超臨界CO2萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)上的應(yīng)用研究進(jìn)展

夏芙蓉，侯雙迪，賈麗娜

超臨界CO2萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)上的應(yīng)用研究進(jìn)展

夏芙蓉，侯雙迪，*賈麗娜

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院，河北滄州061100）

超臨界流體萃取是一項(xiàng)高新技術(shù)，在化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、香料工業(yè)等產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用廣泛。綜述了超臨界流體萃取技術(shù)的基本原理和技術(shù)方法、超臨界CO2技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以及超臨界CO2萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)上對(duì)天然香料的提取應(yīng)用和該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展前景。

超臨界CO2萃取技術(shù)；天然香料工業(yè)；發(fā)展

1 超臨界流體萃取技術(shù)簡(jiǎn)介

超臨界流體（Supercritical fluid，簡(jiǎn)稱(chēng)SF或SCF）[1]是指一種位于超臨界溫度（Tc）和超臨界壓力（Pc）狀態(tài)下的流體。超臨界流體萃取技術(shù)（Supercritical fluid extraction，SFE）是指將超臨界流體作為萃取劑，在固體物質(zhì)或液體物質(zhì)中萃取出特定的成分，并因此達(dá)到分離目的的一種萃取技術(shù)。該技術(shù)具有節(jié)省時(shí)間、操作方便、回收率高、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保的技術(shù)，發(fā)展前景廣泛。

由于CO2具有無(wú)毒無(wú)害、無(wú)殘留、不易點(diǎn)燃、易得到、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，臨界溫度和臨界壓力適合，成為最適合超臨界流體萃取中的優(yōu)選萃取劑[2]。而超臨界CO2萃取技術(shù)應(yīng)用于天然香料產(chǎn)業(yè)的提取中已有較深入的研究。

2 超臨界CO2萃取技術(shù)在天然香料提取方面的應(yīng)用

傳統(tǒng)型提取香精香料的方法[3]由于要對(duì)進(jìn)行萃取的原料物質(zhì)進(jìn)行加熱的操作過(guò)程，不可避免地會(huì)導(dǎo)致香精香料中含有的不耐熱物質(zhì)和化學(xué)成分不穩(wěn)定物質(zhì)遭到一定程度的破壞，從而喪失其獨(dú)特的香氣與特殊的味道。因此，選擇一種新型、高效的技術(shù)應(yīng)用于天然香料的提取過(guò)程，可以提升天然香料的品質(zhì)。而超臨界CO2萃取技術(shù)[4]憑借其萃取能力強(qiáng)、萃取時(shí)間短、適于熱敏性強(qiáng)、易氧化分解物質(zhì)成分的提取，以及萃取的產(chǎn)品無(wú)溶劑殘留等優(yōu)點(diǎn)，成為超越傳統(tǒng)提取方法的新型工藝技術(shù)。

2.1 對(duì)植物鮮花芳香成分的提取

由于鮮花中含有不穩(wěn)定的芳香成分，這種芳香成分極其不穩(wěn)定，且受熱易氧化分解變質(zhì)，而超臨界CO2具有較低合適的臨界溫度和操作溫度，因此可選擇超臨界CO2萃取技術(shù)對(duì)鮮花中的芳香成分進(jìn)行提取，我國(guó)已有較多研究。

李力群等人[5]利用超臨界CO2萃取-分子蒸餾技術(shù)對(duì)云產(chǎn)玫瑰油提取分離，結(jié)果表明通過(guò)超臨界CO2萃取工藝得到的玫瑰油中鑒定出的51種成分，絕大多數(shù)是低相對(duì)分子質(zhì)量的高級(jí)醇類(lèi)。

石文華[6]將超臨界CO2萃取技術(shù)應(yīng)用于天然香料浸膏和中藥有效成分萃取中，用槐花作為萃取的原材料，分別通過(guò)超臨界CO2萃取技術(shù)和夾帶劑修飾的超臨界CO2萃取技術(shù)將同一批槐花原料萃取了2次，試驗(yàn)過(guò)程展現(xiàn)了超臨界CO2萃取技術(shù)具有選擇性，確定了超臨界CO2萃取香料最適的工藝條件為低溫低壓條件。另外，對(duì)梔子花、薰衣草、月季等香料植物的超臨界CO2萃取技術(shù)[7-9]都有相關(guān)研究。

2.2 對(duì)植物種子、水果中芳香成分的提取

植物種子和果實(shí)中包括大部分水果中含有的揮發(fā)性油和較多油脂成分，因此利用超臨界CO2萃取技術(shù)對(duì)植物種子、水果中芳香成分的研究也很多。

