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番石榴果芳香浸膏的提取及成分分析



全 文 :    第 32卷第 12 期
2010 年 12 月
武 汉 工 程 大 学 学 报
J. Wuhan Inst. Tech.
Vol.32 No.12
Dec. 2010    
收稿日期:2010-09-03
作者简介:陈 凡(1985-), 女 ,湖北黄冈人 , 硕士研究生.研究方向:天然产(药)物的研究与开发.
指导老师:刘永琼 , 女 ,教授 , 硕士研究生导师.研究方向:药物合成 、药物制剂与天然药物.*通信联系人
文章编号:1674-2869(2010)12-0013-05
番石榴果芳香浸膏的提取及成分分析
陈  凡
1
,刘永红
2
,刘永琼
1 *
,李 亮
1
,陈雅芬
1
,黎璐平
1
(1.武汉工程大学化工与制药学院 ,绿色化工过程省部共建教育部重点实验室 ,
新型反应器与绿色化学工艺湖北省重点实验室 ,湖北 武汉 430074;
2.襄樊市中心医院 , 湖北 襄樊 441021)
摘 要:采用乙醇作溶媒对番石榴果进行芳香浸膏的提取 , 通过小试及正交设计得出最佳工艺为物料比1:5 、
温度 40 ℃、提取 3 h ,此时乙醇质量分数为 80%,浸膏得率可达 22.6%.并采用 GC-MS 联用技术对提取所得
芳香浸膏进行成分分析 , 可能的成分及质量分数为:5-羟甲基糠醛(71.47%)、2 , 3-2H-3 , 5-二羟基-6-甲基-4H-
吡喃酮(6.44%)、糠醛(4.69%)、乙酸(2.54%)、庚酸(1.70%)等.
关键词:番石榴果;芳香浸膏;提取;正交设计;GC-MS
中图分类号:R284.1   文献标识码:A   doi:10.3969/ j.issn.1674-2869.2010.12.004
0 引 言
番石榴(Psidium guajava L .),又名鸡矢果 ,拔
子 ,珍珠芭乐 ,是桃金娘科番石榴属的多年生长灌
木 ,亦是热带与亚热带地区广泛栽培的果树[ 1] .番
石榴原产美洲热带地区 ,传入我国已有 300 多年
历史 ,在粤 、桂 、闽 、琼 、台 、滇 、川等省区均有露地
栽培 ,一年可收获果实 2或 3季[ 2] .它的果实风味
独特 ,清爽 、甜润 ,随着番石榴口味产品的风靡流
行和畅销 ,番石榴香料也引起很多厂商和技术人
员关注[ 3] .根据已查阅文献 ,国外有古巴哈瓦那食
品工业研究所用水蒸气蒸馏法-溶剂萃取法从哥斯
达黎加番石榴果中分离出挥发性化合物 ,认为脂
族 、酯类化合物和萜类化合物是其主要成分[ 4] ;国
内有清华大学及北京大学采用 Amberlite XA D-4
树脂吸附番石榴果散发的天然香气 ,无水乙醚吸
附后浓缩洗脱液 ,采用双柱 GC/MC/DC 及色谱保
留指数鉴定了 36 个成分中的 25个 ,发现果实的
天然香气主要来自乙醛缩二乙醇 、甲醛缩二乙
醇[ 5] ;广州百花香料股份有限公司采用顶空成分
气相色谱-质谱分析得到番石榴香气成分 58种[ 6] .
由此可知提取方法的不同 ,所得番石榴果的香气
成分也有所不同.而关于番石榴果中芳香浸膏提
取工艺与成分分析的研究尚未见报道[ 7] ,本实验
采取乙醇作溶媒 ,进行番石榴果芳香浸膏的提取
与提取所得芳香浸膏的成分分析研究 ,为将番石
榴果开发成为香料资源和丰富我国香料资源的植
物来源提供实验依据.
