首页 > 分享 > 一种玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法和应用与流程

一种玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法和应用与流程

花匠小妙招
2024-10-31 08:29

1.本发明涉及农产品处理技术领域，特别是涉及一种玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法和应用。

背景技术：

2.玉兰(学名：magnolia denudata desr.)，为木兰目、木兰科、木兰属落叶乔木。玉兰花在早春三月开放，花朵溢发幽香。玉兰花含有丰富的维生素、氨基酸和多种微量元素，有祛风散寒，通气理肺之效。其花瓣可供食用，肉质较厚，具特有清香，味辛、性温，具有祛风散寒通窍、宣肺通鼻的功效。可用于头痛、血瘀型痛经、鼻塞、急慢性鼻窦炎、过敏性鼻炎等症状。玉兰花在护肤方面也有着卓越的功效：玉兰花含有挥发油，其中主要为柠檬醛、丁香油酸等，还含有木兰花碱、生物碱、望春花素、癸酸、芦丁、油酸、维生素a等成分，对皮肤真菌有抑制作用；玉兰花含有的活性物能够迅速渗透肌肤深层，补充细胞水分及营养物质，明显抚平幼纹，淡化色斑，提供细胞能量，加速血液循环，排除肌肤废物毒素。
3.现阶段对于花朵的主要提取方法有蒸馏法、浸提法、超临界二氧化碳萃取法。蒸馏法耗费时间较长、且能耗较大；浸提法需外加溶剂，限制了提取物的保存和使用；超临界二氧化碳萃取法对设备要求高、成本高，不适用于工业生产。
4.中国专利cn106562908a公开了一种玫瑰花细胞水的提取方法，具体是将玫瑰花在旋转蒸发仪中于58℃～62℃、0.08mpa～0.10mpa的条件下旋转干馏，玫瑰花中渗透出的细胞液一部分会蒸发出来被冷凝收集一部分保留在旋转蒸发瓶中需要过滤出来；重复上述步骤3次，收集全部的细胞水，得到干花。该方法有两个缺陷：1、旋转蒸发仪的冷凝系统即使是通过改造，回收低沸点组分的效率也是很低的，得到的玫瑰花细胞液中芳香味不足；2、操作复杂，提取量太少，不能得到玫瑰花精油，不适合工业化生产。
5.酶解法也常用于植物细胞液的提取中。中国专利申请cn109730948a公开了一种采用超声低温旋蒸法和酶法相结合制备牡丹鲜花细胞水的方法：首先通过压榨法得到榨汁和残渣1，再将残渣1旋蒸得到细胞水1和残渣2，最后将残渣 2进行酶解后再旋蒸得到细胞水2。将榨汁、细胞水1和细胞水2混合后得到高收率牡丹花细胞水。该方法具有较高的提取效率，但是具有如下缺陷：(1)采用压榨法，后与真空提取法得到的液体混合，这样会带入多糖、色素和刺激气味，导致防腐和脱色问题；(2)工艺后期配合其他植物一起蒸馏，解决防腐问题，但是容易改变原有的牡丹花细胞水成分和气味，后期生产也无法控制品质。
6.植物细胞中富含黄酮类物质，黄酮容易被氧化而变黄，导致精油品质下降。现有技术中，主要是通过后处理去除黄酮和多糖。

