薰衣草精油提取殘?jiān)卸喾拥奶崛〖兓に囇芯?/h1>
2016-01-08 08:17:14張?zhí)?王秀麗,林洋等
化學(xué)與生物工程 2015年9期
薰衣草精油提取殘?jiān)卸喾拥奶崛〖兓に囇芯?/p>
張?zhí)?，王秀麗，林洋，武旋，劉?/p>
(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210023)
摘要：以總酚含量為考察指標(biāo)，從提取溶劑、料液比、提取時(shí)間和提取溫度4個(gè)方面對(duì)薰衣草精油提煉殘?jiān)械亩喾犹崛」に囘M(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草多酚的純化工藝進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：以70%丙酮酸 [V(丙酮)∶V(HCl， 1 mol·L-1)= 7∶3]作提取溶劑，在料液比為1∶20(g∶mL)、40 ℃下水浴加熱1.0 h時(shí)多酚提取率最高；吸附動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明，按照AB-8大孔樹脂與薰衣草多酚的質(zhì)量比為450∶1上樣時(shí)，在10 min內(nèi)吸附率達(dá)到90%以上，20 min左右可達(dá)到吸附飽和，飽和吸附量約為2.5 mg·g-1；解附實(shí)驗(yàn)表明，用甲醇和水的混合溶液進(jìn)行梯度洗脫時(shí)，10 min內(nèi)即可達(dá)到100%的解附率，其中60%的甲醇水溶液可將薰衣草多酚完全洗脫出來。
關(guān)鍵詞：薰衣草；多酚；提?。患兓?/p>
基金項(xiàng)目：江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201410327022Z)
收稿日期：2015-05-18
作者簡(jiǎn)介：張?zhí)?，男，安徽渦陽人，研究方向：食品化學(xué)，E-mail：1074610486@qq.com；
doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2015.09.010
中圖分類號(hào)：TQ 461文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
薰衣草(lavender)，又稱黃香草，氣芳香、味辛涼。我國薰衣草的主要栽培地區(qū)有新疆、陜西等地[1]。薰衣草具有改善睡眠、解痙鎮(zhèn)痛[2]、抗菌消炎[3]、抗腫瘤[4]的功效，被廣泛應(yīng)用于香薰、香料[5]、醫(yī)藥、洗滌[6]、食品等行業(yè)[7]。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)薰衣草進(jìn)行了大量研究，唐平平等[8]研究表明，飲用薰衣草花茶、嗅聞薰衣草精油均能緩解焦慮的癥狀；國外也有學(xué)者指出了薰衣草芳香療法可以改善PMS(pre-menstrual syndrome)[9]并且治療老年癡呆[10]。
薰衣草精油是由薰衣草花提煉出來的具有消毒、抗菌等多種生理作用的薰衣草主要加工產(chǎn)品，但其只占薰衣草干花含量的1.5%左右，提取精油后的殘?jiān)泻芯哂休^高抗氧化性的多酚類化合物[11]，而目前殘?jiān)蟛糠直粊G棄，因此，提取殘?jiān)械亩喾宇愇镔|(zhì)可實(shí)現(xiàn)資源的再利用、提高薰衣草加工產(chǎn)業(yè)的附加值。
陳計(jì)巒等[12]進(jìn)行了薰衣草多酚的提取，最優(yōu)提取條件為：提取劑為體積分?jǐn)?shù)75%的乙醇、料液比1∶25(g∶mL)、提取溫度40 ℃、提取時(shí)間1 h，但并沒有對(duì)不同溶劑的提取率進(jìn)行比較。在對(duì)薰衣草精油的研究中，目前常用的分離提純方法為柱色譜法，趙軍等[13]和李紫薇等[14]研究表明，AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草精油中多酚物質(zhì)的分離純化效果最優(yōu)。而李紫薇等[14]在研究大孔樹脂分離純化薰衣草總黃酮時(shí)發(fā)現(xiàn),體積分?jǐn)?shù)為90%的乙醇才可將大孔樹脂洗脫完畢，其最佳吸附pH值為6.0、吸附時(shí)間為20 min。
作者以薰衣草精油提取殘?jiān)鼮樵希钥偡雍?total phenolic content，TPC)為考察指標(biāo)，對(duì)薰衣草多酚提取工藝進(jìn)行了單因素優(yōu)化；并以AB-8大孔樹脂為純化材料，對(duì)薰衣草多酚在AB-8大孔樹脂上的吸附、解附時(shí)間及洗脫劑的選擇進(jìn)行了研究，確定了薰衣草多酚提取純化的最佳工藝條件。
1實(shí)驗(yàn)
1.1 原料、試劑與儀器
薰衣草精油提取殘?jiān)?，江蘇省農(nóng)科院李春陽博士贈(zèng)送。
甲醇(AR)、乙醇(AR)、丙酮(AR)、石油醚(AR)、鹽酸(GR)，南京化學(xué)試劑有限公司；Folin&Ciocalteus酚試劑，上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司；阿魏酸(CP)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；無水碳酸鈉(AR)，上海山浦化工有限公司；AB-8大孔吸附樹脂，天津海光化工有限公司。
