（农产品加工及贮藏工程专业论文）青花椒香气成分的提取、分析及抑菌性研究.pdf

四川农业大学硕士论文2 0 0 7 摘要 本试验以四川洪雅、金阳两地青花椒为原料，主要对花椒香气成分的提取方法进 行筛选，并对两地所产的青花椒果皮、种籽和叶子进行香气成分的提取及分析，最后 对不同方法提取的两种青花椒果皮香气成分的抑菌性进行了初步探索，为花椒的精深 加工及全面利用提供依据。 1 采用水提法、有机溶剂萃取法和超临界c 0 2 萃取法对花椒香气成分进行提取， 对三种方法的工艺参数进行摸索和优化，并采用g c m s 法对各种方法提取的香气成 分进行分析，结果表明： 原料在7 0 c 下烘箱干燥3 h 挥发性成分损失最少，水提法得率最低( 8 4 2 m l 1 0 0 9 ) ，但成本也最低。 有机溶剂萃取中选用乙醚作为萃取剂，各因素对提取率的影响次序为：水浴温度 提取时间 料液比，最佳工艺条件为：原料粒度2 0 - 4 0 目，水浴温度4 0 c ，萃取时间 2 h ，料液比为1 ：3 0 ，得率为9 8 1 ，由于溶剂可循环利用，此法成本较低，得率较高。 由于存在溶剂残留问题，可用于食品以外的其它工业化生产。 超临界c 0 2 萃取中各因素对提取结果的影响次序为：温度 压力 时间 流量， 最佳工艺条件为：温度5 5 c 、压力4 0m p a 、提取时间2 5h 、c 0 2 流量2 0k g h ，理 论得率为1 1 2 ，实际得率为1 0 8 9 0 , 6 ，加入萃取釜体积3 的浓度为9 5 的乙醇作 为夹带剂，可以使提取率达到1 3 2 ，超临界萃取法成本最高，但操作方便，效率高， 得率也最高，不存在溶剂残留。 2 采用g c m s 法对不同方法提取的青花椒香气成分进行鉴定，水提法共鉴定出 2 4 种化学成分，主要是花椒的香味成分，包括：芳樟醇、柠檬烯、顺式- b - 罗勒烯、 b 水芹烯、4 萜品醇等；有机溶剂萃取共鉴定出3 9 种化学成分，包括：芳樟醇、柠 檬烯、b 水芹烯、大根香叶烯、香桃木烯醇等：超临界c 0 2 萃取共鉴定出5 4 种化学 成分，除上述几种外，还有z 1 1 十一碳烯酸、酞酸丁酯、z 1 1 透明质酸。就提取的 花椒风味物质的种类而言，超临界c 0 2 萃取是最好的提取方法 3 用c , - c m s 法对四川洪雅、金阳两地青花椒不同部位( 果皮、种籽、叶子) 的 无水乙醚萃取物进行分析、对比，结果表明：金阳青花椒各部位香气成分含量均高于 洪雅青花椒。两种果皮中含有芳樟醇、香桃木烯醇、大根香叶烯等共有香气成分2 1 种，分别占总检出量的7 8 和7 4 8 7 ；种籽中含有棕榈酸甲酯、亚油酸、肉豆蔻酸 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 等共有香气成分1 2 种，分别占总检出量的9 4 5 和9 4 2 2 ；叶子中含有的共有成分为3 0 种，但所占比例较小，分别为6 9 8 6 和4 6 5 2 。在洪雅青花椒各部位中含量较高的 柠檬烯在金阳青花椒中含量较少。 4 不同方法提取的两种花椒香气成分除对绿色木霉无抑制作用以外，对大肠杆 菌、金黄色葡萄球菌、热带假丝酵母、产朊假丝酵母、白地霉、烟曲霉、黑曲霉等均 有不同程度的抑制作用。水提法得到的香气成分抑菌效果最好，另外两种方法得到的 产品抑菌效果相差不大。 洪雅青花椒对热带假丝酵母、产朊假丝酵母、烟曲霉的抑制效果优于金阳青花 椒，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白地霉、黑曲霉的抑制效果比后者要差。 关键词；青花椒香气成分提取方法成分分析抑菌作用 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 s t u d yo ne x t r a c t i o n 、a n a l y s e sa n db a c t e r i o s t a t i ca c t i o no fa r o m a c o m p o s i t i o no f z a n t h o x u l u ms p p g a of e n g j i n g ( a g r i c u l t u r a lp r o d u c tp r o c e s s i n ga n dp r e s e r v a t i o n ) d i r e c t e db ya s s o c p r o f p ub i a oa n d a s s o c p r o f y em e n g a b s t r a c t t h em a t e r i a lo ft h i se x p e r i m e n ti sz a n t h o x u l u ms p p f r o mh o n g y aa n dj i n y a n go f s i c h u a n t h ee x p e r i m e n tm a i n l yf i l t e r st h ee x t r a c t i n gm e t h o d so f t h ea r o m ac o m p o s i t i o no f z a n t h o x u l u ms p p ，t h e ne x t r a c