山苍子精油的提取、精制及物理改性研究

论文摘要

山苍子是我国特有的植物资源,但是,目前山苍子资源的利用率不高。本文开展了山苍子精油的提取、纯化和化学成分分析,柠檬醛与p-环糊精（p-CD）衍生物的包合作用以及山苍子精油-p-环糊精包合物的制备研究,主要的研究结果如下：（1）山苍子精油的提取工艺和动力学研究优化了水蒸气蒸馏法（SD）、超声-微波辅助水蒸气蒸馏法（UMASD）和微波辅助水蒸气蒸馏法（MASD）提取山苍子精油的工艺。SD提取山苍子精油的适宜工艺为提取时间4h,液料比20：1（mL·g-1）,该条件下得率为3.06%；UMASD提取山苍子精油的适宜工艺为微波功率100 W,液料比20：1（mL·g-1）,提取时间2h,该条件下得率为3.22%；MASD提取山苍子精油的适宜工艺为微波功率100W,液料比20：1（mL·g-1）,提取时间2h,该条件下得率为3.07%。根据质量传递理论,SD,UMASD和MASD提取山苍子精油的动力学模型分别为该模型相关系数大于0.995,方差小于0.002。（2）山苍子精油的化学成分分析系统研究了提取方法、山苍子的保存时间、产地和不同部位对挥发油化学成分的影响。不同方法提取的山苍子精油化学成分种类相同,但含量有差异；新鲜果实中提取的山苍子精油中柠檬醛含量远高于干果,并且山苍子精油的品质更好；不同产地山苍子精油化学成分种类和含量有显著差异,这与不同地区山苍子品种及地理-气候条件有关；山苍子不同部位提取的挥发油化学成分显著不同。（3）从山苍子精油中纯化柠檬醛的工艺研究以山苍子精油为原料,经加成、水解制备了高纯柠檬醛,并优化了其工艺。不加催化剂时,柠檬醛纯化的优化工艺为反应时间6h,反应温度10℃,在此条件下所得柠檬醛纯度95.40%,得率86.86%；采用RM-β-CD作催化剂时,通过单因素实验和Box-Behnken实验设计获得了柠檬醛纯化的优化工艺为反应时间3.33h,催化剂用量为0.050%（m01%）,反应温度15.52℃,在此条件下所得柠檬醛纯度为96.70%,得率为85.80%。（4）柠檬醛与p-环糊精衍生物包合作用研究采用紫外分光光度法研究了柠檬醛-p-CD衍生物的包合物的包合比以及包合过程的形成常数,并计算了包合过程的热力学参数。柠檬醛与β-CD衍生物形成了1：1的包合物。柠檬醛与p-CD衍生物的形成常数随温度的升高而减小,相同温度下,柠檬醛-p-CD包合物的形成常数要小于柠檬醛-RM-β-CD包合物和柠檬醛-HP-β-CD包合物。热力学参数表明包合作用是自发的放热过程,主要驱动力为焓变（△H°）。（5）山苍子精油-p-CD包合物的制备与其性能研究采用正交实验优化了山苍子精油与p-环糊精包合物的制备工艺。在油料比1：6,包合温度30℃,包合时间1.5 h的条件下,包合率为71.15%,收率为89.31%。采用UV,IR, X-RD和SEM对包合物进行了结构表征。山苍子精油-p-环糊精包合物的热稳定性和光稳定性明显改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 山苍子的植物学特征及资源分布
• 1.2 山苍子精油的主要用途
• 1.2.1 医药领域
• 1.2.2 农业领域
• 1.2.3 食品领域
• 1.2.4 香料领域
• 1.3 山苍子精油的提取方法研究进展
• 1.3.1 水蒸气蒸馏法
• 1.3.2 微波辅助提取法
• 2提取法'>1.3.3 超临界CO₂提取法
• 1.3.4 超声波辅助提取法
• 1.4 山苍子精油中化学成分研究进展
• 1.5 山苍子精油的精制方法研究进展
• 1.5.1 化学法
• 1.5.2 减压精馏法
• 1.5.3 分子蒸馏纯化法
• 1.6 山苍子精油的物理改性研究进展
• 1.6.1 β-环糊精包合技术
• 1.6.2 多孔淀粉包合技术
• 1.7 研究的目的和意义
• 1.8 研究的主要内容及创新点
• 1.8.1 研究的主要内容
• 1.8.2 研究的主要创新点
• 2 山苍子精油的提取工艺和动力学研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料与试剂
• 2.1.2 主要仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 山苍子精油的含量
