薰衣草油提取物的提取及gcms分析

薰衣草油提取物的提取及gcms分析

谢菲草是一种重要的芳香植物。主要产于地中海沿岸，主要在中国各地种植。薰衣草油由薰衣草全草经提炼得到,是重要的香料原料,用于调和皂和化妆品香精。近年来,以薰衣草油为基础调配出来的烟用香精,在高档卷烟中起着越来越重要的作用。薰衣草油中主要包含芳樟醇和乙酸芳樟酯两种成分,此外还含有数量大、含量低的一系列烯、酯、醇类风味物质,其中一些微量成分,如樟脑和龙脑,对薰衣草油的品质有显著影响。根据薰衣草油国际标准(ISO3515:2002),对用水蒸气蒸馏法从薰衣草新鲜开花部分获得的精油,色谱图像中樟脑峰面积占总峰面积的比例不得高于1.5%。溶剂萃取法和水蒸气蒸馏法是批量生产薰衣草油的主要方法。一般认为水蒸气蒸馏法的产品品质较好,溶剂萃取法的产率更高,这使得人们在选择两者之一用于薰衣草油生产时,不得不面对品质和提取率之间的矛盾。传统的精油生产都采用水蒸气蒸馏法,植物中芳香成分的利用率很低。从这个角度讲,若能够根据两种提取方法在提取能力和选择性方面的特点,在筛选萃取溶剂的基础上开发高效的提取-切割复合工艺,将有助于提升产品的附加值,提高相关植物资源的利用水平,推动我国芳香植物产业的发展。作者开展了从新疆薰衣草中以不同溶剂萃取及水蒸气蒸馏制备薰衣草油的比较研究,并实验探讨了水蒸气蒸馏法切割萃取混合物的可行性。1实验1.1芳樟醇、乙酸芳樟酯、龙脑、樟脑试剂新疆薰衣草,新疆芳香植物科技开发股份有限公司提供。丙酮、正己烷、异戊醇、正庚烷、正辛烷、甲苯均为AR。实验中使用去离子水。芳樟醇[w(芳樟醇)≥97%],乙酸芳樟酯[w(乙酸芳樟酯)≥95%],龙脑[w(龙脑)≥98%],购自ACROS公司。樟脑[w(樟脑)≥96%],购自上海化学试剂公司。HP5890II型气相色谱仪,PETurboMass气相色谱/质谱联用仪,MZ-2C型旋转蒸发仪(Heidolph),HZS-H型水浴振荡器(哈尔滨东联电子技术开发有限公司)。1.2试验用烟气温度气相色谱使用HP-5毛细管柱,进样口温度220℃;检测器温度220℃;初始炉温65℃,以5℃/min程序升温至170℃,保持20min;载气为氮气,流速30mL/min;FID检测器。气质联用使用DB-5毛细管柱,30m×2.5mm×0.25μm;进料口温度100℃,保持1min,以10℃/min程序升温至300℃;初始炉温为70℃,保持1min,以10℃/min程序升温至300℃;载气为氦气,流速1mL/min;电离电压70eV,电离源温度150℃。1.3正己烷-丙酮萃取法水蒸气蒸馏法:称量20g薰衣草,加入200mL水室温浸泡24h后进行水蒸气蒸馏,蒸馏时间为4h。萃取法:称量20g薰衣草2份置于锥形瓶中,分别加入正己烷、丙酮各250mL,在25℃下置于水浴振荡器内以100r/min振荡浸取24h,过滤收集滤液。用旋转蒸发仪在60℃减压条件下除去滤液中的浸取溶剂,得到黄色或绿色薰衣草油,称重,进行色谱和色质分析。2水溶液蒸馏法的确定表1列出了不同提取方法得到的薰衣草油的质量和外观。水蒸气蒸馏法的收率约为溶剂萃取法的20%,得到的薰衣草油色泽较深。不同溶剂萃取得到的薰衣草油的质量相差不大,但色泽上差别明显,正己烷提取物为黄色,丙酮提取物为绿色,表明它们在微量有色物质的提取上有差异。图1至图3是正己烷萃取、丙酮萃取和水蒸气蒸馏所得薰衣草油的色谱图。