植物精油的9大提取技術(shù)

 1、榨磨法
　　
該方法主要用于提取柑桔類果實(shí)精油，如檸檬油、甜橙油、香檸檬油、紅橘油等。基本原理是采用冷磨或機(jī)械冷榨的方法將含芳香油較多的果皮中的芳香油分壓榨出來，并噴水使油和水混合流出，再經(jīng)高速離心機(jī)將精油分離出來。此法生產(chǎn)過程在常溫下進(jìn)行，確保了芳香油中萜烯類化合物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使精油質(zhì)量提高、香氣逼真。該法傳統(tǒng)上主要采用整果壓榨法和果皮海綿吸收法，近代生產(chǎn)方法采用整果冷磨法和果皮壓榨法。榨磨過程主要包括循環(huán)噴淋水、過濾與沉降、離心分離、榨磨后果皮處理幾個工藝過程。
　　
2蒸餾法
　　
2．1水蒸氣蒸餾
　　
水蒸氣蒸餾是使水蒸氣連續(xù)地流過容器中樣品混合物來進(jìn)行蒸餾的方法。該法避免了精油長時間在高溫下發(fā)生破壞分解、水解或聚合，使精油的質(zhì)量和提取率都得到了一定程度的提高。水蒸氣蒸餾法生產(chǎn)精油主要有水上蒸餾、水中蒸餾、直接蒸汽蒸餾（水氣蒸餾）三種方式。
　　
李玉媛等（1996年）分別采用水上蒸餾和水中蒸餾法多次提取云南擬單性木蘭鮮葉精油，取精油平均得率進(jìn)行比較，研究表明，水上蒸餾較好，不僅精油得率高，香味成分也較水中蒸餾法保留的好。羅曼等（1999年）采用隔層蒸餾代替水蒸氣蒸餾法提取山蒼籽油，不僅能夠提高精油的提取率，并且所獲香料油為無色透明，而靠蒸汽直接蒸餾的香料油茶褐色，即使經(jīng)精餾，其精油仍呈深黃色。周榮琪（1995年）對果皮、枝葉、花等各類芳香植物的提取進(jìn)行了實(shí)驗，研究表明，蒸餾方式、加熱方式、蒸汽速度、操作壓力、操作溫度等因素對出油率均有影響。Boutekedjiret等（2003年）采用蒸餾的方法對迷迭香精油進(jìn)行提取，研究表明在各種蒸餾方式中以水蒸氣蒸餾操作zui為簡單，不但可降低香料成分餾出溫度，而且可防止分解或變質(zhì)，薄荷油、桉葉油、迷迭香油等均可采用此法提取。該法設(shè)備簡單，操作方便，但采用此法處理得到的香精只含有揮發(fā)成分，而味覺成分未被提取出，因此在植物類香精油的提取中使用較多。但蒸餾技術(shù)存在著操作溫度較高、時間較長、低沸點(diǎn)和水溶性組分缺失較大的缺點(diǎn)。
　　
2．2水?dāng)U散法
　　
水?dāng)U散法提取芳香精油這一新型的提取技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代中期，與常規(guī)蒸餾相比，其進(jìn)汽方式截然不同，水蒸氣是在低壓下自上而下的通過植物層，水?dāng)U散表示其中的一個過程（即滲透過程，指提取油從植物油腺中向外擴(kuò)散的過程），在重力作用下，水蒸氣將油帶入冷凝器，蒸汽由上往下作快速補(bǔ)充。水?dāng)U散裝置具有易搬運(yùn)、操作簡單、節(jié)約蒸氣、勞動強(qiáng)度低、精油產(chǎn)量高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。目前國內(nèi)外對此技術(shù)的研究及其應(yīng)用報道甚少，周榮琪（1995年）曾用公丁香對這項技術(shù)與水蒸餾做了對比實(shí)驗，得到一些有參考價值的數(shù)據(jù)，對比結(jié)果表明，水?dāng)U散技術(shù)不僅具有得油率高、蒸餾時間短、能耗低、設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)，而且油質(zhì)也較好。這是因為水?dāng)U散強(qiáng)化了蒸餾中的擴(kuò)散作用，抑制了蒸餾中的不利因素水解和熱解作用。
