一种超高压提取挥发油的方法

一种超高压提取挥发油的方法
【专利摘要】本申请公开了一种超高压提取挥发油的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1.取含有挥发油的植物原料，加工成块或颗粒；步骤2.用溶剂在超高压条件下对步骤1的植物原料进行提取；步骤3.分离溶剂和挥发油，得挥发油。该方法通过对提取溶剂、提取时间、提取压力的选择和控制，能够高效地获得植物中的粗挥发油，同时该提取粗挥发油的方法还具有提取时间短、能源消耗少、低温避免活性成分热破坏等优势；特别针对于对温度较敏感，易氧化分解及变质的挥发油。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种挥发油的提取方法，特别涉及从含有挥发油的植物原料中用超高 压法提取挥发油的方法 一种超高压提取挥发油的方法

【背景技术】
[0002] 挥发油又称精油，是存在于植物体中一类可随水蒸气蒸馏得到的与水不相混溶的 挥发性油状成分，往往具有特异的芳香气味。在中药里，有许多药材含有挥发油成分，通常 具有很强的药理活性。如柴胡挥发油有很好的退烧效果，薄荷油有清凉、消炎作用，大蒜油 可治疗支气管炎、肺炎和霉菌感染，生姜油有解热、镇痛、镇静作用，川芎油具有扩张脑血管 作用，乳香、没药的挥发油具有良好的活血化瘀、改善微循环的作用等等。中药挥发油成分 复杂，主要是小分子的醛类、酯类化合物，单萜、倍半萜类化合物和小分子芳香化合物等，多 数为无色或淡黄色，少数为棕黄色、红色、绿色等。挥发油大多具有特殊的香气，理化性质活 泼。挥发油有非常强的挥发性，纯净的挥发油在常温下可以很快全部挥发。挥发油在许多 中药里发挥重要的治疗作用，是不可缺少的有效成分，如我们熟悉的柴胡饮中的柴胡、生姜 挥发油，藿香正气中的藿香、陈皮、紫苏、白芷的挥发油。传统中药理论认为，挥发油具有芳 香走串功能，可快速发挥疗效。现代药物研究表明，挥发油分子量小，脂溶性强，容易穿过体 内生物膜，生物利用度高，能快速吸收起效，与传统中药理论相一致。
[0003] 中药挥发油的提取主要有两类方法：一、干蒸馏：将药物放置于干溜器中，通过加 热使挥发性成分溜出。二、湿蒸馏：将药物与水混入蒸馏器中，通过水蒸气将挥发性成分带 出来。目前常用的是水蒸气蒸馏法。但水蒸气蒸馏法不适用于热不稳定成分的提取，长时 间与水共沸易发生化学变化，对一些热敏物质易发生氧化、聚合等反应导致变性；如提取物 溶于水则蒸气压会显著下降，对于一些与水互溶的中药材不能进行有效提取；反应混合物 中的杂质若有挥发性，就不能保证所提取挥发油的纯度，且挥发油的收率也很低，所需时间 较长，很难保持挥发油原有的新鲜香味，降低了作为香料的价值，也会对一些制剂的疗效产 生影响。
[0004] 超高压的全称是"超高冷等静压（Ultra high isostatic hydrostatic pressure at room temperature)"，简称为冷等静压，是指压力在100?lOOOMPa的液体静压力。超 高压生物处理技术应用领域非常广泛，为生物、医药和食品工程的科学研究、产品开发、工 艺改革提供新的平台。超高压技术的应用主要有：热敏食品的低温灭菌，不易流动和易焦糊 食品灭菌，豆、乳制品处理，鱼肉制品的处理，冷冻食品处理，罐头食品处理，粮食的处理，淀 粉变性处理，蛋白质变性处理，病毒灭活，制取疫苗，处理血浆，生物提取，生物制药，中药制 取，医疗器械的灭菌消毒，酒的处理，天然香精的提取等。作为一门多学科交叉的新的领域， 超高压技术在世界范围的产业化，仅有十几年的时间。十几年来我国以院校食品工程学者 为主流的相关课题研究相继展开，并取得可喜的成果。但是在产业化方面，基本上还处于空 白阶段。
