白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法及應用的製作方法
2024-03-04 15:32:15 1
專利名稱：白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法及應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於捲菸香料提取技術領域，具體來說是一種將植物藥牛蒡子經過白地黴發酵後，採用超臨界萃取法從中提取揮髮油的方法，及所提取揮髮油作為煙用添加劑的應用。
背景技術：
現有技術中，牛蒡子，《中華人民共和國藥典(一部)》(2005年版)收錄，為菊科 植物牛蒡Arctium lappa L.的乾燥成熟果實。秋季果實成熟時採收果序，曬乾，打下果實。 全國各地都有分布，始載於《名醫別錄》，列為中品。牛蒡子又名惡實、鼠粘子、黍粘子、大 力子、蝙蝠刺、毛然然子、黑風子、毛錐子、粘蒼子、鼠尖子、彎巴鉤子、萬把鉤、大牛子、牛子； 其蒙藥名為希伯-烏布斯，藏藥名為西松。性狀瘦果長倒卵形，略扁，微彎曲，長5-7mm，寬 2-3mm。表面灰褐色，帶紫黑色斑點，有數條縱稜，通常中間1_2條較明顯。頂端鈍圓，稍寬， 頂面有圓環。中間具點狀花柱殘跡；基部略窄，著生面較淺。果皮硬，子葉兩片乳白色，油質。 無臭，味苦後微辛而稍麻舌。性寒，味辛、苦。歸肺、胃經。功能主治疏散風熱，宣肺透疹， 解毒利咽。現代藥理研究發現牛蒡子有以下幾方面的功能抗菌、抗病毒作用；鈣拮抗劑樣 作用；增強免疫功能及降血糖作用；抗腎病變；抗腫瘤、突變作用；利尿及瀉下作用等。現有技術中牛蒡子的研究和應用範圍主要在醫藥行業，如中國專利文獻 CN101134031公開了牛蒡子苷元在製備治療或預防慢性腎功能衰竭及腎纖維化的藥物中的 用途，其提取物主要為牛蒡子苷元，用於腎病。中國專利文獻CN1560265公開了一種製備抗 病毒與抗腫瘤天然藥物牛蒡子苷元的方法；提取物是牛蒡子苷元的純品，用於抗病毒、抗腫 瘤。中國專利文獻CN1569138公開了一種具有降血糖作用的牛蒡子提取物的製備方法，提 取物主要是牛蒡子苷、牛蒡子苷元和羅漢松脂素，用於降血糖。中國專利文獻CN1879644公 開了牛蒡子苷在製備抗炎藥物方面的用途，提取物為牛蒡子苷，用於消炎。從現有技術中， 我們知道牛蒡子藥材中所含有的牛蒡子苷和牛蒡子苷元約為藥材總量的5-10%，牛蒡子藥 材中尚有大量的其它物質未被應用，如揮髮油類、糖類、胺基酸類、生物鹼類等物質均未被 有效利用。而牛蒡子在捲菸中的應用還未見相關報導，也未見有製備煙用牛蒡子提取物的 方法的相關報導。牛蒡子的化學成分主要有揮髮油類，油脂類，牛蒡苷(Arctiin)、牛蒡苷元 (Arctigenin)、牛蒡酚類，多糖類、胺基酸類，生物鹼類，留醇類，維生素類等。牛蒡子中揮發 油含量一般在0. 1 左右。在揮髮油成分中，胡薄荷酮含量最高，約佔揮髮油成分總量 的25 %，其它還包括一些萜烯類、小分子的醛酮類和酚類物質，這些物質具有濃鬱的香氣， 是捲菸調香中經常使用的增加煙香的物質，因此，利用牛蒡子中的揮髮油類物質，用於捲菸 香料，增加捲菸香氣是一種可行的技術發展方向，而且，尚未有人在此領域進行大量的工 作。現有技術中，醫藥行業採用的提取牛蒡子油的最常用方法是水蒸氣蒸餾和超臨界 二氧化碳萃取。但是，牛蒡子中含有約26 30%的油脂類成分，含量非常高，包括十六酸、十八酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等。現有技術直接提取揮髮油的方法使提取物中含有較多的 上述油脂類物質。而這些油脂類成分添加到捲菸中，會帶來比較嚴重的雜氣、刺激和口腔殘 留，影響捲菸品質。文獻[羅永明，朱英，李斌等，牛蒡子揮髮油成分的GC-MS分析，中藥材，1997， 20(12) :621-623]將牛蒡子藥材粗粉採用水蒸氣蒸餾的方法得到牛蒡子揮髮油。