迷迭香精油和水溶性、脂溶性抗氧化剂的提取、分离及纯化研究

论文摘要

近年来,我国引种迷迭香的力度不断加大,种植区域和种植面积逐年扩大和增加。相对于越来越多的资源拥有量,我国迷迭香加工产业的总体水平不高,专门企业少、规模小,加工技术单一且多属传统植提技术,无法满足多种有效物质联合提制和生产高品质产品的需求,生产利润不高,产品难以在高端应用领域占据一席之地,也无法实现迷迭香资源的综合高效利用。鉴于此,本论文研究了岳阳平江产迷迭香干枝叶中精油和水溶性抗氧化剂的同时提取工艺,水溶性抗氧化剂的分离方法及工艺,脂溶性抗氧化剂的提取、分离方法及工艺,迷迭香鲜叶精油产量及化学组成的周年变化,并从四个方面测试和综合评价了12种自制迷迭香提取物的抗氧化活性。论文研究旨在构建以潜在抗氧化活性成分的含量为指导的,联合提取、分离迷迭香精油、脂溶性抗氧化剂和水溶性抗氧化剂三类有效物质的技术体系,为迷迭香资源的高效加工提供依据和基础。论文的主要研究成果如下：1.以水蒸气蒸馏法提取迷迭香鲜叶精油,利用GC-MS技术研究其化学组成。（1）产量方面：同类型鲜叶精油的产量存在月间差异,7月份产量最高,与气温正相关,与降水量相关性小；同月份产窄叶精油产量高于宽叶。（2）化学组成方面：同类型鲜叶精油的化学成分无月间变化,但成分含量存在月间差异；同月份产两种类型鲜叶精油的化学成分有区别,33种共有成分的含量也不同；两种类型鲜叶精油的主要成分均为a-蒎烯、莰烯、1,8-桉叶油素、龙脑、樟脑、马鞭草烯酮、乙酸龙脑酯、松油醇和β-芳樟醇（窄叶精油中还有香叶醇）,其总含量占精油总量的70%以上、无明显月间变化；岳阳平江产迷迭香鲜叶精油属突尼斯／摩洛哥型。2.首次利用同时蒸馏萃取法（SDE）提取迷迭香干枝叶精油,并与水蒸气蒸馏法（SD）进行了对比,优化了两种方法的工艺,考察了微波对于水蒸汽蒸馏法提取过程的强化效果,并利用GC-MS技术研究了精油的化学组成。（1）SDE法、SD法提取迷迭香精油的优化工艺均为：颗粒度120-140目、料液比1：10 g/mL、提取时间2.5 h,SDE法精油得率为4.108%（干基）,而SD法仅为1.32%（干基）。（2）在其它工艺条件相同时,微波可使SD法提取时间缩短0.5 h、精油得率从1.32%提高到1.45%。（3）SDE法精油的化学成分比SD法的多,但其中的主要成分一致,只是含量上存在差异。3.以迷迭香干枝叶为原料,以潜在抗氧化成分的含量为指导指标,研究了其中精油、水溶性抗氧化剂和脂溶性抗氧化剂三类有效物质的联合提取、分离方法及工艺。（1）首次采用SD法同时提取精油和水溶性抗氧化剂,从水提取液中获得后者的干基得率为13.78%,其中迷迭香酸含量为6.57%。（2）以迷迭香酸含量为指导指标,采用“丙酮萃取—大孔树脂吸附”组合技术分离水溶性抗氧化剂。经石油醚／乙酸乙酯／丙酮系统梯度萃取,收到了去除杂质和富集迷迭香酸的双重效果,迷迭香酸含量从提取物中的6.57%提高到了丙酮萃取物中的9.42%。使用NKA-II型大孔吸附树脂,分离、纯化丙酮萃取物中迷迭香酸的优化工艺为：吸附原液中丙酮萃取物浓度2.5%（相当于迷迭香酸浓度1.09 mg/mL）,吸附原液pH值3.0左右,吸附温度20℃-30℃,吸附液速度2 BV/h,吸附液体积≤6 BV,脱附剂为80%（V/V）乙醇一水溶液,脱附温度40℃-50℃,脱附剂流速1 BV/h,脱附剂用量3.5 BV。在此优化工艺下,所得纯化终产物为无异味、水溶性好的淡黄色粉末,其迷迭香酸含量为44.397%（HPLC）,产品性状符合市场要求,纯度达到或超过国内同类产品。（3）以提取精油和水溶性抗氧化剂后的残渣为原料,有机溶剂法提取脂溶性迷迭香抗氧化剂的优化工艺为：溶剂中乙醇浓度95%,温度80℃,时间1.5 h/次、提取两次,料液比1：13 g/mL,原料颗粒度140-160目。在此优化工艺下,脂溶性抗氧化剂的湿基得率、干基得率分别为19.2%、22.0%,其中鼠尾草酸、鼠尾草酚的含量分别为6.302%、9.547%（HPLC）。（4）以鼠尾草酚、鼠尾草酸含量为指导指标,采用大孔树脂吸附——pH值调控组合法有效分离了脂溶性迷迭香抗氧化剂中的鼠尾草酚和鼠尾草酸。使用NKA-II型大孔吸附树脂,分离富集鼠尾草酚的优化工艺为：吸附原液浸膏浓度1.5%（相当于鼠尾草酚浓度0.936 mg/mL）,吸附原液pH值3.0-4.0,吸附温度20℃-30℃,吸附液速度3 BV/h,吸附液体积≤7.5 BV,脱附剂为80%（V/V）乙醇—水溶液,脱附温度20℃-30℃,脱附剂流速3 BV/h,脱附剂用量13.5 BV。在此优化工艺下,所得纯化终产物为淡黄色粉末,其鼠尾草酚含量达35.784%（HPLC）。采用pH值调控法分离富集大孔树脂吸附剩余液中的鼠尾草酸,将鼠尾草酸含量从7.34%提高到了20.24%（HPLC）。（5）以鼠尾草酸含量为指导指标,采用pH值调控法直接分离富集脂溶性迷迭香抗氧化剂中的鼠尾草酸,将鼠尾草酸含量从6.302%提高到了37.156%（HPLC）。4.对比测定了12种自制迷迭香提取物和BHT、PG和Vc等三种常用合成抗氧化剂的还原能力、清除超氧阴离子自由基能力、清除ABTS+自由基能力和抑制亚油酸氧化降解能力,综合评价了迷迭香提取物的抗氧化活性。自制的12种迷迭香提取物都在某些方面表现出了较好的抗氧化活性,甚至接近或超过常用合成抗氧化剂的水平,提取物中潜在活性物质的含量与其在某些方面的抗氧化能力之间也呈现出了一定的正相关性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 迷迭香植物基源及资源状况