1 实验部分
1.1 材料 、试剂与仪器
番石榴(品名:珍珠芭乐 ,采购于广东省茂名
市);体积分数 95%的食用乙醇(武昌中北酒精
厂);活性炭(北京绿色风活性炭有限公司);番石
榴果实芳香浸膏(自制 ,批号 20091210)
高速万能粉碎机(天津泰斯特仪器有限公
司);AB204-N 型分析天平(上海科导超声仪器有
限公司);5 mL 比重瓶(中山市精科化玻仪器有限
公司);DGF3006A 电热鼓风干燥箱(重庆银河试
验仪器有限公司);RE52-C 高速旋转蒸发器(巩义
市予华仪器有限公司);SSY-H 不锈钢恒温水浴锅
(上海三申医疗机械公司);BS60 电热三用水箱
(北京市医疗设备厂);GS12-2电子恒速搅拌器(上
海机械专机厂);气相色谱-质谱联用仪(安捷伦
GC7890A/MS5973C).
1.2 实验方法
1.2.1 果实水分含量的测定  参照国家标准
(GB/ T8858-1988)[ 8] ,将番石榴粉碎至 380 μm 粒
度果浆 ,称取果浆的重量 m1 ,然后在干燥箱通风 ,
控温为 70 ℃干燥至恒重 m2 ,番石榴水分含量 m=
(m1 -m2)/m1 ×100%,测量三次取平均值 m .
1.2.2 番石榴芳香浸膏提取及单因素试验  
14  武汉工程大学学报 第 32 卷
a.番石榴芳香浸膏提取.将番石榴果粉碎至
380 μm粒度果浆 ,按番石榴果与食用乙醇一定的
物料比(W/W)投入物料 , 开动搅拌至一定速率 ,
水浴加热至预定温度 ,保持一定的提取时间后 ,冷
却 ,抽滤得提取液 ,将提取液减压(-0.08 MPa ~
-0.095 MPa)蒸馏至一定密度 ,即得番石榴果芳
香浸膏.
b.单因素试验.在一定的粉碎度和搅拌速度
条件下 ,以浸膏得率为考察指标 ,分别对番石榴浸
膏提取工艺的物料比 、乙醇浓度 、提取温度和提取
时间等进行单因素考察 , 确定影响提取的主要因
素.
据浸膏定义可知 ,所得浸膏每 1 mL 相当于原
药材 2.5 g .本研究统一密度为 1.22 g/mL ,定义
浸膏得率为:
浸膏得率(%)= x
40
×100%(x 为 100 g 果实
所得浸膏的毫升数)
1.2.3 正交实验  根据 1.2.2 对提取工艺进
行单因素实验研究的结果 ,对影响提取的 4 个主
要因素均选出 3个水平 ,得出 L 9(34)设计表[ 9] .如
表 1所示.
表 1 因素水平
Table 1 facto r and level
因素 物料比(A)
乙醇质量分数(B)
/%
温度(C)
/ ℃
提取时间(D)
/ h
1 1:4 60 20 3
2 1:5 70 40 4
3 1:6 80 60 5
1.2.4 GC-MS联用对芳香浸膏成分进行分析 
 由前述国内外对番石榴果香气成分研究可知 ,
不同提取方法所得香气成分均不同 ,因此本文对
实验所得番石榴果实芳香浸膏(批号 20091210)进
行GC-MS 分析[ 10] .
色谱条件(GC):a.色谱柱:毛细管柱 HP -5:
30 m ×250 μm ×0.25 μm ;b.进样口温度:
325 ℃;c.载气:He;d.分流比:20:1;e.进样量:
1μL;f.程序升温:40 ℃(5 m in)5 ℃/min 200 ℃
(3 min).
选用的质谱条件(MS)如下:a.调谐方式:自
动调谐;b.电离方式:EI 源;c.电子能量:23 ℃;
d.四级杆温度:150 ℃;e.采集方式:全扫描.
2 实验结果与讨论
2.1 果实水分含量的测定
三次测得的水分含量如下表 2所示.
