连香叶超临界CO2萃取及其在卷烟中的应用|超临界co2萃取技术

　　摘要：采用正交设计优化连香叶超临界ＣＯ２萃取的萃取工艺，利用气相色谱－质谱联用技术ＧＣ/ＭＳ对萃取物进行分析，测定其主要成分的含量。确定连香叶超临界ＣＯ２萃取最佳工艺条件：萃取压力３０ ＭＰａ，萃取温度４８ ℃，萃取时间４５ ｍｉｎ，选择体积分数７０％的乙醇作为夹带剂，用量为投料量的１８％，萃取率为１５．２１％。ＧＣ－ＭＳ共鉴定出５２种成分，其中主要成分叶绿醇、α－法呢烯、棕榈醛、６－甲基－５－庚烯－２－酮、肉豆蔻醛、芳樟醇、莰烯、肉豆蔻醇、金合欢醇、谷甾醇等含量为８１．１５％。通过卷烟加香试验发现，连香叶提取物具有较好的清香，能明显改善和修饰卷烟烟气，提高卷烟质量。
　　关键词：连香叶；超临界ＣＯ２流体萃取；成分分析；卷烟加香
　　中图分类号：Ｏ６５８．２；ＴＳ４２５＋．１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）13－2759-03
　　
　　Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｌｕｉｄ ＣＯ２ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｋａｔｓｕｒａ Ｌｅａｆ ａｎｄ Iｔｓ Aｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｉｇａｒｅｔｔｅｓ
　　
　　ＹＵ Ｓｈｉ－ｔａｏ１，ＺＨＵ Ｗｅｉ１，２，ＷＡＮＧ Ｐｉｎｇ２，ＣＨＥＮ Ｊｉｎ－ｑｉａｎｇ２，ＺＨＯＵ Ｘｉａｎｇ１，ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉ２，ＺＨＡＮＧ Ｙｉｎ２，
　　ＷＵ Ｚｈａｏ２，ＸＩＯＮＧ Ｇｕｏ－ｘｉ１，２
　　（１． Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｔｏｂａｃｃｏ Ｈｕｂｅｉ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃo．，Ｌtd， Ｗｕｈａｎ ４３００４０，Ｃｈｉｎａ；
　　２． Ｗｕｈａｎ Ｈｕａｎｇｈｅｌｏｕ Ｆｌａｖｏｒｓ ＆ Ｆｒａｇｒａｎｃｅｓ Ｃo．，Ｌtd， Ｗｕｈａｎ ４３００４０，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ technology ｏｆ ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ ＣＯ２ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｋａｔｓｕｒａ ｌｅａｆ． Ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔs ｗｅｒｅ ｉｓｏｌａｔｅｄ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｂｙ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ＧＣ－ＭＳ ｍｅｔｈｏｄ， ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ ＣＯ２ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： ｐｒｅｓｓｕｒｅ ３０ ＭＰａ， ａｎｄ ４８ ℃ ｆｏｒ ４５ ｍｉｎ， ｔｈｅ ｅｎｔｒａｉｎｅｒ ｗａｓ ７０％ ｅｔｈａｎｏｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ １８％ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｗａｓ １５．２１％． 52 ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｂｙ ＧＣ－ＭＳ， ８１．