一种具有气相自由基清除活性的植物源挥发油提取物及其制备方法

摘要

本发明涉及一种气相体系中自由基的清除剂，特别是涉及从天然植物中筛选得到的活性挥发油自由基清除剂。一种具有气相自由基清除活性的植物源挥发油提取物，该植物源挥发油提取物以水为溶剂，采用水蒸气蒸馏法从橘皮、柚子皮和杨梅叶原料中提取得到，提取温度为150-170℃，提取时间5-7h；所述原料以湿重计，橘皮的重量份数10-20份，杨梅叶的重量份数25-50份，柚子皮的重量份数2-7份。本发明方案设计中考虑了不同植物源材料之间的交叉作用，以两两复配的方式筛选出具有气相自由基清除增效作用的材料组合，即杨梅叶原料、橘子皮原料和柚子皮原料，本发明所用自由基清除功能材料均为天然植物材料，原料易得成本低，安全无毒。

说明书

技术领域

本发明涉及一种气相体系中自由基的清除剂，特别是涉及从天然植物中筛选得到的活性挥发油自由基清除剂。

背景技术

自由基与衰老、炎症、自身免疫性疾病及某些老年病、内分泌系统疾病等关系密切,特别是它与肿瘤的关系已受到国内外同学科领域的普遍关注。英国人Harman于1956年提出了自由基学说：自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤，是引起机体衰老的根本原因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。美国路易斯安那州立大学的研究人员发现，当燃烧产生的自由基和空气中的颗粒结合以后，会生成稳定的自由基。这种自由基与香烟焦油中发现的自由基非常相似，被吸入人体后会被肺部和其他组织吸收引起细胞损伤。这种细胞损伤会导致哮喘、肺气肿和肺癌。H.Barry Dellinger指出，人暴露在中等污染的空气中吸入的自由基，相当于一天吸300根香烟所吸入的自由基。

流行病学研究已经证实，大气粉尘的暴露会导致心肺疾病的发生率升高，在毒理学研究中，自由基活性已作为颗粒生物活性的一个重要因素来研究。与粉尘有关的自由基引起的脂质过氧化损伤、遗传毒性和细胞毒性，成为近年来粉尘致病机制研究的重点。环境毒理学研究表明，城市大气中的自由基是心血管、衰老、肿瘤等疾病的潜在致病源，而自由基的氧化损伤又是大气颗粒物致病的重要机制。由此可见，大气环境中的颗粒物表面稳定自由基是健康的威胁，如何降低大气中的自由基含量，是人类健康维护的关键。

植物挥发油的化学成分极其复杂，且不同植物或不同部位的挥发油成分也有差异。植物挥发油的化学成分一般分为萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物和含氮含硫化合物四种。挥发油清除自由基的研究报道很多，潘天玲等研究发现姜味草挥发油对DPPH自由基的清除活力EC50的浓度为0.21%。孙伟等根据试样对二苯代苦味肼基自由基（DPPH·）的清除作用，评价16种植物挥发油的抗自由基活性。结果表明当归、肉豆蔻、月桂、茶树和丁香等3种挥发油具有较强的抗自由基活性，百里香、冬青、香叶天竺葵、薰衣草和香柏木等挥发油有中等的抗氧化作用，椒样薄荷、迷迭香、白兰叶和尤加利等抗氧化作用不强。美国安利有限公司在1998年就有专利保护用橙提取液清除自由基的方法，尹学琼等提取了柠檬香茅挥发油并以电子自旋共振法测定了其抗氧化活性发现，质量分数为1%的香茅挥发油乙醇溶液对羟基自由基的清除率约为32%。赵鑫等报道了甜橙挥发油的挥发性成分主要为柠檬烯，其次为β-蒎烯、β-水芹烯、芳樟醇、α-蒎烯等，经DPPH自由基清除实验表明68.07%的挥发油对自由基清除率为50%。

