，用粉碎机破碎后，置于2L的烧瓶中，然后加入1500mL的4%NaCl溶液，加热4h（直到无精油流出）。蒸馏结束后向提取液中加入少量NaCl，用石油醚进行萃取，萃取液用无水Na2SO4干燥，密封保存于-18℃冰箱中，放置过夜，滤除固体Na2SO4。在真空状态下用旋转蒸发仪进行浓缩，最后得到牡丹精油，将精油装入密闭容器并放入-21℃冰箱中保存。1.2.2超声辅助水蒸气蒸馏法取100g牡丹花瓣于室温下晾干，用粉碎机破碎后，置于烧杯中，加入1000mL的4%NaCl溶液，在120W超声波处理器中处理15min后，再进行水蒸气蒸馏，方法如上，得到牡丹精油。1.2.2超高压提取法牡丹花瓣经45℃烘箱中烘干后，用粉碎机破碎后，取40目的牡丹花粉20g,加入200mL石油醚，混合成悬浊液;装入聚乙烯塑料袋，真空包装，包装后的试样浸泡于高压容器的传压介质油中，在不同的压力下处理悬浊液不同的时间，处理后过滤，去除固体颗粒得提取液，提取3次，滤液用旋转蒸发仪进行低温减压浓缩，即可获得精油。将精油装入密闭容器并放入-21℃冰箱中保存。1.3精油理化指标分析分析方法参见:GB/T14455.1—2008精油命名原则;GB/T14454.4—2008香料折光指数的测定;GB/T14454.5—2008香料旋光度的测定;GB/T14455.4—2008精油相对密度的测定1.4牡丹精油GC－MS分析1）气相色谱条件色谱柱:DB-5MS石英毛细管柱(30m×0.25mm~，0.25μm);程序升温条件:初始温度为60℃，保持10min，以3℃/min的速率升至200℃，保持5min；柱箱温度：60℃；进样口温度：230℃；进样模式：分流；流量控制模式：线速度；压力：57.4KPa；总流量：106ml/min；柱流量：1ml/min；线速度：36.5cm/sec；吹扫流量：5ml/min；分流比：100:1；载气：氦气；检测器：FTD；进样量：1μL；溶剂延迟：2min2）质谱条件电离方式：EI;电子能量：70eV；离子源温度：200℃；接口温度：200℃；AcQ方式：scan；扫描速度：769amu/s；扫描范围(m/z)：40~400amu3）标准质谱图库NIST-MS，2005国家标准谱图库2结果与分析2.1不同提取方法对牡丹花精油理化性质的影响3对三种方法提取的牡丹花精油进行相关理化指标的检测，结果如表1所示表1不同提取方法的牡丹精油理化性质的比较Table.1Comparisonofphysical-chemicalpropertiesbetweentheessentialoilextractedbydiferentmethodsfrompeony项目水蒸气蒸馏法超声辅助水蒸气蒸馏法超高压提取法标准范围外观澄清液体澄清液体澄清液体，可能有少量蜡状沉淀物存在色泽淡黄色淡黄色黄色相对密度0.80140.80950.82130.6962~1.188折光率1.46421.46431.46461.430~1.610旋光度-3°30'-3°15'-3°20'-2°18'~-4°24'本实验所得牡丹精油为黄色澄清液体，具有新鲜牡丹花的特征香气，超高压提取法所得精油稍带刺激性气味．并在低温下放置一段时间后会发生凝固现象，有少量蜡状沉淀物析出。本实验按照GB/T14455—2008标准测定了相对密度、折光指数、旋光度等物理指标，检测方法和结果表明，各物理指标符合标准规定，并且三种方法提取的牡丹精油理化指标相差不大。2.3不同方法提取牡丹精油组分的GC－MS分析在选定的色谱条件和质谱条件下对牡丹精油进行分析，三种提取方法的总离子流图见图1—图3．然后采用面积归一法做定量处理，所得各成分的结果详见表2图1水蒸汽蒸馏法所得牡丹精油GC-MS图谱Figure.1.Totalioncurrentchromatogramsofpeonyessentialoilextractedbysteamdistillationextraction4图2超声辅助水蒸汽蒸馏法所得牡丹精油GC-MS图谱Figure.2.Totalioncurrentchromatogramsofpeonyessentialoilextractedbyultrasoundassistedsteamdistillationextraction图3超高压提取所得牡丹精油GC-MS图谱Figure.3.Totalioncurrentchromatogramsofpeonyessentialoilextractedbyultrahighpressureextraction5表2三种方法提取牡丹精油成分的分析结果Table2Theanalysisresultsofcomponentsofpeonyessentialoilcompoundsofessentialoilextractedbythethreekindsofmethods峰号保留时间(min)化合物名称分子式相对分子质量水蒸气蒸馏法超声辅助水蒸气蒸馏法超高压提取法13.6331-十六碳烯-1-醇乙酸酯C18H34O22823.0124.3243-甲基丙醇乙酸酯C6H12O31320.480.91310.931芳樟醇氧化物独联体C10H18O21701.141.04411.593反式-氧化芳樟醇C10H18O21700.491.70.67512.137芳樟醇C10H18O1542.843.113.3614.8355-乙酰氧基-3-甲基-己酸甲酯C10H18O42020.57716.0173,4-二甲基-3-环己烯-1-甲醛C9H14O1