一种利用超临界CO2萃取迷迭香叶中鼠尾草酸的方法与流程

本发明涉及一种利用超临界co2萃取迷迭香叶中鼠尾草酸的方法，属于迷迭香提取技术领域。

背景技术：

迷迭香作为唇形花科多年生草本植物，在国外作为香料广泛应用，国内也已于1981年引进，且广泛种植，其主要成分有黄酮类、萜类、酚类等化合物。迷迭香提取物具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤、防腐、消炎、抗心血管疾病等作用。众所周知，肉制品和油脂等在加工和存储过程中易发生氧化和酸败，而合成抗氧化剂丁基羟基茴香醚(bha)、二丁基羟基甲苯(bht)和特丁基对苯二酚(tbhq)在使用过程中发现对人体有一定的毒害作用，因此纯天然高活性抗氧化剂成为人们的首选。其中迷迭香中二萜类化合物抗氧化剂鼠尾草酸具有较高活性，其提取方法如传统溶剂提取法，水热萃取法，微波辅助萃取法均存在一定的缺陷，在高温和空气中易被氧化降解成低活性的鼠尾草酚，造成鼠尾草酸的损失。而超临界二氧化碳萃取采用高压低温方式萃取，有效隔绝氧气，一定程度上防止了鼠尾草酸的氧化。工艺简单，无有机溶剂残留，选择性好，二氧化碳可循环使用，绿色环保，对环境无污染，已在天然植物提取分离方面得到广泛应用。

利用超临界萃取方式国内外均有文献和专利报道，乐振窍等(《超临界二氧化碳萃取天然迷迭香抗氧化剂有效成分工艺的研究》)通过水蒸气蒸馏方法除去干叶中迷迭香精油后，烘干，粉碎，过筛，经超临界萃取设定压力为40mpa，温度80℃，挟带剂为20％水，得32％的鼠尾草酸。黄纪念等(《超临界co2流体萃取迷迭香中抗氧化剂活性成分的研究》)采用超临界萃取，正交实验分析各参数影响作用，二级分离加入95％乙醇做挟带剂得到56.11％的鼠尾草酸。专利号zl01120509.1(《超临界co2反向萃取法提取迷迭香抗氧化剂的方法》)利用超临界co2反向萃取法提取迷迭香抗氧化剂，先利用溶剂法萃取获得粗提物，再超临界萃取，加入乙醇或乙酸乙酯当改性剂，再脱去溶剂残留获得抗氧化剂产品纯度为95.9％。申请号为201010547085.7(《一种迷迭香天然抗氧化剂的制备新方法》)专利中利用水浸泡迷迭香干叶，水蒸气蒸馏去除精油，对残渣和水溶液ph4-5的丙酮溶液浸提，提取液浓缩膏再超临界萃取分离，得迷迭香抗氧化剂纯度80％以上。夏田娟等(《迷迭香叶中鼠尾草酸的分离纯化》)利用超声波辅助醇提工艺，经正己烷提纯并调节ph，再硅胶柱层析得到95.18％的鼠尾草酸。

以上针对利用超临界技术提取鼠尾草酸的现有技术方案，主要是先有机溶剂提取得到浸膏再超临界分离，或先超临界流体除去含精油的树脂(水蒸气蒸馏除去精油)再有机溶剂提取，或仅利用超临界流体提取得到鼠尾草酸抗氧化剂。存在的主要问题是：(1)大部分工艺得到的都是混合抗氧化剂，纯化效果不佳，鼠尾草酸纯度不高，成分复杂，抗氧化效果与合成抗氧化剂相比，无明显提高，在动植物油脂中的抗氧化效果有限；(2)鼠尾草酸在溶剂、加热、氧气中比较敏感，利用有机溶剂加热提取时易加速鼠尾草酸的氧化和降解；(3)利用酸碱法提纯抗氧化剂会造成其他有效成分的降解而失去活性，如苷类和黄酮类，同时还会带来废水处理压力；(4)常规的鼠尾草酸纯化方式多采用结晶或柱层析，结晶法耗时长收率低，柱层析法样品在柱中停留时间较长，进行吸附与解析时易发生氧化反应，导致鼠尾草酸的降解，且均需耗费大量试剂，这些有机溶剂沸点低易挥发，易燃易爆危险性较大。