[0005] 基于该新技术在中药提取领域有文献报道：与传统提取技术相比较，超高压提取 技术可以大大缩短提取时间、降低能耗、减少杂质成分的溶出，提高有效成分的收率等等， 因此我们拟通过超1?压提取技术的研究，提1?我们的提取效率。
[0006] 超高压提取技术在提取领域的研究，集中在中药水提、醇提，以活性成分为指标的 提取液和浸膏，本发明意外的发现，使用超高压提取技术提取中药挥发油能够高效地获得 植物中的粗挥发油，同时该提取粗挥发油的方法还具有提取时间短、能源消耗少、低温避免 活性成分热破坏等优势；特别针对于对温度较敏感，易氧化分解及变质的挥发油。


【发明内容】
：
[0007] 本发明的目的是提供一种高效提取粗挥发油的方法，为获取挥发油提供了一条高 效便捷的技术手段，实现了节能和资源高效利用的效果。
[0008] 本发明的方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1，取含有挥发油的植物原料，加工成块或颗粒；
[0010] 步骤2,用溶剂在超高压条件下对步骤1的植物原料进行提取；
[0011] 步骤3,分离溶剂和挥发油，得挥发油；
[0012] 其中，步骤1中所述植物原料，包括但不限于唇形科(薄荷、紫苏、藿香等)、豆科(降 香)、八角茴香科(八角）、天南星渴(石菖蒲)、伞形科(茴香、当归、芫荽、白芷、川芎等)、菊科 (艾叶、茵陈篙、苍术、白术、木香等)、芸香科(橙、桔、花椒等)、樟科(樟、肉桂等)、姜科(生姜、 姜黄、郁金等）等含有挥发油的植物。
[0013] 所述加工成块或颗粒是指包括但不限于对其进行切制、破碎或粉碎处理，必要时 加工成粉末以增加表面积，提高提取效率。
[0014] 其中，步骤2中所述溶剂选自任何一种可以溶解中药挥发油的溶剂，优选：水、 乙醇、甲醇、乙醚、氯仿、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、正丁醇以及它们的混合物，在这些溶剂 中，本发明优选乙醇以及乙醇和水的混合物，如40%?100%的乙醇溶液，进一步优选的是 80%?95%的乙醇。所述溶剂的用量为中药材重量的1-60倍体积，即1份重量的含有挥发 油的中药材，需要加入1?60倍体积的溶剂，优选为5?25倍。（其中溶剂用量为中药材 重量的1-60倍体积为中药研究领域的常规表达方式，如加入100g药材的10倍量体积溶剂 则需要加入l〇〇〇ml的溶剂，以此类推。）
[0015] 本申请所述提取方式用于苍术的挥发油提取时其具体工艺为；
[0016] 取苍术药材，加入1-60倍的40%?100%乙醇，在100-1000Mpa超高压条件下提取 5-30min，过滤得到提取液，提取液在40-90°C减压蒸馏，得挥发油。
[0017] 优选，取苍术药材，加入5-25倍的80%?95%乙醇，在200-800Mpa超高压条件下 提取5-30min，过滤得到提取液，提取液在40-90°C减压蒸馏，得挥发油。
[0018] 更优选：取苍术药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取 20min，过滤得到提取液，提取液在60°C减压蒸馏，得挥发油，经检测为苍术挥发油粗品。
[0019] 本发明使用的超高压提取设备属于现有技术，可以采用任何厂家生产的适用于中 药提取的设备，报道选自任何一种型号的设备，如：天津市华泰森淼超高压工程技术中心厂 家生产的HPP. L2-600/5的超高压处理设备。
[0020] 本发明采用的超高压提取设备，在提取时需要控制压力范围为100?lOOOMpa，优 选为200?800Mpa，进一步优化为400?600Mpa。
[0021] 超高压每次提取的持续时间可以在合适的范围内变化，如1-30分钟，优选为3? 20分钟，进一步最优选的是5?10分钟。