• 1.2 迷迭香的化学研究
• 1.2.1 迷迭香的化学成分
• 1.2.2 迷迭香的应用
• 1.2.3 迷迭香精油的研究
• 1.2.4 迷迭香抗氧化剂的研究
• 1.3 我国的迷迭香研究及加工利用现状
• 1.4 论文研究目的、意义及研究内容
• 第二章 迷迭香鲜叶精油产量及其化学组成的周年变化研究
• 2.1 实验仪器及材料
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 迷迭香鲜叶含水率的测定
• 2.2.2 水蒸汽蒸馏法提取迷迭香鲜叶精油
• 2.2.3 迷迭香鲜叶精油的化学组成分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 不同月份宽、窄型迷迭香鲜叶的含水率
• 2.3.2 不同月份宽、窄型迷迭香鲜叶精油的产量
• 2.3.3 不同月份宽、窄型迷迭香鲜叶精油的化学组成
• 2.4 小结
• 第三章 迷迭香干叶精油的提取及其化学组成研究
• 3.1 实验仪器与材料
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 实验材料
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 原料含水率的测定
• 3.2.2 水蒸气蒸馏法提取迷迭香精油
• 3.2.3 微波辅助水蒸气蒸馏法提取迷迭香精油
• 3.2.4 同时蒸馏萃取法提取迷迭香精油
• 3.2.5 迷迭香精油的化学组成分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 原料的含水率
• 3.3.2 水蒸气蒸馏法提取迷迭香干叶精油的工艺
• 3.3.3 微波辅助水蒸气蒸馏法提取迷迭香干叶精油的工艺
• 3.3.4 同时蒸馏萃取法提取迷迭香干叶精油的工艺
• 3.3.5 水蒸汽蒸馏、同时蒸馏萃取提取迷迭香干叶精油的化学组成
• 3.4 小结
• 第四章 水溶性迷迭香抗氧化剂的提取、分离工艺研究
• 4.1 实验仪器及材料
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 实验材料
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 水溶性迷迭香抗氧化剂的提取
• 4.2.2 水溶性迷迭香抗氧化剂的分离
• 4.2.3 迷迭香酸的含量检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 水溶性迷迭香抗氧化剂的提取工艺
• 4.3.2 水溶性迷迭香抗氧化剂的分离工艺
• 4.4 小结
• 第五章 脂溶性迷迭香抗氧化剂的提取、分离工艺研究
• 5.1 脂溶性迷迭香抗氧化剂的提取工艺
• 5.1.1 实验仪器及材料
• 5.1.2 实验方法
• 5.1.3 结果与讨论
• 5.2 脂溶性迷迭香抗氧化剂的分离工艺
• 5.2.1 实验仪器及材料
• 5.2.2 实验方法
• 5.2.3 结果与讨论
• 5.3 小结
• 第六章 迷迭香精油、水溶性抗氧化剂及脂溶性抗氧化剂的抗氧化活性研究
• 6.1 实验仪器及材料
• 6.1.1 实验仪器
• 6.1.2 实验材料
• 6.2 实验原理与方法
• 6.2.1 迷迭香精油、水溶性抗氧化剂及脂溶性抗氧化剂的还原能力
• 6.2.2 迷迭香精油、水溶性抗氧化剂及脂溶性抗氧化剂的清除ABTS+
• 6.2.3 迷迭香精油、水溶性抗氧化剂及脂溶性抗氧化剂的清除超氧阴
• 6.2.4 迷迭香精油、水溶性抗氧化剂及脂溶性抗氧化剂的抑制脂质氧
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 迷迭香精油、水溶性抗氧化剂及脂溶性抗氧化剂的还原能力
• 6.3.2 迷迭香精油、水溶性抗氧化剂及脂溶性抗氧化剂的清除ABTS
• 6.3.3 迷迭香精油、水溶性抗氧化剂及脂溶性抗氧化剂的清除超氧阴
• 6.3.4 迷迭香精油、水溶性抗氧化剂及脂溶性抗氧化剂的抑制脂质氧
• 6.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