精油萃取方法

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精华--史上最全植物精油的提取方法

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        提取植物挥发油不仅对香料、食品、日用化妆品工业生产具有实用价值,而且对人类保健也有重要意义。大多具有独特香味,具有杀菌、刺激、放松等效应,能使人适度兴奋、减缓疲劳及产生松弛感等,日益受到药物化学、药物学和分析化学等领域专家学者的关注。植物挥发油,又称植物精油,具有挥发性且可随水蒸气蒸馏出来的油状液体,多呈无色或淡黄色,具有特殊气味 (多为香气 )或辛辣味,一般在室温下可挥发,难溶于水,易溶解于无水乙醇、乙醚、氯仿、脂肪油。在化学结构上主要分为萜类、烷烃、烯烃、醇类、酯类、含羰基和羧基类物质。由植物花、果实合成释放的挥发性物质,一般具有一定的香气;由营养组织如叶片等释放的挥发性物质,包括萜类、脂肪酸衍生物,如醛类和醇类化合物等。本文总结回顾了压榨法,水蒸气蒸馏法,溶剂萃取,吸收法等植物挥发油传统提取方法,并综述了多种现代分离技术在植物油提取中的应用研究进展,主要包括酶法、CO2超临界流体萃取、亚临界水萃取、超声波辅助提取、微波辐射、微胶囊-双水相萃取、同时蒸馏萃取及固相萃取等精油提取方法。
 
植物精油的提取方法

压榨法
  压榨法是最传统的方法,其原理是以强大压力压榨原料,即利用机械器具施加压力使植物汁液流出的方法,使其油胞破裂,导致油分流出。其具体过程就是对原料进行压榨处理,收集榨取物,然后静置分层或用离心机分出油分即可得粗品。由于该法在室温中操作,因此所得挥发油质量好,可保持精油原有的新鲜香味。但是该方法所得产品不纯,可能含有水分、叶绿素、粘液质及细胞组织等杂质而呈混浊状态,同时很难将挥发油完全压榨出来。由于该法操作复杂,出油率低,成品保存时间短,因此不适用于工业生产。这种方法是最传统,最简单的方法,如最高级的柑橘类精油是由简单的压榨法所取得的,虽然以前纯粹是以手工进行(挤压果皮并用海绵来吸附挤出的精油),现在则以离心机来取代。由于压榨的过程中完全不用加热,萃取出的精油香味和化学组成则完全来自于植物本身。不像蒸馏法,压榨法萃取的精油包含有蜡等非挥发性的物质,相对使得压榨精油的保存期限较短。

水蒸气蒸馏法(SDE法)
  水蒸气蒸馏是水分子向植物细胞组织中渗透,置换出香精油,在水蒸气作用下,形成的油水共沸物同时被蒸馏出来的原理来制备香精油。即将药材粉碎后,加水浸泡后,采用特制挥发油提取装置通入水蒸气,使挥发油随导入的蒸气一同馏出。馏出液分为油水混合物,经盐析并用无水乙醚萃取,旋转蒸发回收溶剂,用固体Na2SO4干燥除去水分,即可得到挥发油成分。SDE法设备简单,成本低廉,操作容易,回收率较高,为工业生产中的常用方法。但由于其系统开放,温度较高,易导致原料受强热而焦化或成分改变,回收物中还可能含有少量蒸馏过程中产生的挥发性分解产物,甚至植物精油的芳香气味也可能发生变化,从而降低提取物的价值。一般说来叶子、花等较为柔软的植物组织不经事前处理即可直接蒸馏,但像树皮之类的较坚硬的植物组织则要经过切割、压碎的处理来帮助精油的释放。水蒸汽蒸馏是目前应用最广泛的一种方法,适用于挥发性的、在水中溶解度不大的成分的提取。水蒸气蒸馏法可分为共水蒸馏法与水蒸气蒸馏法。前者是把植物浸在水中加热产生水蒸气;后者把植物浸在水蒸汽中,利用水蒸气带走易挥发油的原理来制备香精油。经研究后者可以更有效的保留精油的疗效和特殊气味。