王欣等人[10]通對(duì)研究超臨界CO2萃取技術(shù)的影響因素得出，其影響因素包括大蒜的類(lèi)別、預(yù)處理的情況，在同樣的萃取條件和分離條件下，通過(guò)單因素試驗(yàn)法研究大蒜的類(lèi)別（包括興平白蒜、獨(dú)蒜、大紅蒜）、物料添加量、破碎手段，以及粒度、蒜皮添加量對(duì)萃取率的影響，以獲得最優(yōu)萃取條件。以興平白蒜作為萃取原料，破碎粒度3~4mm，物料添加量400 g，蒜皮添加量2.5 g。

劉勁蕓等人[11]研究提取柚子葉的揮發(fā)性成分，選擇超臨界CO2萃取技術(shù)進(jìn)行提取研究，并將揮發(fā)油得率用作衡量工藝參數(shù)指標(biāo)，以正交試驗(yàn)法觀(guān)察在超臨界CO2萃取過(guò)程中萃取時(shí)間、萃取壓力、萃取溫度，以及CO2流量對(duì)柚子葉揮發(fā)油得率的干擾。通過(guò)試驗(yàn)表明，最適條件為萃取壓力20 MPa，萃取溫度45℃，CO2流量7 kg/h，萃取時(shí)間120 min。另外，對(duì)肉豆蔻[12]、花椒[13]、柑橘[14]等植物種子、果實(shí)的超臨界CO2萃取技術(shù)也均有一定研究。

2.3 對(duì)植物莖、葉中芳香成分的提取

在日常生活之中，以香料植物中的莖、葉為萃取原料進(jìn)行萃取的物質(zhì)有很多，工業(yè)上利用超臨界CO2對(duì)一些香料植物莖、葉中芳香成分進(jìn)行提取應(yīng)用的也有很多，通常這些物質(zhì)用量大、用途廣泛。

楊靖[15]研究提取茶葉中含有的香氣成分，通過(guò)超臨界CO2萃取技術(shù)來(lái)提取香氣成分，為得到最佳的萃取條件，利用正交試驗(yàn)法，并對(duì)所得的萃取產(chǎn)物進(jìn)行GC/MS定性分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，最適萃取工藝為萃取溫度50℃，萃取時(shí)間4 h，CO2流量8 L/h，萃取壓力30 MPa，得率為2.82%，共鑒定出28種帶有香味的成分。

梁呈元等人[16]分別利用水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法分別對(duì)薄荷油進(jìn)行提取，使用GC/MS技術(shù)對(duì)存在于這2種揮發(fā)油中的化學(xué)成分進(jìn)行了研究和鑒別。試驗(yàn)結(jié)果顯示，超臨界CO2萃取法提取薄荷油的出油率更高，2種方法提取獲得的薄荷油主要化學(xué)成分均是薄荷醇。另外，對(duì)靈香草[17]、生姜[18]、紫蘇[19]等植物莖、葉也常常被進(jìn)行超臨界CO2萃取技術(shù)的研究。

3 超臨界CO2萃取技術(shù)存在的問(wèn)題[20]及應(yīng)用前景

盡管超臨界CO2在天然香料工業(yè)上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，但仍存有不足：①根本認(rèn)識(shí)上的不同，研究人員與產(chǎn)業(yè)人員存在認(rèn)識(shí)上的差異；②開(kāi)發(fā)深度的欠缺，對(duì)品質(zhì)的控制問(wèn)題缺乏相關(guān)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)；③產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目比例很低[21]。針對(duì)以上問(wèn)題，應(yīng)加大對(duì)這一技術(shù)產(chǎn)業(yè)人員的培養(yǎng)，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，加強(qiáng)各產(chǎn)業(yè)間的聯(lián)系溝通，使其更具備競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著天然香料工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)已成為香料生產(chǎn)的大國(guó)，在香料產(chǎn)業(yè)國(guó)際市場(chǎng)中占有了一定的國(guó)際地位。國(guó)際香料香精的發(fā)展特點(diǎn)[22]具有壟斷度高、競(jìng)爭(zhēng)大、高科技投入大的特點(diǎn)，其中在高科技投入中用于新型分離與加工技術(shù)的投入比例也越來(lái)越大。超臨界CO2萃取技術(shù)作為節(jié)能、高效、環(huán)保的一種在天然香料工業(yè)提取的新型工藝，而且應(yīng)用該技術(shù)所得到的產(chǎn)物純度高、生產(chǎn)過(guò)程安全、對(duì)環(huán)境環(huán)保無(wú)污染，不僅符合當(dāng)今工業(yè)化生產(chǎn)的要求，而且符合當(dāng)今世界注重可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。隨著該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步被發(fā)掘和對(duì)其研究進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，超臨界CO2萃取技術(shù)必將成功推動(dòng)我國(guó)在天然香料提取的研究開(kāi)發(fā)向更高層次發(fā)展及應(yīng)用，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

[1]趙春海.超臨界流體萃取技術(shù)原理及應(yīng)用研究簡(jiǎn)述[J].生命科學(xué)儀器，2006（6）：33-35.

