【正文】 本科畢業(yè)論文超臨界CO2萃取花椒中有效成分的研究 摘 要花椒是良好的調(diào)味佐料，也可榨油，出油率在25%以上。果皮和果籽均含有揮發(fā)油，大部分在果皮之中，油的主要化學(xué)成分為檸檬烯、枯醇、牻牛兒醇，此外還含有植物甾醇及不飽和有機(jī)酸等多種化合物?；ń分刑崛〉膿]發(fā)油等化學(xué)成分對心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、免疫機(jī)能、凝血功能、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜、抗炎、抑菌殺蟲，抗腫瘤等均具有較強(qiáng)的藥理活性，因而具有良好的市場前景。因此，花椒有效成分提取工藝的研究具有很重要的意義。傳統(tǒng)的提取方法主要有溶劑法提取等，但這些方法多存在有機(jī)溶劑殘留、操作復(fù)雜、工藝流程較長、產(chǎn)物得率低等問題。超臨界CO2流體萃取技術(shù)作為一種新興的分離提取技術(shù)用于花椒中有效成分的提取與分離，并具有方法簡單，有機(jī)溶劑無殘留以及提取效率高等優(yōu)點。 本論文在花椒粒度40目，進(jìn)樣量50g，分離溫度35℃，分離器Ⅰ的壓力為5MPa的條件下，以超臨界CO2萃取物得率為評價指標(biāo)，通過正交試驗考察萃取壓力、萃取時間和萃取溫度對萃取得率的影響，得到了超臨界CO2萃取花椒較佳的工藝條件為萃取壓力15MPa，萃取溫度45℃，并通過直觀對比、直觀分析、因素分析和方差分析，確定影響因素重要性依次為萃取壓力﹥萃取溫度﹥萃取時間。通過本論文的研究，得到了合適的超臨界CO2萃取花椒中有效成分的實驗條件，最終確定了超臨界萃取花椒中有效成分的較佳工藝條件，為進(jìn)一步開發(fā)利用超臨界流體萃取技術(shù)提供理論依據(jù)，同時也為醫(yī)藥、食品等有效成分的超臨界CO2提取分離以及在其在高分子科學(xué)中的應(yīng)用提供了科學(xué)指導(dǎo)。 關(guān)鍵詞：花椒；超臨界；CO2流體；萃取AbstractChinese prickly ash is good taste seasoning,it also can press, yield efficiency is more than 25% .Peel and fruit all contains the seeds oil which most exist in the peel,the main chemical ponents in oil are limonene and dry alcohol, Mang bull alcohol,in addition, it also contains plant sterol and unsaturated organic acid and many other kinds of prickly ash extract of chemical position of volatile cardiovascular system, the digestive system, immune function,blood clotting ,analgesic, posed, antiinflammat ory, antibacterial insecticidal, antitumor, etc with strong pharmacological activity,so the market has a good , Chinese prickly ash effective ponents extraction process research has a profound extraction method is one of the main traditional methods of extraction,but these methods are organic solvent residual, plex operation and the process flow is longer, product rate is lower. As a new extraction techniques，supercritical CO2 fluid extraction technology is used in Chinese prickly ash effective positions of extraction and separation,and the method is simple, organic solvent extraction is no residual and high efficiency.Based on the above analysis, it is determined that the size of prickly ash should be 40 mesh and the injection volume should be 50g. The temperature for separation should be 