• 2.2.2 SD提取山苍子精油
• 2.2.3 UMASD和MASD提取山苍子精油
• 2.2.4 山苍子精油的提取动力学研究
• 2.3 小结
• 3 山苍子精油的化学成分分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 仪器与试剂
• 3.1.2 山苍子精油的提取
• 3.1.3 山苍子精油的GC-MS分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 提取方法对山苍子精油化学成分的影响
• 3.2.2 保存时间对山苍子精油化学成分的影响
• 3.2.3 产地对山苍子精油化学成分的影响
• 3.2.4 不同部位提取的山苍子精油的化学成分分析
• 3.3 小结
• 4 从山苍子精油中纯化柠檬醛的工艺研究
• 4.1 材料与仪器
• 4.1.1 材料与试剂
• 4.1.2 主要仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 山苍子精油中柠檬醛含量的测定
• 4.2.2 从山苍子精油中纯化柠檬醛的工艺
• 4.2.3 不加催化剂的柠檬醛纯化工艺的优化方法
• 4.2.4 添加催化剂的柠檬醛纯化工艺的优化方法
• 4.2.5 柠檬醛纯化工艺评价
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 山苍子精油中柠檬醛含量
• 4.3.2 不加催化剂的柠檬醛纯化工艺
• 4.3.3 加入催化剂的柠檬醛纯化工艺
• 4.4 小结
• 5 柠檬醛与β-环糊精衍生物包合作用的研究
• 5.1 仪器与试剂
• 5.1.1 材料与试剂
• 5.1.2 主要仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 柠檬醛贮备液的配制
• 5.2.2 β-环糊精及其衍生物溶液的配制
• 5.2.3 柠檬醛与β-CD衍生物溶液体系的紫外吸收光谱
• 5.2.4 等摩尔递变法测柠檬醛与β-环糊精包合比
• 5.2.5 紫外分光光度法测定柠檬醛-β-环糊精包合形成常数
• 5.2.6 柠檬醛与β-环糊精及其衍生物包合过程的热力学参数计算
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 柠檬醛与β-CD衍生物体系的紫外吸收光谱
• 5.3.2 柠檬醛与β-环糊精及其衍生物包合比的测定
• 5.3.3 柠檬醛与β-环糊精及其衍生物包合形成常数的测定
• 5.3.4 柠檬醛与β-CD及其衍生物包合过程热力学参数的计算
• 5.4 小结
• 6 山苍子精油-β-CD包合物的制备与性能研究
• 6.1 仪器与材料
• 6.1.1 材料与试剂
• 6.1.2 主要仪器
• 6.2 实验方法
• 6.2.1 山苍子精油空白回收率的测定
• 6.2.2 山苍子精油密度测定
• 6.2.3 山苍子精油-β-CD包合物的制备
• 6.2.4 山苍子精油β-CD包合物制备工艺的评价
• 6.2.5 山苍子精油-β-CD包合物的紫外光谱
• 6.2.6 山苍子精油-β-CD包合物的红外光谱
• 6.2.7 山苍子精油-β-CD包合物的X-衍射光谱
• 6.2.8 山苍子精油-β-CD包合物的微观结构观察
• 6.2.9 山苍子精油-β-CD包合物的热稳定性研究
• 6.2.10 山苍子精油-β-CD包合物的光稳定性研究
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 山苍子精油的空白回收率
• 6.3.2 山苍子精油的密度
• 6.3.3 山苍子精油-β-CD包合物的制备工艺
• 6.3.4 山苍子精油包合工艺验证实验
• 6.3.5 山苍子精油-β-CD包合物的结构表征
• 6.3.6 山苍子精油-β-CD包合物热稳定性研究结果
• 6.3.7 山苍子精油-β-CD包合物光稳定性研究结果
• 6.4 小结
• 7 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的主要学术成果