花椒生物碱与精油的同步提取方法比较

吴素玲，孙晓明，陈文华，张锋伦，金敬红，林群英，吴亮亮

(南京野生植物综合利用研究院，江苏 南京210042)



花椒生物碱与精油的同步提取方法比较

吴素玲，孙晓明，陈文华，张锋伦，金敬红，林群英，吴亮亮

(南京野生植物综合利用研究院，江苏 南京210042)

摘要以干花椒和新鲜漂烫处理的花椒为原料，采用三种方案进行花椒精油与生物碱同步提取，比较其精油及生物碱的得率。结果，三种方法提取的精油得率基本相同；花椒生物碱得率为微波干法提取干花椒精油后再用乙醇渗漉提取生物碱的方法最高，干花椒和漂烫鲜花椒生物碱得率分别为1.24%和1.34%，而传统水蒸气提取精油后取滤液及微波湿法提取法精油后取滤液的方法分别为0.54%和0.62%、0.56%和0.54%。得率差异明显，微波干法提取精油后用75%乙醇渗漉法提取生物碱的得率是另外两种方法的2.5倍左右。

关键词花椒；漂烫；微波法；精油；生物碱；同步提取

花椒的主要有效成分有花椒精油、生物碱、酰胺类物质和香豆素等，均具有药理作用和生理活性[1-2]。刘锁兰等首次在青花椒中发现青花椒碱(4-喹啉酮类生物碱 )。青花椒碱经药理试验表明有选择性抑菌作用，对革兰氏阳性菌抑制作用较强[3]。文献[4]研究发现，不同产地、不同品质的花椒生物碱含量有明显差异，放置过程也会降低。花椒精油提取加工已比较成熟，一般用传统的水蒸气和微波辅助提取，其得率基本相同[5]，水蒸气提取法提取得到的花椒精油形状良好、清澈透明、所含杂质较少，但所用时间长，消耗能量较多；相比而言，微波提取法利用微波使植物组织内部水分快速气化，带出组织中所含的花椒精油，具有更加绿色、环保、节能的特点。花椒生物碱提取及花椒精油与生物碱同时提取的方法[6-7]的报道都是用水提取，我们之前做了乙醇渗漉法提取花椒生物碱的实验[8]，得率比较高，认为可以与SFME法提取花椒精油紧密连接。本实验以江津干青花椒和经漂烫杀青后的新鲜青花椒为原料，分别采用水蒸气蒸馏法、微波湿法、微波干法进行花椒精油生物碱同步提取， 采用我们改进的酸性染料比色法[8-9]来测定提取液的总生物碱的含量，比较其生物碱的得率。选择合适的花椒精油和生物碱的同步提取方法，为花椒资源的充分利用提供参考。

1材料及仪器设备

1.1主要材料

青花椒(干)，来自重庆江津，2013年产，籽含量6.2%，实验前粗粉碎；

杀青后的新鲜青花椒，来自云南昭通，2014年产，经测定含水分61.75%。皮∶籽=1∶1.05(干)；

白屈菜红碱标准品，中国药品生物制品检定所；

乙醇为食品级；无水乙醇、溴甲酚绿、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯仿均为分析纯。

1.2主要仪器与设备

WLD07S-05型微波设备，南京三乐微波技术发展有限公司；高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；TU-1800型紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；电子天平，挥发油测定器，烘箱，酸度计，1 000 W电热套，渗漉筒等。

2方 法

2.1试剂的配制

白屈菜红碱标准溶液的配置：称取5 mg白屈菜红碱标准品，于25 mL容量瓶之中，用无水乙醇超声溶解并定容，得到0.2 mg/mL白屈菜红碱标准溶液；

0.2 mol/L NaH2PO4：称取NaH2PO4.2H2O 7.8 g，用蒸馏水定容至250 mL；

0.2 mol/L Na2HPO4：称取Na2HPO4.12H2O 17.9 g，用蒸馏水定容至250 mL；

pH 7.6的缓冲溶液配制：取13.0 mL的0.2 mol/L NaH2PO4和87.0 mL的0.2 mol/L Na2HPO4,配制成缓冲溶液，用PH计校正pH为7.6；

溴甲酚绿指示剂的配制：称取0.05 g溴甲酚绿加入pH 7.6的缓冲液，定容到100 mL。

2.2花椒精油与生物碱的同步提取

根据以往的经验[5，8]，设计以下3种方法进行花椒精油与生物碱同步提取：

(A) 传统水蒸气提取法：分别称取100 g粗破碎的干花椒和500 g拍打破新鲜漂烫花椒于烧瓶中，干花椒加入料液比1∶6的水，新鲜花椒加入300 mL水，至电热碗中加热至沸后2.5 h和3 h二次记录精油体积。提完精油后过滤得滤液A1、A2，记录滤液体积并放置于冰箱中保存，待测花椒生物碱得率。

