同时制备迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂的方法与流程

1.本技术涉及天然化合物的分离纯化技术领域，尤其涉及一种同时制备迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂的方法。


背景技术：

2.近年来，随着人们生活水平的不断提高，食品、化妆品及日用品中人工防腐剂的使用安全问题日益受到人们的关注，纯天然抗氧化剂的研发和应用成为食品和化工领域的研究热点。迷迭香是唇形科迷迭属植物，是目前公认的具有较高抗氧化作用且安全无毒的植物，被誉为第三代绿色食品抗氧化剂，具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。目前，市售的迷迭香抗氧化剂包括脂溶性抗氧化剂和水溶性抗氧化剂两种。根据《gb 1886.172-2016食品安全国家标准食品添加剂迷迭香提取物》，水溶性抗氧化剂中主要活性成分迷迭香酸含量应不低于5％，迷迭香酸具有很强的抗氧化和抗菌能力，并能够耐受100℃以上高温，可广泛应用于各类饮料、水产品、天然水溶性色素当中；脂溶性抗氧化剂中主要活性成分鼠尾草酸含量应不低于10％，因其热稳定性好，可耐受190℃至240℃高温，主要应用于油脂、乳制品、富油食品、糖果、烘焙等食品当中。
3.目前，对于迷迭香提取物的研究主要以脂溶性抗氧化剂制备及应用为主，主要的制备方法为乙醇提取法或超临界co2萃取法。采用乙醇提取法制备脂溶性抗氧化剂通常需要先利用水蒸气蒸馏分离迷迭香精油，生产过程中鼠尾草酸易被氧化降解，影响提取物的得率和抗氧化效果；采用超临界co2萃取法制备脂溶性抗氧化剂，生产成本高，产品单一且颜色较深，难以实现工业化生产。迷迭香水溶性抗氧化剂通常为迷迭香精油和脂溶性抗氧化剂生产的副产品，提取物中迷迭香酸含量低，后续纯化、精制步骤复杂，生产成本较高。