１５％ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｐｈｙｔｏｌ， α－ｆａｒｎｅｓｅｎｅ， ｈｅｘａｄｅｃａｎａｌ， ６－ｍｅｔｈｙｌ－５－ｈｅｐｔｅｎ－２－ｏｎｅ， ｍｙｒｉｓｔａｌｄｅｈｙｄｅ， ｌｉｎａｌｏｏｌ， ｃａｍｐｈｅｎｅ， ｍｙｒｉｓｔｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ， ｄｏｄｅｃａｔｒｉｅｎｏｌ， ｓｉｔｏｓｔｅｒｏｌ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ． Ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔ ｏｆ ｋａｔｓｕｒａ ｌｅａｆ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｃｉｇａｒｅｔｔｅｓ ａｓ ｔｏｂａｃｃｏ ｆｌａｖｏｒａｎｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｉｔ ｈａd ｄｅｌｉｃａｔｅ ｆｒａｇｒａｎｃｅ， ｃｏｕｌｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｍｏｋｉｎｇ ｇａｓ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｍｏｋｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｋａｔｓｕｒａ ｌｅａｆ； ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ ＣＯ２ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ； ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｆｌａｖｏｒｉｎｇｓ
　　
　　连香叶为连香树科连香树属植物连香树（Ｃｅｒｃｉｄｉｐｈｙｌｌｕｍ ｊａｐｏｎｉｃｕｍ）的树叶，一般生长在海拔４００～２ ７００ ｍ山谷中［１］。由于自身的生物学特性以及人为破坏，目前连香树已濒临灭绝，现已成为我国二级保护稀有物种［２］。连香叶提取物在食品、医药行业有较为广泛的应用，但将连香叶提取物应用于卷烟加香加料的报道较少［３］。为了开发新的烟用香料资源，采用超临界ＣＯ２流体萃取连香叶中的有效成分，并对其主要香味成分进行定量分析，以期开发新的烟用香料品种，提高卷烟品质。
　　１材料与方法
　　１．１材料
　　连香叶，采摘自湖北神农架地区，晾干，粉碎成粗粉备用。
　　１．２试剂与仪器
　　体积分数９５％乙醇溶液，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；ＣＯ２气体，食品级，武汉蓬源化工有限公司；ＨＬ－（１０＋３）Ｌ／５０ ＭＰａ－ⅡＡ型超临界ＣＯ２萃取仪（杭州华黎泵业有限公司）；Tｈｅｒｍｏ ＴＲＡＣＥ ＧＣ Ｕｌｔｒａ－ＤＳＱⅡ气质联用仪；旋转蒸发皿ＲＥ－５２Ａ（上海亚荣生化仪器厂）；ＨＨ－２型电热恒温水浴锅（江南仪器厂）；ＳＫ８２００ＨＰ型超声波萃取装置（上海科导超声仪器有限公司）；ＣＰ３２３Ｓ－ＯＣＥ型电子天平（德国赛多利斯科学仪器有限公司）。
　　１．３超临界ＣＯ２萃取条件及方法［４］
　　选择萃取压力、萃取温度、萃取时间、夹带剂用量４个因素，各取３个水平，以萃取率为考察指标，以７０％乙醇为夹带剂，进行Ｌ９（３４）正交试验，试验因素与水平见表１。解吸压力为６ ＭＰａ，解吸温度为４０ ℃。
　　１．４提取物化学成分的ＧＣ／ＭＳ分析
　　１．４．１色谱条件［５］色谱柱为ＨＰ－５ＭＳ，５０ ｃｍ×０．２５ ｍｍ×０．２５ μｍ；载气：氮气，１ ｍＬ／ｍｉｎ；进样口温度：２６０ ℃；升温：５０ ℃（１ ｍｉｎ）２５０ ℃（５ ｍｉｎ）；进样量：１ μＬ；不分流； ＥＩ离子源，７０ ｅＶ，扫描范围５０～６５０ ａｍｕ；使用ＷＩＬＥＹ和ＭＡＩＮＬＩＢ谱库检索。
