植物精油提取技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

李 雙，王成忠，唐曉璇，王曉華

（齊魯工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353）

植物精油提取技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

李 雙，王成忠，唐曉璇，王曉華

（齊魯工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353）

隨著植物精油應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，其提取技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了很多新的提取技術(shù)和方法。綜合介紹幾種植物精油提取技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀，包括水蒸氣蒸餾法、溶劑浸提法、超高壓提取、超聲波輔助萃取、微波輔助萃取、微膠囊雙水相萃取、酶法輔助提取、同時蒸餾-靜置頂空液相微萃取、亞臨界萃取、超臨界CO2萃取等，并對其發(fā)展前景進(jìn)行展望。

植物精油；提取技術(shù)；發(fā)展前景

植物精油是采用蒸餾、萃取等物理方法從芳香植物的花、草、葉、根、莖、枝、樹膠和果實(shí)等中提取出來的具有一定香氣和揮發(fā)性的油狀物質(zhì)［1］。由于植物精油具有增香、抗氧化和抑菌等活性，因此在香料、化妝品、食品、醫(yī)藥等方面得到廣泛應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)的精油提取方法

1.1 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法是目前應(yīng)用最廣的一種精油提取方法，適用于易揮發(fā)、水中溶解度不大的成分的提取，絕大多數(shù)芳香植物，如薄荷、香茅、柏木等都可用此法提取精油。它是利用植物精油各組分蒸氣壓力的不同，使精油在低于100℃的條件下隨著水蒸氣從植物原料中蒸餾出來。該方法所用設(shè)備簡單，易操作，成本低，產(chǎn)量大，無污染。目前，水蒸氣蒸餾法已廣泛用于迷迭香精油、薰衣草精油、羅勒屬植物精油等的提?。?］。這種方法的缺點(diǎn)是：長時間的高溫操作易引起精油中熱敏性化合物的熱分解和易水解成分的水解，導(dǎo)致精油有效成分損失，芳香氣味改變，進(jìn)而降低作為香料的使用價(jià)值。

1.2 溶劑浸提法

溶劑浸提法是用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑如石油醚、乙醚等連續(xù)回流提取或冷浸提取，提取液蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑得到粗制精油。該法提取精油具有得率高、設(shè)備簡單的優(yōu)點(diǎn)。王琦等用有機(jī)溶劑正己烷提取火龍果花精油，可同時將低沸點(diǎn)組分和高沸點(diǎn)組分提取出來，從而減少芳香油的損失，使所得精油的香氣更接近于天然香氣［3］。但有機(jī)溶劑提取的精油不僅含有較多的樹脂、油脂、蠟等雜質(zhì)，還存在溶劑殘留問題，在生產(chǎn)過程中需要通過增加蒸餾裝置來去除有機(jī)溶劑，因此成本較高。

2 新型的精油提取方法

2.1 超高壓提取法

超高壓提取技術(shù)是在常溫條件下提取植物原料中有效成分的新技術(shù)。它是在常溫或較低溫度條件下，對原料迅速施加100 MPa以上的流體靜壓力，保壓一定時間，從而達(dá)到快速、高效提取的目的。武艷梅等用超高壓提取法提取富含諾卡酮的柚皮精油，有效提取和保留了柚皮精油中的諾卡酮［4］。超高壓提取技術(shù)還可用于姜精油等的提取［5］，應(yīng)用前景較好。

與傳統(tǒng)的精油提取方法相比，超高壓提取法可大大縮短提取時間，降低能耗，減少雜質(zhì)成分的溶出，提高精油的得率；能有效避免因熱效應(yīng)引起的精油有效成分結(jié)構(gòu)的變化、損失及生理活性的降低；沒有溶劑的揮發(fā)，更加符合“綠色、環(huán)?！钡囊?。缺點(diǎn)是投資成本高，設(shè)備密封和強(qiáng)度要求高，設(shè)備耗材壽命短。