技术实现要素：

7.本发明的目的在于，提供一种玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法，不仅提取速度快，而且能够控制玉兰花细胞水和精油的化学组成。
8.本发明是通过以下技术方案实现的：
9.一种玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法，包括以下步骤：不加入溶剂，将玉兰花在温度30℃～65℃、压力-60kpa～-101kpa下初步提取，提取过程中玉兰花细胞水和玉兰花精油形成蒸气，通过冷凝收集液体，提取1.5～2.5小时，得到初提液体和初提玉兰花残渣，在初提液体中加入初始玉兰花朵总重量为基准的 0.2～0.4％的纤维素酶和0～0.1％的果胶酶，再将初提液体加入初提玉兰花残渣中，在温度30℃～45℃、压力-60kpa～-101kpa条件下再次提取3～7小时，提取结束后将收集到的液体静置分层得到玉兰花细胞水和玉兰花精油。
10.初步提取时间是关键参数之一，如果时间太短，提取出的玉兰花细胞水过少，加入酶后细胞水很难浸润玉兰花表面，导致酶解不能正常进行。如果初步提取时间过长，细胞水和精油流出过多，降低了后续提取效率，也增加了酶解时间，带来过度酶解的风险。本发明通过在初提液体中加入一定量的酶，再次投入容器中对残渣进行提取，具有如下有益优点。第一、初提液体表面张力低，渗透性好；第二、初提液体ph为3～7，无需额外调节ph，有利于提高酶活性；第三、酶解能够加速破壁；第四、低温真空技术提取。通过四种效应的协同，能够在较低温度(35～45℃)下控制酶解速度，加快细胞液流出速度。再次提取步骤中的前 1小时左右会蒸除掉倒回容器内的初提液体，加快酶解速度，缩短酶解的时长(此时初提液体的多少就至关重要，多了会延长酶解时间，少了会缩短酶解时间)，避免了传统酶解法需要加入大量的水稀释细胞液以及酶解过度带来的刺激气味。
11.关于初提液体的渗透性，通过实验发现，当采用细胞液作为溶剂法的溶剂提取玉兰花残渣时，能够带出大量的黄酮和多糖等大分子物质以及易挥发活性成分。相比采用纯水作为溶剂，细胞水作为溶剂能够提取更多的黄酮和多糖等活性成分。
12.并且，本发明的方法不会提取出黄酮和多糖等大分子物质，进一步提升细胞水和精油的稳定性。
13.优选的，所述的初提取温度为35℃～50℃、压力-80kpa～-101kpa条件。在优选的条件范围内，植物细胞内水分达到沸腾状态，提取速度快，同时提取温度接近室温，能够保留挥发出来的细胞水活性，使分离出的初提液体具有很好的渗透性。
14.优选的，纤维素酶的加入量为0.25～0.35％，果胶酶加入量为0.01～0.06％。酶是大分子蛋白质，在上述加入量范围下，能够吸附在玉兰花细胞表面，难以在低温真空条件挥发出来，无需进行后续处理。
15.在提取过程中进行搅拌，搅拌速度为1～150转/分钟。能够加快提取速度，且有利于充分提取出细胞水和精油。
16.收集过程中进行冷凝，温度为-10～8℃。
17.本发明所采用的玉兰花优选未完全盛开的玉兰花花蕾，玉兰花花蕾精油含量比完全开放的玉兰花精油含量多，气味更清香。本发明采用新鲜的玉兰花，即新采摘的、花瓣水分饱满、尚未凋谢变黄、无霉变、无腐烂的玉兰花。可以是刚采摘5日内的，也可以是采摘后通过冷藏等保鲜手段处理还水分饱满、清香浓郁的玉兰花。优选刚采摘3日内的。
18.通过本发明的方法制备得到的玉兰花细胞水和玉兰花精油，纯天然，无其他溶剂与添加剂，不含重金属，并且幽香浓郁，可应用在高端的护肤品、食品、保健品中。
19.本发明相比于现有技术，具有如下有益效果：
20.本发明通过低温真空提取技术，先提取一定量的细胞液，然后利用初提细胞液的
90kpa、120转/分搅拌条件下再次提取玉兰花细胞水和玉兰花精油，6小时提取结束，收集到的液体静置分层得到36.2kg 的玉兰花细胞水和5.2g的玉兰花精油。细胞水无色澄清透明，香味清幽浓郁。
31.实施例4：
32.将50kg玉兰花投入150l低温真空提取设备，不加入任何溶剂，在50℃，压力-90kpa、50转/分搅拌下初步提取，玉兰花细胞水和玉兰花精油形成蒸气，冷凝收集，提取2小时，分离后得到初提液体和初提残渣，在初提液体中加入初始玉兰花朵总重量为基准的0.32％的纤维素酶和0.04％的果胶酶，再将初提液体加入初提残渣中，在45℃、压力-90kpa、50转/分搅拌条件下再次提取玉兰花细胞水和玉兰花精油，3.5小时提取结束，收集到的液体静置分层得到35.1kg的玉兰花细胞水和4.9g的玉兰花精油。细胞水无色澄清透明，香味清幽浓郁。
33.实施例5：