但水蒸氣 蒸餾的方法有以下缺陷1、水蒸氣蒸餾由於是高溫蒸餾，容易使一些熱敏性物質的結構發 生改變或者組分相互之間發生反應，從而改變了天然組分的結構和組成。2、水蒸氣蒸餾耗 時較長，能耗較大。3、水蒸氣蒸餾方式牛蒡子揮髮油得率較低，約為0. 2%。超臨界二氧化碳流體做溶劑進行萃取，具有低溫萃取和惰性保護的特點，防止了 「敏感性」物質的氧化和逸散以及不同組分之間可能發生的相互反應，使萃取和分離很容易 合二為一，有效地提高了生產效率和節約能耗，在生產過程中可以完全免除任何有毒有害 的有機溶劑，萃取物不含有機溶劑殘留，保持了萃取物的全天然性。整個過程不產生「三 廢」，不會對環境造成汙染。但文獻[柳仁民，張坤，崔慶新。牛蒡籽油的超臨界二氧化碳流 體萃取研究，聊城師院學報(自然科學版)，2002，15(4) 32-35]證明，採用超臨界二氧化碳 流體直接萃取牛蒡子藥材粗粉得到牛蒡子油，萃取出的主要是油脂類成分。如上所述，這些 成分都不適合直接應用於捲菸。白地黴(Geotrichum candidum)，半知菌亞門，絲孢綱，絲孢目，叢梗孢科，地黴屬， 真菌的一種。菌絲為有橫隔的真菌絲，有的為二叉分枝。菌絲寬3 7μπι。菌絲成熟後 斷裂成單個或成鏈、長筒形、末端鈍圓的節孢子。節孢子大小為(4. 9 7.6 μ m) X (5. 4 16. 6 μ m)。菌落呈平面擴散，生長快，扁平，乳白色，短絨狀或近於粉狀，有同心圈可放射線， 有的呈中心突起。能有效分解油脂類物質。
發明內容
針對現有技術的上述不足，本發明要解決的技術問題是提供一種白地黴發酵牛 蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法，它能既去除對捲菸感官質量不利的油脂類物質，又 能保留對捲菸感官質量有利的揮髮油物質，充分地利用了天然藥物牛蒡子中的各種有益成 分。所提取的揮髮油應用於菸草，可以起到提高菸草產品質量的作用。本發明的技術方案是白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法按以下 步驟及條件進行[1]、將中藥材牛蒡子粉碎成過100目篩的粗粉，與營養液按20 50 1的質量 比混合均勻後，於115°C下滅菌15 20min ；[2]、將真菌白地黴菌種的活化種子液按照1 10 50的質量比接種到無菌的牛 蒡子粗粉中，攪拌，使粗粉固體與種子液充分混合均勻，將接種好真菌白地黴菌種的牛蒡子 粗粉放置於25 30°C的培養箱中發酵2 7天；[3]、將發酵後的牛蒡子粗粉加入超臨界萃取釜中進行超臨界萃取，萃取條件為 二氧化碳流體的萃取溫度為45 55°C，壓力為25 40MPa，二氧化碳的流量30 90kg/h， 副泵中夾帶劑流量30 60kg/h ；分離釜的分離溫度為35 50°C，壓力為8 IOMPa ；萃取 時間為60 120min ；所得淺黃色油狀萃取物為牛蒡子揮髮油。所述的夾帶劑是95%食用乙醇，夾帶劑的量為牛蒡子粗粉重量的3-6倍。
所述的分離釜是一個或多個。所述的真菌白地黴菌種的活化種子液按以下步驟及條件進行處理取實驗室保 存的真菌白地黴菌種，接種到斜面培養基上，放置於25 30°C的恆溫培養箱中培養24 48h，再接種於添加糖源的液體培養基中，於25 30°C恆溫培養24 48h，將種子液離心， 棄上清液，沉澱菌體用生理鹽水稀釋震蕩均勻，得到活化的種子液。所述的添加糖源的液體培養基是以下物質的混合液=K2HPO4 lg, MgSO4 · 7H20 0. 5g，蛋白腖 5g，葡萄糖 10g,7jC IOOOmL0所述的營養液是以下物質的混合液蛋白腖lg，葡萄糖2g，NaCl 0. 05g, K2HPO4 0. Olg, MgSO4 · 7H20 0. 05g,/jc 1000mL。