技术实现要素：

为了解决现有技术中利用超临界萃取迷迭香叶中鼠尾草酸纯度不高、得率较低、品质较差的问题，本发明旨在提供一种利用超临界co2萃取迷迭香叶中鼠尾草酸的方法，以迷迭香干叶为原料，粉碎过筛后装入萃取釜中，先低压静态萃取使co2与原料中的精油充分溶解，动态萃取除去精油易挥发副产物，加入少量低浓度酒精静态萃取，再分批次加入低浓度酒精，萃取液分级进入分离釜和精馏柱中纯化，精馏柱得到纯度90％以上的鼠尾草酸，分离釜中放出液使用纳滤膜过滤脱色脱味，真空浓缩后得到纯度80％以上的鼠尾草酸。

为了实现上述技术目的，本发明提供一种利用超临界co2萃取迷迭香叶中鼠尾草酸的方法，包括如下步骤：

(1)迷迭香干叶经粉碎过筛后装入萃取釜中，通入co2保持压力4～6mpa静态萃取0.5～1h，然后调节萃取釜压力至10～30mpa，温度至35～60℃，通入超临界co2连续循环萃取2～4h，控制分离釜一中的压力4～6mpa，温度30～50℃分离出迷迭香精油；

(2)取出萃取釜中剩余的迷迭香干叶，加入质量为0.3～0.6倍迷迭香干叶的20～50wt％的酒精，密封浸泡1～3h后装入萃取釜中，通入co2保持压力8～12mpa静态萃取1～2h，然后调节萃取釜压力至22～50mpa，温度至40～70℃，通入超临界co2连续循环萃取2～4h，其中挟带剂为50～80wt％酒精，每次加入量为迷迭香干叶的0.2～0.5倍，添加频率为每小时一次，控制分离釜一中的压力8～15mpa，温度35～55℃；分离釜二中的压力4～6mpa，温度30～40℃，精馏柱压力4～15mpa，温度30～50℃，分别收集分离釜一、分离釜二、精馏柱中的萃取液；

(3)精馏柱萃取液减压浓缩即可得到低色度低气味的纯度90％以上的鼠尾草酸粉末，分离釜一和分离釜二中的萃取液合并后经纳滤膜分离过滤、洗涤、浓缩得浓缩液，调节浓缩液的ph值至3.5～5，加入正己烷反相萃取，真空干燥得纯度80％以上的淡黄色鼠尾草酸粉末。

本发明采用超临界co2流体萃取技术，以粉碎过筛后的迷迭香干叶为萃取原料，通过二级分离技术，co2保护下带压精馏柱纯化，得到高纯度抗氧化成分鼠尾草酸。首先，一级分离出迷迭香精油后卸压取出剩余的迷迭香干叶，加入少量低浓度酒精密封浸泡，有利于自然态下鼠尾草酸的提取，为超临界提取做准备，添加量多易吸附饱和，不利于萃取釜装料；高酒精浓度则会提取出鼠尾草酸并易在空气中氧化。其次，装料后进行二级分离，分批加入中等浓度的酒精作为挟带剂，中等浓度酒精萃取是防止较多的杂质成分被萃出，而分批次加入则是为了少量多次萃取，有利于提高鼠尾草酸纯度和萃取效率。二级分离过程中，分离釜一压力必须高于8mpa，才能将鼠尾草酸更好的分离至分离釜二，同时分离釜二的温度要高于30℃；经过二级分离的鼠尾草酸分离液再通过co2保护的精馏柱精馏分离，得到高纯度脱色脱味的鼠尾草酸。