根据挥发油抗氧化能力的诸多研究报道，结合挥发油芳香、净化空气、杀菌、止痛、促进消化、调节体液的分泌、缓解焦虑等的功效，针对不同挥发油抗氧化能力的差异，本发明筛选不同的原料，对不同挥发油的组合进行清除自由基的增效实验，以获得一组在气相中清除自由基能力较强的植物源挥发油组合，用于日常生活中达到净化空气中的污染物，尤其是有效清除粉尘颗粒中带有的自由基，延缓机体、皮肤衰老，在清香中维护人们的健康。组合物为天然植物源成分，安全无刺激，是一种理想的保健清新剂，也可以作为一种添加剂，应用于化妆品、食品等工业。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明目的是提供一种植物源活性挥发油提取物，本发明的第二个目的是提供上述的提取物的制备方法，这种提取物具备清除气相体系中自由基的功效。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有气相自由基清除活性的植物源挥发油提取物，该植物源挥发油提取物以水为溶剂，采用水蒸气蒸馏法从橘皮、柚子皮和杨梅叶原料中提取得到，提取温度为150-170℃，提取时间5-7h；所述原料以湿重计，橘皮的重量份数10-20份，杨梅叶的重量份数25-50份，柚子皮的重量份数2-7份。

为了实现上述的第二个目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有气相自由基清除活性的植物源挥发油提取物的制备方法，该植物源挥发油提取物以水为溶剂，采用水蒸气蒸馏法从橘皮、柚子皮和杨梅叶原料中提取得到，提取温度为150-170℃，提取时间5-7h；所述原料以湿重计，橘皮的重量份数10-20份，杨梅叶的重量份数25-50份，柚子皮的重量份数2-7份。

本发明通过筛选不同的原料，对不同挥发油的组合进行清除自由基的增效实验，以获得一组在气相中清除自由基能力较强的植物源挥发油组合，用于日常生活中达到净化空气中的污染物，尤其是有效清除粉尘颗粒中带有的自由基，延缓机体、皮肤衰老，在清香中维护人们的健康。组合物为天然植物源成分，安全无刺激，是一种理想的保健清新剂，也可以作为一种添加剂，应用于化妆品、食品等工业。

本发明由于采用了上述的技术方案，具有以下的有益效果：

1、本发明方案设计中考虑了不同植物源材料之间的交叉作用，以两两复配的方式筛选出具有气相自由基清除增效作用的材料组合，即杨梅叶原料、橘子皮原料和柚子皮原料；

2、本发明以水蒸气蒸馏法提取植物源材料的挥发油，提取得到的挥发油在自然挥发于空气的过程中会清除空气中附着在微粒中的自由基，使空气清新、健康。所采用的气相中自由基的清除实验为本发明自行设计的实验方法，操作简单，重复性好，为气相自由基清除剂的开发提供了技术基础；

3、本发明所用自由基清除功能材料均为天然植物材料，原料易得成本低，安全无毒。

附图说明

图1 不同浓度橘皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。

图2 不同浓度柚子皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。

图3 不同浓度薰衣草挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。

图4 不同浓度甜橙皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。

图5 不同浓度佛手苷挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。

图6 不同浓度柠檬皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。

图7 不同浓度茶树花挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。

图8 不同浓度丁香挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。

图9 不同浓度艾叶挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。

图10 不同浓度杨梅叶挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。

图11为不同植物挥发油的两两复配自由基清除增效实验图。其中：1：佛手，2：杨梅，3：柚子皮，4：茶树花，5：橘子皮，6：柠檬皮，7：艾叶，8：甜橙皮，9：薰衣草，10：丁香。

具体实施方式

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1：植物挥发油的提取及其对气相体系DPPH自由基的清除能力。

1、植物挥发油的提取

采用水蒸气蒸馏法，原料与水重量配比为1：4-5，在提取温度为150-170℃，提取时间5-7h，加热过程中蒸气经锅顶鹅颈导入冷凝器中得到水与挥发油的液体混合物，经过油水分离后即可得到挥发油产品。其结果如下表

表2 挥发油得率

挥发油品种用料（g）得量（ml）得率（%）茶树花挥发油5001.00.2杨梅叶挥发油5000.20.04薰衣草5001.20.24佛手挥发油5000.40.08艾叶5000.90.18丁香5001.30.26柠檬挥发油5002.30.46甜橙皮5005.61.12柚子皮挥发油5004.10.82橘子皮挥发油5005.21.04

挥发油产自芳香植物（Aromatic Herbst），不同植物的香脂腺分布于花瓣、叶子、果实皮、根茎或树干上，将香囊提炼萃取后，即成为挥发油，因此挥发油得率普遍较低，新鲜甜橙皮挥发油含量最高，水蒸气蒸馏法提取得率可达1.12%，杨梅叶挥发油含量最低，得率仅为0.04%。