FW-100型高速萬能粉碎機(jī)，天津華鑫儀器廠；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州國華電器有限公司；SHA-B型水浴恒溫振蕩器，金壇榮華儀器制造有限公司；TE214S型電子天平，德國賽多利斯公司；Hitachi U-3900型紫外可見分光光度計(jì)，日本日立儀器有限公司；Allegra 64R Centrifuge型高速冷凍離心機(jī)，美國Beckman Coulter有限公司；N-1100D-WD型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，日本東京理化。
1.2 方法
1.2.1薰衣草精油提取殘?jiān)A(yù)處理
薰衣草精油提取殘?jiān)鬯檫^60目篩，然后用沸程為30～60 ℃的石油醚采用索氏抽提法在60 ℃下抽提8 h再次除油，除油后攤開放在通風(fēng)櫥中過夜，將殘留的石油醚揮發(fā)干，得到供試樣品。
1.2.2薰衣草多酚的提取
1)提取工藝標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
采用Folin酚法對(duì)所提取的熏衣草總酚含量進(jìn)行測(cè)定[14]。鑒于薰衣草多酚中存在大量的阿魏酸衍生物，采用阿魏酸為標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行總酚含量的測(cè)定，具體過程如下：配制濃度分別為50 μg·mL-1、100 μg·mL-1、200 μg·mL-1、250 μg·mL-1、400 μg·mL-1的阿魏酸系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別取300 μL標(biāo)準(zhǔn)溶液加入3.9 mL Folin酚工作液，再加入3 mL 60 g·L-1Na2CO3溶液，于25 ℃下水浴1.5 h后測(cè)定溶液在760 nm處的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)、溶液濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見圖1。擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.0025x+0.0342，R2=0.9990，在濃度為50～400 μg·mL-1之間線性關(guān)系良好。
圖1 以阿魏酸為標(biāo)準(zhǔn)樣品的總酚測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線 Fig.1 The standard curve for determination of total phenol with ferulic acid as standard sample
2)提取溶劑的優(yōu)化
取樣品各1.000 g置于50 mL圓底燒瓶中，分別用15 mL70%甲醇酸 [V(甲醇)∶V(HCl，1 mol·L-1)= 7∶3]、70%乙醇酸 [V(乙醇)∶V(HCl，1 mol·L-1)= 7∶3]、70%丙酮酸 [V(丙酮)∶V(HCl，1 mol·L-1)= 7∶3]、70%甲醇水 [V(甲醇)∶V(水)=7∶3]、70%乙醇水 [V(乙醇)∶V(水)=7∶3]、70%丙酮水[V(丙酮)∶V(水)=7∶3] 于50 ℃條件下振蕩提取2 h，提取液用冷凍離心機(jī)離心。測(cè)定提取液的總酚含量，以總酚含量表示提取率，比較不同提取溶劑對(duì)總酚提取效率的影響。
3)料液比的優(yōu)化
取樣品各1.000 g置于50 mL圓底燒瓶中，按料液比(g∶mL,下同)1∶10、1∶15、1∶20、1∶25分別加入70%丙酮酸溶液，在50 ℃下恒溫振蕩提取1.5 h，提取液用冷凍離心機(jī)離心。測(cè)定提取液的總酚含量，比較不同料液比對(duì)總酚提取效率的影響。
4)提取時(shí)間的優(yōu)化
取樣品各1.000 g置于50 mL圓底燒瓶中，按料液比1∶20加入70%丙酮酸溶液，分別在40 ℃下恒溫振蕩提取0.5 h、1.0 h、1.5 h 和2.0 h，測(cè)定提取液中的總酚含量，比較不同提取時(shí)間對(duì)總酚提取效率的影響。
5)提取溫度的優(yōu)化
取樣品各1.000 g置于50 mL圓底燒瓶中，按料液比1∶20加入70%丙酮酸溶液，然后分別在30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃條件下恒溫振蕩提取1.5 h，測(cè)定提取液中的總酚含量，比較不同提取溫度對(duì)總酚提取效率的影響。
1.2.3薰衣草多酚的純化
1)純化工藝標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
精確稱取阿魏酸，配制濃度分別為20 μg·mL-1、30 μg·mL-1、40 μg·mL-1、50 μg·mL-1、60 μg·mL-1的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在350 nm波長下測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2)吸附實(shí)驗(yàn)
