一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法及其应用
阅读说明：本技术 一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法及其应用 (Preparation method and application of jasmine extract with antioxidant activity ) 是由 刘劲芸 常健 张虹娟 吴恒 杜超 王浩雅 王厚娴 李朝华 曹正东 李宏坤 陈婉 于 2021-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法及其应用。该方法通过对茉莉花进行预处理和酶解,可以充分破除细胞壁,使得细胞壁内的有效成分尽可能扩散,便于后期提取分离出来。通过本方法制备的提取物具有很好的抗氧化活性,可作为天然抗氧化剂物质。且该提取物安全、无毒,可以作为香料增进卷烟的香气品质,还可以防止卷烟香料的腐败变质,延长卷烟香料的保质期。(The invention discloses a preparation method and application of a jasmine flower extract with antioxidant activity. The method can fully break cell walls by pretreating and performing enzymolysis on the jasmine flowers, so that effective components in the cell walls are diffused as much as possible, and the later-stage extraction and separation are facilitated. The extract prepared by the method has good antioxidant activity and can be used as a natural antioxidant substance. The extract is safe and nontoxic, can be used as a spice to improve the aroma quality of cigarettes, can prevent the decay and deterioration of the cigarette spice and prolong the shelf life of the cigarette spice.)
技术领域
本发明涉及烟用香精香料生产技术领域，具体涉及一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法及其应用。
背景技术
加热卷烟（Heat-not-Burn）又叫低温卷烟，是利用特殊热源进行加热（500℃以下，甚至更低），加热时香味物质通过挥发产生烟气来满足消费者需求的一种新型烟草制品。相比于传统卷烟，加热卷烟烟气中大多数有害成分的降幅在90%以上。但加热卷烟加热温度较低，部分香气成分无法在抽吸时释放，导致加热卷烟在特征香韵方面比较薄弱。为了丰富加热卷烟的香气特征，提升消费者抽吸感受，需要额外向烟支原料中添加大量具有特征香韵的香精香料以补偿其烟气香气，并通过调香方式来保障和提升加热卷烟的感官质量。
卷烟香精香料中许多天然香气化合物含有易氧化的不饱和双键，存放过程中容易氧化而使香气品质发生改变。合理的添加抗氧化剂能延缓卷烟香精香料氧化和延长贮存期。随着卷烟添加剂安全性日益成为人们关注的焦点，卷烟添加剂的选择趋向天然、健康的材料，天然植物成为了抗氧化剂的重要来源。天然抗氧化剂成分的毒性远远低于人工合成的抗氧化剂。因此，对天然抗氧化剂的研究引起了学者高度的关注。
茉莉(Jasminum sambac (L.) Aiton)是木犀科(Oleaceae)素馨属热带花卉。茉莉花香气清新优雅、芬芳飘逸，自古就是一种著名的香料作物。茉莉花的花、叶、根均有药用价值，具有抗氧化、抗抑郁、抗细菌真菌、抗病毒等活性。茉莉花精油被誉为“精油之王”，价格昂贵，气味高雅。因此，茉莉花精油被广泛应用在日化、食品、香料及医疗等领域。茉莉花精油也是传统卷烟常用的香料，应用于卷烟中具有增加清甜香味，柔和烟气，降低刺激等作用。
