大蒜挥发油的分离提取工艺研究进展

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大蒜油呈浅黄色,微溶于水,能溶于二氯 甲烷、苯、石油醚等有机溶剂,对碱和热不稳 定,对酸稳定。优质大蒜油密度为1.040~1. 090(20℃),折光率为1.559~1.570,无旋光 性,具有大蒜特殊的臭味和辛辣味,在空气中 长期放置会缓慢氧化使其颜色逐渐变深。
大蒜油中组分因提取方法不同而有所差 异,但其主要的组分都是大蒜素。现代医学研 究证明,大蒜的广谱杀菌等医疗保健功能,主 要是大蒜素的作用。大蒜素并非单一成分组 成,它含有二十多种有机化合物,主要有大蒜 辣素(C 6 H l 0 S 2 O )、大蒜新素(C 6 H l 0 O 2 S ) 及多种烯丙基、丙基和甲基组成的硫醚化合 物。其中二烯丙基三硫醚是大蒜油的主要有效 成分,该组分的含量高低直接影响大蒜油的生 物活性[2]。
前言
大蒜是人类日常生活中不可缺少的调 料,同时还具有杀菌、防治肿瘤和癌症、排 毒清肠、降低血糖、防治心脑血管疾病、保
护肝功能、预防感冒等多种生理功能,具有 重要的临床应用价值。
据分析[1],大蒜含水量可高达 70%,不 仅含有丰富的糖类,而且还含有蛋白质、脂肪、 维生素(主要成分为维生素 C、维生素 B 和维 生素 A)、氨基酸(有 17 种之多,其中有 8 种 是人体必需的氨基酸)、肽类和S、Ca、Cu、Fe、 K、Mg、Zn 等元素,大蒜中还含有防癌的稀 有元素锗和硒。

短了工艺流程,降低了成本。萃取过程无溶剂 残留,易得到纯净的萃取物。彭力宏[17]等人采 用超临界 CO 萃取大蒜挥发油正交设计法确

定提取工艺的最佳条件为:压力 32MPa,温度 40℃,时间 1.5h,不但使其有效成分提取完 全,而且保持了大蒜分子结构的完整性。梁永 海[6]等人使用溶剂法和超临界CO 萃取法提取
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大蒜油,通过正交设计得出合理的工艺参数, 并对成分进行 GC-MS 比较,确定出两法的优 缺点,发现超临界CO2法得到的大蒜油其得率 要高于溶剂法,且营养成分与风味、外观都优 于溶剂法,但超临界CO2法成本远远高于溶剂 法,故在应用方面还需进一步探究。
1.4 超声波辅助提取法 黎志为[7]等人对溶剂法和超声波辅助法进 行了比较,超声波产生的强烈震动、高的加速 度、强烈的空化效应和搅拌作用等,都可以加 速有效成分进入溶剂,并且避免了高温对提取 成分的影响,利用超声波来辅助溶剂法萃取大 蒜油,其提取效果比较好。 1.5 微波辅助提取法 从由业诚[8]等人的研究中得知,普通方 法的提取原理是溶剂渗进生物体的膜(细胞 壁、膜等)与内部成分混合再将它们带出膜, 因此过程比较复杂,速度比较慢。而微波法是 微波穿透膜与细胞内的水和极性分子进行作 用,使它们快速加热,从而在膜内产生热差及 高压,使膜破裂,萃取剂与有效成分充分融合, 从而加快了提取速度。程宇[10]等研究了应用微 波辅助提取技术从经过破碎酶解的新鲜大蒜中 提取大蒜油,并采用分光光度法对提取液中大 蒜油含量进行检测。考察了微波强度、微波作 用时间、液料比 3 个单因素对提取率的影响, 用正交试验得到了优化的提取条件:微波强 度 1、微波作用时间 5min、液料比 40∶1。在 此优化的条件下,提取率为 1%。同时与溶剂 提取方法和超声辅助提取方法进行了比较,结 果表明微波辅助提取法提取率比溶剂提取率0. 3249% 和超声辅助提取法 0.3164% 的提取率 高。 1.6 植物油萃取法 利用植物油常温浸提大蒜中的大蒜精油 避免了耗用大量有机溶剂及相应的设备投资, 成本低,直接获得可供商业用途的植物油。
