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        4-松油醇型白千層枝葉連續(xù)提取茶樹油及黃酮的技術(shù)

        2019-04-26 00:39:38陳海燕李桂珍梁校彰梁忠云
        廣西林業(yè)科學(xué) 2019年1期
        關(guān)鍵詞:黃酮

        陳海燕,李桂珍,梁校彰,梁忠云,楊 漓

        (1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院,南寧 530002;2.廣西澳樹寶生物科技有限公司,南寧 530002)

        白千層芳香油樹是桃金娘科(Myrlaceaca)白千層屬常綠灌木至小喬木樹種,原產(chǎn)于澳大利亞東部的昆士蘭州和新南威爾士的北部,因其枝葉中含有α-松油烯,桉葉素,γ-松油烯,4-松油醇等揮發(fā)性成分,長期以來作為香料植物在澳洲廣為種植[1]。20世紀(jì)90年代初,我國開始引進(jìn)澳洲白千層,在廣東、廣西、福建等地逐漸進(jìn)行大面積的種植。茶樹油是利用互葉白千層(Melaleuca altennifolia)或輪葉白千層(M.linariifolia)細(xì)枝和葉進(jìn)行水蒸汽蒸餾得到的符合ISO 4730:2017標(biāo)準(zhǔn)的4-松油醇型白千層油。其品種單一,市場競爭力不強,銷售價格逐年下滑,資源優(yōu)勢未能轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。蒸餾提取精油后的殘留枝葉少部分用于種植平菇[2],大多用作燃料燃燒或者直接作為廢物遺棄,未被充分利用,造成資源浪費。

        近年來學(xué)者開始對枝葉的組分進(jìn)行研究利用。Vieira等[3]對白千層中黃酮、甾醇和三萜皂甙等化合物進(jìn)行研究;劉布鳴等[4]和林霄等[5]對互葉白千層成分進(jìn)行分析研究,同時測定互葉白千層中槲皮素、山萘酚、沒食子酸的含量;李燕婧等[6-7]對互葉白千層枝葉醇提物、水提物的藥理作用進(jìn)行研究,證明其有明顯的抗炎、鎮(zhèn)痛、抗菌、抗過敏、止癢的作用而且毒性??;劉祥義等[8]利用乙醇提取澳洲茶樹黃酮和β-谷甾醇。此外,劉祥義等[8]通過添加夾帶劑,利用超臨界二氧化碳流體萃取干燥的原料,通過3級分離,提取澳洲茶樹精油及黃酮甙。白千層枝葉中含有大量的有效成分,其中以黃酮類化合物為主[10]。本實驗利用水做浸提劑,從提取茶樹油后的廢渣廢液中提取黃酮,旨在充分利用資源,實現(xiàn)精油和白千層有效成分連續(xù)制備,為工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù),同時也為其它香料植物在提取精油后的利用研究提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        白千層枝葉:2017年6月采集于廣西澳樹寶生物科技有限公司田東基地。

        1.2 儀器

        Agilent 7890A氣相色譜儀;紫外分光光度計,UV-2501PC SHIMADZU公司;WAY-2S數(shù)字阿貝折射儀INESA儀電物光;SGW-2自動旋光儀,上海晶科;實驗室噴霧干燥機SP-1500上海順儀科技;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,鄭州長城科工貿(mào)有限公司。

        1.3 茶樹油及黃酮提取

        將白千層新鮮枝葉切成小于3 cm的小段,裝入圓底燒瓶中,在瓶中加入1.5~2倍枝葉重量的水,裝上油水分離器和冷凝管,蒸餾2 h。蒸餾結(jié)束后,用少量的水沖洗冷凝管,冷卻,分出上層清液茶樹油。拆下油水分離器,將圓底燒瓶中的水提液倒出趁熱過濾,取濾液,并將濾渣放回圓底燒瓶中,加入1.5~2倍枝葉重量的水,裝上冷凝管加熱回流1.5 h,倒出趁熱過濾,取濾液,重復(fù)1次。合并濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至一定濃度的濃縮液,上噴霧干燥塔進(jìn)行干燥,得到白千層黃酮粗產(chǎn)品。

        1.4 產(chǎn)品測定

        茶樹油按ISO 4730:2017標(biāo)準(zhǔn)測定,黃酮測定方法和步驟參考文獻(xiàn)[10]。

        1.5 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

        精確稱取烘干至恒重的蘆丁標(biāo)樣0.185 5 g使用70%乙醇水溶液進(jìn)行定容至1 000 mL,配制得到0.185 5 mg/mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液。

        1.5.1 測定波長的選擇

        精確量取2.0 mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液至25 mL容量瓶中,加入50%乙醇水溶液3 mL,加入5%亞硝酸鈉溶液1 mL,搖勻靜置6 min,然后加入10%硝酸鋁溶液0.3 mL,混勻后靜置6 min,再加入10%氫氧化鈉溶液10 mL,最后加入50%乙醇水溶液定容至25 mL,搖勻之后靜置15 min。另一組試劑作為空白參比,在波長250~600 nm內(nèi)進(jìn)行紫外光譜掃描。在510 nm處出現(xiàn)最大吸收峰,確定為掃描波(圖1)。

        圖1 蘆丁的紫外掃描Fig.1 UV scanning of rutin

        1.5.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

        依次精確量取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mL至25 mL容量瓶,后處理過程同1.5.1,測定其吸光值,繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(圖2),得到線性回歸方程式1。

        圖2 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)工作曲線Fig.2 Rutin standard curve