技术实现要素：

4.本技术的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种同时制备迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂的方法。
5.为达到以上技术目的，本技术采用的技术方案如下：
6.一种同时制备迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂的方法，包括以下步骤：
7.获取干燥的迷迭香的茎和叶作为原材料；
8.采用乙醇水作为提取溶剂浸泡所述原材料成为固液混合物；
9.采用层析柱将所述固液混合物洗脱出混合提取液；
10.采用旋转蒸发法分离所述混合提取液中的水溶性成分和脂溶性成分；
11.所述水溶性成分含有迷迭香水溶性抗氧化剂；
12.所述脂溶性成分含有迷迭香脂溶性抗氧化剂。
13.优选地，所述原材料在浸泡之前进行粉碎处理，再过20～40目筛。
14.可选择地，所述乙醇水为体积百分比为50％～95％的乙醇水溶液。
15.进一步优选地，所述浸泡时间为2～4h。
16.进一步可选择地，所述层析柱中固液混合物的装柱径高比为1：2.5～10。
17.进一步地，所述固液混合物的洗脱剂为所述提取溶剂，洗脱流速为1～3bv/h，在室温下进行洗脱。
18.优选地，所述旋转蒸发法在40～50℃的条件下进行；所收集的蒸发液溶解至水相，获得所述水溶性成分；所收集的沉淀物溶解至乙醇相，获得所述脂溶性成分。
19.进一步地，分别对所述水溶性成分和脂溶性成分进行脱色和干燥之后，获得迷迭香水溶性抗氧化剂提取物和迷迭香脂溶性抗氧化剂提取物。
20.可选择地，所述脱色采用脱色剂进行色素吸附，所述脱色剂选用活性炭、活性白土和大孔树脂中的任意一种。
21.与现有技术相比较，本技术具有如下优势：
22.本技术以干燥的迷迭香茎叶为材料，利用柱层析提取法制备迷迭香混合提取液，将混合提取液进行旋转蒸发，可将混合提取液中的水溶性成分和脂溶性成分分离，分别对水溶性成分和脂溶性成分进行静置，即可获得迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂。本技术的制备方法工艺过程简单、高效，提取率高，产量大，易于实现工业化和批量生产，产品安全性好，制备过程中使用的溶剂可回收利用，生产成本低，产生危废少，对环境污染小。
23.本技术采用的柱层析提取技术，不使用固定相，直接将经过提取液充分浸泡的原材料填入层析柱中进行洗脱，通过控制洗脱条件能够同时高效地提取迷迭香水溶性抗氧化剂(迷迭香酸)和迷迭香脂溶性抗氧化剂(鼠尾草酸)，提取条件温和，工艺简单，成本低，得率高，能够有效防止迷迭香酸和鼠尾草酸的降解，适合于大规模工业化生产。
24.本技术全过程绿色环保，溶剂仅为乙醇水溶液，无毒且异味低，保证了两种抗氧化剂作为食品添加剂的安全性。
附图说明
25.图1为本技术的同时制备迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂的方法的工艺流程图。
26.图2为采用本技术的方法获取的迷迭香提取液及抗氧化剂薄层层析色谱分析结果。
27.图3为采用本技术的方法获取的迷迭香水溶性成分和脂溶性成分的高效液相色谱分析结果。
具体实施方式
28.以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细描述。
29.参考图1，本技术的同时制备迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂的方法中的一种可能的实施方式中，采用以下步骤对迷迭香的水溶性抗氧化剂和脂溶性抗氧化进行同步提取：
30.s01：获取干燥的迷迭香的茎和叶作为原材料；
31.将迷迭香的茎和叶采收后，用低温(50℃左右)烘干处理，避免了新鲜材料的腐烂和霉变，同时又有利于防止挥发油成分的明显损失，便于后续通过不同的技术路径对迷迭香中的各种成分进行提取，例如提取迷迭香的精油、抗氧化成分或药用成分。
32.在针对本技术的制备方法中，干燥后的迷迭香原材料需要进行粉碎，过20～40目
筛，进行粉碎有利于在后续与提取溶剂接触的过程中增大接触的表面积，以便于目标提取物溶解进入提取溶剂中，但是粉碎的颗粒不宜太小，否则提取溶剂难以通过颗粒间隙，无法实现充分的洗脱。
33.s02：采用乙醇水作为提取溶剂浸泡所述原材料成为固液混合物；
34.迷迭香中的水溶性抗氧化剂以迷迭香酸为主，迷迭香酸是一种含多酚羟基的酸，1958年首次从迷迭香植物中分离提取而得名。迷迭香酸分布广泛，从低等苔藓到高等双子叶植物，主要分布于唇形科、紫草科、葫芦科、椴树科、伞形科中。迷迭香酸为水溶性物质，低含量迷迭香来源为浅黄色至棕色粉末，高含量为白色粉末；易吸潮；具有迷迭香特殊草本气味；遇三氯化铁-铁氰化钾溶液显蓝绿色。
35.迷迭香中的脂溶性抗氧化剂以鼠尾草酸为主，鼠尾草酸别名鼠尾草苦内脂，易溶于油脂、不溶于水，为无色至淡黄色粉末晶体，具有高效抗氧化、安全无毒、耐高温等特性。
36.根据上述迷迭香酸和鼠尾草酸的特性，在本步骤中，需要将水溶性的迷迭香酸和脂溶性的鼠尾草酸同时从原材料中浸出，因此采用了乙醇水——体积百分比为50％～95％的乙醇水溶液作为提取溶剂。下一步，原材料与乙醇水的浸泡时间最少应当不少2h，以便原材料充分溶胀，浸泡时间也不适宜过长，目标提取物的溶出效率存在峰值，过长的浸泡时间不利于优化整个制备过程的投入产出比，经实验验证，浸泡时间不宜超过4h。进一步地，为了提高后续洗脱液中目标提取物的浓度，浸泡时所使用的乙醇水不宜过多，在原材料充分溶胀的状态下乙醇水刚好没过原材料即符合要求。