取樣品20 g，以70%丙酮酸作提取溶劑，在料液比為1∶20、提取溫度為40 ℃條件下水浴振蕩提取1.0 h(單因素優(yōu)化得到的最優(yōu)條件)，然后經(jīng)冷凍離心機(jī)離心，將上層清液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干溶劑，隨后加10 mL蒸餾水重新溶解。將上述濃縮后的溶液按1∶100比例用蒸餾水稀釋，得到總酚濃度為66.7 μg·mL-1的溶液。
準(zhǔn)確稱量AB-8大孔樹脂0.5 g、1.0 g、1.5 g、2.0 g于4個(gè)燒杯中，用30 mL 95%乙醇溶液浸泡8 h，蒸餾水洗滌3次后分別放入編號(hào)為①～④的錐形瓶中備用。將上述4個(gè)錐形瓶中的蒸餾水過濾除去，然后分別加入濃度為66.7 μg·mL-1的薰衣草多酚溶液各50 mL，用保鮮膜密封，并在25 ℃條件下水浴振蕩，每隔10 min在350 nm下測(cè)定溶液吸光度，直至吸光度基本不變，以獲得飽和吸附量和最佳吸附時(shí)間。
3)解附實(shí)驗(yàn)
準(zhǔn)確稱量AB-8大孔樹脂1.0 g 6份，分別放入編號(hào)為①～⑥的錐形瓶中，用30 mL 95%乙醇溶液浸泡8 h，用蒸餾水洗3次后分別加入濃度為66.7 μg·mL-1多酚溶液各50 mL，用保鮮膜密封，在25 ℃下水浴振蕩30 min，然后倒出上層溶液，得到吸附飽和的AB-8大孔樹脂。在裝有吸附飽和的AB-8大孔樹脂的錐形瓶中分別加入50 mL蒸餾水、20%甲醇溶液、40%甲醇溶液、60%甲醇溶液和80%甲醇溶液以及純甲醇作為洗脫劑，25 ℃下水浴振蕩，每隔10 min測(cè)定溶液在350 nm下的吸光度，直至吸光度基本不變。
2結(jié)果與討論
2.1 薰衣草多酚的提取工藝研究
2.1.1提取溶劑的優(yōu)化(圖2)
圖2 提取溶劑的優(yōu)化 Fig.2 Optimization of extraction solvent
由圖2可知，選用70%甲醇水、70%乙醇水和70%丙酮水3種混合溶劑提取時(shí)，70%甲醇水的提取率最高；而70%甲醇酸、70%乙醇酸、70%丙酮酸3種酸性的混合溶劑對(duì)薰衣草多酚的提取率均顯著高于不含酸的混合溶劑，其中70%丙酮酸對(duì)薰衣草多酚的提取率最高。因此，選用70%丙酮酸作提取溶劑。
2.1.2料液比的優(yōu)化(圖3)
由圖3可知，多酚提取率隨溶劑用量的增加而升高，當(dāng)料液比為1∶20時(shí)，提取率達(dá)到最高。因此，選取料液比為1∶20。
2.1.3提取時(shí)間的優(yōu)化(圖4)
由圖4可知，多酚提取率在1.0 h即達(dá)到最大，超過1.0 h后，多酚提取率隨提取時(shí)間延長逐漸降低。原因可能是溶出的多酚在1.0 h后隨提取時(shí)間的延長被氧化而導(dǎo)致含量降低。因此，選取提取時(shí)間為1.0 h。
圖3 料液比的優(yōu)化 Fig.3 Optimization of the solid-liquid ratio
圖4 提取時(shí)間的優(yōu)化 Fig.4 Optimization of extraction time
2.1.4提取溫度的優(yōu)化(圖5)
圖5 提取溫度的優(yōu)化 Fig.5 Optimization of extraction temperature
由圖5可知，提取溫度為40 ℃時(shí)多酚提取率最大，當(dāng)提取溫度高于40 ℃后，多酚提取率反而下降，這可能是在溫度較高的條件下多酚會(huì)受熱氧化分解所導(dǎo)致的。因此，選取提取溫度為40 ℃。
2.2 薰衣草多酚的純化工藝研究
2.2.1AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草多酚的吸附
AB-8大孔樹脂是多酚提取純化中常用的柱層析材料。研究發(fā)現(xiàn)，薰衣草多酚初提液濃縮時(shí)若用有機(jī)溶劑和水的混合溶劑(如50%甲醇水)重新溶解時(shí)，大孔樹脂對(duì)多酚提取液中的多酚幾乎沒有吸附。考慮到薰衣草多酚的水溶性較好，因此在濃縮時(shí)采用純水重新溶解進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。對(duì)AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草多酚的吸附量和吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，結(jié)果見圖6。
圖6 AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草多酚的吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果 Fig.6 Experimental results for the adsorption of AB-8 macroporous resin to lavender polyphenols
由圖6可以看出，AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草多酚的飽和吸附量約為2.5 mg·g-1；吸附動(dòng)力學(xué)表明，大孔樹脂對(duì)薰衣草的吸附很快，50 mL多酚溶液中加入2.0 g大孔樹脂(即大孔樹脂與薰衣草多酚質(zhì)量比約600∶1上樣)時(shí)，在前10 min即可達(dá)到吸附飽和；加入1.5 g大孔樹脂(即大孔樹脂與薰衣草多酚質(zhì)量比為450∶1上樣)時(shí)，在10 min可達(dá)到90%左右的吸附率，而在20 min時(shí)，達(dá)到吸附飽和。采用AB-8大孔樹脂進(jìn)行分離純化時(shí)，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，可以按照大孔樹脂與薰衣草總酚質(zhì)量比為450∶1進(jìn)行分離提取。