优选的，步骤(1)中，所述萃取釜压力至15～18mpa，温度至40～50℃。

优选的，步骤(2)中，加入质量为0.3～0.4倍迷迭香干叶的20～30wt％的酒精用于密封浸泡迷迭香干叶。优选的酒精添加量和浓度，更有利于自然态下鼠尾草酸的提取，为超临界提取做准备，而添加量多容易吸附饱和，不利于萃取釜装料；酒精浓度大则会将鼠尾草酸提取出并且在空气中易被氧化。

优选的，步骤(2)中，挟带剂为50～60wt％的酒精，每次加入量为迷迭香干叶的0.2～0.3倍。优选的酒精挟带剂添加量和浓度，可以防止较多的杂质成分被萃出，而分批次加入则是为了少量多次萃取有利于提高萃取效率和有效成分纯度。

优选的，步骤(3)中，膜分离选用分子量为300-500的纳滤膜。

优选的，步骤(3)中，以盐酸、磷酸、乙酸或柠檬酸调节浓缩液的ph值至3.5～5，同时可作为保护剂，防止鼠尾草酸氧化成鼠尾草酚；添加浓缩液的5～8倍的正己烷反相萃取。

本发明的优点在于：

1、本发明基于超临界co2萃取技术，高压隔绝氧气的密封条件下，通过萃取、分离和精馏的协同作用高效萃取迷迭香中的鼠尾草酸，解决了鼠尾草酸仅使用有机溶剂提取时高温和空气造成的氧化。

2、萃取前采用少量低浓度酒精浸泡后再萃取防止自然态下鼠尾草酸的提取和被氧化，降低了超临界提取阶段分离液中叶绿素的含量，提高了膜过滤脱色脱过程的效率。

3、首次利用co2带压精馏分离鼠尾草酸，形成惰性气体保护氛围，协同压力和温度等参数，提高精馏分离效果，使得鼠尾草酸无需其他纯化方式即可达到分离纯化的目的。

附图说明

图1为实施例1中得到的鼠尾草酸粉末a的高效液相色谱图，其纯度为80.24％，检测方法为gb1886.172-2016；

图2为实施例1中得到的鼠尾草酸粉末b的高效液相色谱图，其纯度为93.17％，检测方法为gb1886.172-2016；

图3为对比例1中得到的鼠尾草酸粉末c的高效液相色谱图，其纯度为51.31％，检测方法为gb1886.172-2016；

图4为对比例2中得到的鼠尾草酸粉末f的高效液相色谱图，其纯度为63.83％，检测方法为gb1886.172-2016。

具体实施方式

结合具体实施方式，进一步说明本发明，此处实施例与对比例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

(1)称取将迷迭香干叶1kg，粉碎后过60目筛网，装入萃取釜。通入co2保持压力6mpa静态萃取1h，设定流量为15kg/h，然后调节萃取釜压力至10mpa，萃取温度为35℃，通入超临界co2连续循环萃取3h；控制分离釜一中的压力6mpa，温度为40℃，萃取时间为2h，分离釜中放出迷迭香精油44.8g；

(2)将萃取完精油的萃取釜卸压，取出迷迭香粉末，加入0.4倍的浓度为20wt％的酒精，混合均匀，密封浸泡2h后装入萃取釜，通入co2保持压力10mpa下静态萃取1h，再加压到30mpa，萃取温度60℃，通入超临界co2连续循环萃取2h，每小时加入挟带剂0.5倍的60wt％酒精，控制分离釜一中的压力10mpa，温度40℃；分离釜二中的压力6mpa，温度35℃，精馏柱压力8mpa，温度40℃，分别收集分离釜一、分离釜二、精馏柱中的萃取液；

(3)将分离釜一和分离釜二收集的萃取液合并后通过截留分子量为300-500的纳滤膜，减压浓缩回收一半溶剂得浓缩液，盐酸调节ph＝4，加入5倍正己烷反相萃取，合并萃取液真空浓缩，得5g纯度为80.24％的鼠尾草酸粉末a。精馏柱中的萃取液经真空浓缩，得4.6g纯度为93.17％鼠尾草酸粉末b。

