本发明属于烟草技术领域，具体涉及初烤烟叶中新植二烯的分离纯化方法。
背景技术：
新植二烯(7,11,15-trimethyl-3-methylidenehexadec-1-ene)分子式为c20h38，相对分子量278.516，沸点344.5℃(760mmhg)。新植二烯是具有20个碳原子的聚类异戊二烯类香味物质，是烟叶中重要的致香物质。研究表明，新植二烯主要由天然绿色植物中叶绿素经过降解、转化衍生而来，其在烟叶中的质量分数约为0.06％～0.10％。新植二烯作为捕集烟气气溶胶内香气物质的载体，具有携带烟叶中挥发性香气物质和致香成分进入烟气的能力，作为烟叶的重要增香剂，具有增加、丰富及饱满烟草本香，提升烤烟香韵，改善烤烟品质的效果，在低温不燃新型卷烟中有不可替代作用。
现有技术中对新植二烯提取的方法包括柱层析法、超临界-分子蒸馏法、微波萃取法等。如邓小华等报道了以福建初烤烟叶为原料综合利用超临界萃取技术和分子蒸馏技术进行萃取分离，探究了分子蒸馏加热板的温度在60～120℃，压力3～4mpa，蒸馏间隔温度20℃下，收集不同温度的馏出组分，得到了富含新植二烯的烟草提取物。结果表明，当加热板温度在60～80℃时，收集的馏出物中新植二烯含量较高，纯度可达79.74％；李艳等采用微波无溶剂萃取烟草精油工艺，通过控制高、低功率及相应萃取时间富集新植二烯，并将微波萃取得到的新植二烯精油进一步联合柱色谱进行分离，以硅胶为固定相，以不同配比的石油醚和乙酸乙酯的混合溶液为洗脱剂，从低极性到高极性梯度洗脱硅胶柱，得到含量为70％～95％的新植二烯。
上述这些方法均存在工艺复杂、生产成本高问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种初烤烟叶中新植二烯的分离纯化方法，经本发明的分离纯化方法获得的新植二烯工艺简单、生产成本低，可以用作标准物质，且本发明提供的分离纯化方法步骤简单，易于操作。
本发明提供了一种初烤烟叶中新植二烯的分离纯化方法，包括以下步骤：
1)将初烤烟叶进行超临界co2萃取，得到新植二烯初提物；
2)将新植二烯初提物和碱溶液混合，得到碱性提取液；
3)将所述碱性提取液进行反萃取，得到油相；
4)将所述油相中的反萃取剂去除，得到高纯度新植二烯；
所述反萃取用反萃取剂为石油醚和烷烃的混合物或石油醚。
优选的，所述超临界co2萃取的条件包括：萃取压力为15～35mpa，萃取温度为30～55℃，萃取时间为1～3h，co2的流量为15～30g/min，分离压力为3～7mpa，分离温度为30～45℃。
优选的，所述碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化钙溶液中的一种或多种。
优选的，所述碱溶液的浓度为0.05～0.25mol/l。
优选的，所述新植二烯初提物和碱溶液的质量体积比为1g:10～50ml。
优选的，所述碱性提取液与反萃取剂的体积比为1:1～8。
优选的，所述烷烃包括正己烷和/或正戊烷。
优选的，所述石油醚和烷烃的体积比为1～3:1。
优选的，当所述烷烃为正己烷和正戊烷时，正己烷和正戊烷的体积比优选为1:0.8～1.2。
优选的，所述将所得油相中的反萃取剂去除的方法为旋蒸，所述旋蒸的温度为45～55℃。
本发明提供了一种初烤烟叶中新植二烯的分离纯化方法，包括以下步骤：将初烤烟叶进行超临界co2萃取，得到新植二烯初提物；将新植二烯初提物和碱溶液混合，得到碱性提取液；将所述碱性提取液进行反萃取后将所得油相中的反萃取剂去除，得到高纯度新植二烯；所述反萃取的反萃取剂为石油醚和烷烃的混合物或石油醚。本发明采用超临界co2萃取将初烤烟叶中的弱极性和非极性物质进行分离得到富含新植二烯初提物，避免了极性物质进入新植二烯初提物；本发明将新植二烯初提物与碱溶液进行混合得到碱性提取液，碱性环境配合石油醚和烷烃的混合物或石油醚提高了反萃取过程中新植二烯剂在反萃取剂中的溶解度从而提高分离效率。本发明提供的分离纯化的方法简单，易于操作，由实施例结果可知按照本发明提供的分离纯化方法获得的新植二烯的得率达到15.74％，纯度达到97.99％。