表 2 水分含量
Table 2 The content of w ater
序号 1 2 3 平均值( m)
水分质量分数/% 86.4 87.6 87.1 87.0
  即番石榴果实中的水分含量约为 87.0%.
2.2 番石榴芳香浸膏提取及单因素实验
2.2.1 物料比对提取效果的影响  表 3 为物
料比与芳香浸膏得率的关系.
表 3 物料比与芳香浸膏得率的关系
Table 3 The effect o f material ra tio on ex tra t rate
物料比/(W/W) 1:3 1:4 1:5 1:6 1:7
得率/ % 10.4 11.9 12.5 12.4 12.5
  由表 3 知:随着物料比的增加 ,芳香浸膏得率
增大 ,物料比为 1:5 时 ,浸膏得率基本不变 ,这是
因为当料液比例较小时 ,水浸润作用进行不彻底 ,
达到一定比例后 ,物料充分溶解 ,物料比的继续增
加对得率的影响随之减弱.
2.2.2 乙醇质量分数对提取效果的影响  表 4
为乙醇质量分数与芳香浸膏得率的关系.
表 4 乙醇质量分数与芳香浸膏得率的关系
Table 2 The effect of ethanol on extr at ra te
质量分数/ % 40 50 60 70 80 90
得率/ % 10.1 10.7 11.5 12.8 13.1 13.0
  由表 4 可知 ,随着乙醇质量分数不断增加 ,得
率不断提高 ,且在 70 ℃之后趋于平缓.这充分说
明乙醇质量分数对番石榴浸膏提取的提取浓度选
择性.
2.2.3 提取温度对提取效果的影响  表 5 为
温度与芳香浸膏得率的关系.
表 5 温度与芳香浸膏得率的关系
Table 5 The effect of tempera ture on extr at rate
温度/ ℃ 20 30 40 50 60 70 80
得率/ % 11.8 12.1 12.4 12.2 12.3 11.8 11.6
  由表 5可知 ,温度对得率的影响较小 ,在40 ℃
左右得率最大 ,随后略有下降.这可能是当温度升
高 ,番石榴中芳香性成分在溶剂中的溶解度增加 ,
当温度过高 ,芳香性成分易挥发 ,导致得率下降.
2.2.4 提取时间对提取效果的影响  表 6 为
时间与芳香浸膏得率的关系.
表 6 时间与芳香浸膏得率的关系
Table 6 The effec t o f time on ex trat rate
时间/ h 2 3 4 5 6 7 8
得率/ % 10.7 11.9 12.7 12.3 12.0 11.8 11.9
  表 6表明 ,随着提取时间的延长 ,得率在 4 h
达到最大 ,随着时间的继续增加 ,得率略微减小.
这可能是当提取达到 4 h ,番石榴果提取较充分 ,
随着时间延长 ,浸膏所含部分香气成分略有挥发 ,
第 12 期 陈 凡 ,等:番石榴果芳香浸膏的提取及成分分析 15 
导致得率有所下降.
2.3 正交实验
以浸膏得率和外观以及香气作为考察指标 ,
按 L9(34)正交表的水平组合进行试验 ,结果如下:
不同指标所对应的优选方案是不一定完全相
同的 ,此时需通过综合平衡法可得到综合的最优
方案[ 5] ,在本次正交设计中 , 对不同的指标 ,影响
因素的最佳水平比较一致.
通过两种分析综合考察后 ,得到最佳提取工
艺为 C3A 2D2 B2 ,即:乙醇质量分数为 80%,提取时
间为 4 h ,物料比为 1:5 ,提取温度 40 ℃.
2.4 GC-MS 联用对芳香浸膏的分析
以 1.2.4 对 正交所得芳香浸膏(批号
20091210)进行分析 ,结果如图 2.3.
由计算机谱库(NIST05a.L)检索 ,面积归一
法知主要成分和含量如表 9所示.