对比例1

(1)称取将迷迭香干叶1kg，粉碎后过60目筛网，装入萃取釜。通入co2保持压力6mpa静态萃取1h，设定流量为15kg/h，然后调节萃取釜压力至10mpa，萃取温度为35℃，通入超临界co2连续循环萃取3h；控制分离釜一中的压力6mpa，温度为40℃，萃取时间为2h，分离釜中放出迷迭香精油43.9g；

(2)萃取釜加压到30mpa，萃取温度60℃，通入超临界co2连续循环萃取2h，每小时加入挟带剂0.5倍的60wt％酒精，控制分离釜一中的压力8mpa，温度40℃；分离釜二中的压力6mpa，温度35℃，收集分离釜一、分离釜二中的萃取液；

(3)将分离釜一和分离釜二收集的萃取液合并后通过截留分子量为300-500的纳滤膜，减压浓缩回收一半溶剂得浓缩液，盐酸调节ph＝4，加入5倍正己烷反相萃取，萃取液真空浓缩，得7.8g纯度51.31％鼠尾草酸粉末c。实验表明，未使用低浓度酒精浸泡和精馏柱纯化的萃取液，鼠尾草酸粉末的纯度大幅度降低。

实施例2

(1)称取将迷迭香干叶1kg，粉碎后过80目筛网，装入萃取釜。通入co2保持压力6mpa静态萃取1h，设定流量为15kg/h，然后调节萃取釜压力至25mpa，萃取温度为35℃，通入超临界co2连续循环萃取3h；控制分离釜一中的压力5mpa，温度为45℃，萃取时间为2h，分离釜中放出迷迭香精油45.6g；

(2)将萃取完精油的萃取釜卸压，取出迷迭香粉末，加入0.3倍的浓度为30wt％的酒精，混合均匀，密封浸泡2h后装入萃取釜，通入co2保持压力10mpa下静态萃取1h，再加压到45mpa，萃取温度50℃，通入超临界co2连续循环萃取2h，每小时加入挟带剂0.6倍的50wt％酒精，控制分离釜一中的压力9mpa，温度45℃；分离釜二中的压力5mpa，温度30℃，精馏柱压力8mpa，温度45℃，分别收集分离釜一、分离釜二、精馏柱中的萃取液；

(3)将分离釜一和分离釜二收集的萃取液合并后通过截留分子量为300-500的纳滤膜，减压浓缩回收一半溶剂得浓缩液，盐酸调节ph＝5，加入8倍正己烷反相萃取，合并萃取液真空浓缩，得6.2g纯度为81.37％鼠尾草酸粉末d。精馏柱中的萃取液真空浓缩，得4g纯度为90.58％鼠尾草酸粉末e。

对比例2

(1)称取将迷迭香干叶1kg，粉碎后过80目筛网，装入萃取釜。通入co2保持压力6mpa静态萃取1h，设定流量为15kg/h，然后调节萃取釜压力至25mpa，萃取温度为35℃，通入超临界co2连续循环萃取3h；控制分离釜一中的压力5mpa，温度为45℃，萃取时间为2h，分离釜中放出迷迭香精油46.1g；

(2)将萃取完精油的萃取釜卸压，取出迷迭香粉末，加入0.3倍的浓度为30wt％的酒精，混合均匀，密封浸泡2h后装入萃取釜，通入co2保持压力10mpa下静态萃取1h，再加压到45mpa，萃取温度50℃，通入超临界co2连续循环萃取2h，每小时加入挟带剂0.6倍的50wt％酒精，控制分离釜一中的压力9mpa，温度45℃；分离釜二中的压力5mpa，温度30℃，收集分离釜一、分离釜二中的萃取液；

(3)将分离釜一和分离釜二收集的萃取液合并后通过截留分子量为300-500的纳滤膜，减压浓缩回收一半溶剂得浓缩液，盐酸调节ph＝5，加入8倍正己烷反相萃取，萃取液真空浓缩，得8.5g纯度63.83％鼠尾草酸粉末f。实验表明，原料用低浓度酒精浸泡有利于提高鼠尾草酸的纯度，但未使用精馏柱纯化也会导致鼠尾草酸粉末纯度大幅降低。