34.将50kg玉兰花投入150l低温真空提取设备，不加入任何溶剂，在40℃，压力-90kpa、80转/分搅拌下初步提取，玉兰花细胞水和玉兰花精油形成蒸气，冷凝收集，提取2小时，分离后得到初提液体和初提残渣，在初提液体中加入初始玉兰花朵总重量为基准的0.40％的纤维素酶和0.01％的果胶酶，再将初提液体加入初提残渣中，在35℃、压力-101kpa、80转/分搅拌条件下再次提取玉兰花细胞水和玉兰花精油，6小时提取结束，收集到的液体静置分层得到36.3kg的玉兰花细胞水和5.1g的玉兰花精油。细胞水无色澄清透明，香味清幽浓郁。
35.对比例1：
36.将50kg玉兰花投入150l低温真空提取设备，不加入任何溶剂，在45℃，压力-101kpa、60转/分搅拌下提取，玉兰花细胞水和玉兰花精油形成蒸气，冷凝收集，提取8小时，分离掉残渣后静置分层得到29.8kg的玉兰花细胞水和2.5g 的玉兰花精油。细胞水无色澄清透明，但香味较淡。
37.对比例2：
38.将50kg玉兰花投入150l低温真空提取设备，加入初始玉兰花朵总重量为基准的0.32％的纤维素酶和0.04％的果胶酶与5kg水，在50℃下搅拌45分钟，后在45℃，压力-101kpa、60转/分搅拌下提取，玉兰花细胞水和玉兰花精油形成蒸气，冷凝收集，提取8小时，分离掉残渣后静置分层得到38.1kg的玉兰花细胞水和1.8g的玉兰花精油。细胞水无色澄清透明，香味淡伴有杂味。
39.对比例3：
40.将50kg玉兰花投入150l提取设备，加入初始玉兰花朵总重量为基准的 0.32％的纤维素酶和0.04％的果胶酶与5kg水，在45℃、常压、60转/分搅拌下提取玉兰花细胞水和玉兰花精油，提取6小时，分离掉残渣(两次过滤，第一次为离心过滤，第二次为0.22微米滤芯过滤)后静置分层得到37.7kg的玉兰花细胞水，未得到精油。细胞水为浅黄色，有悬浮物，具有明显异味。
41.实施例和对比例工艺结果分析：
42.综合分析实施例和对比例可知，本发明通过将提取出的初提细胞液加入一定量的纤维素酶和果胶酶后倒入初提残渣中，酶解作用下能加速破壁使植物细胞液的流出，同
时利用初提细胞液具有很好的渗透性，能够渗透入植物细胞中带出更多物质，得到富含挥发性活性成分的玉兰花提取液。
43.具体的，由对比例1可知，仅采用低温真空提取技术，提取到的细胞液重量低，而且活性成分含量较少。由对比例2可知，先加入一定量的酶与水先进行酶解再采用真空提取技术提取，但是由于水的渗透性差，并且额外加入了5kg的水，导致了得到的精油量少，细胞水气味清淡等缺陷。由对比例3可知，由现有技术的酶提取法，无法得到玉兰花精油，只能得到玉兰花细胞水，但其中含有大量的多糖和黄酮以及其它有色杂质，提取液浓度低，价值不高。
44.各项性能测试方法：
45.1、玉兰花细胞水活性成分分析：在80℃进样温度下进行顶空气质检测。
46.(1)仪器信息：agilent 7980agc；ms:5975c；50/30μm car/pdms/dvb萃取纤维头，美国supelco公司。
47.(2)gc-ms条件：
48.色谱柱为hp-innowax毛细管柱子(30m
×
0.25mm
×
0.25μm)；载气为he，流速 1ml/min，分离比5:1；进样温度为250℃；升温程序为起始温度为40℃，保持5min，以8℃/min，升至250℃，保持5min。
49.质谱条件：ei电离源，能量70ev；离子源温度230℃，四极杆温度150℃，接口温度250℃，扫描范围30-400m/z。
50.(3)样品前处理：将5ml样品、1g nacl置于20ml顶空瓶中，拧紧瓶盖。于搅拌模式80℃下平衡5min后，用固相微萃取针80℃下萃取5min，然后于进样口解析5min。
51.实施例1玉兰花细胞水的分析结果见表1(省去匹配度和相对含量低的成分)。
52.2、黄酮和多糖含量的测试方法：总多糖含量检测方法：苯酚-硫酸法是利用多糖在硫酸的作用下先水解成单糖，并迅速脱水生成糖醛衍生物，然后醛衍生物与苯酚生成橙黄色化合物，就可以比色法测定。
53.首先制作标准曲线，准确称取葡萄糖50mg于500ml容量瓶中定容，分别吸取0.2ml、0.4ml、0.6ml、0.8ml、1.0ml、1.2ml及1.8ml标准葡萄糖溶液置于各试管中，分别用蒸馏水补至2.0ml，依次加入6％的苯酚溶液1.0ml及浓硫酸5.0ml，摇匀冷却，室温放置20分钟以后于490nm测吸光度，以2.0ml蒸馏水按同样操作为空白，重复三次。横坐标为多糖含量，纵坐标为吸光度值，绘制标准曲线。
54.分别取玉兰花细胞水，配置一定浓度，按照上述操作方法测490nm处吸光度值，根据标准曲线即得相应的糖含量。