35℃ and the pressure for separator I is better to be 5MPa. The supercritical CO2 extraction yield is set as standard. The orthogonal experiment exams the respective influence of extraction pressure, extraction time and extraction temperature . Through experiment, the optimal condition for exacting the active ingredients from prickly ash is determined, with the extraction pressure being 15MPa, the extraction temperature being 45℃ and the extraction time being 90min . By the visual contrast, intuitive analysis, factor analysis and variance analysis, the importance of these influential factors can be arranged as: extraction pressure extraction temperature extraction time.Through the study of this paper,the right supercritical CO2 extraction prickly ash effective positions of experimental conditions is found,but also provide scientific guidance for the effective ingredients of medicine, food supercritical CO2 extraction and separation and its application in polymer science .key words: prickly ash。 supercritical。 carbon dioxide fluid。 extraction目 錄第1章 緒論 1 花椒的研究概況 1 花椒的概述 1 花椒的主要化學(xué)成分 1 花椒的藥理作用 5 超臨界流體萃取技術(shù) 7 7 7 超臨界流體的物理性質(zhì) 9 超臨界流體的化學(xué)性質(zhì) 10 超臨界流體的選擇 10 超臨界CO2流體中夾帶劑的選擇 12 超臨界CO2流體萃取工藝過程 12 超臨界CO2流體萃取的影響因素 13 超臨界CO2流體萃取技術(shù)的應(yīng)用 15 超臨界CO2流體萃取技術(shù)的發(fā)展前景 17 本論文研究的目的、內(nèi)容和意義 17 17 研究內(nèi)容 17 研究意義 18第2章 超臨界CO2萃取花椒中有效成分的研究 19 實驗原理 19 超臨界CO2流體萃取原理 19 超臨界萃取裝置原理 1儀器與試劑 20 實驗材料 20 實驗試劑 20 實驗儀器 20 試驗內(nèi)容 21 實驗前藥材預(yù)處理 21 實驗方法 21 結(jié)果與討論 24 實驗結(jié)果與分析 24 討論 28 超臨界萃取過程中出現(xiàn)的問題 29結(jié)論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32第1章 緒 論 花椒研究概況 花椒的概述 花椒又稱作青花椒、蜀椒、紅椒、紅花椒、大紅袍，屬無患子目(Sapindales)蕓香科(Rutaceae)花椒屬(Zanthoxylum)落葉灌木或小喬木，樹高3～7m，樹枝程灰色或褐灰色，有略斜向上生長的皮刺以及細(xì)小的皮孔；當(dāng)年生小枝被短柔毛。奇數(shù)羽狀復(fù)葉，葉軸邊緣有狹翅；小葉5～11個，紙質(zhì)，卵形或卵狀長圓形，無柄或近無柄，～7cm，寬1～3cm，先端尖或微凹，基部近圓形，邊緣有細(xì)鋸齒，表面中脈基部兩側(cè)常被一簇褐色長柔毛，無針刺。 全世界約生長有250種花椒屬植物，主要分布在亞洲，美洲和非洲，還包括大洋洲的熱帶，亞熱帶地區(qū)。我國北部至西南分布了約有50多個地方花椒品種和類型。我國最大的花椒產(chǎn)地為合陽，而由于地理位置的關(guān)系，韓城花椒的味道最濃，最為香美，由于地理氣候等原因，尤以南太行山頂端馬圪當(dāng)?shù)貐^(qū)產(chǎn)的大紅袍品質(zhì)為佳。此外在南美洲野外生長著少數(shù)野生花椒。 兩千多年前，我國已經(jīng)把花椒作為一種特色香料和中藥材使用了，由于其風(fēng)味獨(dú)特，被譽(yù)為“八大調(diào)味品之一”，是家庭常用的烹飪調(diào)料和重要配料，具有有芳香健胃、溫中散寒、除濕止痛、殺蟲解毒、止癢解腥的功效。