2.2 超聲波輔助萃取

超聲波輔助萃取是利用超聲波輻射壓強(qiáng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈空化效應(yīng)和次級效應(yīng)，提高萃取成分分子的運(yùn)動速度和頻率，增強(qiáng)溶劑穿透力，使萃取成分與溶劑充分混合，提高萃取效率。冷進(jìn)松等用超聲波輔助水酶法提取啤酒花精油，并對其提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化。確定最優(yōu)條件為：復(fù)合酶添加量3.0%、酶解溫度50℃、酶解時間2.5 h、酶解pH值為5，實(shí)際啤酒花精油提取率為5.27%［6］。此外，謝三都等用超聲波輔助溶劑法提取蘆柑籽精油，所得精油提取率為40.49%［7］。目前超聲波輔助水蒸氣蒸餾法已被廣泛用于南美蟛蜞菊精油、佛手精油等的提取。該法具有提取溫度低，提取率高，提取時間短和節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 微波輔助萃取

微波輔助萃取主要是通過微波穿透萃取介質(zhì)，讓萃取介質(zhì)吸收微波能，使得細(xì)胞因內(nèi)部壓力過大而破裂，有效成分流出并溶解到提取劑里，再通過后續(xù)的過濾分離得到萃取物。目前應(yīng)用較多的微波輔助萃取工藝有微波輔助水蒸氣蒸餾法、微波加速蒸餾法、微波輔助有機(jī)溶劑法和微波水?dāng)U散重力法等。微波輔助萃取具有設(shè)備簡單，適用范圍廣，萃取時間短，萃取率高，重現(xiàn)性好，節(jié)約溶劑和污染小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于天然物質(zhì)中熱敏性成分的提取，具有較好的發(fā)展前景。

2.4 微膠囊-雙水相萃取

微膠囊-雙水相萃取是利用被提取物質(zhì)在不同的兩相系間分配行為的差異進(jìn)行分離，并選用β-環(huán)糊精作為主要的囊壁材料，針對不同的囊化目標(biāo)產(chǎn)物按比例配以α-環(huán)糊精和γ-環(huán)糊精，以提高囊心的耐熱穩(wěn)定性，避免提取過程中的高溫、氧化、聚合等不良影響，能有效保持精油的天然成分，在常溫下可得到性能穩(wěn)定、香味均一的精油成分［8］。一些研究人員將微膠囊技術(shù)和雙水相萃取技術(shù)結(jié)合起來，用于提取植物精油。王娣等用β-環(huán)糊精-硫酸鈉微膠囊雙水相體系萃取地椒精油，具有較好的提取效果［9］。目前，有關(guān)微膠囊-雙水相萃取的研究報(bào)道還比較少。

2.5 酶法輔助提取

酶法輔助提取精油是利用酶反應(yīng)高度專一性的特點(diǎn)，選擇相應(yīng)的酶，將細(xì)胞壁的成分（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)，將細(xì)胞內(nèi)的成分溶解、混懸或膠溶于溶劑中，從而達(dá)到提取的目的［10］。于功明等人用酶法輔助提取迷迭香精油，與未經(jīng)過酶處理直接提取的揮發(fā)油相比，出油率提高了69.2%［11］。酶輔助提取精油能夠在溫和條件下分解植物組織，具有精油得率高、提取時間短、有效成分破壞少的優(yōu)點(diǎn)。

2.6 同時蒸餾-靜置頂空液相微萃取

同時蒸餾萃取是根據(jù)道爾頓分壓定律，利用樣品蒸汽和萃取溶劑的蒸汽在密閉的裝置中充分混合，各組分在低于各自沸點(diǎn)時能被蒸餾出來，揮發(fā)性成分首先被蒸餾出來，然后和萃取劑在螺旋形冷凝管上完成萃取，根據(jù)萃取劑與水比重的差異將兩者分開，最后回收萃取液。頂空液相微萃取將有機(jī)溶劑懸于微量進(jìn)樣針頭或置于待測溶液上方，分離富集分析物。適用于分析物容易進(jìn)入樣品上方空間的揮發(fā)性或半揮發(fā)性有機(jī)化合物。同時蒸餾-靜置頂空液相微萃取就是將同時蒸餾技術(shù)與靜態(tài)頂空液相微萃取相結(jié)合的一種新型萃取技術(shù)。它最大的優(yōu)點(diǎn)是萃取速度快，操作簡單，產(chǎn)率高，節(jié)約能源。目前國內(nèi)還沒有關(guān)于采用此法萃取植物精油的報(bào)道，但國外已采用此法提取了蒿精油［12］。

