柚子皮精油提取分离方法及其成分分析

第14卷第1期2015年3月淮阴师范学院学报(自然科学版)JOURNALOFHUAIYINTEACHERSCOLLEGE(NATURALSCIENCEEDITION)Vol．14No．1Mar.2015柚子皮精油提取分离方法及其成分分析徐　慧1,吕金顺1,2,沈茜茜1,陆　宇1(1.淮阴师范学院化学化工学院,江苏淮安　223300;2.淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室,江苏　淮安223300)摘　要:用乙醚萃取、常压蒸馏法对柚子皮低沸点混合物组分进行了提取.采用自制简易分段微量蒸馏装置对所得混合物进行分馏,并用气相色谱-质谱(GC-MS)法对分馏组分进行测定.分馏得到两种馏分(极易挥发组分和挥发性组分);挥发性组分中检测出9种成分,主要为乙醚,β-月桂烯、D-柠檬烯等;极易挥发组分中检测出4种成分,主要为乙醚;柚子皮挥发性组分中共检测出了22种成分,其主要成分为D-柠檬烯(62．43%)、β-月桂烯(23．16%)、2,6,11,15-四甲基-十六烷-1,6,10,14-四烯(3．08%).实验结果表明,柚子皮挥发性组分为柚子皮精油,柚子皮是提取D-柠檬烯和β-月桂烯单离香料的良好植物资源.通过改进提取方法,可以简化提取并能除去精油中残留的低沸点提取溶剂,提高主要成分的含量.关键词:柚子皮;提取与分离;精油;成分分析中图分类号:R284.1　　文献标识码:A　　文章编号:1671-6876(2015)01-0043-05　收稿日期:2014-08-16　基金项目:江苏省高校大学生实践创新训练计划重点项目(201310323012Z)　通讯作者:吕金顺(1958-),男,甘肃甘谷人,教授,主要从事天然有机化学等研究.E-mail:[e-mail]0　引言柚子(Citrusmaxima)又名文旦、气柑,为芸香料柑橘属的一种水果.我国柚子资源丰富,广泛分布于广东、广西、福建等地,销售遍及全国各地.柚子性寒、味甘酸,具有消炎防菌、化痰止咳、理气清肠、下气消食、补血健脾等功效.其独特的芳香,清爽的口感,备受人们的青睐.柚子的外皮中含有多种活性成分,如:柚皮甙、果胶、香精油、色素等,具有较高的保健和药用价值,还有防治和杀灭害虫的作用[1-2].柚子皮有广泛的用途,除了加工成蜜饯外,还可以提取精油、果胶、柚皮甙和新橙皮甙及其氢化产物的甜味剂,柚子皮渣还可以加工成饲料[3].由于柚子特有的优雅香气会使人产生一种新鲜、清爽感,可以起到植物芳香疗法的作用,近年来受到了人们的青睐.但柚子食用肉后,会产生大量的不可食用的废弃物柚子皮.已有文献对柚子皮的挥发性成分进行了研究报道[4-5].但这些研究一般采用水蒸气蒸馏法提取,提取后采用有机溶剂进行萃取和蒸馏法除去有机溶剂.这一提取精油法耗费人力和能源,消耗大量溶剂,且会有水蒸汽蒸馏过程产生的热分解低沸点物质和氧化产物,使得到的精油成分不准确.本研究改进了提取方法,采取乙醚直接萃取法、常压蒸馏和采用简易分馏器对所得的提取物进行分馏制备精油,采用气相色谱-质谱分析技术对精油成分进行分析.研究的目的在于提供一个可以简化提取精油方法及简便的除去精油中残留的低沸点提取溶剂的方法,并且揭示这一植物精油的主要化学成分.1　材料与仪器1．1　材料与试剂试剂:无水乙醚、无水硫酸钠,试剂均为分析纯.材料:实验用柚子皮来源于市售的柚子,并经过鉴定.1．2　仪器与设备仪器:6890N-5973NGC-MS联用仪(美国AgilentTechnologies),化学工作站(G1701DAMSDChemStation),7683series进样器,蒸馏装置,萃取装置,自制简易分段微量蒸馏装置(图1).2　实验方法2．1　柚子皮精油的提取将100g柚子皮粉碎,置于棕色瓶中,并加适量无水乙醚,静置72h.过滤,用无水硫酸钠干燥24h.在42℃条件下水浴加热,用蒸馏装置进行蒸馏至无馏出液,得到具有香味又混杂有乙醚气味的黄色油状物组分,提取率0．