CN111303999B - 一种青花椒挥发油的提取方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种青花椒挥发油的提取方法，该方法以青花椒粉末为原料，通过亚临界萃取方法得到挥发油；其中，亚临界萃取步骤包括第一步萃取步骤和第二步萃取步骤。该方法的提取率明显高于水蒸汽蒸馏法；同时麻味素含量并无明显增高。与现有亚临界萃取方法相比，提取率相当或更高一些，但麻味素含量显著降低，同时呈香化合物含量显著增加。

Description

一种青花椒挥发油的提取方法

技术领域

本发明属于生物化工产品技术领域；涉及一种绿色环保的青花椒提取方法，更具体地，涉及一种青花椒挥发油的提取方法。

背景技术

青花椒是芸香花椒属植物(Zanthoxylum Bungeanum Maxim)，通常所述的花椒是指这类植物的干燥果实。该属植物在全世界共约250种，分布在亚洲、非洲、南美洲和大洋洲等热带和亚热带地区。我国是全世界花椒种植面积最大的国家之一，主要分布在四川、重庆、甘肃、山东和河北等省份。

青花椒最常见的用途是作为调味品，是我国人民喜爱的香辛料，被誉为八大味之一。除了果皮可作为食用和药用外，其它部分如果梗、种籽，以及根、茎、叶均可入药治病，有健胃、止痛、解毒、止痒、解腥、腹泻等作用，民间用来治疗风湿筋骨疼痛、跌打损伤、牙痛、毒蛇咬伤等病症。从现代医学的角度来讲，花椒的作用主要包括抗溃疡、抗腹泻、保肝、对肠肌活动的双向作用、保护心脏、降血压、抗凝血、抑制病原微生物、抗癌等作用。

青花椒中含有多种化学成分，研究表明，主要化学成分包括挥发油、生物碱、多烯酰胺、木质素、脂肪酸，等等。其中，挥发油是一类具有芳香气味，常温下可挥发，并能随水蒸汽蒸馏并且与水不混溶的油状液体的总称。不同品种和产地的花椒中挥发油组成和含量存在较大差异，此外，不同提取方法对挥发油的组成和含量也存在较大影响。

最为常见的提取方法为水蒸汽蒸馏法。张怀予等人(《食品与发酵工业》，2014，40(7)，P166-172)以甘肃武都大红袍花椒为原料，根据单因素和响应面中心组合设计实验，对水蒸气蒸馏花椒挥发油工艺进行优化研究。结果显示:花椒挥发油最佳提取工艺条件为料液比值0.11g/mL、蒸汽量73mL、蒸馏时间96min，在此条件下花椒挥发油得率达到6.71％。主要挥发性成分为柠檬烯、芳樟醇和邻氨基苯甲酸芳樟酯。然而，水蒸汽蒸馏提取过程温度高，且为开放系统，其过程容易造成热敏性成分和易氧化成分的破坏和挥发损失；并且挥发油的提取率有限。

中国专利申请CN101756145A公开了一种超临界二氧化碳提取花椒挥发油和花椒麻味素的工艺，将超临界萃取后的萃取液依次进入两个不同的分离釜进行分离，分别得到花椒麻味素和花椒挥发油，将二者与食用油按照特定比例调配后，得到超临界花椒油。该工艺产品状态均一，无溶剂残留。然而，超临界二氧化碳的溶解性较强，能够同时溶解亲脂性成分和亲水性成分；选择性不佳，提取产物包含多个挥发油、麻味素、植物油、黄酮和色素等。

中国专利申请CN108531288A公开了一种亚临界提取花椒风味成分的工艺，该工艺利用亚临界低温萃取技术和溶解度差异，精细化调整萃取条件，采用四氟乙烷、丁烷和二甲醚对青花椒进行连续萃取，分别得到花椒挥发油、花椒油和花椒麻味油。该工艺避免了传统工艺花椒风味成分选择性差和操作压力高等缺陷；然而，该工艺使用的四氟乙烷溶剂不在国家允许的食品工业加工助剂目录范围内；同时所提取的花椒挥发油纯度不高，仍然存在较高比例的花椒麻味素。