37.s03：采用层析柱将所述固液混合物洗脱出混合提取液；
38.为了便于观察，本技术的实施例优选采用玻璃层析柱对浸泡后的固液混合物进行目标提取物的洗脱。具体地，参照柱层析法的固定相的装柱方法，将固液提取物装入玻璃层析柱中，使得层析柱中的固液混合物的装柱径高比为1：2.5～10。
39.可选择地，前述的干燥的粉碎后的原材料和提取溶剂可以先装入玻璃层析柱中，在玻璃层析柱中进行浸泡的过程，若固液混合物出现气泡或空隙，可以通过振动或者抽真空的方式进行处理。
40.洗脱时，以所述乙醇水作为洗脱剂，并控制洗脱流速在1～3bv/h之间，室温下进行，洗脱出的液体是混合了水溶性成分和脂溶性成分的混合提取液。洗脱过程中乙醇水中乙醇的体积比可以适当调整，以分别控制水溶性成分和脂溶性成分的收获量和洗出时间。
41.参考图2，对不同时间流出的洗脱液进行薄层层析色谱分析，在固定乙醇-水体积比的乙醇水洗脱液中，优先被洗脱出的是水溶性的迷迭香酸，脂溶性的鼠尾草酸在洗脱的后半过程中仍然有收集到，该结果给出了两点启示：其一，与迷迭香酸相比较，迷迭香的茎和叶中脂溶性的鼠尾草酸富集程度更高；其二，洗脱过程可以调整乙醇水中乙醇的体积比，使得不同时间收集的洗脱液中迷迭香酸和鼠尾草酸的富集程度更高，有利于简化后续的纯化步骤。
42.s04：采用旋转蒸发法分离所述混合提取液中的水溶性成分和脂溶性成分；
43.现有技术测定迷迭香酸的沸点为694.7
±
55.0℃(760mmhg)，鼠尾草酸的沸点为490.0
±
45.0℃，利用两者沸点的差异可以通过旋转蒸发法将两者分离。控制旋转蒸发的温度维持在40～50℃，在这个条件下，水溶性成分成为蒸发液离开混合提取液，脂溶性成分成为沉淀物驻留在圆底烧瓶内。
44.s05-1&s05-2:分别对蒸发液和沉淀物进行复溶；
45.进行旋转蒸发之后，将所收集的蒸发液溶解至水相，获得水溶性成分，将所收集的沉淀物溶解至乙醇相，获得脂溶性成分。
46.参考图3，分别对水溶性成分(水溶性提取物)和脂溶性成分(脂溶性提取物)进行高效液相色谱分析，证实了迷迭香酸仅存在于水溶性成分中，且水溶性成分中除了迷迭香酸，还含有其他活性物质，与薄层层析色谱的实验结果对应；还证实了鼠尾草酸仅存在于脂溶性成分中，且脂溶性成分中其他活性物质较少，也与薄层层析色谱的实验结果对应。
47.由此得出结论：所述水溶性成分含有迷迭香水溶性抗氧化剂，所述脂溶性成分含有迷迭香脂溶性抗氧化剂。
48.s06-1&s06-2：分别对复溶的水溶性成分和脂溶性成分进行精制。
49.具体地，分别对所述水溶性成分和脂溶性成分进行脱色和干燥之后，获得迷迭香水溶性抗氧化剂提取物和迷迭香脂溶性抗氧化剂提取物。由于前置的步骤已经对目标提取物进行了最大限度的富集和除杂，因此所谓的精制的目的在于使得产品的品相更优，品质更稳定。所述脱色采用脱色剂进行色素吸附，所述脱色剂选用活性炭、活性白土和大孔树脂中的任意一种。
50.以下通过具体的实施例对本技术的同时制备迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂的方法进行说明。
51.实施例1
52.一种同时制备迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂的方法，具体包括以下步骤：(1)取10g干燥的迷迭香茎叶，粉碎后过20目筛；(2)用70％(v/v)乙醇水溶浸泡粉碎的迷迭香材料，充分溶胀2h后装入玻璃层析柱中，以70％(v/v)乙醇水溶液为洗脱液，径高比1:5，洗脱流速1bv/h进行柱层析提取；(3)收集10bv洗脱液旋转蒸发至水相，加入10％(m/v)活性白土，40℃脱色1h后，浓缩、干燥获得迷迭香水溶性抗氧化剂；(4)收集(3)中沉淀，加入乙醇溶解后，加入10％(m/v)活性白土，40℃脱色1h后，浓缩、干燥获得迷迭香脂溶性抗氧化剂。
53.实施例2
54.一种同时制备迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂的方法，具体包括以下步骤：(1)取5g干燥的迷迭香茎叶，粉碎后过20目筛；(2)用50％(v/v)乙醇水溶浸泡粉碎的迷迭香材料，充分溶胀2h后装入玻璃层析柱中，以50％(v/v)乙醇水溶液为洗脱液，径高比1:10，洗脱流速2bv/h进行柱层析提取；(3)收集8bv洗脱液旋转蒸发至水相，加入10％(m/v)活性炭，40℃脱色1h后，浓缩、干燥获得迷迭香水溶性抗氧化剂；(4)收集(3)中沉淀，加入乙醇溶解后，加入10％(m/v)活性炭，40℃脱色1h后，浓缩、干燥获得迷迭香脂溶性抗氧化剂。
55.综上所述，本技术同时制备迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂的方法,以干燥的迷迭香茎叶为材料，利用柱层析提取法制备迷迭香提取液，将提取液旋转蒸发至水相，沉淀用乙醇复溶，分别将水相和乙醇相经脱色、干燥后获得迷迭香水溶性和脂溶性抗氧化剂。本发明所述的制备方法工艺过程简单、高效，提取率高，产量大，易于实现工业化和批量生产，产品安全性好，制备过程中使用的溶剂可回收利用，生产成本低，产生危废少，对环境污染小。
56.上述实施例为本技术较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本技术的保护范围之内。