对图中三者共有的14个较大的峰进行了标记,并通过峰面积归一化计算出每个峰的峰面积百分比,将其作为对应组分相对含量的评价指标。结合标准品谱图、色质联用分析结果和相关文献报道,确认了其中3、4、5、6、7、8、11、12、13号峰对应的化合物,如表2所示。从表2可见,对于新疆薰衣草,水蒸气蒸馏提取物中主要化合物依次为芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸薰衣草酯和乙酸-1-辛烯-3-酯;芳樟醇、乙酸-1-辛烯-3-酯、乙酸薰衣草酯的相对含量在3种提取方法中最高。其中芳樟醇达到34%,是溶剂萃取法17%的两倍,说明水蒸气蒸馏能够优先提取芳香醇;主要芳香物质乙酸芳樟酯的相对含量最低,不足15%,溶剂萃取法均在20%以上;樟脑和龙脑等影响薰衣草油品质的主要杂质的相对含量最高,其樟脑达到5%以上,溶剂萃取法均低于2%。比较使用丙酮和正己烷萃取得到的薰衣草油,可以发现两者的组成接近,主要成分依次为乙酸芳樟酯、芳樟醇和乙酸薰衣草酯。对比图1、2,可以发现,丙酮提取物中杂峰的数量和强度略小于正己烷提取物。从出峰位置看,图2中在12.5min之前的杂峰较强,而图1中在12.5min之后的杂峰较强。考虑到色谱分析使用的HP-5柱为弱极性柱,这些结果说明丙酮对极性较强、沸点较低的物质提取能力较强,而正己烷对极性较弱、沸点较高的物质提取能力较强,质谱检测还发现正己烷提取物中有C16H34等高沸点长链烷烃存在。由于樟脑和龙脑这两种主要杂质都具有一定极性,它们在正己烷提取物中的相对含量在3种提取方法中是最低的,分别为1.06%和3.04%。从薰衣草油的提取收率看,丙酮萃取略高于正己烷萃取。综上所述,溶剂萃取法和水蒸气蒸馏法在选择性和收率上有明显的差别。从资源综合利用的角度出发,应优先采用溶剂萃取法提取薰衣草油,再通过切割来制备薰衣草精油。薰衣草精油中的关键成分(如芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸薰衣草酯)和关键杂质(如樟脑、龙脑)都具有一定极性和挥发性。根据上述特点,水蒸气蒸馏作为依据极性和挥发性差异来实现分离的一种动态过程,符合用于薰衣草油切割的一般要求。为考察水蒸气蒸馏切割有机物混合物的可行性,选择正辛烷/正庚烷/异戊醇作为模拟体系进行实验。其中正辛烷沸点125.6℃,极性弱;正庚烷沸点98.4℃,极性弱;异戊醇沸点130.6℃,极性中等。实验中混合物初始体积均为100mL,每馏出2mL更换收集管,用气相色谱仪分析馏出液的组成,结果如图4所示。可以看到,对于由正辛烷、正庚烷这样极性相近、沸点不同的化合物,水蒸气蒸馏一开始就能优先将低沸点组分正庚烷提取出来;对于正辛烷、异戊醇这样沸点相差不大、极性不同的化合物对,在水蒸气蒸馏强度较低的初始阶段,选择性不明显,随着馏出量的增加,水蒸气蒸馏的强度不断增加并渐趋稳定,极性较强的异戊醇优先得到提取,尽管异戊醇的沸点还略高于正辛烷。上述结果说明,采用水蒸气蒸馏法并控制蒸馏强度,可以将混合物中低沸点或较强极性组分优先切割出来,进而通过不同馏分的组合,就有可能按照特定的要求对萃取法得到的薰衣草油进行精制。3萃取溶剂的选择水蒸气蒸馏法得到的薰衣草油中芳樟醇含量高,乙酸芳樟酯含量少,樟脑和龙脑含量偏高,该方法收率低,资源利用率低。萃取法制备薰衣草油的收率高,提取物中乙酸芳樟酯含量高,但杂峰数量多,其中极性溶剂丙酮的提取物中低沸点、极性较强的组分较多