梁世康,米 涛,王黔林,付秋霞,陆龙发
(贵州玄德生物科技股份有限公司,贵州贵阳 550014)
花椒(Zanthoxylum bungeagum Maxim)为芸香科落叶灌木或小乔木蜀椒的果实,果皮名为椒红,被誉为“八大调味品”之一,花椒具有温中止痛、杀虫止痒的功效,用于脘腹冷痛、呕吐泄泻、虫积腹痛,蛔虫症;外用治湿疹瘙痒;对心血管系统、消化系统、免疫机能、凝血功能、镇痛、镇静、抗炎、抑菌杀虫、抗肿瘤等均具有较强的药理活性[1-2]。花椒主要成分由花椒香味物质和麻味物质组成,香味物质主要是花椒挥发油,麻味物质主要是花椒酰胺类物质。花椒芳香物质是从花椒皮中萃取的一种具有花椒特殊香气的挥发油,花椒芳香物质主要成分有柠檬烯、芳樟醇、β -月桂烯、桧烯、1,8 -桉叶素、4 -萜品醇等。其中柠檬烯、芳樟醇、桧烯、β -月桂烯4 个成分占花椒芳香物质成分90%以上[3];花椒酰胺类物质主要成分为羟基-α -山椒素、羟基-β -山椒素、羟基-γ -山椒素等。采用超临界二氧化碳分段萃取花椒挥发油及花椒油树脂,用HPLC 对花椒挥发油、花椒油树脂进行花椒酰胺总含量测定,为花椒资源的开发利用提供理论依据。
花椒选择青花椒(品种为竹叶青,水分含量,7.8%),贵州玄德花椒产业发展有限公司花椒基地提供;CO2气体(食品级,纯度99.9%),贵州玄德生物科技股份有限公司提供;甲醇(色谱纯);乙醇(色谱纯)。
超临界CO2设备(5 L,50 MPa),贵州航天乌江机电设备有限责任公司产品;1260Ⅱ型高效液相色谱,Agilent 产品;FA2104N 型电子天平,上海精其仪器有限公司产品;FW100 型高速粉碎机,上海博迅公司产品;DHG-9920A 型电热恒温干燥箱,上海美伊设备公司产品;RE52 型旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂产品。
1.3.1 超临界二氧化碳分段萃取工艺流程
1.3.2 花椒挥发油或花椒油树脂得率
1.3.3 超临界二氧化碳萃取花椒油的条件优化试验
花椒粉碎至40 目,先萃取花椒挥发油,考查压力、温度、时间3 个单因素对花椒挥发油得率的影响,再升高压力萃取花椒油树脂考查压力、温度、时间3 个单因素对花椒油树脂得率的影响,确定超临界二氧化碳分段萃取花椒挥发油及花椒油树脂工艺。
1.3.4 花椒酰胺总含量检测方法
按照中华人民共和国供销合作行业标准GH/T 1291—2020《花椒及花椒加工产品花椒酰胺总含量的测定高效液相色谱法》规定执行。
设定萃取温度45 ℃,萃取时间60 min,分离压力6 MPa,分离温度55 ℃,CO2流量32 L/h。萃取压力分别在9,10,11,12,13 MPa 下萃取,根据花椒挥发油出油率和花椒酰胺总含量确定最佳萃取压力。
不同萃取压力萃取花椒挥发油结果见表1。
表1 不同萃取压力萃取花椒挥发油结果
由表1 可知,在萃取压力为9~13 MP 时,增加萃取压力可增加花椒挥发油的出油量和花椒酰胺总含量。根据公司销售花椒挥发油的情况看,花椒挥发油花椒酰胺总含量要求要小于10 mg/g,因此萃取花椒挥发油的最佳萃取压力为10 MPa。
设定萃取压力10 MPa,萃取时间60 min,分离压力6 MPa,分离温度55 ℃,CO2流量32 L/h。萃取温度分别控制在40,45,50,55,60 ℃下萃取,根据花椒挥发油出油率和花椒酰胺总含量确定最佳萃取温度。