附图说明
图1为实施例3所得新植二烯初提物气质总离子色谱图；
图2为实施例3所得高纯度新植二烯气质总离子色谱图；
图3为实施例3所得高纯度新植二烯质谱图；
图4为新植二烯标准质谱图。
具体实施方式
本发明提供了一种初烤烟叶中新植二烯的分离纯化方法，包括以下步骤：
1)将初烤烟叶进行超临界co2萃取，得到新植二烯初提物；
2)将新植二烯初提物和碱溶液混合，得到碱性提取液；
3)将所述碱性提取液进行反萃取，得到油相；
4)将所述油相中的反萃取剂去除，得到高纯度新植二烯；
所述反萃取用反萃取剂为石油醚和烷烃的混合物或石油醚。
本发明将初烤烟叶进行超临界co2萃取，得到新植二烯初提物。本发明对所述初烤烟叶的来源没有特殊限定，可以由烟叶初烤得到或为初烤后的烟叶进行深加工过程产生的废弃烟末、烟碎片，废弃烟末、烟碎片的使用可以有效利用废弃资源，减少对环境的污染；所述初烤烟叶的粒径优选为20～60目。在本发明中，当所述初烤烟叶的粒径不在上述范围内时，本发明优选将所述初烤烟叶进行预处理，以得到20～60目的初烤烟叶，所述预处理优选包括以下步骤：将初烤烟叶进行干燥，得到干燥初烤烟叶；将所述干燥初烤烟叶进行粉碎后过筛，得到所需粒径的初烤烟叶；所述干燥的温度优选为45～55℃，更优选为50℃，所述干燥时间优选为1.8～2.2h，更优选为2h；本发明对粉碎无特殊要求，只要能够将干燥初烤烟叶粉碎即可。
在本发明中，所述超临界co2萃取的萃取压力优选为15～35mpa，进一步优选为20～25mpa，温度优选为30～55℃，进一步优选为40～50℃，更进一步优选为45～48℃；所述co2的流量优选为15～30g/min，进一步优选为17～25g/min，更进一步优选为20～23g/min，所述超临界co2萃取的萃取时间优选为1～3h，进一步优选为1.3～2h，更进一步优选为1.5～1.7h；所述超临界co2萃取的分离压力优选为3～7mpa进一步优选为4～6mpa，更进一步优选为5mpa，温度优选为30～45℃，进一步优选为40℃。
在本发明中，所述超临界co2萃取易于萃取非极性物质，避免了极性物质进入新植二烯初提物，提高了初提物中新植二烯的含量，所述超临界co2萃取中的二氧化碳能够循环利用，降低了生产成本，适合工业化生产。
得到新植二烯初提物后，本发明将新植二烯初提物和碱溶液混合，得到碱性提取液。在本发明中，所述碱溶液优选包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化钙溶液中的一种或多种，进一步优选为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，更进一步优选为氢氧化钠溶液。在本发明中，所述碱溶液的浓度优选为0.05～0.25mol/l，进一步优选为0.05～0.2mol/l，更进一步优选为0.1～0.2mol/l；所述新植二烯初提物和碱溶液的质量体积比优选为1g:10～50ml，进一步优选为1g:20.31～40.63ml。
在本发明中，所述碱溶液为新植二烯提供了碱性环境，有利于提高新植二烯在反萃取剂中的溶解度。
得到碱性提取液后，将所述碱性提取液进行反萃取，得到油相，将所述油相中的反萃取剂去除，得到高纯度新植二烯；所述反萃取用反萃取剂为石油醚和烷烃的混合物或石油醚，所述烷烃优选为正己烷和/或正戊烷，当所述反萃取剂为石油醚和烷烃的混合物，石油醚和烷烃的体积比优选为1～3:1，进一步优选为1:1，当所述烷烃为正己烷和正戊烷时，正己烷和正戊烷的体积比优选为1:0.8～1.2，更优选为1:1；所述碱性提取液体积与反萃取剂体积比优选为1:1～8，进一步优选为1:1～4。