2.7 亞臨界萃取

亞臨界萃取技術(shù)是利用亞臨界流體作為萃取劑，在密閉、無氧、低壓的壓力容器內(nèi)，依據(jù)有機(jī)物相似相溶的原理，通過萃取物料與萃取劑在浸泡過程中的分子擴(kuò)散過程，使固體物料中的脂溶性成分轉(zhuǎn)移到液態(tài)萃取劑中，再通過減壓蒸發(fā)將萃取劑與精油分離，最終得到植物精油的一種新型萃取與分離技術(shù)。目前，亞臨界流體萃取技術(shù)已用于金柚柚皮精油等的萃?。?3］。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，萃取時間短，萃取率高，油質(zhì)干凈純正，對環(huán)境無污染。因此，亞臨界萃取符合“綠色、健康”的萃取新理念，是一種綠色安全、前景廣闊的萃取技術(shù)。

2.8 超臨界CO2萃取

超臨界流體萃取是一種以超臨界流體為溶劑，從固體或液體中萃取出某些有效組分，并進(jìn)行分離的萃取技術(shù)。因CO2具有無毒、無臭、不燃、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，因此工業(yè)領(lǐng)域常用的超臨界流體是CO2。SMaksimovic等用超臨界CO2萃取法提取薄荷精油，提取率更高，產(chǎn)品質(zhì)量更好［14］。國內(nèi)已用超臨界CO2萃取法得到茉莉花精油、薄荷精油等。超臨界流體萃取法具有萃取和分離的雙重作用，物料無相變過程，工藝流程簡單，萃取率高，無有機(jī)溶劑殘留，產(chǎn)品質(zhì)量好，無環(huán)境污染。缺點(diǎn)是萃取時需要高壓操作，對設(shè)備要求較高，一次性投資大，對工藝操作人員的技術(shù)水平等要求較高。

3 結(jié)語

被譽(yù)為“液體黃金”的植物精油因具有抗氧化、抑菌等功效，已被越來越多地用于醫(yī)藥、化妝品和食品等領(lǐng)域。為了獲得安全、高品質(zhì)的植物精油，學(xué)者在植物精油的提取方面做了很多工作，但是目前應(yīng)用最廣的還是傳統(tǒng)的精油提取法，而大部分新型精油提取技術(shù)的應(yīng)用范圍仍限于實(shí)驗(yàn)室，難以走進(jìn)工業(yè)化生產(chǎn)。因此，相關(guān)研究和探索仍有待繼續(xù)深入。

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［責(zé)任編輯：羅 香］

Research Development and App lication Status of the Extraction Techniques of Plant Essential Oil

LIShuang，WANG Cheng-zhong，TANG Xiao-xuan，WANG Xiao-hua
（School of Food and Bioengineering，Qilu University of Technology，Jinan 250353，Shandong，China）

With more and more application fields of plant essential oil field，the extraction of essential oil has been further developed，and many new extraction techniques and methods appeared.The principle，advantages，disadvantages and application status of several kinds of plant essential oil extraction technology was introduced in this paper，including steam distillation，solvent extraction，ultrahigh pressure extractionmethod，ultrasonic assisted extraction，microwave assisted extraction，microcapsule aqueous two-phase extraction，enzymatic extraction，simultaneous hydro-distillation-static headspace liquid phase microextraction，subcritical fluid extraction technology，supercritical CO2extraction.And the development prospect of plant essential oil extraction technology was put forward.

plant essential oil；extraction technology；development prospect

TS225

A

1006－8481（2014）04－0007－03

2014－05－06

李雙（1989—），女，齊魯工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向：食品資源開發(fā)。