t st h ea r o m ac o m p o s i t i o no fp e e l 、s e e d sa n dl e a v e so ft w o k i n d so fz a n t h o x u l u m s p p f r o mh o n g y aa n dj i n y a n go f a tl a s t ，r e s e a r c h e st h e b a c t e r i o s t a t i ca c t i o no ft h ep e e l sa r o m ac o m p o s i t i o ne x t r a c t i n gb yd i f f e r e n tm e t h o d s t h e e x p e r i m e n tp r o v i d e sb a s e sf o rd e 印p r o c e s s i n ga n do v e r a l lu t i l i z a t i o no f z a n t h o x u l u ms p p 1 u s i n gd i s t i l l a t i o n 、s o l v e n te x t r a c t i o na n ds c f et oe x t r a c tt h ea r o m ac o m p o s i t i o no f z a n t h o x u l u ms p p ，t h ee x p e r i m e n tg r o p e sa n do p t i m i z e st h et e c h n o l o g yp a r a m e t e ro ft h e t h r e em e t h o d s ，t h e na n a l y s e st h ea r o m ac o m p o s i t i o ne x t r a c t e db yd i f f e r e n tm e t h o d sb yg a s c h r o m a t o g r a p h y - m a ss p e c t r o m e t r y t h er e s u l ti n d i c a t e s ： t h el o s so fe v a p o r a b i l i t yc o m p o s i t i o ni sl e a s tw h e nt h em a t e r i a ld r i e d3h o u r su n d e r 7 0 c t h ey i e l do f d i s t i l l a t i o ni sl o w e s t ( 8 4 2m l 1 0 0 9 ) ，b u tt h ec o s ti sl o w e s tt o o s e l e c t i n ga e t h e ra st h es o l v e n t , t h ei n f e c t i o no r d e ro f e v e r y f a c t o ro f s o l v e n te x t r a c t i o n t ot h ee x t r a c t i n gr a t ei s ：w a t e r b a t ht e m p e r a t u r e t i m e r a t i oo fd o s a g el i q u o r t h eb e s t e x t r a c t i n gc o n d i t i o ni s ：g r a d es i z e2 0 - 4 0s c r e e nm e s h ，w a t e r b a t ht e m p e r a t u r e4 0 c ，t i m e2 h ， r a t i oo fd o s a g el i q u o r1 ：3 0 , t h e y i e l d i s9 8 1 b e c a u s et h es o l v e n tc a nb eu s e d c i r c u l a r l y ，t h ec o s to f t h i sm e t h o di sl o w e ra n dt h ey i e l di sh i g h e r b e c a u s eo f t h er e m a n e to f s o l v e n t ，t h i sm e t h o dc a nb eu s e di nt h ei n d u s t r i a l i z a t i o np r o d u c t i o ne x c e p tf o o di n d u s t r y t h ei n f e c t i o no r d e ro fe v e r yf a c t o ro fs c f et ot h ee x t r a c t i n gr a t ei s ：t e m p e r a t u r e p r e s s u r e t i m e f l u e n c e t h eb e s te x t r a c t i n gc o n d i t i o no fs c f ei s ：t e m p e r a t u r e5 5 c 、 p r e s s u r e4 0m p a 、t i m e2 5 h 、f l u e n c eo f c 0 22 0k g h ，t h ea c a d e m i cy i e l di s1 1 2 a n dt h e a c t u a ly i e l di s1 0 8 9 w h e np u t t i n gi ne t h a n o lt h a tt h ev o l u m ei s3 o ft h ee x t a c t i n g k e t t l ea n dc o n c e n t r a t i o n9 5 t h ey i e l dr e a c h e s1 3 2 t h ec o s to ft h i sm e t h o di sh i g h e s t b u ti ti sc o n v e n i e n ta n de f f i c i e n t ，a n dt h ey i e l di sh i g h e s t a n dt h e r ei s n tr e m a n e to fs o l v e n t i l lm i sm e t h o d 2 u s e sg c m st oi d e n t i f yt h ea r o m ac o m p o s i t i o n s e x t r a c t i n gb y d i f f e r e n t 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 m e t h o d s t h e r ea r e2 4k i n d so fc o m p o s i t i o n si nd i s t i l l a t i o n ，m a i n l yt h ef r a g r a n c ee l e m e n t i n c l u d i n gl i n a l o o l 、l i m o n e n e 、c i s - b e t a o c i m e n e 、b e t a - p h e l l a n d r e n e 、4 - t e r p i n e o la n ds o o n ；t h e r ea r e3 9k i n d so fc o m p o s i t i o n si ns o l v e n te x t r a c t i o n ，i n c l u d i n gl i n a l o o l 、 l i m o n e n e 、b e t a - p h e l l a n d r e n e 、g e r m a e r e n e 、m y r t e n o la n ds oo n ：t h e r ea r e5 4k i n d so f c o m p o s i t i o n si ns c f e e x c e p t i n gt h ek i n d sp r e v i o u s l yt e l l s ，t h e r ea r eu n d e c y l e n i ca c i d 、 d i b u t y lp h t h a l a t e 、z - 11 - h e x a d e c a n o i ca c i da n ds oo n a c o r d i n gt oct h es o r to f t h ea r o m a s u b s t a n c e ，s c f ei st h eb e s tm e t h o d 3 u s i n gg c - m s t h ep a p e ra n a l y s e s e sa n dc o n t r a s t st h ep r o d u c t se x t r a c t e df r o m d i f f e r e n tp a r t s ( p e e l 、s e e d s 、l e a v e s ) o ft h et w ok i n d so fz a n t h o x u l u ms l a p e x t r a c t i n gb y a e t h e r t h er e s u l ti n d i c a t e s ：e v e r yp a r t so ft h ez a n t h o x u l u ms p p o fj i n y a n gc o n t a i nm o r e a r o m ac o m p o s i t i o n st h a nt h eb r e e do f h o n g y a t h et w ok i n d so f p e e l sc o n t a i n2 1k i n d so f i d e n t i c a lc o m p o s i t i o ns u c ha sl i n a l o o l 、m y r t e n o l 、g e r m a c r e n ea n ds oo n ，w h i c ha c c o u n t7 8 a n d7 4 8 7 o f