一種白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的應用將牛蒡子揮髮油用 95%的乙醇稀釋成1%，然後按照菸絲重量的0.01 0. 05%添加到菸絲中。本發明的優點採用白地黴發酵能有效降解對捲菸感官質量不利的油脂類成分，生成對捲菸感官 質量有利的具有增加捲菸陳化酸香和降低刺激作用的小分子有機酸類成分，將不利成分轉 化為有利成分，提升了牛蒡子揮髮油作為捲菸添加劑的品質。發酵後再進行超臨界二氧化 碳萃取得到的牛蒡子揮髮油在捲菸中的應用效果大大好於不發酵直接進行超臨界二氧化 碳萃取得到的牛蒡子揮髮油。採用超臨界二氧化碳萃取方式，具有低溫萃取和惰性保護的特點，防止了 「敏感 性」物質的氧化和逸散以及不同組分之間可能發生的相互反應，使萃取和分離很容易合二 為一，有效地提高了生產效率和節約能耗，在生產過程中可以完全免除任何有毒有害的有 機溶劑，萃取物不含有機溶劑殘留，保持了萃取物的全天然性。整個過程不產生「三廢」，不 會對環境造成汙染。採用超臨界二氧化碳萃取發酵後的牛蒡子，揮髮油的得率為2. 95%，水蒸氣蒸餾 得率為0. 20%，本發明的方法大大優於現有技術的方法。本發明得到的牛蒡子揮髮油中有很多與菸草本身含有的香味成分相同或類似的 香味成分，添加到菸絲中能夠與菸草本香協調，具有豐富和協調煙香，提升菸草香氣質，降 低刺激的效果。尤其是油脂類成分降解後生成的小分子有機酸，能有效的增加煙香和降低 刺激。
具體實施例方式下面結合本發明的實施例對有關技術問題作進一步詳細的描述。實施例1取實驗室保存的真菌白地黴菌種，接種到斜面培養基上，放置於30°C的 恆溫培養箱中培養24h，再接種於添加糖源的液體培養基(K2HPO4Ig, MgSO4 · 7H20 0. 5g，蛋 白腖5g，葡萄糖IOgjK IOOOmL)中，於30°C恆溫培養24h，將種子液離心棄上清液，沉澱菌 體用生理鹽水稀釋震蕩均勻，得到活化的種子液。將中藥材牛蒡子粉碎成過100目篩的粗粉，與營養液(蛋白腖lg，葡萄糖2g，NaCl 0. 05g,K2HPO4O. OlgjMgSO4 ·7Η20 0. 05g，水 IOOOmL)按20 1 的質量比混合均勻後，於 115°C 下滅菌15min。將處理好的種子液按照1 10的質量比接種到無菌的牛蒡子粗粉中，攪拌，使粗粉固體與種子液充分混合均勻，將接種好的牛蒡子粗粉放置於30°C的培養箱中發酵2天。將發酵後的牛蒡子粗粉加入超臨界萃取釜中進行超臨界萃取，萃取條件為二氧化 碳流體的萃取溫度為45°C，壓力為25MPa，二氧化碳的流量30kg/h，副泵中夾帶劑95%食用 乙醇流量30kg/h ；分離釜的分離溫度為35°C，壓力為SMPa ；萃取時間為60min。所得淺黃色 油狀萃取物為牛蒡子揮髮油。將牛蒡子揮髮油用95%的乙醇稀釋成1 %的溶液，然後按照菸絲重量的0. 01 %添 加到高檔捲菸菸絲中，製作捲菸後按照國標方法評吸。評吸結果為增加捲菸的陳化酸香， 煙香的豐富性明顯增加，並具有明顯的降低刺激的作用。實施例2取實驗室保存的真菌白地黴菌種，接種到斜面培養基上，放置於28°C的 恆溫培養箱中培養36h，再接種於添加糖源的液體培養基(K2HPO4Ig, MgSO4 · 7H20 0. 5g，蛋 白腖5g，葡萄糖IOgjK IOOOmL)中，於28°C恆溫培養36h，將種子液離心棄上清液，沉澱菌 體用生理鹽水稀釋震蕩均勻，得到活化的種子液。將中藥材牛蒡子粉碎成過100目篩的粗粉，與營養液(蛋白腖lg，葡萄糖2g，NaCl 0. 05g,K2HPO4O. OlgjMgSO4 ·7Η20 0. 05g，水 IOOOmL)按30 1 的質量比混合均勻後，於 115°C 下滅菌20min。將處理好的種子液按照1 25的質量比接種到無菌的牛蒡子粗粉中，攪拌，使粗 粉固體與種子液充分混合均勻，將接種好的牛蒡子粗粉放置於28°C的培養箱中發酵5天。