在本发明中，所述反萃取优选在分液漏斗中进行，具体优选为将碱性提取液与反萃取剂在分液漏斗中混合后优选依次进行振荡、静置和油水相分离，所述振荡的转速优选为2500～3500r/min，进一步优选为3000r/min，时间优选为3～15min，进一步优选为3～5min，更进一步优选为4～5min。本发明对所述静置的时间无特殊要求，只要达到分层即可，静置分层后优选将油相与水相进行分离，所述水相中烟碱含量优选为30～50％，油水相分离后，本发明优选利用减压蒸馏浓缩水相提取液从而富集回收烟碱。本发明对所述减压蒸馏没有特殊要求，采用本领域常规的技术即可。
本发明优选利用旋蒸除去油相中的反萃取剂，获得高纯度新植二烯，所述旋蒸的温度优选为30～50℃，进一步优选为30℃、40℃或50℃，所述旋蒸的真空度优选为4～8kpa，进一步优选为6～7kpa。本发明优选将旋蒸获得的反萃取剂进行回收重复利用。
采用本发明分离纯化方法获得的新植二烯的纯度高，且只含有新植二烯单体，不含有新植二烯二聚体，将其作为标准物质进行烟草香气物质及其前体物的定量分析时更为准确。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种初烤烟叶中新植二烯的分离纯化方法和获得的新植二烯的应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将初烤烟叶在45℃下干燥2h后依次进行粉碎、过筛，得到20～60目的初烤烟叶，称取60g粒径为20～60目的初烤烟叶，进行超临界co2萃取，得到新植二烯初提物1.035g；其中超临界co2萃取的萃取压力为20mpa，萃取温度为40℃，二氧化碳流量为15g/min，萃取时间1h，分离压力5mpa，分离温度为40℃；
称取0.1969g新植二烯初提物，加入8ml浓度为0.05mol/l的氢氧化钠溶液，获得碱性提取液；
将碱性提取液转移至分液漏斗中，然后再加入8ml由石油醚、正己烷和正戊烷按照体积比为2:1:1的比例混合得到反萃取剂，将得到的混合溶液在3000r/min转速下振荡3min后静置分层，取油相，在真空度为8kpa，温度为30℃的条件下对油相进行旋蒸除去油相中的反萃取剂，得到0.021g高纯度新植二烯，同时回收反萃取剂，利用减压蒸馏浓缩水相提取液富集回收水相中的烟碱。
实施例2
将初烤烟叶在50℃下干燥1.8h后依次进行粉碎、过筛，得到20～60目的初烤烟叶，称取60g粒径为20～60目的初烤烟叶，进行超临界co2萃取，得到新植二烯初提物1.274g；其中超临界co2萃取的萃取压力为25mpa，萃取温度为45℃，二氧化碳流率为20g/min，萃取时间1.5h，分离压力5mpa，分离温度为40℃；
称取0.1969g新植二烯初提物，加入4ml浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液，获得碱性提取液；
将碱性提取物转移至分液漏斗中，然后再加入8ml由石油醚和正戊烷按照体积比为3:1的比例混合得到的反萃取剂，将得到的混合溶液在3000r/min转速下振荡4min后静置分层，取油相，在真空度为7kpa，温度为40℃的条件下对油相进行旋蒸除去油相中的反萃取剂，得到0.026g高纯度新植二烯，同时回收反萃取剂，利用减压蒸馏浓缩水相提取液富集回收水相中的烟碱。
实施例3
将初烤烟叶在55℃下干燥2.2h后依次进行粉碎、过筛得到20～60目的初烤烟叶，称取60g粒径为20～60目的初烤烟叶，进行超临界co2萃取，得到新植二烯初提物1.326g；其中超临界co2萃取的萃取压力为25mpa，萃取温度为50℃，二氧化碳流率为25g/min，萃取时间2h，分离压力5mpa，分离温度为40℃；
称取0.1969g新植二烯初提物，加入2ml浓度为0.2mol/l的氢氧化钠溶液，获得碱性提取液；
将碱性提取液转移至分液漏斗中，然后再加入8ml由石油醚和正己烷按照体积比为3:1的比例混合得到的反萃取剂，将得到的混合溶液在3000r/min转速下振荡5min后静置分层，取油相，在真空度为6kpa，温度为50℃的条件下对油相进行旋蒸除去油相中的反萃取剂，得到0.031g高纯度新植二烯，同时回收反萃取剂，利用减压蒸馏浓缩水相提取液富集回收水相中的烟碱。