1 大蒜油的提取方法
1.1 有机溶剂萃取法 常用的有机溶剂有乙醇、石油醚、二氯 甲烷等。此法的优点是浸泡和减压温度均不 高,出油率较水蒸气蒸馏法高。不足之处是有 机溶剂残留量高,会影响大蒜油的品质。李志 东[ 2 ] 等人研究了影响大蒜油提取率的因素, 包括提取溶剂的选择、温度、时间及提取料液 比等。陈雄[3]等人利用水蒸气蒸馏和溶剂萃取 两种方法对大蒜油的提取工艺进行了比较,研 究得出有机溶剂法得油率(0.282%)几乎是水 蒸气蒸馏法得率(0.142%)的一倍,两种产品 的物理性质相差不大,但用银量法测得它们的 化学成分存在较大差异:水蒸气蒸馏法由于高 温得到的硫化物较多,而有机溶剂能更好地稳 定蒜素,蒜油品质好。 1.2 水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法由于蒸馏温度相对很高, 大蒜素受热易分解,得到的大蒜油主要成分 为大蒜素降解成分(小分子易挥发硫化 物),大 蒜 素 含 量 较 低 ,有 效 成 分 利 用 率 低,而且风味远不及新鲜大蒜。但由于此法 设备简单,操作方便,成本低廉,稳定性 好,现在仍是最常用的工业化生产方法之 一。 目前国内外关于此法提取大蒜油的文献 报道很多,其工艺条件也因此不断改进。刘丽 梅[4]等人通过研究影响提取大蒜油的前处理工 艺及提取工艺的各参数,确定了大蒜油生产的 最佳工艺,即大蒜带皮粉碎成 3~5mm 颗粒, 加 5 倍的水,5 0 ℃保温酶解 1 h ,提取大蒜
利用 G C 或 G C — M S 测定大蒜油中大蒜 素含量,国内外已经有很多报道。田莉[12]等人 利用 GC-MS 联用分析了大蒜化学成分,指出 不同的提取方法不同的萃取剂,其得到的大蒜 油成分在量与质方面有所差异;林淑芳[13]等人 通过 GC-MS 确定了大蒜中 37 种化学成分,其 中含硫化物34 种,大蒜精油中的32 种化学成 分,含硫化物 2 8 种。
3 建议与展望
中国有丰富的大蒜资源,是世界最大的 大蒜生产国和出口国,但主要以出口原料产品 和初级产品为主,大蒜油是主要的大蒜深加工 产品。今后的研究重点应该是探索适合工业 化生产的大蒜油提取工艺,不断改进和完善
脱臭技术和蒜素的稳定化技术,同时加紧开 发大蒜油深加工产品的研制与开发。另外, 还应加强对大蒜中其他生理活性成分如大蒜多 糖等的研究,进一步扩大其应用范围。
DOI:10.3969/j.issn.1001-8972.2011.14.048
大蒜挥发油的分离提取工艺研究进展
徐丽萍 1 张亚非 2 吴正勇 1 1.四川化工职业技术学院,四川泸州 646005 2.重庆市北碚区农业委员会,重庆 400700
摘 要 综述了大蒜主要有效成分大蒜油的各种提取 方法,对各种方法的优缺点进行了简要分析, 并对大蒜油的提取工艺和应用的发展方向提 出展望。 关键词 大蒜;大蒜油;分离提取;研究进展 Abstract This article summarized the extraction technology of garlic oil from garlic.And the advantage and disadvantage of all these extraction methods were analyzed. The development of the extraction technology and application of garlic oil were also included. Key words garlic;garlic oil;extraction;research advance