然而，在作为食品和医药添加物使用时，在很多场合需要挥发油的纯度达到一定水平，即呈香化合物(主要是芳樟醇和柠檬烯)含量较高同时麻味素(主要是多烯酰胺类物质)和其它杂质含量较低。

因此，迫切需要针对上述技术缺陷，提供一种提取率较高同时挥发油的纯度较高的青花椒挥发油的提取方法。

发明内容

本发明目的是提供一种提取率较高同时挥发油的纯度较高的青花椒挥发油的提取方法。

为了实现上述目的，一方面，本发明所采取的技术方案如下：

一种青花椒挥发油的提取方法，所述方法以青花椒粉末为原料，通过亚临界萃取方法得到挥发油；其特征在于，所述亚临界萃取步骤包括第一步萃取步骤和第二步萃取步骤。

根据本发明所述的提取方法，其中，所述青花椒粉末的粒径为40-60目。

在一个具体的实施方式中，所述青花椒粉末的粒径为50目。

根据本发明所述的提取方法，其中，所述第一步萃取步骤的溶剂为体积比(3-5):1的二甲醚和夹带剂95％乙醇组成。

在一个具体的实施方式中，所述第一步萃取步骤的溶剂为体积比4:1的二甲醚和夹带剂95％乙醇组成。

根据本发明所述的提取方法，其中，所述溶剂与青花椒粉末的液固比为(4-6):1mL/g。

在一个具体的实施方式中，所述溶剂与青花椒粉末的液固比为5:1mL/g。

根据本发明所述的提取方法，其中，萃取压强为0.35-0.45MPa；萃取温度为35-45℃。

在一个具体的实施方式中，萃取压强为0.40MPa；萃取温度为40℃。

根据本发明所述的提取方法，其中，萃取时间为20-30min。

在一个具体的实施方式中，萃取时间为25min。

根据本发明所述的提取方法，其中，所述第二步萃取步骤的溶剂为丙烷。

根据本发明所述的提取方法，其中，所述溶剂与青花椒粉末的液固比为(10-20):1mL/g。

在一个具体的实施方式中，所述溶剂与青花椒粉末的液固比为15:1mL/g。

根据本发明所述的提取方法，其中，萃取压强为1.0-1.4MPa；萃取温度为25-35℃。

在一个具体的实施方式中，萃取压强为1.2MPa；萃取温度为30℃。

根据本发明所述的提取方法，其中，萃取时间为30-60min；萃取次数为2-4次。

在一个具体的实施方式中，萃取时间为45min；萃取次数为3次。

本发明的有益技术效果是：本发明方法的提取率明显高于水蒸汽蒸馏法；同时麻味素(主要是多烯酰胺类物质)含量并无明显增高。与现有亚临界萃取方法相比，提取率相当或更高一些，但麻味素含量显著降低，同时呈香化合物(主要是芳樟醇和柠檬烯)含量显著增加。

不希望局限于任何理论，本发明所采取的两步萃取步骤带来了预料不到的技术效果；其中，第一次萃取步骤主要是萃取多烯酰胺，使其不影响第二次萃取步骤的组成，从而提高了挥发油的纯度；另外，第二次萃取步骤的工艺参数同样对提取率产生影响。

附图说明

图1是根据本发明一种具体实施方式的亚临界萃取装置。其中，1为溶剂储罐；2为萃取釜；3为分离釜；4为收集罐；5为计量泵；6为压缩机；7为冷凝器；8为热水箱；9为热水泵；10为压力表；11为温度计；12为球形阀；13为真空泵；14为控制系统。

具体实施方式

必须指出的是，除非上下文另外明确规定，否则如本说明书及所附权利要求中所用，单数形式“一”、“一个/种”和“该/所述”既可包括一个指代物，又可包括多个指代物(即两个以上，包括两个)。