t h et o t a ld e t e c t i o n ；t h et w ok i n d so f s e e d sc o n t a i n1 2k i n d so f i d e n t i c a l c o m p o s i t i o ns u c h a sh e x a d e c a n o i ca c i d , m e t h y le s t e r 、9 1 2 o c t a d e c a d i e n o i ca c i d 、 m y r i s t i c i da n ds oo n w h i c ha c c o u n t9 4 5 a n d9 4 2 2 o f t h et o t a ld e t e c t i o n ；t h e r e r e 3 0k i n d so f i d e n t i c a lc o m p o s i t i o ni nt h et w ok i n d so f l e a v e s ，b u tt h er a t i oo f t h e mi sl o w e r ，i t i s6 9 8 6 a n d4 6 5 2 c o n t e n to f l i m o n e n ei sh i g hi ne v e r yp a r to f z a n t h o x u l u ms p p o f h o n g y aw h i l ei ti sl o wi nt h eb r e e do f j i n y a n g 4 a r o m a c o m p o s i t i o n e x t r a c t e db yd i f f e r e n tm e t h o d sh a v ed i s t i n c te x t e n t b a c t e r i o s t a t i ca c t i o nt oe s c h e r i c h i ac o l i 、s t a p h y l o c o c c u sa u r e u s 、c a n d i d at r o p i c a l i s 、 c a n d i d au t i l i s 、g e o t r i c h u mc a n d i d u m 、 a f u m i g a t u sa n das p e r g i l l u sn i g e r , b u th a v en o a c t i o nt ot r i c h o d e r m av a r i d ep e r s e xf r t h ed e p r e s s a n te f f e c to ft h ea r o m ac o m p o s i t i o n e x t r a c t e db yd i s t i l l a t i o ni sb e s t , a n dt h eo t h e rt w oa r ea l i k e t h eb a c t e r i o s t a t i ce f f e c to f h o n g y az a n t h o x u l u ms p p o nc a n d i d at r o p i c a l i s 、c a n d i d a u t i l i sa n da f u m i g a t n si sb e t t e rt h a nt h a to fj i n y a n g ，b u ti n f m n e ro ne s c h e r i c h i ac o l 、 s t a p h y l o c o c c u sa u r e u s 、g e o t r i c h u mc a n d i d u m 、as p e r g i l l n sn i g e r k e y w o r d s ：z a n t h o x u l u ms p p ；a r o m ac o m p o z a t i o n ；e x t a c t i n gm e t h o d s ；c o m p o n e n ta n a l y s i s ； b a c t e r i o s t a t i ca c t i o n 论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取得的 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川农业大学或其它教育机 构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名 高瓤 如7 年，月多日 关于论文使用授权的声明 本人完全了解四川农业大学有关保留、使_ l j 学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版。允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。