[2]陶鷹，朱保昆，鄭凱清，等.超臨界CO2萃取天然植物香料研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品添加劑，2008（1）：79-83.

[3]胡文，何靜，樊永明，等.植物性天然香料及其提取技術(shù)[J].精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品，2004（6）：6-9.

[4]廖傳華.超臨界CO2萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)中的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].香料香精化妝品，2003（1）：27-31.

[5]李力群，喬月梅，紀(jì)曉東，等.采用超臨界CO2萃取-分子蒸餾技術(shù)對(duì)云產(chǎn)玫瑰油的提取分離及GC-TOFMS分析[J].香料香精化妝品，2016（5）：17-21.

[6]石文華.槐花和決明子有效成分的超臨界流體萃取[D].大連：大連理工大學(xué)，2005.

[7]何天平，陳巖冰，晏家瑛，等.超臨界CO2萃取梔子花頭香精油及其分析應(yīng)用[J].香料香精化妝品，2011（1）：17-20.

[8]趙文彬，陳韓英，許玉華，等.超臨界CO2萃取薰衣草揮發(fā)油的工藝研究[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（5）：634-636.

[9]金波，張鏡澄，饒勵(lì)，等.超臨界CO2提取梔子花頭香成分的研究[J].天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)，1990（4）：23-28.

[10]王欣，陳慶華，李元瑞.大蒜超臨界CO2萃取中工藝因素對(duì)萃取率的影響[J].食品工業(yè)，2006（5）：30-32.

[11]劉勁蕓，徐世濤，魏杰，等.超臨界CO2萃取柚子葉揮發(fā)油的研究及GC-MS分析[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2013（9）：1 330-1 336.

[12]屠雄彪，黃一平.超臨界CO2萃取肉豆蔻中揮發(fā)油工藝研究[J].中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)刊，2012（1）：171-172.

[13]張艷軍，楊途熙，魏安智，等.超臨界CO2萃取花椒果皮總黃酮的工藝[J].食品工業(yè)科技，2013（5）：188-191.

[14]高余朵，李保國(guó).柑橘精油的超臨界CO2萃取實(shí)驗(yàn)研究[J].上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（3）：207-210.

[15]楊靖.超臨界流體萃取茶葉香氣成分的研究[J].食品科技，2008（6）：83-85.

[16]梁呈元，佟海英，趙志強(qiáng)，等.水蒸氣蒸餾法與超臨界CO2萃取法提取薄荷油的化學(xué)成分比較[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2007（1）：81-84.

[17]朱凱，毛連山，朱新寶.超臨界CO2萃取靈香草精油及其化學(xué)成分研究[J].精細(xì)化工，2005（9）：681-684.

[18]黃鶴歸，葉曉川，田連起，等.超臨界CO2萃取法與水蒸氣蒸餾法提取桂枝-干姜藥對(duì)的化學(xué)成分比較[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2011（24）：85-92.

[19]金建忠.超臨界CO2萃取紫蘇葉揮發(fā)油的工藝優(yōu)化[J].食品科學(xué)，2011（6）：124-126.

[20]蔡建國(guó).天然香料植物的超臨界CO2萃取及應(yīng)用問(wèn)題[J].香料香精化妝品，2000（2）：32-36.

[21]陶鷹，朱保昆，鄭凱清，等.超臨界CO2萃取天然植物香料研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品添加劑，2008（1）：79-83.

[22]張殿義.國(guó)內(nèi)外香料香精工業(yè)概況與市場(chǎng)分析[J].日用化學(xué)品科學(xué)，2004（10）：1-5.◇

Research Progress on Application of Supercritical CO2in Natural Perfume Industry

XIA Furong，HOU Shuangdi，*JIA Li'na
（College of Science and Technology，Hebei Agricultural University，Cangzhou，Hebei061100，China）

Supercritical fluid extraction is a new technology in chemical industry，food industry，pharmaceutical industry，perfume industry and other industries on a wide range of applications.This article reviews the basic principle，the technology of supercritical fluid extraction method，advantages of supercritical CO2in the industrial application of natural spices on extraction of natural spices and the technology development prospects.

supercritical CO2extraction technology；natural perfume industry；develop

TQ654

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.06.049

1671-9646（2017）06b-0058-03

2017-05-06

夏芙蓉（1995—），女，本科，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與工程。

*通訊作者：賈麗娜（1988—），女，碩士，助教，研究方向?yàn)槭称肺⑸铩?/p>