水蒸氣蒸餾法與微波-同時(shí)蒸餾萃取法提取紅豆杉精油工藝的對比

一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
1、 通過對比幾種實(shí)驗(yàn)方案來確定高效可行的提取紅豆杉精油提取方法。
2、 對紅豆杉的原料進(jìn)行枝葉分離，分別提取其精油成分，分析紅豆杉不同組織的含油量差異。
3、 通過正交試驗(yàn)確定紅豆杉精油**佳實(shí)驗(yàn)條件。
4、 通過GC-SM分析所提取紅豆杉精油成分并與**艇等提取的南方紅豆杉精油成分對比，分析其差異。
 
二、 水蒸氣蒸餾提取紅豆杉精油精油研究及GC-MS分析
1.實(shí)驗(yàn)材料、主要試劑及器材
1.1實(shí)驗(yàn)材料：紅豆杉
1.2主要實(shí)驗(yàn)試劑：
   正己烷、乙醚、石油醚、二氯乙烷、NaCl、無水硫酸鈉（以上試劑均為分析純）、蒸餾水（自制）
1.3實(shí)驗(yàn)器材：
    分析天平、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、循環(huán)水真空泵、超速離心機(jī)、恒溫加熱套、高速**粉碎機(jī)、水蒸氣蒸餾裝置（自制）、減壓蒸餾裝置、（揮發(fā)油測定器）、氣相質(zhì)譜色譜聯(lián)用儀。
 