　　
3溶劑浸提法
　　
溶劑浸提法是用水、酒精、石油醚以及其他有機(jī)溶劑對芳香原料（包括含精油的植物各部分、樹脂樹膠以及動物的泌香物質(zhì)等）作選擇性的萃取，排除那些不重要的成分，有選擇地提取香味物質(zhì)。溶劑萃取法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，且可通過選擇不同的萃取溶劑而有選擇地提取致香成分。如在蘋果香精的萃取中，異戊烷對低級醇類的回收率就高于其它萃取溶劑。但從萃取液中有效地除去溶劑且盡量降低致香成分的損失是溶劑萃取法面臨的重要問題。蒸餾-萃取裝置（SDE法）使萃取溶劑的用量大幅度減少，較好地解決了在去除溶劑的過程中失去致香成分的問題。朱旗等（2001年）用SDE法提取的綠茶葉香精油中的香氣總量、數(shù)量及回收率均優(yōu)于普通溶劑萃取法，特別是醇類和酯類，香氣成分尤為突出。與其他提取方法相比，浸提法不僅生產(chǎn)周期長，而且溶劑用量大，設(shè)備較復(fù)雜，密封程度要求較高，溶劑損耗也增加了產(chǎn)品的成本，因此浸提生產(chǎn)多用于較貴的品種（如茉莉、藏紅花等）。
　　
4超臨界CO2萃取法
　　
超臨界流體萃取（SFE）法是引進(jìn)的一種新型提取分離技術(shù)，它利用一種超臨界流體（SCF），如CO2、乙烯、丙烷、丙烯、水等，使其在臨界點(diǎn)附近某區(qū)域內(nèi)與待分離混合物中的溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳遞性，且對溶質(zhì)的溶解能力隨著壓力和溫度的改變在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變動，這種流體可以是單一的，也可以是復(fù)合的。添加適當(dāng)?shù)膴A帶劑可以大大增加其溶解性和選擇性。常用的萃取劑為CO2，因其無毒、不易燃不易爆、價廉，其極性類似乙烷。超臨界CO2萃取技術(shù)更適合脂溶性、高沸點(diǎn)、熱敏性成分,現(xiàn)廣泛用于具有揮發(fā)性成分的研究。
　　
超臨界CO2萃取技術(shù)與一般傳統(tǒng)分離方法相比較，具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。CO2臨界溫度31.4℃，臨界壓力7.28MPa。這樣的性質(zhì)使得超臨界CO2萃取特別適用于天然植物中脂溶性揮發(fā)油、浸膏、樹脂和熱敏性產(chǎn)品的萃取。由于其近常溫的操作溫度，可幾乎保留全部天然香氣本香成分物質(zhì)，故產(chǎn)品香氣天然感好、香氣純正、色澤淺、無溶劑殘留，產(chǎn)品質(zhì)量高。另外提取過程簡單，故分離過程中損失少，收率高，該法在天然植物有效成分的提取中具有越來越廣泛的應(yīng)用前景。符史良等（2002年）用超臨界CO2萃取香草蘭香料，研究了壓力、溫度、時間等因素對香料萃取率的影響，確定了從香草蘭豆莢萃取香料的zui佳工藝條件，并用高效液相色譜（HPLC）測定香料中香蘭素的含量。Luiz等（2001年）以SCF-CO2為溶劑，在23-50℃、8.5-12MPa的條件下對檸檬香草精油的超臨界萃取進(jìn)行了研究，綜合考慮萃取率、萃取速率和產(chǎn)品的質(zhì)量，找到了zui佳的操作條件：p=12MPa，t=40℃。所提取的產(chǎn)品充分保留了檸檬香草中的活性成分和其特有的香味。周江等（1998年）以超臨界CO2為溶劑，采用SFE對香草蘭中香蘭素的提取進(jìn)行了研究，得到的zui佳萃取條件為55℃，39MPa，產(chǎn)品的提取率可達(dá)97.2%，所提取的香蘭素充分保留了香草蘭的營養(yǎng)成分和活性成分，并具有香草蘭獨(dú)特的香氣。