2.2.2不同溶劑對(duì)AB-8大孔樹脂上薰衣草多酚的解附(圖7)
圖7 解附實(shí)驗(yàn)結(jié)果 Fig.7 Experimental results of desorption
由圖7可以看出，溶劑對(duì)于薰衣草多酚在大孔樹脂上的解附速度非常快，無論用何種溶劑，10 min時(shí)即達(dá)到了最大的解附率。這與李紫薇等[14]的結(jié)果有所不同，這可能是由于原料中的多酚的組成存在差異。他們的提取原料為薰衣草，而本實(shí)驗(yàn)的提取原料為薰衣草精油提取殘?jiān)?。在用甲醇水混合溶劑洗脫時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡管水也可以把部分薰衣草多酚溶解，隨著甲醇含量增加，多酚洗脫率增大， 用60%甲醇水溶液已基本洗脫完畢，說明薰衣草多酚由極性較大的化合物組成。
3結(jié)論
以總酚含量為考察指標(biāo)，對(duì)薰衣草精油提取殘?jiān)械亩喾拥奶崛〖凹兓に囘M(jìn)行了研究。結(jié)果表明，以70%丙酮酸[V(丙酮)∶V(HCl，1 mol·L-1)=7∶3]為提取溶劑，當(dāng)料液比為1∶20(g∶mL)、提取溫度為40 ℃、提取時(shí)間為1.0 h時(shí)多酚提取率最大。按照大孔樹脂與薰衣草多酚質(zhì)量比為450∶1上樣時(shí)，10 min內(nèi)可達(dá)到90%以上的吸附率；20 min可達(dá)到吸附飽和，飽和吸附量約為2.5 mg·g-1。解附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，60%甲醇水溶液可在10 min內(nèi)將大孔樹脂上的薰衣草多酚完全洗脫。本研究結(jié)果表明薰衣草精油提取殘?jiān)懈缓喾宇愇镔|(zhì)，用大孔樹脂吸附和有機(jī)溶劑洗脫即可對(duì)薰衣草多酚進(jìn)行純化，可為薰衣草精油提取殘?jiān)脑倮锰峁﹨⒖肌?/p>
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Study on Extraction and Purification of Polyphenols from Extraction
Residue of Lavender Essential Oil
ZHANG Te，WANG Xiu-li，LIN Yang，WU Xuan，LIU Qin
(CollegeofFoodScienceandEngineering，NanjingUniversityof
FinancesandEconomics，Nanjing210023，China)
Abstract：Using total phenolic content(TPC) as index,the extraction conditions of lavender polyphenols from extraction residue of lavender essential oil were optimized based on following factors：extraction solvent，solid-liquid ratio,extraction time and extraction temperature.Then the purification of lavender polyphenols was studied by using AB-8 macroporous resin as separation material.The results showed that the best solvent was 70% acidified acetone [V(acetone)∶V(HCl,1 mol·L-1)=70∶30].The extraction yield of polyphenols was the highest when the solid-liquid ratio was 1∶20(g∶mL)，extraction time was 1 h and extraction temperature was 40 ℃.The adsorption kinetic results showed that,the saturable adsorption of AB-8 macroporous resin was 2.5 mg·g-1,the adsorption rate reached more than 90% within 10 min and reached saturation in 20 min by controling the mass ratio of AB-8 resin and total phenolics at 450∶1，desorption could be completed with in 10 min with the desorption rate of 100% when methanol aqueous solution was used as elution solvent.And the lavender polyphenols could be completely eluted by 60% methanol solution.