目前，国内外多采用乙醇、石油醚等溶剂，通过热回流或超声提取茉莉花，应用于传统卷烟中。但是有机溶剂会使得茉莉花的抗氧化活性成分、小分子香气物质损失较多，对香气品质造成影响。且有机溶剂使用量较大，提取工艺复杂，制备成本较高，易对环境造成不良影响。
如专利（CN101317692A）一种茉莉花香型烟用添加剂及其制备方法和应用，其主要原料是茉莉花。其制备方法是采用石油醚或者乙醇溶液加热回流或者室温浸泡提取茉莉花，过滤提取液，再减压浓缩制成茉莉花浸膏，并按一定比例加入蜂蜜混合均匀得到茉莉花香型烟用添加剂。将茉莉花香型烟用添加剂溶解在一定浓度的乙醇和丙二醇中形成饱和溶液，并均匀的喷洒在卷烟烟丝、梗丝或烟草薄片上并卷制成烟支。茉莉花香型烟用添加剂的用量为烟丝、梗丝或烟草薄片重量的0.01～5％。
上述制备方法采用了乙醇、石油醚等溶剂，处理时间较长，提取工艺繁琐，且提取物为茉莉花的水溶性成分，抗氧化活性成分少，抗氧化能力差。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法及其应用，通过该方法获得的提取物具有很好的抗氧化活性，可作为天然抗氧化剂物质。且该提取物安全、无毒，可以作为香料加入烟丝中，增进卷烟的香气品质，还可以防止卷烟香料的腐败变质，延长卷烟香料的保质期。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下，一方面，本发明提供了一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法，包括以下步骤：
S1、取茉莉花除杂，进行预处理，过滤洗涤，得到预处理茉莉花；
作为优选，所述S1中预处理过程如下：将茉莉花置于质量浓度0.5%-1%的稀盐酸中，于20-40℃下处理5-10min。
对茉莉花进行预处理，其目的是通过破坏茉莉花细胞壁的原本结构，分离或脱除部分木质素，降低纤维素结晶度，增加茉莉花底物的孔隙率，从而提高物料中茉莉花流体的传质系数和底物的可及性。其中，提高传质系数，一方面可使后续化学试剂、微生物或水解酶等生物催化剂在底物中的传递速率增大，从而提高反应速率，另一方面可提高茉莉花细胞壁内物质的扩散速率，增加茉莉花与溶剂的接触面积，减少扩散的抑制作用，从而促进反应向着正反应进行；提高底物的可及性，主要是将茉莉花中的目的组分选择性分离出来，使得目的官能团充分暴露。
因此，本发明采用稀酸对茉莉花进行预处理，不仅可以水解细胞壁中大量半纤维素、脱除少量木质素，还可以打断经基肉桂酸与木质素的酸键连接，从而増加纤维素及其他目的成分的可及度。
S2、将上述S1得到的预处理茉莉花加入20倍质量的去离子水中浸提10-20min，然后加入1%质量的组合酶，并调节PH值为4.0-5.0，在20-50℃的磁搅拌油浴锅以200r/min 转速水解15-20min，将水解后的样品以3200r/min离心15-20min，然后过纤维超滤膜得到清液和滤渣；
本发明还通过加入组合酶选择性地酶解植物细胞壁纤维素、半纤维素成分，从而使植物细胞内的其他成分更容易被提取出来。
S3、将上述S2得到的滤渣置于超临界萃取釜中，加入乙醇，进行超临界萃取得到萃取物，然后将所述萃取物于4℃下冷冻6-24h后过滤得到茉莉花萃取物；
S4、取上述S3得到的茉莉花萃取物进行一级分子蒸馏得到初馏物，然后将初馏物进行二级分子蒸馏，收集得到的轻组分提取物即茉莉花提取物。
分子蒸馏是一种以液相中逸出的气相分子依靠气体扩散为主体的分离过程，利用液体分子受热后平均自由程不同这一性质实现物质分离的，具有特殊的传质传热机理。液体混合物受热具有足够能量的分子在低于沸点的温度下逸出液面，由于轻分子的平均自由程大于重分子的平均自由程，且轻分子蒸发速度快，若在液面上方小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置捕集器，使轻分子不断被冷凝捕集，从而破坏轻分子的动态平衡使混合物中的轻分子不断逸出，而重分子因达不到捕集器其运动很快趋于动态平衡，不再从混合液中逸出，从而实现轻重分子的分离。
故，本发明采用超临界CO2萃取法和分子蒸馏纯化法相结合，在较低温条件下进行萃取，能避免有效成分受热破坏，提高产品的抗氧化活性和香气质量。又通过分子蒸馏纯化提取物，在高真空条件下对茉莉中热敏性的物质进行分离，这个方法操作温度低于常压下抗氧化物质的沸点温度、且受热时间较短、分离程度高，不会对茉莉的抗氧化活性物质和香气成分造成破坏，提高了抗氧化物质的纯度。