水蒸气蒸馏法(SDE法)
  研究表明在各种蒸馏方式中以水蒸气蒸馏操作最为简单,不但可降低香料成分的馏出温度,而且可防止分解或变质。SDE法是一种提取、分离和富集试样中挥发性、半挥发性成分的有效方法,其特点是水蒸气蒸馏与溶剂萃取二合为一,从而减少操作步骤,缩短分析时间,节省萃取溶剂,而且设备相对简单。SDE法具有良好的重现性和较高的萃取效率,有机溶剂用量少,挥发油不需进行复杂预处理,可直接进行气相色谱-质谱分析等优点。
  但是水蒸气蒸馏也存在缺点,即易发生高温热解、氧化等副反应,而且对水溶性好、挥发性低的成分萃取效率较低,在蒸馏过程中水蒸气的高温使热敏性物质容易分解,水蒸气蒸馏法提取时间长,得率低,尤其是特征成分癸正壬酮、月桂醛、癸醛、α-蒎烯等醛酮类与萜类成分,酰乙醛因长时间加热而氧化降解,甚至检测不到癸酰以及癸酸数十种成分。癸酰乙醛被认为是鱼腥草特征乙醛的存在,从而影响产品的风味与功能,由于操作温度较高会引起精油中热敏性化合物的热分解和易水解成分的水解。基于水蒸气蒸馏存在的问题,人们开始致力于改进蒸馏设备,从而出现了加压串蒸、连续蒸馏、带复馏柱蒸馏以及涡轮式快速水蒸气蒸馏等形式。

溶剂萃取法(SE法)
  根据植物中各种成分在溶剂中的溶解性质,将有效成分从植物组织内溶解出来的方法。对不宜用水蒸气蒸馏法提取的植物精油原料,有时直接利用有机溶剂浸取,常用有机溶剂有石油醚、二硫化碳、四氯化碳、苯等,提取方法有浸提法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续提取法等。其优点在于仅通过一步萃取即可提取植物所含挥发油,但该法需消耗大量高纯度有机溶剂,工作量大,提取时间长,提取物需要进一步浓缩,必然导致部分挥发油损失,此外溶剂杂质也可能会对色谱分析结果造成影响。有机溶剂浸提法是根据各种成分在溶剂中的溶解性质,选用对活性成分溶解度大,对不需要溶出成分溶解度小的溶剂,将有效成分从组织内溶解出来的方法。粗制精油可以通过低沸点有机溶剂如石油醚、乙醚等连续回流提取或冷浸提取,提取液蒸馏或减压蒸馏除去溶剂即得。该法中精油的得率较高,精油含杂质较多,需要进一步精制。黄诚等以环己烷-丙酮复合溶剂提取大蒜精油,对复合溶剂提取大蒜精油的工艺条件进行了研究,结果表明,提取大蒜精油最佳工艺条件为:环己烷-丙酮复合溶剂质量配比7:3,料液质量比为1:6,浸提温度55℃,浸提时间6 h。该方法的优点在于精油获得率高、脱色效果好,缺点是有机溶剂残留、有毒、萃取时间长、效率低。有机溶剂提取法是根据黄酮类化合物与杂质极性不同来选择适合的有机溶剂,其选择性好、渗透性强、浸出率比热水法高,但提取产物的有效成分质量分数不高,大量有机溶剂的使用对环境有污染。一般游离甙元,难溶或不溶于水,易溶于甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂,黄酮甙类易溶于水、甲醇、乙醇等强极性的溶剂,故高浓度的醇(如90%左右)宜于提取甙元,60%左右浓度的醇水溶液适宜提取甙类与热水浸提法的比较试验表明,用乙醇提取鱼腥草叶中的黄酮类化合物明显高于水提法。
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