花椒在世界上的分布很廣,因為不同地區(qū)種植條件,諸如土壤、氣候、日照時間等因素的不同而導(dǎo)致的化學(xué)成分和花椒含量有較大差異,但主要成分的差異并不大。研究表明花椒屬植物的化學(xué)成分主要有生物堿、酰胺、木質(zhì)素、揮發(fā)油和脂肪酸等；對心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、血小板凝集作用、鎮(zhèn)靜止痛、消炎、抗菌驅(qū)蟲，抗腫瘤等均具有較強(qiáng)的藥理活性，但同時還具有微量的毒性[]。除此類成分意外，花椒還有一些含量較少的化學(xué)組分如甾酸、烴類、三萜和黃酮苷類等[3]。 生物堿是一種天然的含氮有機(jī)化合物，其不同于氨基酸，蛋白質(zhì)以及核苷這類開鏈的簡單脂肪胺，生物堿的氮原子在環(huán)上，因而具有復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和生理活性[4]。研究表明，花椒屬植物中的生物堿中類超過二十種，由于母核的差異這些生物堿可以分為四類：喹啉衍生物類，異喹啉衍生物類，喹諾酮衍生物類和苯并菲啶衍生物類[1]。這些生物堿既可以以游離態(tài)的形式存在，也可以以季銨鹽的形式存在。目前從花椒中提取出的生物堿主要有有茵芋堿、帕落平堿、香草木寧堿、6甲氧基5,6二氫白屈菜紅堿和青椒堿等[1]。青椒堿是首個從花椒屬植物中提取出來的4喹啉酮類生物堿[5]。 向瑛[6]等從刺異葉花椒根的木質(zhì)部中分離出了6種生物堿，分別為鐵屎米6酮、乙氧基白屈菜紅堿、N去甲基白屈菜紅堿、白鮮堿、勒樘堿、氧化勒樘堿，同時還發(fā)現(xiàn)了3種香豆素類化合物，分別為濱蒿內(nèi)酯，異東莨菪內(nèi)酯和東莨菪內(nèi)酯。研究發(fā)現(xiàn)，總生物堿的含量受氣候條件，光照強(qiáng)度和土壤等因素的影響，有足夠光照條件的花椒，其總生物堿含量較高，同時總生物堿的含量也受到土壤中的微量元素的影響[7]?；ń穼僦参锶澜缂s有250種，我國約有39種以及14變種。近年來研究發(fā)現(xiàn)花椒屬植物生物堿具有多種藥理作用與臨床功能，比如WS等[8]研究全緣花椒中的吲哚類生物堿吳萸次堿，發(fā)現(xiàn)此類生物堿具有體外抗血小板凝集的作用，Jullian[9]從法國的一種花椒屬植物Zanthoxylum rhoifolium ，其主要活性成分包括了7種生物堿。在藥理實驗中，青花椒堿被證明具有良好的選擇性抑菌效果[1]。 花椒屬植物中的酰胺多為鏈狀不飽和脂肪酰胺，以山椒素含量最為高，其中一些酰胺還具有強(qiáng)烈的刺激性，研究發(fā)現(xiàn)其可能為花椒麻味的主要成分，同時還發(fā)現(xiàn)麻味隨分子尾鏈的增長而增加，在nC9左右達(dá)到最高峰，接著陡然下降，且尾鏈中順式雙鍵越多越麻[10]。已經(jīng)在花椒中發(fā)現(xiàn)的較多的酰胺類物質(zhì)，包括羥基α山椒素、羥基β山椒素、2′羥基N異丁基2，4，8，10，12十四烷五烯酰胺、γ山椒素、2′羥基N異丁基4，8，11十四烷五烯酰胺、N對羥基苯基甲基2，7二甲基2，6辛二烯酰胺等。 研究發(fā)現(xiàn)花椒中的麻味物質(zhì)大多是鏈狀不飽和脂肪酸酰胺，這類酰胺類物質(zhì)呈白色晶體狀，易溶于氯仿、加熱則易溶于石油醚、難溶于甲醇和乙醇?；ń孵０奉愇镔|(zhì)需裝在安瓿瓶中充氮低溫保存[11]。 木質(zhì)素主要成分是聚合的芳香醇構(gòu)成的，存在于木質(zhì)組織中，其作用是通過形成相互交織的網(wǎng)來硬化細(xì)胞壁。木質(zhì)素主要存在于纖維素形成的纖維之間， 對細(xì)胞起著抗壓的作用。在木本植物中，纖維素是世界上最豐富的有機(jī)物，而木質(zhì)素占25%，僅次于纖維素。木質(zhì)素可以進(jìn)行氧化、還原、水解、醇解、梭基、烷基化、鹵化、磺化、硝化、縮聚或接枝共聚等多種化學(xué)反應(yīng)，主要是由于木質(zhì)素分子中存在著芳香基、醇羥基、酚羥基、碳基共扼雙鍵等活性基團(tuán)。其中，研究木質(zhì)素的化學(xué)反應(yīng)中尤為重要是氧化、磺化、酞化、縮聚和接枝共聚等反應(yīng)，這也是木質(zhì)素研究的主要途徑。木質(zhì)素是花椒中的有效成分之一，由分子態(tài)苯丙素衍生物聚合物構(gòu)成?；ń分兴械哪举|(zhì)素近乎都是雙環(huán)氧木質(zhì)素，即為二苯基雙駢四氫吠喃衍生物，大多數(shù)為左旋異構(gòu)體，雙駢四氫吠喃分子會在某些特定條件下發(fā)生環(huán)撕裂，在它遇酸堿時，木質(zhì)素中的一些不對稱碳原子容易使其產(chǎn)生異構(gòu)化[1]。 花椒揮發(fā)油受到產(chǎn)品，產(chǎn)地的氣候，雨量，日照和土質(zhì)等諸多自然環(huán)境因素的影響，致使其化學(xué)組分與含量的差異較大，%～%不等。揮發(fā)油中的成分也比較繁復(fù)，成分的類型主要可以分為四種：萜類化合物（主要是單萜，半單萜和它們的含氧衍生物，具有芳香氣味的主要組成成分是它們的含氧衍生物）；芳香族化合物（含量僅次于萜類）；脂肪族化合