        1.6 樣品測定

        稱取樣品0.2 g(準(zhǔn)確至0.000 2 g),用50%乙醇水溶液溶解,定容至100 mL,吸取2 mL,后處理過程同1.5.1,測定其吸光值。通過回歸方程計算白千層粗黃酮產(chǎn)品黃酮含量。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 精油提取及質(zhì)量

        水蒸氣蒸餾生產(chǎn)茶樹油有多種工藝,以復(fù)蒸工藝所得產(chǎn)品質(zhì)量最佳[11-12]。本實驗采用復(fù)蒸工藝提取茶樹油,產(chǎn)品理化指標(biāo)和成分指標(biāo)符合ISO 4730:2017標(biāo)準(zhǔn)(表1),這說明復(fù)蒸工藝適合生產(chǎn)茶樹油。

        表1 茶樹油產(chǎn)品質(zhì)量Tab.1 Product quality of tea tree oil

        2.2 黃酮的制備

        本實驗主要利用提取精油后的水液和廢渣提取水溶性黃酮。提取的水液經(jīng)真空濃縮至一定濃度,上噴霧干燥塔進(jìn)行干燥。

        2.2.1 不同進(jìn)口溫度對固物回收率的影響

        取濃度為40%的濃縮液,進(jìn)料流量400 mL/h,考察不同進(jìn)口溫度對固物回收率的影響。結(jié)果表明,溫度低于160℃,干燥不完全,溫度達(dá)到180℃以上,產(chǎn)品色澤變深,收率下降,進(jìn)口溫度160~170℃為宜(表2)。

        表2 不同溫度對物料收率的影響Tab.2 Effect of different temperatures on material yield

        2.2.2 不同進(jìn)料流量對固物回收率的影響

        取濃度為40%的濃縮液,進(jìn)口溫度160~170℃,考察不同進(jìn)料流量對固物回收率的影響。結(jié)果表明,流量低,物料干燥時間長,流量過高,干燥不完全,收率降低,流量控制在350~400 mL/h為宜(表3)。

        表3 不同進(jìn)料流量對物料收率的影響Tab.3 Effect of different feed flow rates on material yield

        2.2.3 不同濃度濃縮液對固物回收率的影響

        將濃縮液配制成濃度為20%,30%,40%,50%,60%,上干燥塔干燥(表2)。濃度低于30%的物料噴霧干燥時,水分多、易掛壁、損失大、濃度高于50%難于進(jìn)料,無法回收產(chǎn)品;濃度在30%~50%可回收產(chǎn)品,其中濃度為40%的濃縮液,上塔干燥后固物收率為74.6%,效果較佳(表4)。

        2.2.4 穩(wěn)定實驗

        取濃度為40%的濃縮液,進(jìn)料流量400 mL/h,進(jìn)口溫度170℃,進(jìn)行干燥。實驗結(jié)果穩(wěn)定,固物平均收率75.1%(表5)。

        表4 不同進(jìn)料濃度對物料收率的影響Tab.4 Effect of different feed concentration on material yield

        表5 穩(wěn)定實驗的收率Tab.5 Material yield of stability experiment

        2.3 黃酮含量測定

        取濃度為40%的濃縮液上塔干燥,進(jìn)口溫度160~170℃,進(jìn)料流量400 mL/h,制備的產(chǎn)品按1.5.2方法測定黃酮含量為18.1%,這說明產(chǎn)品中含有其他活性物質(zhì),產(chǎn)品易受潮,可能含有多糖等成分。劉布鳴等[13]報導(dǎo),醇提黃酮濃縮液過柱純化,可得到高達(dá)50%的黃酮,因此水溶性黃酮產(chǎn)品中其他有效成分及其黃酮純化有待進(jìn)一步研究。

        3 結(jié)論與討論

        采用復(fù)蒸工藝提取茶樹油,產(chǎn)品質(zhì)量符合ISO 4730:2017標(biāo)準(zhǔn)。

        采用水從生產(chǎn)茶樹油的廢渣和廢液中連續(xù)提取白千層黃酮,固含量在40%濃縮液上噴霧塔干燥,進(jìn)料流量為400 mL/h,進(jìn)口溫度為160~170℃,得到的產(chǎn)品黃酮含量為18.1%。黃酮純化有待進(jìn)一步研究。

        對于白千層枝葉利用的研究主要有兩個方向:一是用水蒸氣從互葉或輪葉白千層細(xì)枝和葉中提取4-松油醇型白千層精油(茶樹油);二是用水或溶劑直接從白千層枝葉提取水溶物或醇提物等活性物質(zhì),并未從中分離出精油。要制備符合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4730:2017的茶樹油,原料品種極為重要。引進(jìn)白千層主要是提取精油,隨著茶樹油應(yīng)用推廣,生產(chǎn)精油后互葉或輪葉白千層枝葉中的活性成分利用受到關(guān)注。劉祥義等[8]通過添加夾帶劑,利用超臨界二氧化碳流體萃取,分離提取澳洲茶樹精油及黃酮甙,但用超臨界對高壓設(shè)備要求高;劉布鳴等[13]利用生產(chǎn)精油廢渣用乙醇提取黃酮,并過柱純化分離出高純度黃酮。本實驗利用提取精油后的廢渣直接用水提取黃酮,相對用乙醇提取更有優(yōu)越性。連續(xù)制備茶樹油和黃酮等活性成分,可充分利用資源,緩解單一精油受到價格波動引起原料種植的困境,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。

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