表 7 提取率正交实验结果
Table 7 The results o f o rthogonal of the r ate of ex traction
实验号 A B C D 浸膏得率%
1 1 1 1 1 10.4
2 1 2 2 2 12.3
3 1 3 3 3 12.9
4 2 1 2 3 13.3
5 2 2 3 1 11.8
6 2 3 1 2 11.9
7 3 1 3 2 11.6
8 3 2 1 3 13.2
9 3 3 2 1 12.0
K 1 11.933 11.967 11.500 11.867
K 2 12.533 12.333 11.933 12.433
K 3 12.100 12.267 13.133 12.267
极差 R 0.600 0.366 1.633 0.566
因素主次 C>A>D>B
表 8 香气 、外观正交实验结果
Table 8 The results of o r thogonal of aroma and appear ance
实验号 A B C D 香气得分 外观得分 综合分
1 1 1 1 1 6.8 7.0 6.82
2 1 2 2 2 8.3 7.0 8.17
3 1 3 3 3 8.1 7.5 8.04
4 2 1 2 3 8.7 7.5 8.58
5 2 2 3 1 8.3 7.5 8.22
6 2 3 1 2 8.5 8.0 8.45
7 3 1 3 2 7.3 7.5 7.32
8 3 2 1 3 7.4 7.5 7.41
9 3 3 2 1 7.0 8.0 7.10
K1 7.560 7.677 7.380 7.573
K2 7.950 8.417 7.980 7.933
K3 7.860 7.277 8.010 7.863
极差 R 0.390 1.140 0.630 0.360
因素主次 B>C>A>D
           注:评分满分为 10分 ,香气和外观评分权重为 0.9和 0.1.
图 1 质谱图
Fig.1 XRD spectra of hydroxyapatite
16  武汉工程大学学报 第 32 卷
表 9 番石榴浸膏气相-质谱分析
Table 9 The GC-mass spectr ometry of guava ex tractive
峰号 保留时间/min
相对含量
/ % 化合物
保留
指数 匹配度
1 2.950 1.08 甲酸
Formic acid
99 78
2 3.479 2.54 乙酸
Acetic acid
256 86
3 3.892 0.32 羟基丙酮
2-Propanone , 1-hydroxy 800 58
4 4.631 0.16 乙烯基乙醚
Ethene , ethoxy- 657 64
5 5.429 0.14 (2S , 3S)-2 , 3-环氧己醇(2S , 3S)-(-)-3-Propy loxiranemethano 7 968 56
6 6.228 0.09 2 , 3-丁二醇
2 , 3-Bu tanediol 2 244 62
7 6.503 0.74 2 , 3-丁二醇
2 , 3-Bu tanediol 2 245 91
9 7.071 4.25 糠醛
Furfural
2 676 97
10 8.498 0.44 糠醛-Fu ranm ethanol 3 015 93
11 10.371 0.07 1-戊醇
1-Pentan ol 2 054 50
12 10.437 0.22 2(5H)-呋喃酮
2(5H)-Furanone 1 316 70
13 10.756 0.10 甲基环戊烯醇酮
2-Cy clopenten-1-one , 2-hyd roxy- 3 049 52
14 11.379 0.50 衣康酸酐
2 , 5-Fu randione , dihydro-3-methylene- 6 086 91
15 11.852 1.06 5-甲基呋喃醛
2-Fu rancarb ox aldehyde , 5-methy l- 5 620 95
16 12.530 0.38 2 , 4-二羟基-2 , 5-甲基-3(2H)-呋喃酮
2 , 4-Dihydroxy-2 , 5-dim ethyl-3(2H)-furan-3-one 19 880 72
17 13.141 0.2 2H-吡喃-2 , 6(3H)-二酮
2H-Pyran-2 , 6(3H)-dione 6 076 87
18 13.218 0.27 芳酸
3-Cy clobutene-1 , 2-dione , 3 , 4-dhydroxy- 6 879 38
19 14.783 0.21 4-壬烯(顺反共混物)
t ran s--4-Nonene 11 160 50
20 14.943 0.20 2-甲基-乙烷肼醛