[0022] 所述提取是将含油植物原料和溶剂混合，置于超高压提取设备中进行超高压提 取，使中药材中的挥发油充分溶解在溶剂中，从而得到一种含有挥发油的提取液。
[0023] 步骤3中所述的分离溶剂和挥发油，可以采用减压蒸馏法或分馏法，如在蒸馏器 中蒸出溶剂，留在蒸馏器中的即挥发油，蒸馏过程需调节温度在30?90°C，优选为40? 80°C，进一步优选为50?65°C。
[0024] 本发明提取粗挥发油具有提取时间短、能源消耗少、低温利于活性成分免遭热破 坏等优势，特别是挥发油对温度较敏感，易氧化分解及变质，所以该技术的低温特点特别具 有优势。
[0025] 以下通过实验数据进一步说明本发明的有益效果。
[0026] 以苍术为例采用超高压95%乙醇提取和常规回流提取苍术挥发油对比试验现有 技术：95%乙醇常规提取：
[0027] 苍术药材粗破，取3份，每份20g，分别10倍量95%乙醇回流提取30min、lh、1. 5h， 滤除提取液，60°C减压回收乙醇，得醇提物(粗油）
[0028] 本发明：95%乙醇超商压提取：
[0029] 苍术药材粗破，取3份，每份20g，分别10倍量95%乙醇400Mpa超高压提取lOmin， 20min和30min，滤除提取液，60°C减压回收乙醇，得醇提物(粗油）
[0030] 表1.苍术95%乙醇超高压和回流提取对比试验结果超高压提取400Mpa 10min400Mpa 20min400Mpa 30min 提取率 12. 15%12· 10%12· 3% 回流提取 30minl. 5h2h 提取 率 6· 02%10· 98%10· 32%
[0031] 从上表结论可以看出，醇提含油药材具有很高的效率，400MPa提取10分钟，可以 达到甚至超过常规提取1. 5h?2h的提取效果，提取效率是常规提取的9倍。
[0032] 附图为苍术传统醇提物、苍术超高压醇提物、苍术水蒸气蒸馏法提取挥发油和苍 术对照药材按照《中国药典》附录ID "挥发油提取测定法"制备的挥发油的薄层鉴别，可知 超高压提取与常规提取的所得粗挥发油和挥发油均具有良好的一致性。
[0033] 可见超高压提取对于含油药材的粗油提取效果显著，能实现较高的提取效率和提 取效果，为高效提取挥发油提供了新的解决途径。
[0034] 挥发油常存于表皮的腺毛、油室、油细胞或油管中，大多数成油滴状态存在。有时 挥发油与树脂共存于树脂道内（如松茎)，少数以甙的形式存在(如冬绿甙、其水解后的产物 水杨酸甲酯为冬绿油的主成分)。超高压提取对粗挥发油提取效率的影响主要体现在油室、 油细胞内外形成了超高的压力差，提取溶剂在超高压力推动下迅速渗透到植物内部维管束 和腺细胞内。随着压力迅速升高，油室结构或油细胞体积被压缩，超过其形变极限，会导致 油室和油细胞破裂，细胞内的挥发油与溶剂接触被溶解。卸压一般在几秒钟之内即可完成 (一般卸压时间< 2s)，组织细胞的压力从几百兆帕的超高压迅速减小为常压，在反方向压 力作用下，发生流体以及药物基质体积的爆破膨胀，对细胞壁、细胞膜、质膜、核膜、液泡、微 管等形成强烈的冲击致使发生变形而出现松散、孔洞、破裂等结构变化，有效成分和溶剂充 分接触，溶解了有效成分的溶液会向细胞外迅速扩散，从而实现高效提取

【专利附图】

【附图说明】
[0035] 图1超高压醇提、传统醇提和挥发油样品薄层鉴别

【具体实施方式】
[0036] 以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。
[0037] 实施例1
[0038] 取苍术药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取lOmin，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油，经检测为苍术挥发油粗品2. 43g，收 率 12. 15%.