減壓蒸餾裝置圖
 
   2、工藝流程及實(shí)驗(yàn)方法
     2.1工藝流程
        紅豆杉原料→枝葉分離（以下步驟均為枝葉分別進(jìn)行）→清洗→烘干→粉碎→過篩→加水混勻→鹽水浴浸提→水蒸氣蒸餾→同濃度冰鹽水冷卻→萃取→脫水干燥→過濾→濃縮→純凈紅豆杉精油
     2.2實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1紅豆杉原料預(yù)處理     從紅豆杉樹上采摘細(xì)枝葉后，先將枝葉進(jìn)行分離（以便對紅杉樹不同組織含精油量進(jìn)行分析），然后用清水將其上的泥土清洗干凈，用剪刀剪成短小的枝葉，置于通風(fēng)處晾干。接著將晾干的紅豆杉原料放在烘箱內(nèi)50℃恒溫烘干，用高速**粉碎機(jī)把烘干的枝葉分別進(jìn)行粉碎，過20目篩，將篩下物密封保存?zhèn)溆谩?br />          2.2.2水蒸氣蒸餾方法     用天平準(zhǔn)確稱50.00g粉碎后的紅豆杉原料（枝葉分離），按重量加水混勻，水浴浸提，水蒸氣蒸餾，用冰NaCl鹽水冷卻(一5℃)，收集蒸餾液。
2.2.3精油的萃取方法     在得到的油水混合的餾出液中用有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取，用無水硫酸鈉干燥后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮萃取液，得純凈的紅豆杉精油。
      2.3紅豆杉精油的得率的計(jì)算方法(稱重法)
紅豆杉精油的得率=
紅豆杉精油精油的質(zhì)量／紅豆杉粉末的重量x100％
   3、不同提取條件對紅豆杉精油得率的影響(單因素實(shí)驗(yàn))
      3.1 不同紅豆杉組織對紅豆杉精油得率的影響
         分別選取紅豆杉枝干粉末和葉子粉末，加入1：15(w，V)的蒸餾水，在浸提溫度為40℃時(shí)避光浸提90 min，水蒸汽蒸餾提取150 min，然后采用乙醚對所得的蒸餾液進(jìn)行萃取，設(shè)置3組平行實(shí)驗(yàn)，以研究不同紅豆杉組織對紅豆杉精油得率的影響。
      3.2 不同浸提溫度對紅豆杉精油得率的影響
用天平稱取紅豆杉原料（枝葉分離）粉末后，加入1：15(w，V)的蒸餾水，分別在浸提溫度為20℃、30℃、40℃、50℃，60℃、70℃時(shí)避光浸提90min，水蒸氣蒸餾提取150 min，然后采用乙醚對所得的蒸餾液進(jìn)行萃取，以研究浸提溫度對紅豆杉精油提取得率的影響。
      3.3 不同浸提時(shí)間對紅豆杉精油得率的影響
用天平稱取紅豆杉原料（枝葉分離）粉末后，加入1：15(w，v)的蒸餾水，分別在浸提溫度為40℃時(shí)避光浸提30min、60 min、90min、120 min、150 min，180 min，水蒸氣蒸餾提取
150 min，然后采用乙醚對所得的蒸餾液進(jìn)行萃取，以研究浸提溫度對紅豆杉精油提取得率的影響。
      3.4 不同提取時(shí)間對紅豆杉精油得率的影響
用天平稱取紅豆杉原料（枝葉分離）粉末后，在浸提溫度為40℃避光浸提90 min，加入1：15(W，V)的蒸餾水，分別進(jìn)行水蒸氣蒸餾提取60 min、90 min、120 min、150 min、180 min，210min，然后采用乙醚對所得的蒸餾液進(jìn)行萃取，比較不同提取時(shí)間對紅豆杉精油提取得率的影響。
      3.5 不同提取溶劑對紅豆杉精油得率的影響
用天平稱取紅豆杉原料（枝葉分離）粉末后，加入1：15(w，v)的蒸餾水，分別在浸提溫度為40℃時(shí)避光浸提90 min，水蒸氣蒸餾提取150 min，分別采用二氯甲烷、正己烷、乙醚和石油醚對所得蒸餾液進(jìn)行萃取，比較不同萃取溶劑對紅豆杉精油提取得率的影響。
      3.6 不同加水量對紅豆杉精油得率的影響
         用天平稱取紅豆杉原料（枝葉分離）粉末后，分別加入1:10、 1:12.5、 1:15、 1:17.5、 1:20、 1:25(w／v)的蒸餾水，在浸提溫度為40℃時(shí)避光浸提90 min，水蒸氣蒸餾提取150 min，然后采用乙醚對所得的蒸餾液進(jìn)行萃取，比較不同假說兩對紅豆杉精油提取得率的影響。
      3.7 不同NaCl溶液的濃度對紅豆杉精油得率的影響
         用天平稱取紅豆杉原料（枝葉分離）粉末后，加入1：15(w，V)的蒸餾水，分別采用2％、3％、4％、5％、6％、7％NaCl溶液在浸提溫度為40℃時(shí)避光浸提90 min，水蒸氣蒸餾提取150 min，然后采用乙醚對所的蒸餾液進(jìn)行萃取，比較不同NaCl溶液的濃度對紅豆杉精油提取得率的影響。#p#分頁標(biāo)題#e#
   4.紅豆杉精油提取工藝的正交實(shí)驗(yàn)（響應(yīng)面分析）
      4.1 正交實(shí)驗(yàn)方案
         由單因素實(shí)驗(yàn)確定了水蒸氣蒸餾法提取紅豆杉精油的因素和水平。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取對紅豆杉精油提取得率影響**大的3個(gè)因素，根據(jù)Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)3因素4水平實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)該正交設(shè)計(jì)要求設(shè)置16個(gè)處理，重復(fù)3次，共48個(gè)實(shí)驗(yàn)處理。
      4.2 正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析
         采用Design-Expert7.0軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，然后確定紅豆杉精油提取的**佳提取工藝條件。
      4.3 **佳提取工藝條件的驗(yàn)證
         用天平稱取紅豆杉原料（枝葉分離）粉末后，采用**佳提取工藝條件對紅豆杉原料進(jìn)行提取，將精油得率與單因素實(shí)驗(yàn)精油得率進(jìn)行比較，驗(yàn)證其是否有效。
   5 水蒸氣蒸餾紅豆杉精油氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析
       5.1 氣相色譜條件
色譜柱：HP-5(30mx0.25mm x0．25µm);  載氣：高純氦氣； 流量：1mL／min;  分流比：10：1； 進(jìn)樣量：1µL； 程序升溫：50℃保持2min，以5℃／min的速率升**220℃，保持10min；汽化室溫度：200℃；  溶劑延遲3min。
5.2 質(zhì)譜條件
質(zhì)譜條件：接口溫度：180℃； 檢測電壓：1．0KV；電離勢能：70ev； 電離方式：EI； 測定方式：全掃描；掃描范圍m／z：30～50； 掃描速度：500amu／m;  溶劑切除時(shí)間：4min。
5.3 定性分析
紅豆杉精油1µL，用氣相色譜一質(zhì)譜一計(jì)算機(jī)聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定。通過NIST98譜圖庫自動(dòng)檢索獲得初步鑒定結(jié)果。根據(jù)所得質(zhì)譜圖，與EPA／NIH質(zhì)譜圖集的標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對照，再結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析，確認(rèn)精油中的各化學(xué)成分，并與**艇等提取的南方紅豆杉精油成分對比，分析其差異，并說明原因。
 