2、植物挥发油气相体系自由基清除实验

①取DPPH·乙醇溶液（浓度为25μg/mL）2-3mL滴于100mL三角瓶底部，室温挥发无水乙醇至干，移取不同浓度的挥发油溶液50μL滴加纱布上，纱布迅速悬挂于三角瓶中，塞好三角瓶塞，用保鲜膜密封瓶塞，反应一定时间，打开瓶塞，加入2mL无水乙醇于三角瓶中，充分摇匀，再加入18mL无水乙醇，摇匀，吸取一部分，于波长517nm 处测得吸光值A1；

②以不加挥发油的等量无水乙醇为对照，以（1）中方法同样操作，测得吸光值A2;

③以无水乙醇2mL代替DPPH·乙醇溶液，以（1）中方法同样操作，测得吸光值A3; 按下式计算挥发油对DPPH·自由基的清除率:

清除率=                                               ×100%

按以上方法得到艾叶、丁香、薰衣草、甜橙皮、橘皮、柚子皮、柠檬皮、佛手叶、杨梅叶、茶树花等10余种植物原料提取得到的挥发油其清除DPPH自由基的能力如下图1-10所示： 

图1 不同浓度橘皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。根据实验结果，橘皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除的线性回归方程为y=203.68x+41.531，相关系数 R2=0.984，在0.01μg/mL-0.0125μg/mL的挥发油浓度范围下具有较好的线性相关性，通过线性方程可求出半数清除效应浓度 EC50为0.0416μg/mL。

图2 不同浓度柚子皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。根据实验结果，柚子挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除的线性回归方程为y=351.72x+46.835，相关系数 R2=0.8647，在0.01μg/mL-0.0125μg/mL的挥发油浓度范围下具有较好的线性相关性，通过线性方程可求出半数清除效应浓度 EC50为0.009μg/mL。

图3 不同浓度薰衣草挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。根据实验结果，薰衣草橘皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除的线性回归方程为y=278.19x+40.006，相关系数 R2=0.9201，在0.01μg/mL-0.0125μg/mL的挥发油浓度范围下具有较好的线性相关性，通过线性方程可求出半数清除效应浓度 EC50为0.036μg/mL。

图4 不同浓度甜橙皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。根据实验结果，甜橙皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除的线性回归方程为y=224.22x+38.904，相关系数 R2=0.9875，在0.01μg/mL-0.0125μg/mL的挥发油浓度范围下具有较好的线性相关性，通过线性方程可求出半数清除效应浓度 EC50为0.049μg/mL。

图5 不同浓度佛手苷挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。根据实验结果，佛手苷挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除的线性回归方程为y=426.56x+37.429，相关系数 R2=0.9432，在0.01μg/mL-0.0125μg/mL的挥发油浓度范围下具有较好的线性相关性，通过线性方程可求出半数清除效应浓度 EC50为0.03μg/mL。

图6 不同浓度柠檬皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。根据实验结果，柠檬皮挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除的线性回归方程为y=206.22x+44.977，相关系数 R2=0.8716，在0.01μg/mL-0.0125μg/mL的挥发油浓度范围下具有较好的线性相关性，通过线性方程可求出半数清除效应浓度 EC50为0.024μg/mL。

图7 不同浓度茶树花挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。根据实验结果，茶树花挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除的线性回归方程为y=402.87x+41.339，相关系数 R2=0.9442，在0.01μg/mL-0.0125μg/mL的挥发油浓度范围下具有较好的线性相关性，通过线性方程可求出半数清除效应浓度 EC50为0.02μg/mL。

图8 不同浓度丁香挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。根据实验结果，丁香挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除的线性回归方程为y=464.28x+20.282，相关系数 R2=0.9291，在0.01μg/mL-0.0125μg/mL的挥发油浓度范围下具有较好的线性相关性，通过线性方程可求出半数清除效应浓度 EC50为0.06μg/mL。

图9 不同浓度艾叶挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。根据实验结果，艾叶挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除的线性回归方程为y=156.39x+44.767，相关系数 R2=0.8604，在0.01μg/mL-0.0125μg/mL的挥发油浓度范围下具有较好的线性相关性，通过线性方程可求出半数清除效应浓度 EC50为0.03μg/mL。

图10 不同浓度杨梅叶挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除活性。根据实验结果，杨梅叶挥发油对气相体系中DPPH自由基的清除的线性回归方程为y=603.52x+17.335，相关系数 R2=0.9558，在0.01μg/mL-0.0125μg/mL的挥发油浓度范围下具有较好的线性相关性，通过线性方程可求出半数清除效应浓度 EC50为0.05μg/mL。