[0039] 实施例2
[0040] 取苍术药材20g，加入1200ml40%乙醇，在lOOOMpa超高压条件下提取5min，过滤 得到提取液，提取液在40°C减压回收乙醇，得粗挥发油2. 06g，收率10. 3%.
[0041] 实施例3
[0042] 取苍术药材20g，加入60ml无水乙醇，在lOOMpa超高压条件下提取30min，过滤得 到提取液，提取液在90°C减压回收乙醇，得粗挥发油2. 23g，收率11. 15%.
[0043] 实施例4
[0044] 取苍术药材200g，加入1000ml95%乙醇，在200Mpa超高压条件下提取5min，过滤 得到提取液，提取液在30°C减压回收乙醇，得粗挥发油18. 76g，收率9. 38%.
[0045] 实施例5
[0046] 取苍术药材200g，加入5000ml80%乙醇，在800Mpa超高压条件下提取30min，过滤 得到提取液，提取液在40°C减压回收乙醇，得粗挥发油20. 83. g，收率10. 42%.
[0047] 实施例6
[0048] 取当归药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取10min，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 83. g，收率4. 15%.
[0049] 实施例7
[0050] 取白]E药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤得 到提取液，提取液在80°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 65. g，收率3. 25%.
[0051] 实施例8
[0052] 取川芎药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤得 到提取液，提取液在65°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 71. g，收率3. 55%.
[0053] 实施例9
[0054] 取艾叶药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 54. g，收率2. 7%.
[0055] 实施例10
[0056] 取白术药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 81. g，收率4. 05%.
[0057] 实施例11
[0058] 取花椒药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油1. 46. g，收率7. 3%.
[0059] 实施例12
[0060] 取肉桂药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油1. 58. g，收率7. 9%.
[0061] 实施例13
[0062] 取生姜药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 96. g，收率4. 8%.
[0063] 实施例14
[0064] 取姜黄药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 88. g，收率4. 4%.
[0065] 实施例15
[0066] 取苍术药材20g，加入200ml95%甲醇，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收甲醇，得粗挥发油2. 76. g，收率13. 8%.
[0067] 实施例16
[0068] 取苍术药材20g，加入200ml正丁醇，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收正丁醇，得粗挥发油2. 55. g，收率12. 75%.。
[0069] 实施例17
[0070] 取苍术药材20g，加入200ml乙酸乙酯，在400Mpa超高压条件下提取20min，过滤 得到提取液，提取液在60°C减压回收乙酸乙酯，得粗挥发油2. 14g，收率10. 7%.。
[0071] 实施例18
[0072] 取苍术药材20g，加入20ml95%甲醇，在lOOMpa超高压条件下提取lmin，过滤得到 提取液，提取液在30°C减压回收甲醇，得粗挥发油0. 21g，收率1. 05%.
[0073] 实施例19
[0074] 取苍术药材20g，加入1200ml无水乙醇，在lOOOMpa超高压条件下提取30min，过 滤得到提取液，提取液在90°C减压回收乙醇，得粗挥发油2. 56g，收率12. 8%.
[0075] 实施例20
[0076] 取苍术药材20g，加入100ml95%乙醇，在200Mpa超高压条件下提取3min，过滤得 到提取液，提取液在40°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 92g，收率7. 3%.
[0077] 实施例21
[0078] 取苍术药材20g，加入500ml80%乙醇，在800Mpa超高压条件下提取5min，过滤得 到提取液，提取液在65°C减压回收乙醇，得粗挥发油2. 06g，收率10. 3%.。
[0079] 实施例22
[0080] 取茵陈篙20g，加入1000ml90%乙醇，在500Mpa超高压条件下提取10min，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油1. 52g，收率7. 6%.
[0081] 实施例23
[0082] 取芫荽20g，加入1200ml40%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取10min，过滤得到 提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 77g，收率3. 85%.
[0083] 实施例24
[0084] 取紫苏药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取lOmin，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 59g，收率2. 95%.