Keywords：lavender；polyphenols；extraction；purification
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張?zhí)?，王秀麗，林洋，武旋，劉?/p>
(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210023)
摘要：以總酚含量為考察指標(biāo)，從提取溶劑、料液比、提取時(shí)間和提取溫度4個(gè)方面對(duì)薰衣草精油提煉殘?jiān)械亩喾犹崛」に囘M(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草多酚的純化工藝進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：以70%丙酮酸 [V(丙酮)∶V(HCl， 1 mol·L-1)= 7∶3]作提取溶劑，在料液比為1∶20(g∶mL)、40 ℃下水浴加熱1.0 h時(shí)多酚提取率最高；吸附動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明，按照AB-8大孔樹脂與薰衣草多酚的質(zhì)量比為450∶1上樣時(shí)，在10 min內(nèi)吸附率達(dá)到90%以上，20 min左右可達(dá)到吸附飽和，飽和吸附量約為2.5 mg·g-1；解附實(shí)驗(yàn)表明，用甲醇和水的混合溶液進(jìn)行梯度洗脫時(shí)，10 min內(nèi)即可達(dá)到100%的解附率，其中60%的甲醇水溶液可將薰衣草多酚完全洗脫出來。
關(guān)鍵詞：薰衣草；多酚；提?。患兓?/p>
基金項(xiàng)目：江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201410327022Z)
收稿日期：2015-05-18
作者簡(jiǎn)介：張?zhí)?，男，安徽渦陽人，研究方向：食品化學(xué)，E-mail：1074610486@qq.com；
doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2015.09.010
中圖分類號(hào)：TQ 461文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
薰衣草(lavender)，又稱黃香草，氣芳香、味辛涼。我國薰衣草的主要栽培地區(qū)有新疆、陜西等地[1]。薰衣草具有改善睡眠、解痙鎮(zhèn)痛[2]、抗菌消炎[3]、抗腫瘤[4]的功效，被廣泛應(yīng)用于香薰、香料[5]、醫(yī)藥、洗滌[6]、食品等行業(yè)[7]。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)薰衣草進(jìn)行了大量研究，唐平平等[8]研究表明，飲用薰衣草花茶、嗅聞薰衣草精油均能緩解焦慮的癥狀；國外也有學(xué)者指出了薰衣草芳香療法可以改善PMS(pre-menstrual syndrome)[9]并且治療老年癡呆[10]。
薰衣草精油是由薰衣草花提煉出來的具有消毒、抗菌等多種生理作用的薰衣草主要加工產(chǎn)品，但其只占薰衣草干花含量的1.5%左右，提取精油后的殘?jiān)泻芯哂休^高抗氧化性的多酚類化合物[11]，而目前殘?jiān)蟛糠直粊G棄，因此，提取殘?jiān)械亩喾宇愇镔|(zhì)可實(shí)現(xiàn)資源的再利用、提高薰衣草加工產(chǎn)業(yè)的附加值。
陳計(jì)巒等[12]進(jìn)行了薰衣草多酚的提取，最優(yōu)提取條件為：提取劑為體積分?jǐn)?shù)75%的乙醇、料液比1∶25(g∶mL)、提取溫度40 ℃、提取時(shí)間1 h，但并沒有對(duì)不同溶劑的提取率進(jìn)行比較。在對(duì)薰衣草精油的研究中，目前常用的分離提純方法為柱色譜法，趙軍等[13]和李紫薇等[14]研究表明，AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草精油中多酚物質(zhì)的分離純化效果最優(yōu)。而李紫薇等[14]在研究大孔樹脂分離純化薰衣草總黃酮時(shí)發(fā)現(xiàn),體積分?jǐn)?shù)為90%的乙醇才可將大孔樹脂洗脫完畢，其最佳吸附pH值為6.0、吸附時(shí)間為20 min。
作者以薰衣草精油提取殘?jiān)鼮樵希钥偡雍?total phenolic content，TPC)為考察指標(biāo)，對(duì)薰衣草多酚提取工藝進(jìn)行了單因素優(yōu)化；并以AB-8大孔樹脂為純化材料，對(duì)薰衣草多酚在AB-8大孔樹脂上的吸附、解附時(shí)間及洗脫劑的選擇進(jìn)行了研究，確定了薰衣草多酚提取純化的最佳工藝條件。
1實(shí)驗(yàn)
1.1 原料、試劑與儀器
薰衣草精油提取殘?jiān)?，江蘇省農(nóng)科院李春陽博士贈(zèng)送。
甲醇(AR)、乙醇(AR)、丙酮(AR)、石油醚(AR)、鹽酸(GR)，南京化學(xué)試劑有限公司；Folin&Ciocalteus酚試劑，上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司；阿魏酸(CP)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；無水碳酸鈉(AR)，上海山浦化工有限公司；AB-8大孔吸附樹脂，天津海光化工有限公司。