同意四川农业火学可以i l j 不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 研究生签名： 导师签名 蔫建数 蔼掣 ；墨每f 聂三ob 五7 霉g r 旋 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 1 文献综述 第一章文献综述 花椒是指芸香科植物花椒( z a n t h o x y l u mb u n g e a n u mm a x i m ) 和青椒( z a n t h o x y l u m s c h i n i f o l i u ms i e b 甜历c 曲的干燥成熟果皮 1 j 。该属植物全世界约有2 5 0 种，分布于亚 洲、美i i i 、非溯及大洋州的热带和亚热带地区，亚洲主产区为中国、日本及朝鲜， 我国有5 0 种5 变种，是世界上种植花椒面积最大的国家。青花椒简称青椒，又称青川 椒、崖椒、野椒、香椒子，广布我国南北各省区，e 1 本及朝鲜也有分布，外观绿色， 以麻香为主，麻味为辅，麻味后劲足，而红花椒则以麻味为主，香味为辅，麻味纯 正。花椒除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，有行气止痛、消寒解毒、消食健胃、止痒、解鱼腥、治腹痛、腹泻等 作用，民间还常用来治疗风湿筋骨疼痛、跌打损伤、牙痛、毒蛇咬伤等，从现代医 学的角度来讲，花椒的作用包括抗溃疡、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【2 】。国外对花椒类植物 液进行了一定的研究工作，据有关报道【3 卅花椒属植物的提取物或挥发油在抗病毒、 杀病菌和微生物等方面有显著的功效。花椒粗提物有较强的杀虫、杀菌作用，对玉 米象、赤拟谷盗、储粮曲霉和青霉等的显著抑制作用和薰杀作用已早有报道p 1 j a 1 1 花椒的化学成分 花椒中的化学成分主要有挥发油、生物碱、酰胺、木脂素、香豆素、黄酮类物质、 脂肪酸等。 1 1 1 挥发油 挥发油又称精油，是一类植物源次生代谢物质，是植物体内分子量较小、可随水 蒸汽蒸出、具有一定气味的挥发性油状液体物质，主要采用水蒸气蒸馏法提取。花椒 中挥发油的含量一般在o 7 9 ，青花椒中挥发油的含量高于一般的花椒，不同品 种的花椒挥发油化学组成和含量差异较大，即使是同一品种由于气候、产地等的影响 挥发油的含量也不同。花椒的挥发油中只含有挥发性的香味成分，由于麻辣成分不具 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 有挥发性，用水蒸气蒸馏不能得到，这些麻辣成分主要来自椒酰胺、山椒素等。挥发 油中主要组分为烯烃类如b 水芹烯、柠檬烯、b 一蒎烯、洳蒎烯、顺式( 或反式) - b 罗勒烯等，这些物质广泛用于香料、食品工业和药物合成的重要中间体【8 】；还有烃类 的含氧化合物，包括：醇类如芳樟醇、萜品醇等，酮类如胡椒酮、薄荷酮等，还有醛 类、酯类及环氧化合物类等，这些物质在促进人体荷尔蒙释放，提高甲状腺素的渗透 等方面起着重要作用 9 】。 1 1 2 生物碱 在生物体内成分中，含氮碱基的有机化合物，能与酸反应生成盐类，将此类化合 物称为生物碱( a l k a l o i d ) 。它是一类存在于生物( 主要是植物) 体内、对人和动物有 强烈生理作用的含氮的碱性物质，常是很多中草药的有效成分。花椒果皮中的生物碱 主要为茵芋碱、香草木宁碱、合帕落平碱、6 甲氧基- 5 ，6 二氢白屈菜红碱、去- n - 甲 基白屈菜红碱等：青椒果皮中含有茵芋碱、白鱼碱、青花椒碱、n 一甲基青花椒碱以及 n 甲基氟林辛等【3 】。其中青花椒碱是第一个从花椒属植物中发现的4 喹啉酮类生物碱 【1 0 】，喹诺酮喹啉生物碱( s i m u l a n o q u i n o l j n e ) 是天然存在的二聚生物碱中第一个发现 是由二氢苯并菲啶和2 羟基喹啉之间通过碳碳键连接形成的生物碱【1 1 】。刘锁兰等 1 2 】 研究发现，不同品种、不同产地的花椒中生物碱的含量有着明显的差异，他们还发现 青花椒中的茵芋碱的含量随成熟度的提高而有所增加，放置一年后含量明显降低；而 青花椒碱的含量随成熟度的提高而降低，放置一年后含量无变化。 生物碱类化合物具有多神显著的生理作用，主要有抑制血小板凝集、抑制d n a 异构酶和选择性抑菌作用。s h o wws 等【”1 发现吲哚类生物碱1 羟基吴萸次碱、吴萸 次碱和1 甲基吴萸次碱具有体外抗血小板凝集因子作用，这三种生物碱对由花生四烯 酸( a a ) 诱导的血小板凝集的抑制作用比胶原蛋白诱导的血小板凝集的抑制作用强。 1 1 3 酰胺 花椒中的酰胺( a m i d e ) 大多为链状不饱和脂肪酸酰胺。花椒中已发现的酰胺类 物质有：花椒素、异花椒素、双氢花椒素、四氢花椒素、* 山椒素、脱氢吖山椒素等。 其中以山椒素类为代表，它们中有些有强烈的刺激性，是花椒麻味物质的主要成分【1 4 】。 酰胺类化合物是花椒中常见的生物活性成分，其中的a 山椒素对蛔虫有致命的毒性。 1 1 4 木脂素 木脂素( 1 i g n a n s ) 是一类在生物体内由双分子苯丙素衍生物聚合而成的化合物， 2 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 其分子中常有多个不对称碳原子，遇酸碱易异构化，生物活性常和该化合物的构型有 关。