Propanal , 2-methy l-, dim ethylh ydraz on e 7 200 50
21 15.461 0.14 4-羟基-2 , 5-二甲基-3(2H)呋喃酮
2 , 5-Dimeth yl-4-hyd roxy-3(2H)-furanone 11 760 58
22 15.868 0.12 2 , 5-二甲酰基呋喃
2 , 5-Fu randicarb oxaldehyde 9 997 74
23 15.956 0.5 羟甲基酮-糠醇
Furyl hydroxymethyl ketone
10 765 78
24 16.033 0.67 1-甲基-2 , 4 , 5-乙二酰脲
1-M ethyl-2 , 4 , 5-t ri ox oimidaz olidine 11 625 37
25 17.482 0.11 1 , 1 , 1-三氟-2-己酮
2-Hexan one , 1 , 1 , 1-t rif luoro- 26 161 35
26 18.039 6.44 2 , 3-2H-3 , 5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃酮
4H-Pyran-4-one , 2 , 3-dihyd ro-3 , 5-di hyd roxy-6-methyl- 19 887 90
27 19.295 0.11 2-甲基-3 , 5-二羟基-4-吡喃酮
4H-Pyran-4-one , 3 , 5-dihyd roxy-2-methyl- 18 755 96
28 19.465 0.16 二(二甲基肼)乙二醛
Ethanedial , bis(dimethylhydrazone) 18 719 41
第 12 期 陈 凡 ,等:番石榴果芳香浸膏的提取及成分分析 17 
峰号 保留时间/min
相对含量
/ % 化合物
保留
指数 匹配度
29 19.967 0.16 (+/-)-β-羟基-γ-丁内酯
2(3H)-Furanone , dihyd ro-4-hydroxy- 4 139 87
30 20.407 0.20 5-乙酰基糠醛
5-Acetoxymethyl-2-furaldehyde 35 413 43
31 21.399 70.38 5-羟甲基糠醛
2-Fu rancarb ox aldehyde , 5-(hyd roxym ethyl)- 10 778 93
32 21.691 1.09 5-羟甲基糠醛
2-Fu rancarb ox aldehyde , 5-(hyd roxym ethyl)- 10 778 90
33 23.321 1.11 4-甲基-1 , 3二氢咪唑-2-酮
2H-Imidazol-2-one , 1 , 3-dih ydro-4-m ethyl- 2 988 43
34 25.282 0.26 溴戊烷
Pentane , 1-b romo- 23 097 30
35 28.075 1.70 庚酸
H eptanoic acid
12 997 46
36 31.375 1.32 甲基-a-D-呋喃核糖苷
Methy l-.alph a.-d-rib ofu ranosideL-Galactose , 6-deoxy- 32 338 50
37 31.915 0.79 3-甲基-1-(三甲硅氧基)-环己烯
Cycloh exene , 3-methyl-1-(t rimethylsilyloxy)- 45 692 35
38 32.251 0.42 2 , 2 , 6-三甲基-6-(2-丙基)四氢吡喃
2 , 2 , 6-Trimethyl-6-(2-oxopropyl)t et rahydropy ran 45 824 38
39 32.488 0.61 6-羟基-5-甲基亚胺甲基-2 , 4(1H , 3H)-二酮嘧啶
Py rimidine-2 , 4(1H , 3H)-dione , 6-hyd roxy-5-methy liminomethyl- 35 822 37
40 38.145 0.54 5-甲基-N-(3-硝基苯)-2-糠酸
5-M ethyl-N-(3-ni t roph enyl)-2-fu ramide 88 892 50
  由表 9 可知 ,番石榴芳香浸膏大部分成分属
于香料类物质 ,相对含量超过 1%的主要芳香物质
的含量由多到少依次为醛类(5种 , 77.78%),酮类
(10 种 , 9.13%), 酸类(5 种 , 6.13%),杂环类(5
种 ,2.47%),醇类(4种 , 1.54%),碳氢化合物(3
种 ,1.26%),碳酸衍生物(1种 , 0.67%),羧酸衍生
物及醚类(2种 ,0.66%).其中 , 5-羟甲基糠醛是主
要香气来源 ,含量高达 71.47%.