FW-100型高速萬能粉碎機(jī)，天津華鑫儀器廠；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州國華電器有限公司；SHA-B型水浴恒溫振蕩器，金壇榮華儀器制造有限公司；TE214S型電子天平，德國賽多利斯公司；Hitachi U-3900型紫外可見分光光度計(jì)，日本日立儀器有限公司；Allegra 64R Centrifuge型高速冷凍離心機(jī)，美國Beckman Coulter有限公司；N-1100D-WD型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，日本東京理化。
1.2 方法
1.2.1薰衣草精油提取殘?jiān)A(yù)處理
薰衣草精油提取殘?jiān)鬯檫^60目篩，然后用沸程為30～60 ℃的石油醚采用索氏抽提法在60 ℃下抽提8 h再次除油，除油后攤開放在通風(fēng)櫥中過夜，將殘留的石油醚揮發(fā)干，得到供試樣品。
1.2.2薰衣草多酚的提取
1)提取工藝標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
采用Folin酚法對(duì)所提取的熏衣草總酚含量進(jìn)行測(cè)定[14]。鑒于薰衣草多酚中存在大量的阿魏酸衍生物，采用阿魏酸為標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行總酚含量的測(cè)定，具體過程如下：配制濃度分別為50 μg·mL-1、100 μg·mL-1、200 μg·mL-1、250 μg·mL-1、400 μg·mL-1的阿魏酸系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別取300 μL標(biāo)準(zhǔn)溶液加入3.9 mL Folin酚工作液，再加入3 mL 60 g·L-1Na2CO3溶液，于25 ℃下水浴1.5 h后測(cè)定溶液在760 nm處的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)、溶液濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見圖1。擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.0025x+0.0342，R2=0.9990，在濃度為50～400 μg·mL-1之間線性關(guān)系良好。
圖1 以阿魏酸為標(biāo)準(zhǔn)樣品的總酚測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線 Fig.1 The standard curve for determination of total phenol with ferulic acid as standard sample
2)提取溶劑的優(yōu)化
取樣品各1.000 g置于50 mL圓底燒瓶中，分別用15 mL70%甲醇酸 [V(甲醇)∶V(HCl，1 mol·L-1)= 7∶3]、70%乙醇酸 [V(乙醇)∶V(HCl，1 mol·L-1)= 7∶3]、70%丙酮酸 [V(丙酮)∶V(HCl，1 mol·L-1)= 7∶3]、70%甲醇水 [V(甲醇)∶V(水)=7∶3]、70%乙醇水 [V(乙醇)∶V(水)=7∶3]、70%丙酮水[V(丙酮)∶V(水)=7∶3] 于50 ℃條件下振蕩提取2 h，提取液用冷凍離心機(jī)離心。測(cè)定提取液的總酚含量，以總酚含量表示提取率，比較不同提取溶劑對(duì)總酚提取效率的影響。
3)料液比的優(yōu)化
取樣品各1.000 g置于50 mL圓底燒瓶中，按料液比(g∶mL,下同)1∶10、1∶15、1∶20、1∶25分別加入70%丙酮酸溶液，在50 ℃下恒溫振蕩提取1.5 h，提取液用冷凍離心機(jī)離心。測(cè)定提取液的總酚含量，比較不同料液比對(duì)總酚提取效率的影響。
4)提取時(shí)間的優(yōu)化
取樣品各1.000 g置于50 mL圓底燒瓶中，按料液比1∶20加入70%丙酮酸溶液，分別在40 ℃下恒溫振蕩提取0.5 h、1.0 h、1.5 h 和2.0 h，測(cè)定提取液中的總酚含量，比較不同提取時(shí)間對(duì)總酚提取效率的影響。
5)提取溫度的優(yōu)化
取樣品各1.000 g置于50 mL圓底燒瓶中，按料液比1∶20加入70%丙酮酸溶液，然后分別在30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃條件下恒溫振蕩提取1.5 h，測(cè)定提取液中的總酚含量，比較不同提取溫度對(duì)總酚提取效率的影響。
1.2.3薰衣草多酚的純化
1)純化工藝標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
精確稱取阿魏酸，配制濃度分別為20 μg·mL-1、30 μg·mL-1、40 μg·mL-1、50 μg·mL-1、60 μg·mL-1的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在350 nm波長下測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2)吸附實(shí)驗(yàn)
取樣品20 g，以70%丙酮酸作提取溶劑，在料液比為1∶20、提取溫度為40 ℃條件下水浴振蕩提取1.0 h(單因素優(yōu)化得到的最優(yōu)條件)，然后經(jīng)冷凍離心機(jī)離心，將上層清液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干溶劑，隨后加10 mL蒸餾水重新溶解。將上述濃縮后的溶液按1∶100比例用蒸餾水稀釋，得到總酚濃度為66.7 μg·mL-1的溶液。
