几种鲜花芳香水化学成分分析及吸附分离研究

摘要

芳香水是工业蒸馏生产精油过程中产生的重要副产物，其中含有一定量水溶性精油成分。迄今为止，芳香水中水溶性精油成分的分离与回收仍是精油工业生产中亟需解决的关键技术问题之一。本文以产自浙江和江苏等地的芳香植物为对象，基于水蒸馏、液液萃取、吸附及超临界萃取等分离方法，结合气相色谱、气相色谱-质谱和高效液相色谱等分析手段，系统研究了鲜花芳香水化学成分及吸附分离特性。主要结果如下:
　　(1)阐明了桂花、大叶早樱和山樱花芳香水化学成分。桂花芳香水主要成分为芳樟醇氧化物，桂花冷浸液所含挥发性成分主要为苯乙醇衍生物和芳樟醇氧化物;大叶早樱和山樱花芳香水关键成分为苯甲醛和杏仁腈。三种植物芳香水所含化学成分均以含氧化合物为主，此类成分对芳香水感官品质具有重要贡献。
　　(2)建立了精油和芳香水快速分析方法。利用气相色谱-质谱数据的矩阵特性，建立了基于综合匹配指数MMS+RI精油成分快速鉴定方法，可提高紫玉兰精油中萜烯类和桂花水溶性精油中含氧萜类成分鉴定效率。基于该方法构筑了8种中国特色芳香植物鲜花精油成分数据库;以玫瑰和突厥蔷薇为对象，建立了基于高效液相色谱-二极管阵列检测芳香水快速分析方法，分别对主要成分苯乙醇和次要成分苯甲醇进行定量和定性分析，苯乙醇测定回收率99.3％-101.0％，定量限和检测限分别为0.3318和0.09953μg cm-3。
　　(3)明确了苯乙醇和玫瑰芳香水吸附-超临界解吸过程基础特性。考察了不同颗粒活性炭吸附苯乙醇的动力学、平衡和热力学，实验条件下苯乙醇在颗粒活性炭上有效扩散系数为10-12 m2 s-1数量级，吸附平衡符合Freundlich方程。综合考虑活性炭特性、吸附速率、吸附容量和解吸率，活性炭CAL优于F400D和207CX;考察了活性炭固定床对苯乙醇动态吸附行为，实验条件下活性炭床饱和吸附容量301.9 mg g-1，Yoon-Nelson模型可准确描述苯乙醇穿透曲线。以玫瑰芳香水为对象的动态吸附表明，竞争吸附是影响负载水溶性精油化学组成的主要因素;考察了负载苯乙醇活性炭的超临界解吸，压力和温度是影响解吸率的主要因素，优选条件下超临界二氧化碳(SC-CO2)对负载苯乙醇解吸率95.1％。以负载玫瑰水溶性精油活性炭为对象的超临界解吸表明，SC-CO2可有效解吸活性炭负载的苯乙醇、香茅醇和香叶醇等主要成分，但对丁香酚解吸率较低(38.6％)，这是由于丁香酚易于发生氧化耦联反应所致。
　　(4)评价了吸附-解吸分离水溶性精油应用基础特性。以活性炭吸附-乙酸乙酯解吸从含笑花芳香水中分离水溶性精油，与乙酸乙酯萃取法相比，得率较高，所得水溶性精油酯类成分含量较高、短链脂肪酸含量较低。含笑花水溶性精油主要成分为芳樟醇、异丁子香酚甲醚和τ-依兰油醇;以活性炭吸附-乙醚解吸分离玉兰水溶性精油，得率与乙醚萃取法相当，但溶剂消耗较少。玉兰水溶性精油主要成分为桉叶油素和α-松油醇;以活性炭吸附-SC-CO2解吸分离紫玉兰水溶性精油，得率高于二氯甲烷萃取法。紫玉兰水溶性精油主要成分为桉叶油素、α-松油醇和松油烯-4-醇。活性炭吸附-有机溶剂/SC-CO2解吸均可有效分离芳香水中水溶性精油成分，后者更适于工业化生产。
　　本文研究结果为实现资源节约型和环境友好型精油生产提供了实验基础和理论依据。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 立题背景与研究进展

1．1 立题背景

1．2 研究进展

1．2．1 精油及蒸馏方法

1．2．2 芳香水及水溶性精油分离方法

1．2．3 基于活性炭的液相吸附

1．2．4 负载活性炭的超临界解吸

1．2．5 本文选取的8种芳香植物研究进展

1．3 本文选题思路和研究内容

第二章 鲜花芳香水化学成分研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 材料与仪器

2．2．2 桂花水溶性精油分离分析

2．2．3 樱花水溶性精油分离分析

2．3 结果与讨论

2．3．1 桂花水溶性精油成分

2．3．2 樱花水溶性精油成分

2．4 小结

第三章 鲜花精油和芳香水快速分析方法建立与评价

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 材料与仪器

3．2．2 精油的分离分析

3．2．3 芳香水的制备和分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 基于综合匹配指数MMS+RI精油成分快速鉴定

3．3．2 基于高效液相色谱-二极管阵列检测芳香水快速分析

3．4 小结

第四章 苯乙醇和玫瑰芳香水吸附-超临界解吸过程基础特性

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 材料与仪器

4．2．2 静态吸附

4．2．3 动态吸附

4．2．4 超临界解吸

4．3 结果与讨论

4．3．1 不同类型颗粒活性炭对苯乙醇的静态吸附行为

4．3．2 颗粒活性炭固定床对苯乙醇及玫瑰芳香水的动态吸附

4．3．3 负载苯乙醇及玫瑰水溶性精油活性炭的超临界解吸

4．4 小结

第五章 吸附-解吸分离水溶性精油应用基础研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 材料与仪器

5．2．2 含笑花水溶性精油分离分析

5．2．3 玉兰水溶性精油分离分析

5．2．4 紫玉兰水溶性精油分离分析

5．3 结果与讨论

5．3．1 活性炭吸附-乙酸乙酯解吸分离含笑花水溶性精油

5．3．2 活性炭吸附-乙醚解吸分离玉兰水溶性精油

5．3．3 活性炭吸附-SC-CO2解吸分离紫玉兰水溶性精油

5．4 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

作者简介

攻读博士学位期间发表的研究成果