1. 引言
肉桂醛是国标(GB2076-2011)允许使用的食品香料,同时具有杀菌、消毒和防腐作用,特别是对真菌具有显著效果。此外,肉桂醛在抗溃疡、加强胃肠道运动方面也具有重要疗效,并且能够促进脂肪分解、促进脂肪合成和加强胰岛素替换葡萄糖的性能,对防治糖尿病、抗病毒等都具有一定的功效。同时,能够抵抗流感病毒、抑制肿瘤的发生和诱变,以及在抗辐射、扩张血管和降低血压等方面都具有一定的作用 [1] [2] [3] 。
肉桂醛,可从相关植物中提取,也可用人工合成。不管是植物提取,还是人工合成,所获得的产物都是反式结构,目前常用的肉桂醛也是反式结构(见图1)。
陈鸿等使用索氏提取法提取了5种常见樟属植物的精油,发现从樟树、猴樟、大叶桂、阴香及肉桂这5种植物中提取肉桂醛,其平均出油率仅有0.32% [4] [5] [6] [7] 。目前植物精油的提取主要采用索氏提取法和超声波提取法,分离则采用水蒸气蒸馏分离法。
本文拟采用微波提取法和微波水合物蒸馏分离法,从桂皮中提取肉桂醛,以期提高效率和改善肉桂醛提取分离工艺。
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Figure 1. Molecular structure of cinnamaldehyde
图1. 肉桂醛的分子结构
2. 微波提取肉桂醛实验
2.1. 实验材料
北京同仁堂购置的优质肉桂皮。
2.2. 主要实验仪器
XH-300UL电脑微波超声波紫外光组合催化合成仪(北京祥鹄科技发展有限公司)、电子天平、固体粉碎机及实验玻璃仪器。
2.3. 主要化学试剂
95%乙醇、乙醚、无水硫酸钠、氯化钠饱和液、蒸馏水等,所用试剂均为分析纯(AR)。
2.4. 实验流程
肉桂皮——固体粉碎机粉碎成粉——95%乙醇微波提取——过滤——滤液浓缩——热水溶解——微波蒸馏——乙醚提取——减压蒸馏——肉桂醛。
2.5. 肉桂醛的提取实验
2.5.1. 生物材料的处理
取适量的肉桂皮,用固体粉碎机碾成粉末,分装于自封袋中备用。
2.5.2. 微波提取
称取肉桂皮粉末200 g,置入1000 ml的三口烧瓶中,加入95%乙醇500 ml。然后将其置于XH-300UL电脑微波超声波紫外光组合催化合成仪中,开启电源开关,设置微波参数:温度为90℃ (乙醇沸点78.5℃),功率为600 W,时间为T (见表1),设置恒定功率工作。然后,开启磁力搅拌,开始实验。提取一定时间后停止实验。
2.5.3. 过滤浓缩、乙醇回收
将上述提取液冷却后过滤,滤液于50℃下减压浓缩至干。蒸馏出的乙醇回收,烧瓶中的残留物用约800 ml的热蒸馏水溶解,并转移到1000 ml的三口烧瓶中。
2.5.4. 微波水合物蒸馏
将上述含提取物的1000 ml的三口瓶再置入XH-300UL微波反应器中,并将反应器上方改成蒸馏装置。在功率600 W条件下,将微波加热方式设定成恒定功率。此时,蒸馏出白色浑浊液体,有淡黄色油滴经冷凝流入接收瓶中,蒸馏约1 h后,至蒸馏管内呈现清澈液体馏分即可停止蒸馏。
2.5.5. 分离
将上述蒸馏出来的液体,用300 ml乙醚萃取3次,合并乙醚提取液,用饱和氯化钠洗涤1次,分离后的有机相,加入无水硫酸钠干燥过夜。过滤后,滤液常压蒸馏,回收乙醚。残留物用水泵减压蒸馏,收集150℃~155℃ (60~100 mmHg)的馏分,获得淡黄色透明的液体,折光率:1.6209。
3. 微波提取结果分析
3.1. 微波提取结果
减压蒸馏提取的有机物呈淡黄色,有肉桂皮的辛香味,几乎不溶于水,折光率nD20: 1.6209 (文献nD20:1.6180~1.6230),bp:150℃~155℃/60~100 mmHg (文献bp:155℃/100 mmHg)。
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Table 1. Microwaves extraction of cinnamaldehyde yield
表1. 微波提取肉桂醛产率
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Figure 2. Synthesis routes of cinnamaldehyde and its derivatives
图2. 肉桂醛及其衍生物的合成路线
3.2. 微波提取时间与产率
微波法从肉桂皮中提取肉桂醛,提取时间与产率见表1。
微波提取肉桂醛时间以40 min为宜,延长这一时间不仅耗能大,而且对产率影响不大。
4. 肉桂醛及其衍生物的超声波合成
设计下列合成路线进行肉桂醛及其衍生物的超声波合成,如图2所示。
5. 小结与展望
本文采用微波提取法和微波水合物蒸馏法提取分离肉桂醛,产率略高(常规的提取方法,如索氏提取器法产率为4.0%),工艺简单、省时、高效、环保,在实验过程除95%乙醇和乙醚溶剂外,没有添加其它任何化学药品 [8] [9] [10] ,微波提取时间以40 min为宜,超过这一时间对产率影响不明显,而且增加能耗。特别是采用微波水合物蒸馏法,比常规的水蒸气蒸馏法,效率有所提高。
肉桂醛及其衍生物的超声波催化合成研究工作,提取和合成反应的条件优化,包括正交设计和均匀设计相关研究工作,尚在进一步进行中。
NOTES
*通讯作者。