花椒中的木脂素几乎均为双环氧木脂素，即二苯基双骈四氢吠喃衍生物，大都属 左旋异构体，有时双骈四氢吠喃环会开裂，主要生物活性有抗癌、致泻、强壮、杀虫、 毒鱼及肌肉松弛等作用【1 5 】。 1 1 5 香豆素 香豆素( c o u m a r i n ) 是邻羟桂皮酸的内酯，具有芳香甜味。香豆素在动物体内有 毒性、抗菌、使平滑肌松弛、抗凝血等生理作用；在植物体内低浓度时刺激发芽和生 长，高浓度时则抑制发芽和生长【1 6 1 。花椒的香豆素主要类型有简单香豆素类和吡喃香 豆素两类。 l 。1 。6 黄酮 黄酮类化合物( f l a v o n o i d s ) 是植物中常见的一类生物活性成分。近年从花椒中 发现一些黄酮类化合物，其中的3 ，5 - d i a e e t y l t a m b u l i n 具有抑制血小板凝集的作用。 1 1 7 其它营养成分 除上述几种化学成分外，花椒中还含有非常丰富的营养物质及多种微量元素。据 四川洪雅果业协会提供的资料，洪雅的洪雅青花椒中含有丰富的营养元素和微量元 素，具体如表l 所示。邓振义等【1 刀分别对陕西省的风县、宝鸡陈仓区、韩城、太白， 四川省的汉源、汶川、茂县，甘肃省的天水、武都、秦安和山西省的芮城等l l 地产的 花椒进行营养成分的检测，结果如表2 所示。 表i 洪雅洪雅青花椒中营养元素和微量元素含量表 t a b l e1n u t r i t i o na n dm i c r o e l e m e n to f z a n t h o x u l u ms p p o f h o n g y a 3 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 表2 不同产地花椒中蛋白质和矿质元素的含量 t a b l e2p r o t e i na n dm i n e r a le l e m e n to f z a n t h o x y l u mb u n g e a n u mm a x i mo f d i f f e r e n tp l a c e i 2 花椒香气成分的提取方法 目前在生产上通常采用传统的蒸馏法、油溶法、有机溶剂萃取法、蒸馏萃取联 用技术等，微波萃取法、超临界c 0 2 萃取法等还主要处于试验研究阶段，用于生产中 的较少。由于方法的差异，提取物的成分也各不相同。 1 2 1 水提法 通常采用水蒸汽蒸馏法提取，具有操作简便、成本低、易于实现等特点，提取物 多为芳香油，其他非挥发性成分含量非常低，但是提取时间长、温度高，有些成分易 挥发或分解，提取率也较低。一般的工艺流程为：原料一预处理一称量一上料一蒸馏 一冷凝一接收一半成品一脱水一挥发油成品。唐课文等1s 】对湖南岳阳产的花椒用水蒸 气蒸馏1 0 1 1 ，提取率为1 2 ，经质谱扫描后共鉴定出5 2 种化学成分。 1 2 2 有机溶剂萃取法 用溶剂提取花椒中的花椒精油，所选用的溶剂必须对有效组分有良好的选择性和 较低的粘度。前者在于使有效组分有相对大的溶解度：后者在于使之有较大的扩散系 数，并使溶剂能够较快地循环流动，以加快提取速率，所选择的溶剂既要价廉、低毒、 易得，还必须容易回收。在目前的研究中采用的有机溶剂主要有甲醇、乙醇、乙醚和 丙酮。赵志峰等【1 9 1 分别用无水乙醇、乙醚、丙酮、水提取汉源花椒中的香气成分，结 果表明：从提取率看，乙醇提取的效果最好，水提物产率最低；而就提取的化学成分 4 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 的种类而言，乙醚是其中最好的溶剂。 1 2 3 同时蒸馏一萃取法 “同时蒸馏萃取法”( s i m u l t a n e o u sd i s t i l l a t i o na n ds o l v e n te x t r a c t i o n ，简称s d e ) 是 n i c k e r s o n 和l i k e n s 在1 9 6 6 年发明的一种植物易挥发成分提取方法【2 0 】，该法将水蒸气蒸 馏和馏出液的溶剂萃取两步合二为一，可把m g l 叫级的挥发性有机成分从脂质或水 质介质中浓缩数千倍。同时，由于s d e 法所获得的是挥发油在有机溶剂中的溶液，体 积较大，便于操作，避免了通常蒸馏法提取精油时在器壁上吸附损失及转移微量精油 时的操作困难，还省时、省工、节约溶剂。s d e 法对提取花椒中沸点较高的挥发性、 半挥发性成分更为有效，但对水溶性的成分提取率较低。 当与水不相溶的物质和水一起存在时，整个体系的蒸气压力根据道尔顿( d a l t o n ) 分压定律，应为各组分蒸汽压之和，即p = p i a + p b ( p 一总的蒸气压，p a 一水的蒸汽压， p b 一与水不相混溶物质的蒸汽压) 。因而在低于各组分沸点时各组分被蒸馏出来，蒸 馏时混合物的沸点保持不变，直至其中一组分几乎全部移去( 因总的蒸汽压与混合物 中二者之间的相对量无关) ，温度才上升到滞留在瓶中液体的沸点，这便是s d e 法的 原理。 秦军等【2 1 1 将花椒粉碎后用蒸馏水和乙醚同时蒸馏萃取2 5 h ，萃取液经干燥浓缩 后，得率为4 1 ，产品用气相色谱质谱仪进行分析，共分离出8 0 多种化合物，鉴定 出6 5 种，占化合物总含量得9 5 9 9 。