水蒸氣蒸餾法與微波-同時蒸餾萃取法提取紅豆杉精油工藝的對比

一、 實驗?zāi)康模?/strong>
1、 通過對比幾種實驗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、 通過正交試驗確定紅豆杉精油**佳實驗條件。
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.實驗材料、主要試劑及器材
1.1實驗材料：紅豆杉
1.2主要實驗試劑：
   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實驗器材：
    分析天平、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、循環(huán)水真空泵、超速離心機、恒溫加熱套、高速**粉碎機、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、工藝流程及實驗方法
     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實驗方法
        2.2.1紅豆杉原料預(yù)處理     從紅豆杉樹上采摘細枝葉后，先將枝葉進行分離（以便對紅杉樹不同組織含精油量進行分析），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**粉碎機把烘干的枝葉分別進行粉碎，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溶劑進行萃取，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(單因素實驗)
      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行萃取，設(shè)置3組平行實驗，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行萃取，比較不同提取時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驗（響應(yīng)面分析）
      4.1 正交實驗方案
         由單因素實驗確定了水蒸氣蒸餾法提取紅豆杉精油的因素和水平。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取對紅豆杉精油提取得率影響**大的3個因素，根據(jù)Box-Behnken中心組合實驗設(shè)計方案，設(shè)計3因素4水平實驗方案，根據(jù)該正交設(shè)計要求設(shè)置16個處理，重復(fù)3次，共48個實驗處理。
      4.2 正交實驗數(shù)據(jù)處理及分析
         采用Design-Expert7.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理與分析，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行提取，將精油得率與單因素實驗精油得率進行比較，驗證其是否有效。
   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)譜一計算機聯(lián)用儀進行分析鑒定。通過NIST98譜圖庫自動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)準譜圖進行對照，再結(jié)合相關(guān)文獻進行人工譜圖解析，確認精油中的各化學(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-同時蒸餾萃取紅豆杉精油的研究
Likens和Nickerson設(shè)計的SDE裝置常被用來分離食品中的揮發(fā)性物質(zhì)，其特點是集精油提取過程中的蒸餾和萃取兩個步驟于一體。它在一個相對密閉的容器中進行，通過水蒸汽相和有機溶劑相多次、大面積的接觸，一次性地實現(xiàn)對精油的提取過程，并且只需少量溶劑即可進行。既實現(xiàn)了對精油的高效率提取，又降低了精油中殘存大量有機溶劑的可能性，是對水蒸汽蒸餾提取洋蔥精油的較大改進。微波-同時蒸餾萃取技術(shù)是將微波法和同時蒸餾萃取法有機結(jié)合的一種新型提取技術(shù)，在天然香料的提取中報道較少。研究表明微波一同時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、 實驗材料、主要試劑及儀器
1.1 實驗材料
   紅豆杉粉末（枝葉分離）
1.2 實驗主要試劑
   無水硫酸鈉、乙醚（試劑均為分析純）
1.3 實驗主要儀器
   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、恒溫加熱套、電熱恒溫水浴鍋、同時蒸餾萃取裝置(自制)。
 
2、 工藝流程及實驗方案
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 實驗方案
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)按不同萃取時間進行連續(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-同時蒸餾萃取紅豆杉精油得率的影響(單因素實驗)
3.1 蒸餾時間的影響
           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進行同時蒸餾萃取。研究不同的蒸餾提取時間對微波-同時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(蒸餾提取時間2h，微波功率440 W，萃取時間為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進行同時蒸餾萃取。研究不同的料液比對微波-同時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-同時蒸餾萃取紅豆杉精油得率的影響。
4、 微波一同時蒸餾萃取紅豆杉精油**佳工藝條件的確定
4.1 正交實驗方案
         由單因素實驗確定了微波一同時蒸餾萃取法提取紅豆杉精油的因素和水平。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取蒸餾時間、料液比、微波功率3個因素，根據(jù)Box-Behnken中心組合實驗設(shè)計方案，設(shè)計3因素3水平實驗方案。
      4.2 正交實驗數(shù)據(jù)處理及分析
         采用Design-Expert7.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理與分析，然后確定微波一同時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行提取，將精油得率與單因素實驗精油得率進行比較，驗證其是否有效。
   5 、微波一同時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)譜一計算機聯(lián)用儀進行分析鑒定。通過NIST98譜圖庫自動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)準譜圖進行對照，再結(jié)合相關(guān)文獻進行人工譜圖解析，確認精油中的各化學(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-同時蒸餾萃取法提取紅豆杉精油過程及得率進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，并對實驗過程中出現(xiàn)的問題進行完善，**終確定能**高效的提取紅豆杉精油的方案。
 
五、 參考文獻
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    浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文     2006.04.01    等。