油 1h,蒜油得率达到 0.288%,且蒜油的主 成分含量较高。而胡秀沂[5]等人对此法进行 了改进,即先用水蒸气法蒸馏,再用植物油 萃取收集,他们得出的最佳工艺条件是:大 蒜粉碎程度为蒜泥,蒜与水质量比为 1∶4, 55℃酶解 3h,蒸馏时间为 1.5h,所得蒜油 中蒜素含量大大提高。
1.3 超临界二氧化碳流体萃取法 超临界 C O 2 萃取在近常温(3 5 ~4 0 ℃) CO2 氛围中进行分离提取,避免了高温对大 蒜有效成分的气化和降解,保存了其天然品 性。其抑菌作用是水蒸气蒸馏法的 3~6 倍; CO 可以循环萃取,不需回收溶剂,大大缩
2.2 高效液相色谱(HPLC) 高效液相色谱(H P L C )法测定温度 低,是近年来常用于测定大蒜油中大蒜素含 量的的分析方法之一。该法的缺点是需要有 内标物,而大蒜素易分解、不稳定,大蒜 素标准品不易获得且难以保藏。 关于 H P L C 法测蒜油成分的研究多是以 测大蒜中蒜氨酸含量为主,谭志静[ 1 4 ]利用 HPLC 测定独头蒜和大蒜中的蒜氨酸和大蒜 素;唐辉[15]等人利用 HPLC 内标法测定鲜蒜 中蒜氨酸,得到的结果与美国药典方法测定的 结果一致,但操作步骤的更简化。苏本玉[16]等 人介绍了液相色谱 - 质谱测定大蒜中蒜氨酸 的方法,最佳工作条件下,该方法的线性范围 为 10.0~320.0ng/mL,加标回收率为 94. 0%~99.1%,且精密度、准确度较好,可满足 大蒜中蒜氨酸的检测要求。 2.3 薄层层析法 薄层层析法最大的优点是需要的样品量 少,展开速度快,分离效率高。陈雄[3]等人利 用此法来测定了水蒸气蒸馏法得到的蒜油与溶 剂法得到的蒜油在组成上的差异。薄层层析法 比较简单、定性较好,但其分离度、灵敏度和 定量却均不及高效液相色谱法(HPLC)。丁良 [9]等选用二元展开剂,使挥发大蒜油中各组 分在硅胶薄层板上得到较好的分离,被分离出 的最大斑点用红外光谱法定性,用薄层扫描法 定量。
2 大蒜油组分的检测
目前,大蒜油的定量检测主要测定大蒜 油中总含硫化合物或大蒜素含量。对大蒜油的 测定方法,主要有气相色谱(GC)及气相色 谱—质谱联用分析(GC — MS)法和高效பைடு நூலகம்相 色谱(H P L C )法等方法。
2.1 气相色谱(G C )及气相色谱—质 谱联用分析(G C — M S )
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农 业
Agriculture
中国科技信息 2011 年第 14 期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jul.2011
该法的缺点是大蒜油提取率相比前几种方法较 低;油相有乳化现象,需要破乳;植物油 中所含大蒜油量难以定量;此法得不到纯的 大蒜油[13]。胡秀沂[11]等人利用植物油常温浸 提大蒜精油,得出最佳的工艺条件为:切碎 度为细颗粒、搅拌时间为 24h、大蒜与植物 油质量比为 1 ∶1 、搅拌速度为低速(1 6 8 r / m i n )。
大蒜素遇热易分解,G C 分析采用过程 升温且温度较高,其检测出的成分主要是一 些大蒜素的热分解产物。大量实验表明:在 G C 分析条件中,当程序升温较快、柱温较 高、范围较宽、进样温度较高时,检测得 到的降解产物主要是二硫杂环己烯衍生物, 其次是对称或非对称的各种硫醚和硫代亚磺酸 酯;当程序升温较慢、柱温较低、进样温 度较低时,检测到的降解产物主要是二烯丙 基三硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基硫 醚、烯丙基甲基三硫醚、烯丙基甲基二硫 醚、烯丙基甲基硫醚等。
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