李焱等陋1 采用微波一同时蒸馏萃取法提取贵阳 花椒化学成分，得率为8 9 ，共分离出9 5 种成分，鉴定出5 7 种。 i 2 4 超临界c 0 2 萃取法 超临界流体萃取( s y p e r c r i t i c a lf l u i de x t r o c t i o n 简称s c f e ) 技术，是目前较新 的一种提取技术，与常规的水蒸汽蒸馏法、有机溶剂萃取法等方法比较起来，具有 速度快、效益高、无污染、质量好、有选择性和适合热敏性及生物活性物质提取等 特点，是现代提取工业发展的一条新途径，也是一个具有潜在力的分离方法。 超临界流体具有介于液体和气体之间的物化性质，其相对接近液体的密度使它有 较高的溶解度，而其相对接近气体的粘度，使它有较好的流动性能，扩散系数介于液 体和气体之间。因此，其对所萃取的物质组织有较佳的渗透性，这些性质使溶质进入 超临界流体较进入平常的液体有较高的传质速度，所以超临界流体较适于从难以分离 的组织结构中萃取所需物质。 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 c 0 2 的临界温度为3 1 1 ，临界压力为 7 3 8 m p a ，其超临界区域如图l 虚线所示，在这个 区域中，压缩气体叫做具有液体和气体二者性 质的超临界流体，超临界萃取的过程便是利用 超临界状态下c 0 2 所具有的高渗透能力和高溶 解能力萃取分离混合物的过程。c 0 2 无毒无害， 价格低廉且易于获得，在花椒有效成分得提取 中应用非常广泛。 压力73 8 盯- 温度3 1 1 圈1c 0 2 檀临界区域 扎ls y p e r c r l t ic a l t 口f0 陀 李迎春等【2 3 佣气相色谱质谱计算机联用技术分析了花椒超临界c 0 2 萃取物的化 学成分，分离出7 3 种组分，鉴定出其中4 5 种化合物，占出峰总面积的8 6 7 6 ，萃取 产物中含量最高的成分依次为6 蒎烯、柠檬烯、顺薄荷醇乙酸酯、油酸、棕榈酸和 4 萜品醇等。郭红祥等口帕5 】采用超临界c 0 2 萃取花椒挥发油，重点研究了原料粒度、 前处理时间、超临界c 0 2 萃取温度、萃取压力、c 0 2 体积对萃取率的影响，影响超临 界c 0 2 萃取的主次因素为萃取温度 c 0 2 体积 压力，最佳工艺参数为：原料粒度6 0 目，前处理时间4 0 r a i n ，萃取温度5 5 ，萃取c 0 2 体积为3 0 m l ，萃取压力为3 4 4 7 5 m p a ， 得到花椒挥发油的萃取率高达1 3 2 0 。在另一实验中，郭等从萃取率、萃取时间、 萃取油成分及外观颜色等方面比较了超临界c 0 2 萃取法和水蒸气蒸馏法，结果显示， 前者的萃取率高达l o 1 3 ，而后者只有2 7 ，而且超临界用的时间短，得到的 花椒精油中脂肪酸的含量占1 6 4 7 ，其中有6 种为不饱和脂肪酸，这些物质具有很好 的营养保健作用，而且对挥发油可起到定香剂的作用【2 6 】，而水蒸气蒸馏法萃取物中脂 肪酸含量仅占2 “，共计5 种其中3 种为不饱和脂肪酸。 超临界二氧化碳萃取分离技术在花椒成分的萃取分离工艺上的研究，目前主要集 中在花椒香气成分的萃取分离和成分鉴定【2 7 圳】。由于花椒的酰胺类成分主要是一些水 溶性的化合物，在超临界c 0 2 流体中基本不溶，所以采用纯粹的c 0 2 超临界萃取分离 技术并不能将酰胺类成分从花椒中提取分离，因此必须通过在超临界流体中添加其它 成分如夹带剂等，改变超临界流体的溶解性能，使得这些化合物在超临界流体中达到 一定的溶解度，从而利用超临界萃取分离技术将其萃取分离出来【。夹带剂是在纯的 超临界流体中加入的一种少量的、可以与之混溶的、挥发性介于被分离物质与超临界 流体之间的物质，夹带剂可以是某一纯物质也可以是两种或多种物质的混合物，如乙 醇是具有强烈亲核加成性质的极性物质，可增加溶剂c 0 2 的极性，同时增加被萃取物 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 油脂的极性，导致整个体系分离因子的增大，从而提高了萃取率。龚祝南等采用9 5 乙醇作为夹带剂，加入量为萃取釜体积的3 ，相同条件下与不用萃取剂时相比得率 大大提高，最高增幅可达2 6 8 5 。任桂兰【3 3 1 等研究表明加入原料质量5 的7 5 浓度 的乙醇可显著提高花椒化学成分的提取率。金敬宏等【3 4 】在超临界c 0 2 萃取过程中，使 用不同浓度的乙醇作为夹带剂，表明添加量为原料5 的8 0 浓度的乙醇最适宜于花 椒麻味成分的萃取分离。 可见，超临界c 0 2 萃取技术不仅萃取能力强，通常能得到一般方法所得不到的成 分，而且由于操作温度低，不会影响热敏性、易氧化物质的提取。超临界c 0 2 萃取所 得的花椒精油无毒、无有机溶剂残留，萃取后不经加工即可直接用于食品工业；而且 能萃取出更多的脂肪酸及不饱和脂肪酸，具有更好的营养保健作用，因此超临界c 0 2 萃取技术比起其他方法具有很大的优势 1 2 5 微波萃取法 不同物质的介电常数不同，对微波能的吸收程度也不同，由此产生的热量和传递 给周围环境的热量也不同。在微波场中，吸收微波能力的差异使基本物质中的某些区 域和萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离出 来，进入到介电常数小、微波吸收能力较差的萃取剂中，这便是微波萃取的原理。