　　
研究者還嘗試將超臨界技術(shù)與其他分離技術(shù)相耦合。如Chang等（2000年）在提取分離綠茶精油時，將SFE技術(shù)與吸附分離技術(shù)相耦合，收到了提高分離效率之功效。
　　
5超聲波萃取法
　　
超聲提取的機(jī)制包括機(jī)械機(jī)制、熱學(xué)機(jī)制及空化機(jī)制。超聲萃取的空化作用是：存在于萃取液中的微氣泡（空化核）在聲場作用下振動，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時，氣泡迅速增長，然后突然閉合，在氣泡閉合時產(chǎn)生激波，在波面處造成很大壓強(qiáng)梯度，因而產(chǎn)生局部高溫高壓，溫度可達(dá)5000K以上，壓力可達(dá)上千個大氣壓，將植物細(xì)胞壁打破，香料得以浸出，從而提高萃取率。另外超聲波次級效應(yīng)，如機(jī)械震動、乳化、擴(kuò)散、擊碎、化學(xué)效應(yīng)等，也能加速提取成分的擴(kuò)散、釋放并與溶劑充分混合而利于提取。選擇合理的聲學(xué)參數(shù)，使萃取液達(dá)到zui大空化狀態(tài)，才能獲得良好的萃取效果。該法zui大的優(yōu)點(diǎn)是提取時間短、溫度較低、收率高。鄭海燕（2003年）用超聲波法提取丁香花中的丁香油，結(jié)果表明該方法的收率比水蒸氣蒸餾高7.8%。楊海燕等（1999年）在自制的超聲萃取試驗裝置上進(jìn)行了超聲萃取寬葉纈草中香料的試驗研究。正交試驗顯示，影響萃取吸光度值的主次因素為：萃取溫度、萃取濃度、萃取時間。較優(yōu)水平為萃取濃度10g/50mL、溫度為45℃、時間2h。進(jìn)行超聲和不加超聲對比試驗表明，加超聲比不加超聲提高吸光度值12%-40%。
　　
6微波輻射誘導(dǎo)萃取技術(shù)
　　
微波輻照誘導(dǎo)萃取法基本原理是促使香料植物組織的維管束和腺胞系統(tǒng)的細(xì)胞破裂，活性物質(zhì)沿破裂的細(xì)胞自由流出，被萃取劑捕獲并溶解其中的一個過程。微波萃取的方法一般分為常壓法、高壓法、連續(xù)流動法。與傳統(tǒng)提取方法相比，新方法的特點(diǎn)是快速、節(jié)能、節(jié)省溶劑、污染小而且有利于萃取熱不穩(wěn)定的物質(zhì)，可以避免長時間高溫引起的物質(zhì)的分解，特別適合于熱敏性組分或從天然物質(zhì)中提取有效成分。另外，微波萃取的傳熱與傳質(zhì)方向一致，因而加熱均勻，萃取效率高。國外已有很多學(xué)者利用微波萃取香料，加拿大環(huán)境署Pare于1994年申請了美國專利，他們對薄荷、洋蔥中的揮發(fā)油進(jìn)行了提取。將剪碎的薄荷葉放入盛有正己烷的玻璃燒杯中，經(jīng)微波短時間處理后，薄荷油釋放到正己烷中，與傳統(tǒng)的乙醇浸提相比，微波處理得到的薄荷油幾乎不含葉綠素和薄荷酮。20s的微波誘導(dǎo)提取與2h的水蒸汽蒸餾、6h的索氏提取相當(dāng)，且提取產(chǎn)物的質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)方法。1991年Jean等在對熏衣草油進(jìn)行微波提取時就獲得了比水?dāng)U散技術(shù)多2.5%的乙酸芳樟酯和9.1%的芳樟醇。該方法與常規(guī)蒸餾法和萃取法相比，所得產(chǎn)品品質(zhì)好、色澤淺、質(zhì)地醇，而且微波輻射誘導(dǎo)萃取具有高效率、高選擇性、不會破壞天然熱敏性物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。另有Chen等（1994年）以正己烷:乙醇提取迷迭香及薄荷葉中的揮發(fā)油為研究體系，系統(tǒng)研究了微波場中的溫度分布，考察了物料量、微波功率、照射時間等對微波提取的影響，并研究了微波提取揮發(fā)油的動力學(xué)過程。