84%.采用自制简易分段微量蒸馏装置,对所得的组分进行分馏,得到两组馏分:具有浓烈乙醚气味的无色液体(极易挥发组分),收率为18．5%;具有浓郁香味的黄色油状物(挥发性组分),收率为80．5%.2．2　柚子皮提取物及分馏组分的GC-MS分析2．2．1　色谱条件色谱柱:HP-5MS(30m×0．25mm,0．25μm);升温程序:以5℃/min升至100℃,保持5min;再以10℃/min升至270℃,维持20min,载气(He)流速为23mL/min,压力为2．4kPa,进样为自动进样;分流比为100:1.　图1　自制简易分段微量蒸馏装置图2　柚子皮组分色谱离子流图　　　图3　柚子皮极易挥发组分色谱离子流图　　　　　　图4　柚子皮挥发性组分色谱离子流图2．2．2　质谱条件离子源为电子轰击(EI)离子源,电子能量70eV,接口温度为260℃,质量范围为20~550amu,溶剂延迟1min.44淮阴师范学院学报(自然科学版)第14卷3　结果与讨论3．1　柚子皮提取物及分馏组分的化学成分按上述GC-MS条件对柚子皮组分进行分离鉴定,启动G1701DAMSDChemStation化学工作站,检索NIST02谱图库,结合有关文献检索确定其化学组成,采用峰面积归一化法确定各组成在组分中的含量,色谱离子流图见图2,图3和图4,分析结果见表1,表2和表3.表1　柚子皮提取物分馏组分的化学成分序号保留时间/min峰面积/%化合物名称相似度/%11．690．36乙醇8021．8386．53乙醚9232．111．282-甲氧基丙烷8242．370．391-甲氧基丙烷86510．460．09.α-蒎烯91610．852．47β-月桂烯91712．028．38D-柠檬烯95820．590．16s-(E,E)-1-甲基-5-亚甲基-8-(1-异丙基)-1,6-环癸二烯93920．840．11丁基羟基甲苯89表2　柚子皮提取物分馏组分中极易挥发组的分化学成分序号保留时间/min峰面积/%化合物名称相似度/%11．690．29乙醇8421．8396．95乙醚9232．111．882-甲氧基丙烷8042．370．871-甲氧基丙烷86表3　柚子皮挥发性组分的化学成分分析结果序号保留时间/min峰面积/%化合物名称相似度/%12．111．672-甲氧基丙烷8022．370．971-甲氧基丙烷9132．530．421,2-二乙氧基丙烷5949．200．21α-蒎烯97510．330．161-异丙基-4-亚甲基-[3．1．0]双环己烷91610．450．55(1S)-6,6-二甲基-2-亚甲基二环[3．1．1]己烷97710．8523．61β-月桂烯91811．270．311-甲基-4-异丙基-1,4-环己二烯81912．0762．43D-柠檬烯951012．560．71(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯911118．470．151-甲基-4-异丙基-1,3-环己二烯901219．750．18丁香油烯991319．860．132-异丙基-5甲基-9亚甲基双环[4．4．0]癸烷-1-烯951420．562．02s-(E,E)-1-甲基-5-亚甲基-8-(1-异丙基)-1,6-环癸二烯981520．781．91丁基羟基甲苯981621．560．13γ-榄香烯641722．770．09亚乙基环丙烷551823．200．25E-8-十六碳烯-1-醇-乙酸酯871924．380．254,4a,5,6,7,8-六氢-4,4a-二甲基-6-(1-甲基乙烯基)(4R-4α,4aα,6β)-2(3H)-萘酮642024．770．26邻苯二甲酸丁基辛酯722125．773．082,6,11,15-四甲基-十六烷-2,6,8,10,14-五烯782226．110．