三、 微波-同時(shí)蒸餾萃取紅豆杉精油的研究
Likens和Nickerson設(shè)計(jì)的SDE裝置常被用來分離食品中的揮發(fā)性物質(zhì)，其特點(diǎn)是集精油提取過程中的蒸餾和萃取兩個(gè)步驟于一體。它在一個(gè)相對密閉的容器中進(jìn)行，通過水蒸汽相和有機(jī)溶劑相多次、大面積的接觸，一次性地實(shí)現(xiàn)對精油的提取過程，并且只需少量溶劑即可進(jìn)行。既實(shí)現(xiàn)了對精油的高效率提取，又降低了精油中殘存大量有機(jī)溶劑的可能性，是對水蒸汽蒸餾提取洋蔥精油的較大改進(jìn)。微波-同時(shí)蒸餾萃取技術(shù)是將微波法和同時(shí)蒸餾萃取法有機(jī)結(jié)合的一種新型提取技術(shù)，在天然香料的提取中報(bào)道較少。研究表明微波一同時(shí)蒸餾萃取在提取苦杏仁中的揮發(fā)性成分(回瑞華，2001)和花椒精油中都取得了較好的效果(李炎，2005)。
1、 實(shí)驗(yàn)材料、主要試劑及儀器
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
   紅豆杉粉末（枝葉分離）
1.2 實(shí)驗(yàn)主要試劑
   無水硫酸鈉、乙醚（試劑均為分析純）
1.3 實(shí)驗(yàn)主要儀器
   微波爐、分析天平、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、循環(huán)水真空泵、超速離心機(jī)、恒溫加熱套、電熱恒溫水浴鍋、同時(shí)蒸餾萃取裝置(自制)。
 