实施例2：不同植物挥发油的两两复配自由基清除增效实验。

根据实施例1中计算出的不同植物挥发油的EC50（自由基半数清除效应浓度），按照不同植物原料提取挥发油的得率换算成原料含量，以1：1的浓度比两两交叉复配，在提取温度150-170℃，提取时间5-7h下，通过油水分离获得挥发油。经气相体系中DPPH自由基清除实验，具体操作为①取DPPH·乙醇溶液（浓度为25μg/mL）2-3mL滴于100mL三角瓶底部，室温挥发无水乙醇至干，移取不同浓度的挥发油溶液50μL滴加纱布上，纱布迅速悬挂于三角瓶中，塞好三角瓶塞，用保鲜膜密封瓶塞，反应一定时间，打开瓶塞，加入2mL无水乙醇于三角瓶中，充分摇匀，再加入18mL无水乙醇，摇匀，吸取一部分，于波长517nm 处测得吸光值A1；

②以不加挥发油的等量无水乙醇为对照，以（1）中方法同样操作，测得吸光值A2;

③以无水乙醇2mL代替DPPH·乙醇溶液，以（1）中方法同样操作，测得吸光值A3; 按下式计算挥发油对DPPH·自由基的清除率:

清除率=×100%

按照以上方法，得到结果如下图11所示。

从实验结果可见，两两复配后对气相自由基清除率得到明显提升，其清除率超过60%清除率的有1+6（佛手柑挥发油+柠檬皮挥发油），2+5（杨梅叶挥发油+橘子皮挥发油），3+5（柚子皮挥发油+橘子皮挥发油）、3+9（柚子皮挥发油+薰衣草挥发油），5+9（橘子皮挥发油+薰衣草挥发油），7+8（艾叶挥发油+甜橙皮挥发油），7+9（艾叶挥发油+薰衣草挥发油），超过70%清除率的有5+9（橘子皮挥发油+薰衣草挥发油），7+9(艾叶挥发油+薰衣草挥发油)，其中2+3（杨梅挥发油+柚子皮挥发油）的增效效果最为显著，超过了80%的清除率，因此复配中选择杨梅叶挥发油、柚子皮挥发油，另外橘子皮挥发油与薰衣草挥发油与其他挥发油的复配也相应提高了对自由基的清除率，但杨梅叶挥发油与薰衣草挥发油复配效果查，其清除率降为20%，具有明显的拮抗作用。因此实验采用杨梅叶挥发油、柚子皮挥发油和橘子皮挥发油三种进行混合复配应能获得理想的清除自由基效果。

实施例3： 杨梅叶、柚子皮和橘皮的混合挥发油的提取及其自由基清除活性。

根据实施例2增效实验结果，选取杨梅叶、柚子皮和橘皮三种材料，按照杨梅叶原料的重量份数（以湿重计）25-50份，柚子皮的重量份数（以湿重计）2-7份，橘子皮的重量份数（以湿重计）10-20份，粉碎后混合，以1：4-5的料水比，在提取温度150-170℃，提取时间5-7h下，通过油水分离获得挥发油。经气相体系中DPPH自由基清除实验，具体操作为①取DPPH·乙醇溶液（浓度为25μg/mL）2-3mL滴于100mL三角瓶底部，室温挥发无水乙醇至干，移取不同浓度的挥发油溶液50μL滴加纱布上，纱布迅速悬挂于三角瓶中，塞好三角瓶塞，用保鲜膜密封瓶塞，反应一定时间，打开瓶塞，加入2mL无水乙醇于三角瓶中，充分摇匀，再加入18mL无水乙醇，摇匀，吸取一部分，于波长517nm 处测得吸光值A1；

②以不加挥发油的等量无水乙醇为对照，以（1）中方法同样操作，测得吸光值A2;

③以无水乙醇2mL代替DPPH·乙醇溶液，以（1）中方法同样操作，测得吸光值A3; 按下式计算挥发油对DPPH·自由基的清除率:

清除率=×100%

用以上方法测得气相体系DPPH自由基的清除率为89-93%。

橘子皮、柚子皮和杨梅叶三种原料提取的挥发油混合复配对DPPH自由基的清除均有大幅提高,具有较强的气相自由基清除剂开发前景。

上述实施例为本发明优选的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明所作的改变均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。