除非另外指明，否则本发明中的数值范围为大约的，并且因此可以包括在所述范围外的值。所述数值范围可在本发明表述为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表述这样的范围时，另一个方面包括从所述一个特定值和/或至另一个特定值。相似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应当理解，所述特定值形成另一个方面。还应当理解，数值范围中每一个的端点在与另一个端点的关系中均是重要的并独立于另一个端点。

在说明书和最后的权利要求书中提及组合物或制品中特定元素或组分的重量份是指组合物或制品中该元素或组分与任何其它元素或组分之间以重量份表述的重量关系。

除非具体指出有相反含义，或基于上下文的语境或所属技术领域内惯用方式的暗示，否则本发明中提及的所有分数以及百分比均按重量计，且组分的重量百分比基于包含该组分的组合物或产品的总重量。

本发明中提及的“包含”、“包括”、“具有”以及类似术语并不意欲排除任何可选组分、步骤或程序的存在，而无论是否具体公开任何可选组分、步骤或程序。为了避免任何疑问，除非存在相反陈述，否则通过使用术语“包含”要求的所有方法可以包括一个或多个额外步骤、设备零件或组成部分以及/或物质。相比之下，术语“由……组成”排除未具体叙述或列举的任何组分、步骤或程序。除非另外说明，否则术语“或”是指单独以及以任何组合形式列举的成员。

此外，本发明中任何所参考的专利文献或非专利文献的内容都以其全文引用的方式并入本发明，尤其关于所属领域中公开的定义(在并未与本发明具体提供的任何定义不一致的情况下)和常识。

在本发明中，除非另外指明，否则份数均为重量份，温度均以℃表示或处于环境温度下，并且压力为大气压或接近大气压。存在反应条件(例如组分浓度、所需的溶剂、溶剂混合物、温度、压力和其它反应范围)以及可用于优化通过所述方法得到的产物纯度和收率的条件的多种变型形式和组合。将只需要合理的常规实验来优化此类方法条件。

实施例1

图1是根据本发明一种具体实施方式的亚临界萃取装置。其中，1为溶剂储罐；2为萃取釜；3为分离釜；4为收集罐；5为计量泵；6为压缩机；7为冷凝器；8为热水箱；9为热水泵；10为压力表；11为温度计；12为球形阀；13为真空泵；14为控制系统。

将青花椒(产地：山东莱芜)干燥至含水率≤10％，粉碎至粒径50目，得到青花椒粉末。称量1kg青花椒粉末装入孔径200目的物料袋中，放入萃取釜2中并且封闭。分别进行第一步萃取步骤和第二步萃取步骤。

第一步萃取步骤如下：使用真空泵13对萃取釜2抽真空，使萃取釜2的真空度达到-0.4MPa后关闭真空泵13。利用压强差通过计量泵5将溶剂储罐的溶剂注入萃取釜2中。萃取条件为：溶剂为体积比4:1的二甲醚和夹带剂95％乙醇组成；液固比为4:1mL/g；萃取压强为0.35MPa；萃取温度为40℃；萃取时间为25min。萃取完毕后，萃取液从萃取釜2进入分离釜3中。通过热水泵9将热水箱8中的热水提供溶剂气化能量，使分离釜3内的萃取液减压蒸发；气化后的溶剂通过压缩机6和冷凝器7返回溶剂储罐1中；并且将分离釜3的萃取物转移至收集罐4中，收集后另作他用。

第二步萃取步骤如下：按照前述步骤，将溶剂注入萃取釜2中。萃取条件为：溶剂为丙烷；液固比为15:1mL/g；萃取压强为1.2MPa；萃取温度为35℃；萃取时间为30min；萃取次数为4次。最终将分离釜3溶剂分离后，将萃取物转移至收集罐4中，过滤，冷却，离心取上清液，得到挥发油产物。

实施例2

将青花椒(产地：山东莱芜)干燥至含水率≤10％，粉碎至粒径40目，得到青花椒粉末。称量1kg青花椒粉末装入孔径200目的物料袋中，放入萃取釜2中并且封闭。分别进行第一步萃取步骤和第二步萃取步骤。