作为优选，所述S2中组合酶为纤维素酶、半纤维素酶、β-葡聚糖酶和果胶酶的混合物，所述纤维素酶、半纤维素酶、β-葡聚糖酶和果胶酶的质量比为1:1:1:1。
作为优选，所述S3中超临界萃取的条件为：二氧化碳流体的萃取温度为30-55℃，压力为15-40MPa，二氧化碳的流量为3-30L/h；分离釜压力为5.0-10.0MPa、分离温度25-40℃；萃取时间为0.5-3h。
作为优选，所述S3中滤渣与乙醇的质量比为100：（5-15）。
作为优选，所述S4中一级分子蒸馏的蒸馏条件为：分子蒸馏器系统内压力在10-50Pa，加料速率2.0mL/min，刮膜转速300rpm，蒸馏温度为30-60℃，冷凝温度10-25℃，预热温度20-50℃。
作为优选，所述S4中二级分子蒸馏的蒸馏条件为：蒸馏压力为10-50 Pa，刮膜转速300 rpm，物料流速2 mL/min，蒸馏温度60-80℃，冷凝温度10-25℃，预热温度50-70℃。
另一方面，本发明提供了如上述方法制备的具有抗氧化活性的茉莉花提取物的应用，具体如下，将该天然香料用于添加到加热卷烟中。
作为优选，将所述茉莉花提取物进行稀释，采用香精香料注射机注射于加热卷烟烟芯中，制成加热卷烟。
作为优选，所述茉莉花提取物与加热卷烟芯材的质量比为（1-5）：1000。
本发明的有益效果在于：
1.本发明提供的一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法，该方法通过对茉莉花进行预处理和酶解，可以充分破除细胞壁，使得细胞壁内的有效成分尽可能扩散，便于后期提取分离出来。
2. 本发明提供的一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法，该茉莉花提取物中含有大量的植物醇、茉莉酸甲酯、丁香酚和萜烯类等化合物，这些物质具有较好的抗氧化活性，且它们的含量比常规石油醚提取的茉莉香料要高很多。而且该茉莉花提取物清除DPPH和ABTS自由基活性显著高于传统石油醚提取法制备的茉莉花提取物，因此，该茉莉花提取物可作为天然抗氧化剂物质，具有较高的经济效益。
3. 本发明提供的一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法及其应用，该茉莉花提取物能较好的延缓加热卷烟香料中香气成分的氧化变质，具有延长加热卷烟保质期的功效。因此，该茉莉花提取物不仅可以作为香料增进卷烟的香气品质，还可以用于防止卷烟香料的腐败变质。
附图说明
图1为本发明实施例中一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法的流程图；
图2为实施例2与对比例1制备的茉莉花提取物的DPPH自由基清除率；
图3为实施例2与对比例1制备的茉莉花提取物的ABTS自由基清除率。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式，本发明并不限制于该实施例。
本发明具体实施例如下：
实施例1
一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法，包括如下步骤：
S1、取云南元江双瓣茉莉花为原料，去除叶片和杂质，然后将茉莉花置于质量浓度0.5%的稀盐酸中，于30℃下处理10min，过滤洗涤，得到预处理茉莉花。
S2、取上述S1得到的预处理茉莉花500g加入10L去离子水中浸提10min，然后加入100g组合酶，并调节PH值为4.0，在30℃的磁搅拌油浴锅以200r/min 转速水解20min，将水解后的样品以3200r/min离心15min，然后过纤维超滤膜得到清液和滤渣。
S3、将上述S2得到的滤渣置于超临界萃取釜中，加入质量浓度95%的食用乙醇，进行超临界萃取得到萃取物，然后将所述萃取物于4℃下冷冻6h后过滤得到黄色油状的茉莉花萃取物。超临界萃取的条件为：二氧化碳流体的萃取温度为30℃，压力为15MPa，二氧化碳的流量为3L/h；分离釜压力为5.0MPa、分离温度25℃；萃取时间为0.5h。其中，滤渣与乙醇的质量比为100：5。