[0085] 实施例25
[0086] 取藿香药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取lOmin，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油1. 34g，收率6. 7%.
[0087] 实施例26
[0088] 取茴香药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取lOmin，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油1. 72g，收率8. 6%.
[0089] 实施例27
[0090] 取降香药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取lOmin，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油0. 90g，收率4. 5%.
[0091] 实施例28
[0092] 取八角药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取lOmin，过滤得 到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油1. 82g，收率9. 1%.
[0093] 实施例29
[0094] 取石菖蒲药材20g，加入200ml95%乙醇，在400Mpa超高压条件下提取lOmin，过滤 得到提取液，提取液在60°C减压回收乙醇，得粗挥发油1. 10. g，收率5. 5%。
【权利要求】
1. 一种高效提取粗挥发油的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，取含有挥发油的植物原料，加工成块或颗粒； 步骤2,用溶剂在超高压条件下对步骤1的植物原料进行提取； 步骤3,分离溶剂和挥发油，得挥发油； 其中，步骤1中所述植物原料加工成块或颗粒是指包括但不限于对其进行切制、破碎 或粉碎处理，必要时加工成粉末以增加表面积； 其中，步骤2中所述溶剂选自任何一种可以溶解中药挥发油的溶剂；所述溶剂的用量 为中药材重量的1-60倍体积；所述超高压条件为，在提取时需要控制压力范围为100? lOOOMpa ;超高压提取的持续时间为1-30分钟； 其中，步骤3中所述的分离溶剂和挥发油，采用常压或减压蒸馏的方法。
2. 根据权利要求1的方法，其特征在于， 其中，步骤1中所述植物原料，包括但不限于唇形科、豆科、八角茴香科、天南星科、伞 形科、菊科、芸香科、樟科、姜科等含有挥发油的植物； 其中，步骤2中所述溶剂选自可溶解挥发油的有机溶剂，包括但不限于乙醇、甲醇、乙 醚、二硫化碳、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇、石油醚、正己烷以及它们的混合物及其水溶液，所述 溶剂的用量为中药材重量的5?25倍体积，提取时需要控制压力范围为200?800Mpa ;超 高压提取的持续时间为3?20分钟。
3. 根据权利要求1的方法，其特征在于， 其中，步骤2中所述溶剂选自乙醇或乙醇溶液，在提取时需要控制压力范围为400? 600Mpa ;超高压提取的持续时间是5?10分钟； 步骤3中所述的分离溶剂和挥发油，采用减压蒸馏法，蒸馏过程控制温度在30?90°C， 优选40?80°C，更优选50?65°C。
4. 如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤1中所述中药材选自：薄荷、 紫苏、藿香、降香、A角、石菖蒲、茴香、当归、芫荽、白￡、川弯、艾叶、茵陈篙、苍术、白术、木 香、橙、桔、花椒、樟、肉桂、生姜、姜黄、郁金等含油部位。
5. 根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，其中，步骤2中所述溶剂选自 40%?100%的乙醇。
6. 根据权利要求1-3任一项的方法，其特征在于，其中，步骤2中所述溶剂选自80%? 95%的乙醇。
7. 根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤如下：取苍术药材，加入重量1-60倍体积 的40%?100%乙醇，在100-1000Mpa超高压条件下提取5-30min，过滤得到提取液，提取液 在40-90°C减压蒸馏，得挥发油。
8. 根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤如下：取苍术药材，加入重量5-25倍体积 的80%?95%乙醇，在200-800Mpa超高压条件下提取5-20min，过滤得到提取液，提取液在 40-90°C减压蒸馏，得挥发油。
9. 根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤如下：取苍术药材20g，加入200ml95%乙 醇，在400Mpa超高压条件下提取10min，过滤得到提取液，提取液在60°C减压蒸馏，得苍术 挥发油粗品。
【文档编号】C11B9/02GK104120034SQ201310143660
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2013年4月24日
【发明者】范开, 郝士海, 李龙军, 刘岩 申请人:天津天士力现代中药资源有限公司