第一步萃取步骤的萃取条件为：溶剂为体积比3:1的二甲醚和夹带剂95％乙醇组成；液固比为5:1mL/g；萃取压强为0.40MPa；萃取温度为35℃；萃取时间为30min；其余同实施例1。

第二步萃取步骤的萃取条件为：溶剂为丙烷；液固比为20:1mL/g；萃取压强为1.0MPa；萃取温度为30℃；萃取时间为60min；萃取次数为2次；其余同实施例1。

实施例3

将青花椒(产地：山东莱芜)干燥至含水率≤10％，粉碎至粒径60目，得到青花椒粉末。称量1kg青花椒粉末装入孔径200目的物料袋中，放入萃取釜2中并且封闭。分别进行第一步萃取步骤和第二步萃取步骤。

第一步萃取步骤的萃取条件为：溶剂为体积比5:1的二甲醚和夹带剂95％乙醇组成；液固比为6:1mL/g；萃取压强为0.45MPa；萃取温度为45℃；萃取时间为20min；其余同实施例1。

第二步萃取步骤的萃取条件为：溶剂为丙烷；液固比为10:1mL/g；萃取压强为1.4MPa；萃取温度为25℃；萃取时间为45min；萃取次数为3次；其余同实施例1。

比较例1

按照中国专利申请CN108531288A实施例2记载的步骤一和步骤二进行；青花椒粉末的处理方法和用量与本申请实施例1相同。

比较例2

按照《食品与发酵工业》，2014，40(7)，P166-172结论部分记载的优化条件进行；青花椒粉末的处理方法和用量与本申请实施例1相同。

质量评价

使用GC-MS分析并测定实施例1-3和比较例1-2的几种主要成分。GC条件为：安捷伦DB-5毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；进样口温度245℃，接样口温度280℃；程序升温：柱温60℃(5min)，2℃/min升至120℃，4℃/min升至245℃，保留10min；载气：高纯He气，流速1mL/min；分流比1:60。MS条件为：EI离子源；离子能量70eV；发射电流2mA；离子源温度230℃；四级杆温度100℃；扫描质量范围为10-500amu。采用NIST质谱库检索，并根据峰面积归一法计算主要成分的相对百分含量。各组分的相对百分含量即该组分峰面积与所有组分峰面积总和的比值。

提取率根据挥发油的质量与青花椒粉末的质量之比确定。

结果如表1所示。

表1

由表1可以看出，本发明实施例1-3的提取率明显高于比较例2的水蒸汽蒸馏法；同时麻味素(主要是多烯酰胺类物质)含量并无明显增高。与比较例1的亚临界萃取方法相比，提取率相当或更高一些，但麻味素含量显著降低，同时呈香化合物(主要是芳樟醇和柠檬烯)含量显著增加。

不希望局限于任何理论，本发明所采取的两步萃取步骤带来了预料不到的技术效果；其中，第一次萃取步骤主要是萃取多烯酰胺，使其不影响第二次萃取步骤的组成，从而提高了挥发油的纯度；另外，第二次萃取步骤的工艺参数同样对提取率产生影响。

此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明的技术方案作出各种改动、替换、删减、修正或调整，这些等价技术方案同样落于本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种青花椒挥发油的提取方法，所述方法以青花椒粉末为原料，通过亚临界萃取方法得到挥发油；其中，所述亚临界萃取步骤包括第一步萃取步骤和第二步萃取步骤；其特征在于，

所述第一步萃取步骤的溶剂为体积比(3-5):1的二甲醚和夹带剂95％乙醇组成；所述溶剂与青花椒粉末的液固比为(4-6):1mL/g；萃取压强为0.35-0.45MPa；萃取温度为35-45℃；萃取时间为20-30min；

所述第二步萃取步骤的溶剂为丙烷；所述溶剂与青花椒粉末的液固比为(10-20):1mL/g；萃取压强为1.0-1.4MPa；萃取温度为25-35℃；萃取时间为30-60min；萃取次数为2-4次。

2.根据权利要求1所述的提取方法，其中，所述青花椒粉末的粒径为40-60目。

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