S4、取上述S3得到的茉莉花萃取物进行一级分子蒸馏得到初馏物，一级分子蒸馏的蒸馏条件为：分子蒸馏器系统内压力在10Pa，加料速率2.0mL/min，刮膜转速300rpm，蒸馏温度为30℃，冷凝温度10℃，预热温度20℃。完成后进行二级分子蒸馏脱除重组分杂质，二级分子蒸馏的蒸馏条件为：蒸馏压力为10 Pa，刮膜转速300 rpm，物料流速2 mL/min，蒸馏温度60℃，冷凝温度10℃，预热温度50℃。收集二级蒸馏得到的轻组分提取物即茉莉花提取物。
实施例2
一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法，包括如下步骤：
S1、取云南元江双瓣茉莉花为原料，去除叶片和杂质，然后将茉莉花置于质量浓度0.8%的稀盐酸中，于25℃下处理8min，过滤洗涤，得到预处理茉莉花。
S2、取上述S1得到的预处理茉莉花800g加入15L去离子水中浸提15min，然后加入150g组合酶，并调节PH值为4.5，在35℃的磁搅拌油浴锅以200r/min 转速水解18min，将水解后的样品以3200r/min离心18min，然后过纤维超滤膜得到清液和滤渣。
S3、将上述S2得到的滤渣置于超临界萃取釜中，加入质量浓度95%的乙醇，进行超临界萃取得到萃取物，然后将所述萃取物于4℃下冷冻12h后过滤得到黄色油状的茉莉花萃取物。超临界萃取的条件为：二氧化碳流体的萃取温度为45℃，压力为25MPa，二氧化碳的流量为10L/h；分离釜压力为8.0MPa、分离温度35℃；萃取时间为2h。其中，滤渣与乙醇的质量比为100：10。
S4、取上述S3得到的茉莉花萃取物进行一级分子蒸馏得到初馏物，一级分子蒸馏的蒸馏条件为：分子蒸馏器系统内压力在20Pa，加料速率2.0mL/min，刮膜转速300rpm，蒸馏温度为50℃，冷凝温度10℃，预热温度40℃。完成后进行二级分子蒸馏脱除重组分杂质，二级分子蒸馏的蒸馏条件为：蒸馏压力为30 Pa，刮膜转速300 rpm，物料流速2 mL/min，蒸馏温度70℃，冷凝温度15℃，预热温度60℃。收集二级蒸馏得到的轻组分提取物即茉莉花提取物。
实施例3
一种具有抗氧化活性的茉莉花提取物的制备方法，包括如下步骤：
S1、取云南元江双瓣茉莉花为原料，去除叶片和杂质，然后将茉莉花置于质量浓度1%的稀盐酸中，于20℃下处理10min，过滤洗涤，得到预处理茉莉花。
S2、取上述S1得到的预处理茉莉花1kg加入20L去离子水中浸提20min，然后加入200g组合酶，并调节PH值为5.0，在40℃的磁搅拌油浴锅以200r/min 转速水解15min，将水解后的样品以3200r/min离心20min，然后过纤维超滤膜得到清液和滤渣。
S3、将上述S2得到的滤渣置于超临界萃取釜中，加入质量浓度80%的乙醇，进行超临界萃取得到萃取物，然后将所述萃取物于4℃下冷冻24h后过滤得到黄色油状的茉莉花萃取物。超临界萃取的条件为：二氧化碳流体的萃取温度为55℃，压力为40MPa，二氧化碳的流量为30L/h；分离釜压力为10.0MPa、分离温度40℃；萃取时间为3h。其中，滤渣与乙醇的质量比为100：15。
S4、取上述S3得到的茉莉花萃取物进行一级分子蒸馏得到初馏物，一级分子蒸馏的蒸馏条件为：分子蒸馏器系统内压力在50Pa，加料速率2.0mL/min，刮膜转速300rpm，蒸馏温度为60℃，冷凝温度25℃，预热温度50℃。完成后进行二级分子蒸馏脱除重组分杂质，二级分子蒸馏的蒸馏条件为：蒸馏压力为50 Pa，刮膜转速300 rpm，物料流速2 mL/min，蒸馏温度80℃，冷凝温度25℃，预热温度70℃。收集二级蒸馏得到的轻组分提取物即茉莉花提取物。
对比例1
在实施例2的基础上，将超临界萃取换成常规石油醚溶剂提取得到茉莉花提取物。
试验例1
将实施例2和对比例1制备的茉莉花提取物通过气相色谱-质谱联用GC- MS分析法进行检测：
气相色谱条件：色谱柱为DB-5MS（30 m×0.25 mm，0.25μm）；进样口温度为220℃；载气为高纯氦气，流速为1ml/min；分流比为20：1，进样量2μl；程序升温：起始柱温为50℃，保持5min，以5℃/min的速率升至200℃，保持10 min。质谱条件：电子轰击离子源；电子能量为70eV；离子源温度为220℃；传输线温度为220℃；扫描范围为40~400amu，溶剂延迟：3min。
通过化学工作站数据处理系统，利用NIST标准谱库中检索，结合相关文献进行谱图解析，进行定性分析。采用峰面积归一化法，通过各致香成分的峰面积占总峰面积之比值计算各成分的相对含量。
具体成分含量如表1所示。
表1 实施例2和对比例1制备的茉莉花提取物成分及相对含量比较