微 波萃取法具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、重现性好、节省试剂、污染小等 特点，可以避免长时间的高温引起物质的分解，特别适合于处理热敏性组分或从天然 物质中提取有效成分，是一种具有良好发展前景的萃取分离方法。 李焱等用微波辅助同时蒸馏萃取法提取花椒中挥发油，得油率为8 9 ，经 g c m s 分析共分离出9 5 种成分；鉴定5 7 种，其峰面积占挥发油总量的9 1 3 9 。李等 人【3 明还用微波萃取法提取花椒叶中的挥发油，实验得出得较佳工艺为：辐射时间3 0 s ， 微波功率4 6 4 w ，溶剂量1 0 0 m l ，其提取率为2 2 9 ，并同时与水蒸气蒸馏法、同时蒸 馏萃取法做对比试验，提取率分别为0 4 2 、1 4 7 。 1 3 功能性研究 1 3 1 抗菌作用 程波等口刀测定t n 椒挥发油对某些致病真菌的杀菌作用，结果显示川椒挥发油对 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 1 1 种皮肤癣病和4 种深部真菌均有一定的抑菌和杀菌作用，其中以羊毛样小孢子菌和 红色毛癣茵最敏感。重庆市四面山花椒开发有限责任公司对花椒挥发油进行了体外抗 菌实验，发现能抑制或杀死大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、卡它杆菌、肺炎双球菌、流 感嗜血杆菌、乙型溶血性链球菌、枯草杆菌和白色念球菌。另有药理实验表明，花椒 挥发油在试管内对星形奴卡菌有抑制作用，可防止霉菌生长。花椒挥发油中的香茅醇、 枯茅醇对黄曲霉、杂色霉菌有较强的抑制作用，同时还能抑制其毒素的产生。 弭向辉等蚓研究表明陕西“大红袍”花椒的挥发油对大肠杆菌、枯草杆菌、金黄 色葡萄球菌、啤酒酵母、米曲霉、黑曲霉、叶点霉和刺盘孢霉均具有明显的抑制作用。 谢小梅口明等研究了花椒挥发油和水煎液对5 种霉菌( 黑曲霉、黑根霉、桔青霉、产黄 青梅和黄曲霉) 的最低抑菌浓度( m i c ) 和最低杀菌浓度( m f c ) ，结果表明花椒挥 发油成分有明显的抗菌作用，其m i c 和m b c 相等。刘锁兰【柏】对所分得的青花椒碱进 行抑菌实验发现该化合物具有较好的选择性抑菌作用，周玉新等【4 1 】在2 0 0 0 年首先采用 数据库知识挖掘( k n o w l e d g ed i s c o v e r y i nd a t a b a s e ，k d d ) 技术对青花椒碱进行分子 模拟及活性预测，预示青花椒碱应具有抗菌、抑制5 脂氧酶、抗过敏以及昆虫据食等 活性。 1 3 2 驱虫作用 n a v a r r e t e a 等【4 2 1 研究表明花椒具有驱除肠内寄生虫的作用，花椒油中的驱蛔脑是 一种广泛应用的驱虫剂，而花椒中的a 山椒素对蛔虫有致命的毒性。 1 3 3 杀虫作用 郭红祥等h 现的研究表明花椒挥发油对玉米象、赤拟古盗具有较强的驱虫、杀虫活 性，是一种极具开发价值的杀虫杀菌制剂资源。路纯明等在筛选数十种药用植物的 基础上，对花椒挥发油进行了提取分离，使用各分离组分对赤拟谷盗成虫进行致死作 用测定，并对杀虫效率高的组分进行结构鉴定，结果表明b 水芹烯和芳樟醇的杀虫活 性作用较高。 1 3 4 对血小板的作用 许青媛h 5 1 等研究表明，花椒水提物和醚提物均能对大鼠的血栓形成有明显的抑制 作用，并且对凝血作用有一定的抑制作用，其中水提物的作用强于醚提物的，这提示 花椒具有活血散淤功能。佟如新等阳从青花椒中提取出的活性成分香柑内酯，对小鼠 的出血时间和出血量均有明显的减少作用，并能缩短小鼠的凝血时间。 四川农业大学硕士论文2 0 0 7 1 3 5 抗癌作用 白锦雯等h 刀采用流式细胞术( f c m ) 观察重要青椒碱对肝细胞d n a 合成的影响， 实验结果表明青椒碱可阻止癌前病变肝细胞的d n a 合成受到抑制，阻止细胞分裂， 从而对实验性肝癌起到治疗作用。花椒宁碱具有抗癌作用，对人类白血病有极强作用， 并对病毒引起的几种癌症有效，也对k 5 6 2 细胞系显示活性，能够抑制8 0 以上细胞 的生长而不增加培养细胞的死亡率。b a r t e r 4 s 从花椒分离出花椒宁碱，发现其对 l - 1 2 1 0 和p 3 8 8 白血病有很高的活力，剂量为1 0 0 m g k g 、5 0m g k g 、2 5 m g k g 时对 白血病p 3 8 8 鼠的生命延长率分别为2 6 5 、2 1 0 和1 9 0 ，一些白血病小鼠用本品 治疗好获痊愈，其治疗机理主要是本品对逆转录酶活力有较高的抑制能力。 1 3 6 其它作用 花椒还有抗疲劳、抗缺氧、平喘、抗氧化、镇痛等作用。花椒油能抑制气管平滑 肌的收缩，有一定的平喘作用。野花椒总生物碱可抑制大鼠急性脑缺血损伤后皮层强 啡肽的降低，对脑细胞功能有一定的保护作用。卢长庆等 5 0 1 用花椒、青椒和秦椒 三种花椒以大鼠肝组织匀浆做实验，计算每克肝组织中丙二醛( m d a ) 的生成量， 结果表明m d a 的生成量均下降，说明它们有抗氧化作用，作用强弱是青椒 花椒 秦椒。佟如新等【5 1 1 研究表明花椒还具有抗缺氧和抗疲劳的作用。 1 4 花椒其它部位的研究与应用 1 4 1 花椒籽 花椒籽是花椒调味料的副产品，其含量约占花椒的一半