不同萃取温度萃取花椒挥发油结果见表2。
表2 不同萃取温度萃取花椒挥发油结果
由表2 可知,在萃取温度为40~60 ℃时,增加萃取温度可增加花椒挥发油的出油量和花椒酰胺总含量。根据公司销售花椒挥发油的情况看,花椒挥发油花椒酰胺总含量要求要小于10 mg/g,因此萃取花椒挥发油的最佳萃取温度为50 ℃。
设定萃取压力10 MPa,萃取温度50 ℃,分离压力6 MPa,分离温度55 ℃,CO2流量32 L/h。萃取时间分别控制在30,60,90,120,150 min 萃取,根据花椒挥发油出油率和花椒酰胺总含量确定最佳萃取温度。
不同萃取温度萃取花椒挥发油结果见表3。
表3 不同萃取温度萃取花椒挥发油结果
由表3 可知,在萃取时间为30~150 min 时,增加萃取时间可增加花椒挥发油的出油量和花椒酰胺总含量。根据公司销售花椒挥发油的情况看,花椒挥发油花椒酰胺总含量要求要小于10 mg/g,因此萃取花椒挥发油的最佳萃取时间为60 min。
由表1~表3 可知,超临界CO2萃取花椒挥发油的最佳工艺条件为萃取压力10 MPa,萃取温度50 ℃,萃取时间60 min,CO2流量32 L/h。
花椒原料按萃取压力10 MPa,萃取温度50 ℃,萃取时间60 min,CO2流量32 L/h,分离压力6 MPa,分离温度55 ℃萃取花椒挥发油后,再升压至22,24,26,28,30 MPa 下萃取120 min 得到花椒油树脂。根据花椒油树脂出油率和花椒酰胺总含量确定最佳萃取压力。
第二段不同萃取压力萃取花椒油树脂结果见表4。
表4 第二段不同萃取压力萃取花椒油树脂结果
由表4 可知,第二段在萃取压力为22~30 MPa时,增加萃取压力可增加花椒油树脂的出油率,超过26 MPa 花椒油树脂的出油率增加不大,但超过26 MPa花椒酰胺总含量开始下降。因此,第二段萃取花椒油树脂的最佳萃取压力为26 MPa。
花椒原料按萃取压力10 MPa,萃取温度50 ℃,萃取时间60 min,CO2流量32 L/h,分离压力6 MPa,分离温度55 ℃萃取花椒挥发油后,再升压至26 MPa下分别用60,90,120,150,180 min 萃取得到花椒油树脂。根据花椒油树脂出油率和花椒酰胺总含量确定最佳萃取压力。
第二段不同萃取压力萃取花椒油树脂结果见表5。
表5 第二段不同萃取压力萃取花椒油树脂结果
由表5 可知,第二段在萃取时间为60~180 min时,增加萃取时间可增加花椒油树脂的出油率,超过120 min 花椒油树脂的出油率增加不大,但超过120 min 花椒酰胺总含量开始下降。因此,第二段萃取花椒油树脂的最佳萃取时间为120 min。
由表4、表5 可知,超临界CO2第二段萃取花椒油树脂的最佳工艺条件是萃取压力26 MPa,萃取时间120 min,萃取温度50 ℃。
综上所述,第一段超临界CO2萃取花椒挥发油的最佳工艺为萃取压力10 MPa,萃取温度50 ℃,萃取时间60 min,花椒挥发油得率达到8.52%,所得花椒挥发油花椒酰胺总含量小于10 mg/g,达到花椒挥发油花椒酰胺总含量要求;第二段超临界CO2萃取花椒油树脂的最佳工艺为萃取压力26 MPa,萃取温度50 ℃,萃取时间120 min,花椒油树脂得率达到10.54%,所得花椒油树脂花椒酰胺总含量达到207.3 mg/g。