將發酵後的牛蒡子粗粉加入超臨界萃取釜中進行超臨界萃取，萃取條件為二氧化 碳流體的萃取溫度為50°C，壓力為35MPa，二氧化碳的流量60kg/h，副泵中夾帶劑95%食用 乙醇流量45kg/h ；分離釜的分離溫度為45°C，壓力為8MPa ；萃取時間為60min。所得淺黃色 油狀萃取物為牛蒡子揮髮油。將牛蒡子揮髮油用95%的乙醇稀釋成1 %的溶液，然後按照菸絲重量的0. 02%添 加到中檔檔捲菸菸絲中，製作捲菸後按照國標方法評吸。評吸結果為增加捲菸的陳化酸 香，增加煙氣濃度，並具有明顯的降低刺激的作用。實施例3取實驗室保存的真菌白地黴菌種，接種到斜面培養基上，放置於25°C的 恆溫培養箱中培養48h，再接種於添加糖源的液體培養基(K2HPO4Ig, MgSO4 · 7H20 0. 5g，蛋 白腖5g，葡萄糖IOgjK IOOOmL)中，於25°C恆溫培養48h，將種子液離心棄上清液，沉澱菌 體用生理鹽水稀釋震蕩均勻，得到活化的種子液。將中藥材牛蒡子粉碎成過100目篩的粗粉，與營養液(蛋白腖lg，葡萄糖2g，NaCl 0. 05g，K2HPO4 0. Olg, MgSO4 · 7H20 0. 05g，水 IOOOmL)按 50 1 的質量比混合均勻後，於 115°C下滅菌 20min。將處理好的種子液按照1 50的質量比接種到無菌的牛蒡子粗粉中，攪拌，使粗 粉固體與種子液充分混合均勻，將接種好的牛蒡子粗粉放置於25°C的培養箱中發酵7天。 將發酵後的牛蒡子粗粉加入超臨界萃取釜中進行超臨界萃取，萃取條件為二氧化碳流體的 萃取溫度為55°C，壓力為40MPa，二氧化碳的流量90kg/h，副泵中夾帶劑95%食用乙醇流量 60kg/h ；分離釜的分離溫度為50°C，壓力為IOMPa ；萃取時間為120min。所得淺黃色油狀萃 取物為牛蒡子揮髮油。將牛蒡子揮髮油用95%的乙醇稀釋成1 %的溶液，然後按照菸絲重量的0. 05%添 加到低檔捲菸菸絲中，製作捲菸後按照國標方法評吸。評吸結果為增加捲菸的陳化酸香，掩蓋低檔捲菸的雜氣，並具有明顯的降低刺激的作用。經申請人研究，認識到牛蒡子藥材中未被利用的這些成分對菸草的感官質量均 具有較好的作用其中，揮髮油類物質其中胡薄荷酮含量最高，約佔揮髮油成分總量的 25%，其它還包括一些萜烯類、小分子的醛酮類和酚類物質，這些物質具有濃鬱的香氣，是 捲菸調香中經常使用的增加煙香的物質。申請人:認識到白地黴具有的有效分解油脂類物質的性質，因此，考慮採用白地黴 對牛蒡子進行預先發酵，有效降解對捲菸感官不利的油脂類成分，生成對捲菸感官有利的 具有增加捲菸陳化酸香和降低刺激作用的小分子有機酸類成分，將不利成分轉化為有利成 分。發明人用氣相色譜/質譜聯用儀對牛蒡子揮髮油進行了成分鑑定，測定條件如 下儀器為Thermo TRACE GC Ultra-DSQ II氣質連用儀。氣相色譜條件色譜柱 DB-5ms 30X0. 25mmX0. 25μπι ；起始柱溫50°C，保持lmin，然後以10°C /min程序升溫至 250°C，保持溫度IOmin ；進樣口溫度250°C ；載氣He，流速1. Oml/min ；進樣量0. 5 μ 1，分流 比100 1。MS條件EI離子源，電子能量70eV，掃描範圍35 650amu，離子源溫度220°C， 倍增器電壓1500V，GC/MS接口 250°C，譜庫NIST98。面積歸一化方法定量。申請人:對水蒸氣蒸餾得到的牛蒡子揮髮油、直接超臨界萃取得到的揮髮油和本發 明的牛蒡子揮髮油進行了 GC/MS成分分析對比，結果見表1。表1牛蒡子揮髮油成分及相對含量對照表成分名稱水蒸氣蒸餾得到的揮直接超臨界萃取得到本發明得到的揮髮油髮油各成分相對含量的揮髮油各成分相對各成分相對含量(％)
權利要求