2、 工藝流程及實(shí)驗(yàn)方案
2.1 工藝流程
紅豆杉原料粉末（枝葉分離）→加水混勻→微波處理→同時(shí)蒸餾萃取→脫水干燥→過濾→濃縮→密封-18℃低溫保存→純凈紅豆杉精油
        2.2 實(shí)驗(yàn)方案
將紅豆杉粉末與蒸餾水按不同的料液比混合后置于2000mL圓底燒瓶中，在微波爐中以不同的微波功率分別加熱5min，然后加入少量沸石，置于同時(shí)蒸餾萃取(SDE)裝置的一端用可控制溫度的電熱套加熱：裝置另一端在250mL圓底燒瓶中加入50mL乙醚。加少量沸石用恒溫水浴加熱，水浴溫度45℃。保持兩端沸騰狀態(tài)按不同萃取時(shí)間進(jìn)行連續(xù)提取。蒸餾結(jié)束后為保證提取效果，再萃取冷卻10min。然后收集SDE裝置中洋蔥精油的乙醚萃取液，用無水Na2SO4。干燥，密封保存于一18℃冰箱中。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器小心濃縮除去全部乙醚后得到純凈紅豆杉精油，稱重得出精油得率。
2.3 紅豆杉精油得率的計(jì)算
紅豆杉精油的得率=
紅豆杉精油的重量／紅豆杉粉末的重量x100％
3、 不同因素對微波-同時(shí)蒸餾萃取紅豆杉精油得率的影響(單因素實(shí)驗(yàn))
3.1 蒸餾時(shí)間的影響
           用天平稱取50.00g的紅豆杉粉末（枝葉分離），在其它蒸餾萃取條件相同(料液比1：20，微波功率440W，萃取時(shí)間為lmin，溶劑水浴溫度45℃，溶劑用量50mL乙醚)的情況下，分別用60 min、90 min、120 min、150 min、180 min，210min進(jìn)行同時(shí)蒸餾萃取。研究不同的蒸餾提取時(shí)間對微波-同時(shí)蒸餾萃取紅豆杉精油得率的影響。
3.2 料液比的影響
用天平稱取50.00g的紅豆杉粉末（枝葉分離），在其它蒸餾萃取條件相同(蒸餾提取時(shí)間2h，微波功率440 W，萃取時(shí)間為lmin，溶劑水浴溫度45℃，溶劑用量50mL乙醚)的情況下，
分別用料液比為1：10、1：15、1：20、1：25、1：30進(jìn)行同時(shí)蒸餾萃取。研究不同的料液比對微波-同時(shí)蒸餾萃取紅豆杉精油得率的影響。#p#分頁標(biāo)題#e#
3.3 微波功率的影響
用天平稱取50.00g的紅豆杉粉末（枝葉分離），在其它蒸餾萃取條件相同(蒸餾提取時(shí)間2h，料液比1：20，溶劑水浴溫度45℃，溶劑用量50mL乙醚)的情況下，分別用136 w(低火)、264 w (中低火)、440 w (中火)、616 w (中高火)、800 w (高火)五檔的微波功率萃取lmin。研究不同的微波功率對微波-同時(shí)蒸餾萃取紅豆杉精油得率的影響。
4、 微波一同時(shí)蒸餾萃取紅豆杉精油**佳工藝條件的確定
4.1 正交實(shí)驗(yàn)方案
         由單因素實(shí)驗(yàn)確定了微波一同時(shí)蒸餾萃取法提取紅豆杉精油的因素和水平。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取蒸餾時(shí)間、料液比、微波功率3個(gè)因素，根據(jù)Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)3因素3水平實(shí)驗(yàn)方案。
      4.2 正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析
         采用Design-Expert7.0軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，然后確定微波一同時(shí)蒸餾萃取法紅豆杉精油提取的**佳提取工藝條件。
      4.3 **佳提取工藝條件的驗(yàn)證
         用天平稱取50.00g紅豆杉原料（枝葉分離）粉末后，采用**佳提取工藝條件對紅豆杉原料進(jìn)行提取，將精油得率與單因素實(shí)驗(yàn)精油得率進(jìn)行比較，驗(yàn)證其是否有效。
   5 、微波一同時(shí)蒸餾萃取紅豆杉精油氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析
      方法同水蒸氣蒸餾紅豆杉精油氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析，
用氣相色譜一質(zhì)譜一計(jì)算機(jī)聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定。通過NIST98譜圖庫自動(dòng)檢索獲得初步鑒定結(jié)果。根據(jù)所得質(zhì)譜圖，與EPA／NIH質(zhì)譜圖集的標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對照，再結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析，確認(rèn)精油中的各化學(xué)成分，并與水蒸氣蒸餾得到的紅豆杉精油成分和**艇等提取的南方紅豆杉精油成分對比，分析其差異，并說明原因。
 
四、 總結(jié)
通過對水蒸氣蒸餾法和微波-同時(shí)蒸餾萃取法提取紅豆杉精油過程及得率進(jìn)行分析以及紅豆杉不同組織精油得率的比較，確定提取紅豆杉精油的**佳組織、**佳工藝及提取紅豆杉精油的**佳工藝條件，并對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行完善，**終確定能**高效的提取紅豆杉精油的方案。
 
五、 參考文獻(xiàn)
1.《洋蔥精油提取分析及保鮮效果研究》  **展華  華中農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文  2007.06.01；
2.《正交試驗(yàn)法優(yōu)選姜花精油提取工藝條件》  陳志慧（仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)與化工系，廣東 廣州 510225）；
3.《香柏精油提取工藝研究》  戴余軍1，石會(huì)軍2，周紅陽1，武瑞鵬1，霍清1    (1.孝感學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院．湖北孝感432000；2．孝感**中學(xué)，湖北孝感432000) ；
4.《水蒸氣蒸餾法提取柿葉精油的工藝研究》  張穎，岳紅，趙曉麗  （西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，陜西 西安710072）；
5.《水蒸氣蒸餾法提取臭柏細(xì)枝葉精油的研究》   包麗華，**林和，張G盛，郭秀艷   (內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特  010018)；
6.《水蒸氣蒸餾法提取阿魏精油的研究》  林楠，謝慧琴，**春娟，吳小峰，劉福光，丁玉軍  （石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子  832003）；
7.《水蒸氣蒸餾法提取橙皮精油的影響因素研究》   陳紅英1，郭巧玲1，姚尼珠2    (1．廣東省新興中藥學(xué)校，廣東云浮527400； 2．廣東梅州嘉應(yīng)學(xué)院，廣東梅州514015);
8. 《桂花精油的提取與成分分析的研究》   張堅(jiān)    浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文     2006.04.01    等。