55.总黄酮含量检测方法：黄酮母核中含有碱性氧原子,一般又多带酚羟基，能和铝离子产生黄色络合物,又加入亚硝酸钠和氢氧化钠,使在碱性溶液中呈红色，溶液在510nm处有最大吸收，显色反应在60min内稳定。用芦丁作为对照品，用硝酸铝作为黄酮类比色测定的显色剂，吸光度与芦丁的浓度呈线形关系，采用分光光度法对总黄酮进行了含量测定。
56.准确吸取0，0.4，0.8，1.2，1.6，2.0ml芦丁标准溶液，放入10毫升容量瓶内(写明标记)，分别加入2.0、1.6、1.2、0.8、0.4、0ml的60％乙醇溶液；再加入5％亚硝酸钠溶液0.5ml摇匀，放置6min；加入10％硝酸铝溶液0.5ml，放置6min后；加入4％氢氧化钠溶液
4.0ml，加60％乙醇定容，摇匀后，放置15min； (扫描找到最大吸收)在510nm处测定吸光度。用0.0ml作为空白，用芦丁含量的浓度作为横坐标，纵坐标作为一定浓度下所对应的吸光度，作标准曲线。
57.吸取玉兰花细胞水样品(根据样品的吸光度调整)1.0ml，放入10毫升容量瓶内(写明标记)，用60％乙醇加到2.0ml；加入5％亚硝酸钠溶液0.5ml摇匀，放置6min；加入10％硝酸铝，溶液0.5ml，放置6min后；加入4％氢氧化钠溶液 4.0ml，摇匀后，加60％乙醇定容，放置15min；在510nm处测定吸光度。根据标准曲线计算总黄酮的含量。
[0058][0059]
a为标准曲线中的含量。
[0060]
3、玉兰花细胞水安全性测试：hacat细胞为人永生表皮细胞系，对hacat细胞的细胞毒性，可作为对皮肤安全性的参考数据。正常细胞代谢旺盛，其线粒体内的琥珀酸脱氢酶，可将四唑盐类物质还原为带颜色的结晶状物质，沉积在细胞周围，该变化可通过酶标仪读取od值，通过od值与空白对照组的比较，可以得知细胞的相对生长情况。实施例1玉兰花细胞水的测试结果见图1。
[0061]
4、玉兰花细胞水抗氧化性能测试：采用dpph自由基清除法，根据dpph分子中存在的稳定氮自由基，其醇溶液呈深紫色，且在517nm附近有强吸收。当有自由基清除剂存在时，分子中的单电子因配对而使其吸收逐渐消失，其褪色程度与其接受的电子数量成定量关系，因此，可通过测定其最大吸收波长517nm处的吸光度的减少来定量分析自由基清除能力测定样品的抗氧化功效。实施例1 玉兰花细胞水的测试结果见表3。
[0062]
5、玉兰花细胞水的抗炎功效测试：脂多糖是革兰氏阴性菌细胞壁的主要成分, 它可以激活巨噬细胞释放多种炎性细胞因子，因此利用脂多糖(lps)刺激小鼠单核-巨噬细胞建立体外炎症反应模型，样品进行干预，以及采用地塞米松为阳性对照，采用酶联免疫法(elisa)测定炎症因子il-6和tnf-α的水平变化，从而探讨样品的体外抗炎作用。将玉兰花细胞水原液配制成不同的浓度进行测试。实施例1玉兰花细胞水的测试结果见表4。
[0063]
6、玉兰花细胞水的保存条件测试：玉兰花细胞水中活性成分较多，为防止其中菌类繁殖导致产品质量下降，因此如何保存十分重要。向玉兰花细胞水中加入一定量防腐剂苯氧乙醇与不加入防腐剂的情况下，在室温、4℃，两种保存条件下的理化值和菌类繁殖情况进行了为期一个月的检测。实施例1玉兰花细胞水的测试结果见表5。
[0064]
实施例和对比例各项性能测试结果：
[0065]
表1：实施例1的玉兰花细胞水的挥发性活性成分分析结果
[0066]
[0067]
[0068][0069]
表2：实施例1和对比例1～3的玉兰花细胞水主要活性成分表
[0070][0071]
表3：实施例1玉兰花细胞水抗氧化性能测试数据
[0072]
[0073][0074]
由表2数据可知，玉兰花细胞水具有良好的抗氧化功效。
[0075]
表4：实施例1玉兰花细胞水抗炎功效测试结果
[0076]
玉兰花细胞水浓度il-6(pg/ml)tnf-α(pg/ml)100％32150.780％3515240％4015715％43.216610％46.31695％48195空白25150lps刺激50260地塞米松45206
[0077]
由表3数据可知，15％浓度的玉兰花细胞水已具有抗炎的作用，可使皮肤受 lps刺激后，il-6表达因子下降明显；而100％浓度的玉兰花细胞水可使受lps刺激后的皮肤的tnf-α表达因子下降到正常范围内。
[0078]
表5：实施例1玉兰花细胞水保存条件测试结果
[0079][0080]
由表4数据得知，室温不加防腐剂的玉兰花细胞水较容易生长细菌，4℃不加防腐剂的玉兰花细胞水，电导率稍增大，但微检在标准范围内，加入一定量防腐剂的玉兰花细胞水在室温、4℃下存放，理化数据稳定，微生物菌落总数达标。综上，4℃不加防腐剂、室温
加防腐剂、4℃加防腐剂三种条件皆适合玉兰花细胞水的保存，为保险起见，建议4℃、室温下加入一定量防腐剂条件下保存较为稳妥。
[0081]
由图1数据得出，玉兰花细胞水对人体表皮细胞基本无毒性。