準(zhǔn)確稱量AB-8大孔樹脂0.5 g、1.0 g、1.5 g、2.0 g于4個(gè)燒杯中，用30 mL 95%乙醇溶液浸泡8 h，蒸餾水洗滌3次后分別放入編號(hào)為①～④的錐形瓶中備用。將上述4個(gè)錐形瓶中的蒸餾水過濾除去，然后分別加入濃度為66.7 μg·mL-1的薰衣草多酚溶液各50 mL，用保鮮膜密封，并在25 ℃條件下水浴振蕩，每隔10 min在350 nm下測(cè)定溶液吸光度，直至吸光度基本不變，以獲得飽和吸附量和最佳吸附時(shí)間。
3)解附實(shí)驗(yàn)
準(zhǔn)確稱量AB-8大孔樹脂1.0 g 6份，分別放入編號(hào)為①～⑥的錐形瓶中，用30 mL 95%乙醇溶液浸泡8 h，用蒸餾水洗3次后分別加入濃度為66.7 μg·mL-1多酚溶液各50 mL，用保鮮膜密封，在25 ℃下水浴振蕩30 min，然后倒出上層溶液，得到吸附飽和的AB-8大孔樹脂。在裝有吸附飽和的AB-8大孔樹脂的錐形瓶中分別加入50 mL蒸餾水、20%甲醇溶液、40%甲醇溶液、60%甲醇溶液和80%甲醇溶液以及純甲醇作為洗脫劑，25 ℃下水浴振蕩，每隔10 min測(cè)定溶液在350 nm下的吸光度，直至吸光度基本不變。
2結(jié)果與討論
2.1 薰衣草多酚的提取工藝研究
2.1.1提取溶劑的優(yōu)化(圖2)
圖2 提取溶劑的優(yōu)化 Fig.2 Optimization of extraction solvent
由圖2可知，選用70%甲醇水、70%乙醇水和70%丙酮水3種混合溶劑提取時(shí)，70%甲醇水的提取率最高；而70%甲醇酸、70%乙醇酸、70%丙酮酸3種酸性的混合溶劑對(duì)薰衣草多酚的提取率均顯著高于不含酸的混合溶劑，其中70%丙酮酸對(duì)薰衣草多酚的提取率最高。因此，選用70%丙酮酸作提取溶劑。
2.1.2料液比的優(yōu)化(圖3)
由圖3可知，多酚提取率隨溶劑用量的增加而升高，當(dāng)料液比為1∶20時(shí)，提取率達(dá)到最高。因此，選取料液比為1∶20。
2.1.3提取時(shí)間的優(yōu)化(圖4)
由圖4可知，多酚提取率在1.0 h即達(dá)到最大，超過1.0 h后，多酚提取率隨提取時(shí)間延長逐漸降低。原因可能是溶出的多酚在1.0 h后隨提取時(shí)間的延長被氧化而導(dǎo)致含量降低。因此，選取提取時(shí)間為1.0 h。
圖3 料液比的優(yōu)化 Fig.3 Optimization of the solid-liquid ratio
圖4 提取時(shí)間的優(yōu)化 Fig.4 Optimization of extraction time
2.1.4提取溫度的優(yōu)化(圖5)
圖5 提取溫度的優(yōu)化 Fig.5 Optimization of extraction temperature
由圖5可知，提取溫度為40 ℃時(shí)多酚提取率最大，當(dāng)提取溫度高于40 ℃后，多酚提取率反而下降，這可能是在溫度較高的條件下多酚會(huì)受熱氧化分解所導(dǎo)致的。因此，選取提取溫度為40 ℃。
2.2 薰衣草多酚的純化工藝研究
2.2.1AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草多酚的吸附
AB-8大孔樹脂是多酚提取純化中常用的柱層析材料。研究發(fā)現(xiàn)，薰衣草多酚初提液濃縮時(shí)若用有機(jī)溶劑和水的混合溶劑(如50%甲醇水)重新溶解時(shí)，大孔樹脂對(duì)多酚提取液中的多酚幾乎沒有吸附。考慮到薰衣草多酚的水溶性較好，因此在濃縮時(shí)采用純水重新溶解進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。對(duì)AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草多酚的吸附量和吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，結(jié)果見圖6。
圖6 AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草多酚的吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果 Fig.6 Experimental results for the adsorption of AB-8 macroporous resin to lavender polyphenols
由圖6可以看出，AB-8大孔樹脂對(duì)薰衣草多酚的飽和吸附量約為2.5 mg·g-1；吸附動(dòng)力學(xué)表明，大孔樹脂對(duì)薰衣草的吸附很快，50 mL多酚溶液中加入2.0 g大孔樹脂(即大孔樹脂與薰衣草多酚質(zhì)量比約600∶1上樣)時(shí)，在前10 min即可達(dá)到吸附飽和；加入1.5 g大孔樹脂(即大孔樹脂與薰衣草多酚質(zhì)量比為450∶1上樣)時(shí)，在10 min可達(dá)到90%左右的吸附率，而在20 min時(shí)，達(dá)到吸附飽和。采用AB-8大孔樹脂進(jìn)行分離純化時(shí)，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，可以按照大孔樹脂與薰衣草總酚質(zhì)量比為450∶1進(jìn)行分離提取。