注：“-”表示未检测到该成分。
由表1可知，实施例2制备的茉莉花提取物中含有大量的植物醇（13.64%）、茉莉酸甲酯（6.08%）、丁香酚（5.45%）和萜烯类等化合物，这些物质已被大量研究证明具有较好的抗氧化活性，且它们的含量比对比例1制备的茉莉花提取物中的含量要高很多。
对实施例2制备的提取物与对比例1制备的提取物进行抗氧化活性测试对比分析，抗氧化活性以清除DPPH和ABTS自由基能力的大小表示：
试验例2
DPPH法：将实施例2与对比例1制备的茉莉花提取物分别用乙醇稀释成0.1、0.2、0.4、1、2、5、10mL／mL样液，取精油50µL和150µL的0.1mmol/LDPPH溶液，于96微孔板中混合均匀。于室温避光反应30min后，于波长517nm处测定其吸光度A1。同时测定DPPH溶液与无水乙醇混合后的吸光度A0，以10μg/mL抗坏血酸为阳性对照，用同样方法测定抗坏血酸对DPPH自由基的抑制率。按下列公式计算自由基清除率：
式中：A0为 DPPH溶液与无水乙醇混合后的吸光度；A1为茉莉花提取物和 DPPH溶液混合后的吸光度。
评价不同的茉莉花提取物对DPPH自由基的清除能力，结果如图2所示。对比例1提取的茉莉花提取物对DPPH的清除能力相对较弱，当香料浓度为10 %时自由基清除率约95.12%。而实施例2制备的茉莉花提取物具有较强抗氧化能力，当浓度为0.1 %时，清除DPPH自由基率已达到96.56%，
试验例3
ABTS法：配制7mmol/L的ABTS溶液和2.6mmol/L的K2S2O8溶液。混合后在室温条件下混合避光保存12-16h，使用时将其稀释至吸光值为0.7±0.02，待用。将实施例2与对比例1制备的茉莉花提取物分别用乙醇稀释成0.1、0.2、0.4、1、2、5、10mL／mL样液，取精油50µL和150µL的ABTS反应液混合，反应30min，于波长734nm处测定其吸光度A1，同时测定取ABTS溶液与无水乙醇混合后的吸光度A0，以50µg/mL抗坏血酸为阳性对照，用同样方法测定抗坏血酸对ABTS自由基的抑制率。按下列公式计算自由基清除率：
式中：A 0为ABTS溶液与无水乙醇混合后的吸光度；A 1为茉莉花提取物和ABTS溶液混合后的吸光度。
结果如图3所示。在测定范围内，相同浓度的茉莉提取物自由基的清除能力为：实施例2制备的茉莉花提取物＞对比例1制备的茉莉花提取物。当实施例1制备的茉莉花提取物浓度为0.1%时，清除ABTS自由基率已达到96.60%，而对比例1制备的茉莉花提取物浓度为5%自由基清除率约96.08%。
由上述结果可知，试验例2和3都说明了本发明提供的方法制备的茉莉花提取物的抗氧化活性明显优于传统石油醚方法提取的茉莉花提取物。
试验例4
对实施例1-3制备的茉莉花提取物和对比例1制备的茉莉花提取物进行性状对比如表2：
表2实施例1-3和对比例1制备的茉莉花提取物性状的比较
在性状方面，实施例1-3制备的茉莉花提取物香气品质好，无杂气，更接近天然花香味。而对比例1通过石油醚热回流提取的茉莉花提取物有溶剂残留，带有蒸煮气味。并且含有大量蜡质和色素，影响下一步使用。
试验例5
将实施例2制备的茉莉花提取物作为香精香料添加到加热卷烟香料中，然后观察香料质变情况。结果如表3所示。
表3添加了实施例2制备的茉莉花提取物的加热卷烟香料的变质情况
由表3可知：不添加实施例2制备的香料，其保质期仅为12个月。添加了0.1％、0.2％和0.5％实施例2制备的香料后，其保质期可分别延长到18个月、24个月和30个月，说明实施例2制备的茉莉花提取物能较好的延缓香料中香气成分的氧化变质，具有延长加热卷烟保质期的功效。
卷烟感官评吸：将本发明实施例2制备得到的茉莉花提取物按每支烟芯1‰-5‰进行稀释，采用香精香料注射机注射于加热卷烟烟芯中，置于恒温恒湿箱内（温度22±1℃，湿度60±2%）平衡48h，然后由具有卷烟评吸资格的专家进行评吸。结果表明：本发明的茉莉花提取物具有能提高加热卷烟产品质量，赋予加热卷烟清香优雅的风格，细柔烟气，丰富烟香，降低喉部刺激，掩盖杂气，改善余味的作用。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施例只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
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