52(E,E)-7,11,15-三甲基-3-亚甲基-十六烷-1,6,10,14-四烯60　　由表1知,以乙醚作为萃取溶剂,采用萃取和蒸馏技术,从柚子皮中提取组分成分,经GC-MS分析,54第1期徐　慧等:柚子皮精油提取分离方法及其成分分析鉴定出9种组分.主要成分为乙醚(86．43%),β-月桂烯(2．47%),D-柠檬烯(8．38%)等.由表2可知,以乙醚作为萃取溶剂,采用萃取法和蒸馏技术,经简易分馏装置分馏,得到极易挥发性组分,经GC-MS分析,鉴定出4种组分.主要成分为乙醚(96．95%),2-甲氧基丙烷(1．88%)等.由表3可知,以乙醚作为萃取溶剂,采用萃取法和蒸馏技术,经简易分馏装置分馏,得到挥发性组分,经GC-MS分析,共鉴定出22种组分.其中相对含量较大的组分有D-柠檬烯(62．43%),β-月桂烯(23．16%),s-(E,E)-1-甲基-5-亚甲基-8-(1-异丙基)-1,6-环癸二烯(2．02%),2,6,11,15-四甲基-十六烷-1,6,10,14-四烯(3．08%)等.3．2　柚子皮提取物化学成分分析比较以上组分的化学成分及其相对含量,可以明显的看出,采用萃取及蒸馏技术,得到的化合物种类较少,且主要组成为提取溶剂乙醚,并不是原料特有的化学组成部分.由于大量乙醚的存在,导致了其它相对含量较小的组分未能被仪器检测出.且乙醚与柚子皮中的其他组分的沸点差别较小,采用直接蒸馏法,继续升高温度是不能将乙醚从提取物中分离的.将组分经简易分馏装置分馏,得到的极易挥发性组分组成基本上是乙醚,相对含量为96．95%,而得到的挥发性组分中不含乙醚,这就说明,通过简易分流装置可以将组分中的提取溶剂很好地从混合物中分离,挥发性组分成为真实的柚子皮精油.在本文提取研究的精油22种组分中,萜烯类(93．48%),烷烃类(4．12%),少量酯类(0．51%),以及酮类(0．51%)化合物.这与已有研究结论也有所不同.周永红等运用水蒸气蒸馏法对容县沙田柚果皮挥发油成分进行分析,鉴定出41种成分,主要也为柠檬烯(62．48%),但同时含有大量的氧化萜烯类,如大茴香脑、奴卡酮、芳樟醇等[4];张力等运用水蒸气蒸馏法对柚子皮进行了分析鉴定出31种成分,主要为β-蒎烯、4,4A,5,6,7,8-六氢-4,4A-二甲基-6-(1-甲基亚乙基)-(4R-顺)-3(3H)-萘酮、氧化芳樟醇等[5].本论文的分析结果与文献的差别主要体现在,柠檬烯这一主要化合物在柚子皮精油中是相同的,但本研究中的氧化产物较少,而文献中的较多,这一点可能体现出用直接萃取法和水蒸气蒸馏法两种不同提取方法所致.柚子皮精油中组分中,含量最大的是D-柠檬烯(62．43%)和β-月桂烯(23．16%).D-柠檬烯是一种天然的功能单萜.D-柠檬烯毒性属以AS(一般公认安全)级,具有抗氧化、抗炎、利胆溶石等作用[8-9],因此食品工业常将D-柠檬烯作为添加剂.近年来研究发现,D-柠檬烯还具有较好的预防和抑制肿瘤活性,在预防和治疗乳腺癌、肺癌、皮肤癌、肝癌等均取得了良好的效果[10-11].β-月桂烯也称香叶烯,是一种化学性质活泼的天然产物,化学名称是7-甲基-3-亚甲基-1,6-辛二烯,分子中具有3个不饱和的碳碳双键,易发生多种化学反应,如Diels-Alder反应、还原反应和氧化反应等,可以应用于有机反应的众多领域.但是β-月桂烯目前工业上仅用于合成香料,使得它的应用受到了限制[7].以上实验结果表明,柚子皮精油含有丰富的D-柠檬烯、β-月桂烯,是提取D-柠檬烯、β-月桂烯的一种良好的植物资源,可通过改进操作方法进行提取并加以充分利用.4　结论柚子皮精油主要成分为萜烯类(93．48%),烷烃类(4．12%),少量酯类(0．51%),以及酮类(0．51%)化合物.其中含量较大的组分有D-柠檬烯(62．43%)、β-月桂烯(23．16%).通过改进提取方法和自制简易蒸馏器,可以简化提取精油方法,减少氧化产物,节约能源,可以简便除去精油中残留的低沸点提取溶剂,从而提高主要成分的含量.参考文献:[1]　谢建春,孙宝国,郑雪贞,等.玉环文旦柚果皮挥发性化学成分分析[J].中国食品学报,2006,6(1):7