(B) 微波湿法提取法：分别称取100 g粗破碎的干花椒和500 g拍打破新鲜漂烫花椒于烧瓶中，干花椒加入料液比1∶6的水，新鲜花椒加入300 mL水，置微波设备中，装上挥发油测定器，调节微波功率150 W，提取后2.5 h和3 h二次记录精油体积。提完精油后过滤得滤液B1、B2，记录滤液体积并放置于冰箱中保存，待测花椒生物碱得率所用。

(C) 微波干法提取法：分别称取100 g粗破碎的干花椒和500 g拍打破新鲜漂烫花椒于烧瓶中，干花椒以1∶1的比例用喷雾器加水，静止湿润30 min，置微波设备中，装上挥发油测定器，调节微波功率150 W，提取后2.5 h和3 h二次记录精油体积。装新鲜漂烫花椒的烧瓶不加水直接置微波设备中，装上挥发油测定器，调节微波功率150 W，提取后2.5 h和3 h二次记录精油体积。提取精油后的花椒烘箱100 ℃±5 ℃干燥，用70%～75%的酒精湿润后装渗漉筒，用相同浓度的酒精进行渗漉。控制渗漉液的流速在每秒两滴左右或每15分钟约50 mL左右， 2.5 h后结束接收渗漉液，标记为C1、C2, 记录渗漉液体积并放置于冰箱中保存，待测花椒生物碱得率所用。

2.3标准曲线的制作

取6支试管依次标记为0～6号，吸取0.0 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL、2.5 mL的0.2 mg/mL白屈菜红碱标准溶液，分别加入到1～6号试管中，等于各管含生物碱量为0 mg、0.1 mg、0，2 mg、0.3 mg、0.4 mg、0.5 mg、0.6 mg；各试管加无水乙醇至5.0 mL，再加入2 mL的溴甲酚绿指示剂以及10 mL氯仿溶液，充分振摇2～3 min，倒入分液漏斗中静置1 h后取氯仿层作为测定样品，以0号管为空白对照，在425 nm处测定吸光度。以白屈菜红碱量(mg)为纵横坐标，吸光度为横坐标，制作标准曲线。

2.4生物碱的含量测定

我们在以往研究[8]乙醇渗漉法提取花椒生物碱的工艺参数中经光谱扫描，生物碱提取液中除生物碱外的其它化合物在紫外区也会有强吸收，会干扰生物碱的测定结果，故在测定生物碱时需测定本底的吸收值，以校正测定结果。

取上述过滤液或渗漉液0.5 mL2份，加无水乙醇至5.0 mL；一份加入溴甲酚绿指示剂2 mL和10 mL氯仿，另一份加2 mL pH 7.6的缓冲溶液(无溴甲酚绿指示剂)和 10 mL氯仿；均置分液漏斗中充分振摇1 min，充分振摇后静置1 h后取下层氯仿层。以未加溴甲酚绿指示剂的氯仿层为空白对照，测定样品在425 nm处的吸光度。代入标准曲线计算各测定液生物碱量(mg)，再按以下公式(1)计算生物碱得率。

式(1)中，N—生物碱得率(%)；y—测定液中的生物碱量(mg)；V—提取所得的溶液总体积(mL)；M—样品重(g)。

3结果

3.1标准曲线

按2.3标准曲线的制作方法，测得对应的吸光度，以白屈菜红碱量(mg)为纵坐标，吸光度为横坐标，制作标准曲线为：y(mg)=1.267 8A+0.007 7,R2=0.999 3。标准曲线见图1。

图1　标准曲线

3.2精油的得率

不同提取方法精油得率结果见表1。

表1　提取过程精油所得相关数据

注：杀青鲜花椒含水率61.75%，下表同。

表2　不同提取方法提取花椒中生物碱结果

从表1结果看，3种方法对精油的提取效果差不多，重庆江津的干花椒由于放置了1年多，其计算得花椒皮精油得率在8.20%～8.74%范围；云南昭通的杀青鲜花椒，真空包装，其精油得率在2.10%～2.33%，去除水分及花椒籽的因素，其计算得花椒皮精油得率在11.25%～12.51%范围。这表明该3种方法提取花椒精油效率基本相同，效果都不错。

3.3生物碱得率

不同提取方法提取花椒中生物碱得率结果见表2。

从表2看出，相同提取方法，重庆干花椒和云南新鲜花椒的生物碱得率差不多；但3种提取方法相比，不管干花椒还是杀青鲜花椒用(C)即微波干法提取精油后用75%乙醇渗漉法提取生物碱的得率是另外2种方法的2.5倍左右。