　　
7吸附法
　　
吸附法生產(chǎn)天然香料基本上有兩種形式，即非揮發(fā)性溶劑吸收法和固體吸附劑吸收法。與其他方法相比，吸收法加工過程溫度低、芳香成分不易破壞，產(chǎn)品香氣zui佳。鮮花或食品所揮發(fā)的香氣或香氣成分宜采用吸收法進(jìn)行捕集。但其存在手工操作多,生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低等問題。非揮發(fā)性溶劑吸收法根據(jù)吸收時的溫度不同可分為溫浸法和冷吸收法兩種。溫浸法所用非揮發(fā)性溶劑為精制的動物油脂、橄欖油、麻油等。冷吸收法所用非揮發(fā)性溶劑為精制的豬油和牛油。在冷吸收法摘除的殘花中，仍含有一些芳香成分，可用揮發(fā)性溶劑浸提法提取制取浸膏。固體吸附劑吸收法是利用吸附香氣成分的吸附劑提取低沸點(diǎn)的香氣成分，其特點(diǎn)在于能富集、提取沸點(diǎn)低的香氣成分，且不會破壞香氣的組分和性質(zhì)。但高沸點(diǎn)的組分較少，因此精油收率一般較低。多孔吸附樹脂對極性較小的有機(jī)分子的有強(qiáng)吸附作用，因而主要用于頭香制備。
　　
8微膠囊-雙水相萃取技術(shù)
　　
雙水相萃取分離技術(shù)是近年來溶劑萃取技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的一種新的分離技術(shù)。雙水相能有效分離細(xì)胞勻漿中的極微小碎片，提取醛、酮、醇等弱極性至無極性香味成分，提取過程不需加熱和相變，分相時間短，能耗低。一直以來主要用于生物大分子物質(zhì)、中草藥有效成分的分離方面。劉品華（2000年）提出的微膠囊雙水相法,把微膠囊技術(shù)和雙水相萃取技術(shù)相結(jié)合，用于提取植物精油、能避免提取過程中的高溫、氧化、聚合等情況發(fā)生，有效地保護(hù)了精油的天然組分，通過調(diào)整精油和鹽的用量改變分配比，可控制囊化萃取物中精油的各種成分比，以達(dá)到有目的、zui有效的、zui佳分配比的囊化萃取。如采用微膠囊-雙水相法提取薄荷油、丁香油、檸檬油等，選用環(huán)糊精作包裹材料，由于濕球效應(yīng)，提高了囊心的耐熱穩(wěn)定性，與環(huán)境中的水分、氧氣及紫外線等不良環(huán)境因子隔離，從而避免受其不良影響，能有效地保護(hù)目標(biāo)產(chǎn)物在提取過程中的化學(xué)和物理性質(zhì)指標(biāo)。此技術(shù)應(yīng)用前景較好。
　　
9酶提取法
　　
酶提取法是根據(jù)植物細(xì)胞壁的構(gòu)成，利用酶反應(yīng)具有高度專一性的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的酶，將細(xì)胞壁的組成成分（纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)）水解或降解，破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)的成分溶解、混懸或膠溶于溶劑中，從而達(dá)到提取目的，且有利于提高提取率。酶可以在溫和條件下分解植物組織，較大幅度地提高收率，是一項很有前途的新技術(shù)。梅長松等（2001年）用纖維素酶（CE）法提取松針中的天然香料，確定了酶法提取松針葉中有效成分的zui佳工藝條件。與普通的水提取法相比，酶法具有提取條件溫和,提取率高等優(yōu)點(diǎn)，提取率可以提高40%以上。