樟树枝叶制取精油的剩余物中活性成分及其生物活性研究

摘要

樟树为樟科（Lauraceae）樟属（Cinnamomum）常绿性乔木，又细分为香樟（Cinnamomum camphora）、龙脑樟（Borneol Cinnamomum camphora）等多个品种，广布于我国长江以南、西南各省以及台湾南部。樟树不仅在木质利用方面有广泛应用，且其皮、根、茎、叶、果均可用于提取精油。樟树精油已广泛用于香精香料、药物合成、精细化学品合成、日用化工等领域，相关研究及开发利用等工作由来已久。本论文以龙脑樟枝叶为研究对象，拟克服现有研究中普遍存在的樟树精油和剩余物单项独立研究的现状，紧密结合水蒸气蒸馏法制取樟树精油的实际过程，综合考虑精油制取过程中产生的三大剩余物（含精油成分的蒸油冷凝水、含水溶性成分的水提取液、以及含活性成分的去油枝叶）的成分分析与生物活性研究，消除或减少废弃物的排放，探索樟树精油制取过程的绿色化。
　　龙脑樟枝叶经水蒸气蒸馏法提取精油的过程中，产生了大量剩余物:蒸油冷凝水、水提取液和去油枝叶。对于蒸油冷凝水，研究其理化性能（颜色、相对密度、折光指数、浊度、含油量、化学成分等）和抑菌活性;对于水提取液，探究其理化性能（颜色、固含量、化学成分等），脱色方法，以及抑菌活性;去油枝叶，在实际生产过程中产量大且难处理，因此是本研究的重点:提出一种高效提取方法（酶解-超声辅助提取法），由龙脑樟去油枝叶制备乙醇粗提物，测定其总多酚含量、抑菌活性及抗氧化活性;然后分级萃取乙醇粗提物，得到正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇和水等萃取相。综合已有文献报道和各萃取相得率高低，最终选取乙酸乙酯相进一步分离纯化和抑菌活性研究。
　　采用GC和GC-MS技术对蒸油冷凝水进行成分分析和化学鉴定，结果显示:蒸油冷凝水主要成分为1，8-桉叶油素，樟脑，龙脑，α-松油醇等含氧化合物。
　　采用常规化学定性法（如颜色反应、沉淀反应）对水提取液进行成分分析，鉴定结果显示:有机酸、氨基酸、蛋白质、多肽、还原糖、多糖、苷类、皂苷类、酚类、蒽醌类在水提液中均存在。此外，对比分析了三种吸附剂（硅藻土、高岭土、活性炭）对水提取液的脱色效果，发现:加入5％的活性炭（200目），脱色效果最佳。
　　采用Box-Behnken设计-响应面法研究龙脑樟去油枝叶中总多酚的酶解-超声辅助提取工艺;分别测定总多酚提取物对DPPH自由基、羟基自由基的清除能力，以评价抗氧化活性大小。结果表明，最优提取工艺如下:酶用量1.9％，乙醇浓度54％，液料比34 mL/g，酶解温度50℃，酶解时间1.5 h，超声时间30 min，超声频率45 kHz，超声功率360 W，超声温度70℃;所得总多酚提取率均值为22.08 mg/g。总多酚提取物对DPPH自由基和羟基自由基的清除作用均呈现量效关系，半数抑制浓度值分别是0.36 mg/mL和0.15mg/mL，说明具有较好的抗氧化活性。
　　采用溶剂萃取法对粗提物进行分级处理，分别得正己烷萃取相、二氯甲烷萃取相、乙酸乙酯萃取相、正丁醇萃取相和水萃取相;然后通过硅胶柱层析、梯度洗脱和薄层层析对乙酸乙酯萃取相进行分离纯化。结果表明，乙酸乙酯萃取相的得率最高，为44.93％;氯仿-甲醇(20∶1，V/V)是较理想的薄层色谱展开剂;乙酸乙酯萃取相的梯度洗脱率为95.65％，主要成分集中于2、4、5、9、11洗脱部位，且每个洗脱部位均含2-4个斑点，分离效果较好。
　　抑菌活性评价，采用平板二倍稀释法测定最低抑菌浓度，以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌等几种菌作为实验菌种。结果表明，在实验浓度范围内，龙脑樟去油枝叶乙醇粗提物对肺炎链球菌、枯草芽孢杆菌、表皮葡萄球菌的抑制作用较强，得率较高的乙酸乙酯相经硅胶柱层析所得的馏分2号、4号、9号均对枯草芽孢杆菌具有一定的抑制作用;水提取液对肺炎克雷伯氏菌、枯草芽孢杆菌抑制作用较强;蒸油冷凝水对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和黑曲霉均有较强的抑制作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1．1 研究背景

1．1．2 项目来源与经费支持

1．2 国内外研究现状与评述

1．2．1 樟树植物资源分布及化学成分研究

1．2．2 樟树活性成分提取方法研究

1．2．3 樟树活性成分的生物活性研究

1．2．4 樟树活性成分的分离纯化方法研究

1．3 研究目标和主要研究内容

1．3．1 关键科学问题与研究目标

1．3．2 主要研究内容

1．4 研究技术路线

第二章 蒸油冷凝水和水提取液的理化性能、抑菌活性研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂与仪器

2．2．2 实验方法

2．2．3 分析方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 龙脑樟枝叶主要成分分析

2．3．2 水提取液的脱色方法比较

2．3．3 蒸油冷凝水和水提取液的理化性能研究

2．3．4 蒸油冷凝水和水提取液的化学成分分析

2．3．5 蒸油冷凝水和水提取液的抑菌活性测定

2．4 本章小结

第三章 去油枝叶中总多酚的提取工艺优化研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂与仪器

3．2．2 实验方法

3．2．3 分析方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 超声提取工艺的单因素实验结果

3．3．2 酶解-超声辅助提取工艺的单因素实验结果

3．3．3 酶解-超声辅助提取工艺的响应面优化

3．3．4 提取工艺的对比分析

3．4 本章小结

第四章 去油枝叶中活性成分的分级处理及分离工艺研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．2 实验方法

4．2．3 分析方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 去油枝叶的乙醇粗提物及其各萃取相得率

4．3．2 乙酸乙酯相的薄层色谱展开剂的选择

4．3．3 乙酸乙酯相的硅胶柱层析梯度洗脱以及薄层层析

4．4 本章小结

第五章 去油枝叶中活性成分的抑菌活性和抗氧化活性研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验试剂与仪器

5．2．2 实验方法

5．2．3 分析方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 去油枝叶中活性成分的抑菌活性测定

5．3．2 去油枝叶中活性成分的多酚含量测定

5．3．3 去油枝叶中活性成分的抗氧化活性测定

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 论文的创新点

6．3 展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