　　１．４．２提取物成分分析准确称取提取物５０．００ ｇ，置于５００ ｍＬ烧瓶中，用二氯甲烷蒸馏萃取３ ｈ，加入１５．００ ｇ无水Ｎａ２ＳＯ４，摇匀，静置过夜，过滤，浓缩至１ ｍＬ进行ＧＣ／ＭＳ分析。
　　１．４．３提取物的卷烟加香称取适量提取物和一定量的７０％乙醇溶液，混合均匀后，用猴头喷雾器均匀地喷加在４０ ｇ烟丝上，将加香烟丝卷制成烟支，在温度为２２ ℃±１ ℃和相对湿度６０％±２％条件下平衡４８ ｈ，由评吸小组评吸。对照为仅喷加相同量７０％乙醇溶液烟丝卷制成的烟支。
　　２结果与讨论
　　２．１正交试验结果
　　在如表１所确定的主要影响因素和水平的基础上，按正交表Ｌ９（３４）进行试验，试验结果如表２。
　　分析结果（表3）表明，各因素对结果影响由大到小的次序是Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ，即萃取压力对萃取率影响最大，其次是萃取温度，萃取时间和夹带剂用量对结果影响不显著。根据测定结果，优化工艺为Ａ３Ｂ３Ｃ１Ｄ２。由于在正交试验安排中没有该组试验，故按优化工艺条件Ａ３Ｂ３Ｃ１Ｄ２进行３次验证试验，３次试验所得连香叶提取物的平均提取率为１５．２１％。
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　　连香叶提取物经ＧＣ/ＭＳ分析（图１），通过ＷＩＬＥＹ和ＭＡＩＮＬＩＢ谱库检索，结合相关资料，最终鉴定出５２种香气成分，并计算了各种成分的含量。结果表明，超临界ＣＯ２萃取到的主要成分是叶绿醇、α－法呢烯、棕榈醛、６－甲基－５－庚烯－２－酮、肉豆蔻醛、芳樟醇、莰烯、肉豆蔻醇、金合欢醇、谷甾醇等，含量达到８１．１５％；其中叶绿醇能够赋予卷烟清香气；６－甲基－５－庚烯－２－酮具有类似苹果的清甜花香，对掩盖杂气、增香效果明显；肉豆蔻醛具有水果香气，具有顺畅烟气、改善口感的作用；芳樟醇具有典型的花香香气，增加卷烟花香、清香，提调辛香韵味，与烟香谐调，吸味柔和；金合欢醇具有弱的柑橘、白柠檬香气和味道，可以改善烟气飘逸性和增加烟香。
　　２．３卷烟加香效果
　　连香叶提取物加香试验评吸结果见表４。由表４可知，连香叶提取物具有较好的清香，香气质好，无杂气，连香叶提取物能明显改善和修饰卷烟烟气，柔和细腻烟气，减少刺激，改善吸味和余味，提高卷烟质量。但用量不宜过大，否则会掩盖烟香，并与烟香不谐调，产生口腔涩感，连香叶提取物添加量以０．３％为宜。
　　３结论
　　１）超临界ＣＯ２萃取连香叶的最佳条件：萃取压力３０ ＭＰａ，萃取温度４８ ℃，萃取时间为４５ ｍｉｎ，选择７０％乙醇溶液为夹带剂，用量为投料量的１８％，解吸压力为６ ＭＰａ，解吸温度为４０ ℃，萃取率为１５．２１％。
　　２）连香叶提取物中的叶绿醇、α－法呢烯、棕榈醛、６－甲基－５－庚烯－２－酮、肉豆蔻醛等化学成分在文献中尚未报道，这也为今后开展连香叶的相关研究提供参考。
　　３）连香叶提取物具有较好的清香和水果香香气，对改善和修饰卷烟烟气，减少刺激，改善吸味和余味，提高卷烟质量具有明显作用。
　　
　　参考文献：
　　［１］ 王煜，刘胜祥． 湖北省连香树自然种群分布研究［Ｊ］． 华中师范大学学报（自然科学版），２００２，３６（１）：９３－９５．
　　［２］ 傅立国． 中国植物红皮书――稀有濒危植物（第一册）［Ｍ］． 北京：科学出版社，１９９１．
　　［３］ 麦苗苗，石大兴，王米力． 濒危植物连香树的开发与利用［Ｊ］． 亚热带植物科学，２００５，３４（４）：６０－６２．
　　［４］ 熊国玺，朱巍，喻世涛，等． 超临界ＣＯ２萃取与分子蒸馏联用技术在烟草香味成分提取中的应用［Ｊ］． 湖北农业科学，２０１０， ４９（７）：１６９０－１６９３．
　　［５］ 杜广钊，白冰，李慧，等． 广玉兰叶精油化学成分的ＧＣ－ＭＳ分析［Ｊ］． 湖北农业科学，２０１０，４９（７）：１７０７－１７０８，1711．
　　
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