本发明采用气质联用仪检测实施例1～3获得的新植二烯初提物和高纯度新植二烯中的成分，并用色谱峰面积归一法定量计算新植二烯的相对含量，其结果列于表1中。其中，实施例3所得新植二烯初提物和高纯度新植二烯的气质总离子色谱图如图1和2所示，由图1和图2可知纯化后的新植二烯得到富集，其纯度也进一步得到提高；实施例3所得高纯度新植二烯的质谱图如图3所示。图4为新植二烯单体标准质谱图，由图3和图4结果可知本发明获得的高纯度新植二烯的质谱图与新植二烯单体标准质谱图匹配因子为95.1，证明本发明获得的高纯度新植二烯为新植二烯单体。
采用气质联用仪检测前制备测试样品的步骤为：利用移液枪量取待测样品50μl，用3ml二氯甲烷溶解，无水硫酸钠除去水分，用0.22mm微膜过滤，得到测试样品。
采用气质联用仪检测的检测条件：色谱柱hp-5ms(30m×0.25mm×0.25μm)，进样口温度250℃，程序升温柱温80℃时保持1min，以5℃/min升至200℃保持3min，以8℃/min升至280℃保持10min；载气he，流量1.0ml/min，进样方式为分流进样，分流比为50:1，进样体积为0.2μl；离子源为ei源，离子源温度为230℃，四极杆温度为150℃，电离能为70ev，全离子扫描检测质量数范围50～550amu，溶剂延迟3min。
表1实施例1～3获得新植二烯初提物和高纯度新植二烯中新植二烯的纯度
由表1可知，按照本发明提供的分离纯化的方法获得的新植二烯初提物中新植二烯的相对含量为19.71～26.80％；高纯度新植二烯中新植二烯的相对含量为91.62～97.99。
表2采用不同分离纯化方法得到的新植二烯得率及纯度
由表2可知，本发明提供的分离提纯方法提高了新植二烯的纯度和得率，新植二烯的纯度达到97.99％，得率达到15.74％。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
1.一种初烤烟叶中新植二烯的分离纯化方法，包括以下步骤：
1)将初烤烟叶进行超临界co2萃取，得到新植二烯初提物；
2)将新植二烯初提物和碱溶液混合，得到碱性提取液；
3)将所述碱性提取液进行反萃取，得到油相；
4)将所述油相中的反萃取剂去除，得到高纯度新植二烯；
所述反萃取用反萃取剂为石油醚和烷烃的混合物或石油醚。
2.根据权利要求1所述分离纯化方法，其特征在于，所述超临界co2萃取的条件包括：萃取压力为15～35mpa，萃取温度为30～55℃，萃取时间为1～3h，co2的流量为15～30g/min，分离压力为3～7mpa，分离温度为30～45℃。
3.根据权利要求1所述分离纯化方法，其特征在于，所述碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化钙溶液中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述分离纯化方法，其特征在于，所述碱溶液的浓度为0.05～0.25mol/l。
5.根据权利要求4所述分离纯化方法，其特征在于，所述新植二烯初提物和碱溶液的质量体积比为1g:10～50ml。
6.根据权利要求4所述分离纯化方法，其特征在于，所述碱性提取液与反萃取剂的体积比为1:1～8。
7.根据权利要求1所述分离纯化方法，其特征在于，所述烷烃包括正己烷和/或正戊烷。
8.根据权利要求1或7所述分离纯化方法，其特征在于，所述石油醚和烷烃的体积比为1～3:1。
9.根据权利要求8所述分离纯化方法，其特征在于，当所述烷烃为正己烷和正戊烷时，正己烷和正戊烷的体积比优选为1:0.8～1.2。
10.根据权利要求1所述分离纯化方法，其特征在于，所述将所得油相中的反萃取剂去除的方法为旋蒸，所述旋蒸的温度为45～55℃。
技术总结