1.一種白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法，其特徵在於所述的方法按 以下步驟及條件進行[1]、將中藥材牛蒡子粉碎成過100目篩的粗粉，與營養液按20 50 1的質量比混 合均勻後，於115°C下滅菌15 20min ；[2]、將真菌白地黴菌種的活化種子液按照1 10 50的質量比接種到無菌的牛蒡子 粗粉中，攪拌，使粗粉固體與種子液充分混合均勻，將接種好真菌白地黴菌種的牛蒡子粗粉 放置於25 30°C的培養箱中發酵2 7天；[3]、將發酵後的牛蒡子粗粉加入超臨界萃取釜中進行超臨界萃取，萃取條件為二氧 化碳流體的萃取溫度為45 55°C，壓力為25 40MPa，二氧化碳的流量30 90k/h，副泵 中夾帶劑流量30 60kg/h ；分離釜的分離溫度為35 50°C，壓力為8 IOMPa ；萃取時間 為60 120min ；所得淺黃色油狀萃取物為牛蒡子揮髮油。
2.根據權利要求1所述的白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法，其特徵 在於所述的夾帶劑是95%食用乙醇，夾帶劑的量為牛蒡子粗粉重量的3-6倍。
3.根據權利要求1所述的白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法，其特徵 在於所述的分離釜是一個或多個。
4.根據權利要求1所述的白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法，其特徵 在於所述的真菌白地黴菌種的活化種子液按以下步驟及條件進行處理取實驗室保存的 真菌白地黴菌種，接種到斜面培養基上，放置於25 30°C的恆溫培養箱中培養24 48h， 再接種於添加糖源的液體培養基中，於25 30°C恆溫培養24 48h，將種子液離心，棄上 清液，沉澱菌體用生理鹽水稀釋震蕩均勻，所得即活化的種子液。
5.根據權利要求4所述的白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法，其特徵 在於所述的添加糖源的液體培養基是以下物質的混合液K2HP04lg，MgSO4 · 7H20 0. 5g，蛋 白腖 5g，葡萄糖 10g, 7jC IOOOmL0
6.根據權利要求1所述的白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法，其特徵 在於所述的營養液是以下物質的混合液蛋白腖lg，葡萄糖2g，NaCl 0. 05g, K2HPO4O. Olg, MgSO4 · 7H20 0. 05g，水 IOOOmL0
7.一種白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的應用，其特徵在於將牛蒡子揮 髮油用95%的乙醇稀釋成1%，然後按照菸絲重量的0. 01 0. 05%添加到菸絲中。
全文摘要
本發明公開了一種白地黴發酵牛蒡子超臨界萃取法提取揮髮油的方法及應用，屬於捲菸香料提取技術領域。本發明的方法採用白地黴發酵降解對捲菸感官質量不利的油脂類成分，發酵後再進行超臨界二氧化碳萃取得到的牛蒡子揮髮油，本發明方法的措施得力，操作簡單，容易實施，技術效果顯著，提取的揮髮油得率高且質量好。本發明得到的牛蒡子揮髮油中有很多與菸草相同或類似的香氣成分，添加到菸絲中能夠與菸草本香協調，具有豐富協調煙香，提升菸草香氣質，降低刺激的效果。尤其是油脂類成分降解後生成的小分子有機酸，能有效的增加煙香和降低刺激。
文檔編號A24B15/30GK102002428SQ200910063799
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月2日 優先權日2009年9月2日
發明者吳昭, 肜霖, 黃龍 申請人:武漢市黃鶴樓科技園有限公司, 湖北中煙工業有限責任公司