技术特征：
1.一种玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：不加入溶剂，将玉兰花在温度30℃～65℃、压力-60kpa～-101kpa下初步提取，提取过程中玉兰花细胞水和玉兰花精油形成蒸气，通过冷凝收集液体，提取1.5～2.5小时，得到初提液体和初提玉兰花残渣，在初提液体中加入初始玉兰花朵总重量为基准的0.2～0.4%的纤维素酶和0～0.1%的果胶酶，再将初提液体加入初提玉兰花残渣中，在温度30℃～45℃、压力-60kpa～-101kpa条件下再次提取3～7小时，提取结束后将收集到的液体静置分层得到玉兰花细胞水和玉兰花精油。2.根据权利要求1所述的玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法，其特征在于，所述的初提取温度为35℃～50℃、压力条件为-80kpa～-101kpa。3.根据权利要求1所述的玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法，其特征在于，纤维素酶的加入量为0.25～0.35%，果胶酶加入量为0.01～0.06%。4.根据权利要求1所述的玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法，其特征在于，在提取过程中进行搅拌，搅拌速度为1～150转/分钟。5.根据权利要求1所述的玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法，其特征在于，收集过程中进行冷凝，温度为-10℃～8℃。6.根据权利要求1所述的玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法，其特征在于，所述的玉兰花选用玉兰花花蕾。7.权利要求1-6任一项所述的提取方法得到的玉兰花细胞水和玉兰花精油的应用，其特征在于，用于护肤品、食品、保健品。

技术总结
本发明公开了一种玉兰花细胞水和玉兰花精油的提取方法，主要是利用低温-真空（减压）提取技术，先在短时间内初步提取分离出一部分玉兰花的细胞液（包含玉兰花细胞水和玉兰花精油），在液体中加入一定量的纤维素酶、果胶酶，再反倒入初步提取后的玉兰花朵残渣中，再次低温-减压提取一定的时间，收集提取液，静置分层后，得到无色透明、幽香浓郁、安全性高的玉兰花细胞水和香气纯正的玉兰花精油。本发明的提取方法能够控制细胞水和精油中的化学物质组成。方法能够控制细胞水和精油中的化学物质组成。方法能够控制细胞水和精油中的化学物质组成。

技术研发人员：张文环尹大建艾勇唐明慧许显张兵
受保护的技术使用者：广东省禾基生物科技有限公司
技术研发日：2020.03.31
技术公布日：2021/10/7