3 结 语
a.通过水分含量测定得出番石榴的水分含量
为 87%,属于高水分果肉型水果 ,因此在提取时会
稀释溶剂的浓度 ,对溶剂的选择性增加 ,对提取增
加了一定困难 ,所以对乙醇质量分数的单因素探
索选择了从 40%至 90%的较大范围 ,实验确定质
量分数在 60%、70%、80%时提取效果较佳 ,最后
通过正交设计得出最佳乙醇质量分数为 80%.
b.考察番石榴果实芳香浸膏的各因素水平 ,
得出最佳工艺经中试验证 ,操作简易可行且工艺
稳定 ,为产品的工业化生产奠定基础.
c.根据初步品评和分析 ,认为番石榴果实芳
香浸膏具有纯正的焦糖香 、膏甜香似烟香 , GC/
MC 分析出浸膏主要发香物质为 5-羟甲基糠醛 ,占
71.47%.据有关文献可知 ,5-羟甲基糠醛具有焦甜
味 ,烘烤味 ,这与本实验所得芳香浸膏的焦甜香味
相吻合 ,说明 5-羟甲基糠醛为主要发香物质 ,也为
5-羟甲基糠醛的纯品所证实.
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Stability of decoquinate solid dispersion
CHEN Ya-f ei 1 , LIUYong-hong , LIUYong-qing1 , CHEN Fan1 , LI Liang1 , Yan Shao-kang 1
(1.Schoo l of chemical enginee ring & Pharmacy;Wuhan Institute o f Techno togy;Key labor atory fo r
G reen Chemical Pro ce ss of M inistry of Educaxon , H ubei key Labor atory of Novel Chemical reacfo r &
Green Chemical Technolog y , Wuhan 430074 , China;2.Xiangfan Centr al H ospital , Xiang fan 441021 , China)
Abstract:Taking character , dissolution rate , related substance and content o f decoquinate as study
pro jects , this paper studyed the stability of decoquinate so lid dispersion under inf luential factor test ,
accelerated test and long-term experiment.The results show in the inf luential facto r test , the
hygro scopici ty of decoquinate so lid dispe rsion w as obvious , how ever , it s dissolution rate , related
substance and content had no signif icant change;The character , dissolution ra te , and content remain
unchanged , and there are no new degradat ion products in the accelerated te st and long-term experiment.
The results show ed that both the quali ty and stability o f decoquinate solid dispersion are good.
Key words:decoquinate;solid dispersion;stability
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Extract and analysis Aroma Extract of Guava Fruit
CHEN Fan
1 , LIUYong-hong2 , LIUYong-qiong1 , CHEN Ya-f en 1 , LI Liang1 , LI Lu-ping 1
(1.Schoo l of Chemical Enginee ring & Pharmacy , Wuhan Institute o f Techno log y ,
Key Labo rato ry fo r G reen Chemical Pro cess of M inistry of Education , H ubei Key Labo ra to ry of
Novel Chemical Reacto r &Green Chemical Techno log y , Wuhan 430074 , China;
2.Xiang fan Centr al H ospital , Xiang fan 441021 , China)
Abstract:Using ethanol as solvent to ex t ract the aromatic ext ract f rom guava f ruit , we go t the best
technolo gy by small scales and orthogonal design:the material rat io w as 1:5 , the temperature w as
40 ℃, ext raction time w as 3 hours , 80 % ethanol , ex t ract yield w as 22.6%.The authors analyzed the
composition of the ex t ract by GC-MS spect rometry technique , and obtained the main components w hich
were:5-hydro xymethy l furfural (71.47%)and 2 , 3-dihydro-3 , 5-di hydroxy-6-methy l-4H-Pyran-4-one
(6.44%), furfural(4.69%), acetic acid(2.54%), Heptanoic acid(1.70%), etc.
Key words:guava f ruit;aromatic ex tract;ex traction;orthogonal design;GC-MS
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