4小结

精油、生物碱均是花椒的主要有效成分，为了提高花椒资源的利用率，本实验以经蒸汽杀青的新鲜花椒和干花椒为研究对象，设计传统水蒸气提取、微波湿法提取和微波干法提取3种方法进行花椒精油与生物碱同步提取。由实验数据表明微波干法提取与传统水蒸气提取及微波湿法提取相比其花椒精油得率不相上下，之后的乙醇渗漉法提取花椒中的生物碱得率比其它2种方法高约150%。经综合花椒精油和生物碱的得率和工艺过程的能源成本及可操作性,我们认为方法(C)微波干法提取法对花椒精油和生物碱的同步提取方法最好。

方法(C)微波干法提取法，其精油得率最高为8.30%(重庆江津放置1年多的干花椒)和11.61%(云南昭通的杀青鲜花椒，干计)；简单处理则可很好地与乙醇渗漉法提取花椒中的生物碱类成分相衔接；生物碱得率最高为1.24%(重庆江津放置1年多的干花椒)和1.34%(云南昭通的杀青鲜花椒，干计)。

根据以上实验，以后在工业生产上，我们的设想是：可以将加入1∶1水的干花椒或破裂后的新鲜花椒直接装于渗漉筒中封闭下口，干花椒湿润30 min，上部开口接挥发油提取器，对渗漉筒中的花椒进行微波加热，提取精油。精油提取完后再用乙醇进行渗漉法提取花椒中的生物碱，收集渗漉液进行下一步生物碱的分离纯化。这样在提取完花椒精油后能够再次利用花椒原料直接提取生物碱，工艺简单，操作方便，精油和生物碱的得率都比较高。

参考文献：

[1] 张明发,沈雅琴.花椒温经止痛和温中止泻药理研究[J].中药材,1994,17(2):37-40.

[2] 王宇,巨勇,王钊.花椒属植物中生物活性成分研究近况[J].中草药,2002,33(7):666-670.

[3] 刘锁兰,魏璐雪,王动,等.青花椒化学成分的研究[J].药学学报,1991,26(11):836-840.

[4] 陈素珍,薛智.花椒果皮中化学成分的研究[J].中草药,1985,16(4):2-4.

[5] 吴素玲,孙晓明,张锋伦,等.微波辅助提取青花椒精油的适宜参数[J].中国野生植物资源,2014,33(6):6-8,21.

[6] 石雪萍,张卫明.花椒属植物生物碱研究进展[J].中国野生植物资源，2010,29(4):312-317.

[7] 石雪萍,张宇思,张卫明.水溶性花椒生物碱及精油同时提取工艺研究[J]. 食品科学，2009,30(10)：74-76.

[8] 吴素玲,孙晓明,金敬红,等.乙醇渗漉法提取花椒生物碱的工艺参数[J].中国野生植物资源,2015，34(5):1-3.

[9] 石雪萍,张宇思.酸性染料比色法测定花椒总生物碱的含量[J].中国野生植物资源,2008,27(6)：62-64.

收稿日期：2015-08-28

基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目—香草兰等南方特产资源生态高值利用技术研究与产品开发(2012BAD36B03)。

作者简介：吴素玲(1963—)，女，研究员，主要从事食品开发方面的研究。 *通讯作者：孙晓明(1964—)，男，研究员，研究方向为食品开发。E-mail：sunxm64@163.com

doi：10.3969/j.issn.1006-9690.2016.02.005

中图分类号：S573

文献标识码：A

文章编号：1006-9690(2016)-02-0010-04

Comparison of Synchronous Extraction Methods for Chinese Prickly Ash Alkaloids and Essential Oil

Wu Suling, Sun Xiaoming，Chen Wenhua, Zhang Fenglun，Jin Jinghong ，Lin Qunying，Wu Liangliang

(Nanjing Institute for Comprehensive Utilization of Wild Plants，Nanjing 210042, China)

AbstractThis article compared the yield of alkaloids and essential oil using three synchronous extraction methods for prickly ash alkaloids and essential oil of dried prickly ash and blanched fresh prickly ash. The results show the yield of essential oil is basically the same. The highest yield of alkaloids is the methods of essential oil microwave extraction without solvent and alkaloids extraction using ethanol diacolation.The yield of alkaloids for dried prickly ash is 1.24% and the one for fresh prickly ash blanched is 1.34%.But the one using steam distillation for dried prickly ash and fresh prickly ash blanched is 0.54% and 0.62%,the one using microwave with solvent is 0.56% and 0.54%.The yield is clearly different. The yield of alkaloids using ethanol diacolation method after essential oil extractiong using microwave without solvent is 2.5 times than the other two methods.

Key wordsprickly ash；blanch；microwave；essential oil；alkaloids；synchronous extraction