2.2.2不同溶劑對(duì)AB-8大孔樹脂上薰衣草多酚的解附(圖7)
圖7 解附實(shí)驗(yàn)結(jié)果 Fig.7 Experimental results of desorption
由圖7可以看出，溶劑對(duì)于薰衣草多酚在大孔樹脂上的解附速度非常快，無論用何種溶劑，10 min時(shí)即達(dá)到了最大的解附率。這與李紫薇等[14]的結(jié)果有所不同，這可能是由于原料中的多酚的組成存在差異。他們的提取原料為薰衣草，而本實(shí)驗(yàn)的提取原料為薰衣草精油提取殘?jiān)?。在用甲醇水混合溶劑洗脫時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡管水也可以把部分薰衣草多酚溶解，隨著甲醇含量增加，多酚洗脫率增大， 用60%甲醇水溶液已基本洗脫完畢，說明薰衣草多酚由極性較大的化合物組成。
3結(jié)論
以總酚含量為考察指標(biāo)，對(duì)薰衣草精油提取殘?jiān)械亩喾拥奶崛〖凹兓に囘M(jìn)行了研究。結(jié)果表明，以70%丙酮酸[V(丙酮)∶V(HCl，1 mol·L-1)=7∶3]為提取溶劑，當(dāng)料液比為1∶20(g∶mL)、提取溫度為40 ℃、提取時(shí)間為1.0 h時(shí)多酚提取率最大。按照大孔樹脂與薰衣草多酚質(zhì)量比為450∶1上樣時(shí)，10 min內(nèi)可達(dá)到90%以上的吸附率；20 min可達(dá)到吸附飽和，飽和吸附量約為2.5 mg·g-1。解附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，60%甲醇水溶液可在10 min內(nèi)將大孔樹脂上的薰衣草多酚完全洗脫。本研究結(jié)果表明薰衣草精油提取殘?jiān)懈缓喾宇愇镔|(zhì)，用大孔樹脂吸附和有機(jī)溶劑洗脫即可對(duì)薰衣草多酚進(jìn)行純化，可為薰衣草精油提取殘?jiān)脑倮锰峁﹨⒖肌?/p>
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Study on Extraction and Purification of Polyphenols from Extraction
Residue of Lavender Essential Oil
ZHANG Te，WANG Xiu-li，LIN Yang，WU Xuan，LIU Qin
(CollegeofFoodScienceandEngineering，NanjingUniversityof
FinancesandEconomics，Nanjing210023，China)
Abstract：Using total phenolic content(TPC) as index,the extraction conditions of lavender polyphenols from extraction residue of lavender essential oil were optimized based on following factors：extraction solvent，solid-liquid ratio,extraction time and extraction temperature.Then the purification of lavender polyphenols was studied by using AB-8 macroporous resin as separation material.The results showed that the best solvent was 70% acidified acetone [V(acetone)∶V(HCl,1 mol·L-1)=70∶30].The extraction yield of polyphenols was the highest when the solid-liquid ratio was 1∶20(g∶mL)，extraction time was 1 h and extraction temperature was 40 ℃.The adsorption kinetic results showed that,the saturable adsorption of AB-8 macroporous resin was 2.5 mg·g-1,the adsorption rate reached more than 90% within 10 min and reached saturation in 20 min by controling the mass ratio of AB-8 resin and total phenolics at 450∶1，desorption could be completed with in 10 min with the desorption rate of 100% when methanol aqueous solution was used as elution solvent.And the lavender polyphenols could be completely eluted by 60% methanol solution.
Keywords：lavender；polyphenols；extraction；purification
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