水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油研究進(jìn)展

胡程香，吳啟康，田曉靜，高丹丹，李明生，2，陳士恩

（1.西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730124；2.甘肅省動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州 730030）

0 引言

揮發(fā)油又稱精油（Essential oils），是廣泛存在于植物體內(nèi)的芳香族化合物、脂肪族化合物和萜類化合物的總稱，主要分為萜類、烷烴、烯烴、醇類、酯類、含羥基類和羧基類物質(zhì)[1]。提取后的揮發(fā)油呈淡黃色油狀液體、有香味，常溫下可揮發(fā)，可依據(jù)香味來評(píng)價(jià)提取品質(zhì)。揮發(fā)油具有抗炎[2]、抗過敏[3]、抗微生物[4]、抗癌[5]、酶抑制[6]等多種生物活性，在醫(yī)藥化學(xué)、食品、化妝品等行業(yè)廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有較多針對(duì)植物揮發(fā)油提取、組分分析[7-8]等研究，涉及不同產(chǎn)地[9]、不同生長(zhǎng)期、不同部位[10]、不同成熟期、陳年與新鮮[11]、不同貯藏條件[12]下?lián)]發(fā)油組成鑒定和含量間的差異研究。為充分了解和進(jìn)一步利用揮發(fā)油的功效成分與實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，現(xiàn)對(duì)植物揮發(fā)油的提取研究現(xiàn)狀展開介紹。

1 揮發(fā)油提取方法研究進(jìn)展

揮發(fā)油提取方法主要有水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑萃取法、酶解法、聲波提取法、超臨界流體萃取法[13]、同時(shí)蒸餾萃取法[14]、固相微萃取法[15]、頂空采集法[16]等，各種方法在提取率、揮發(fā)油組成上存在一定差異。于勇杰等人[17]超聲臨界CO2萃取法提取率最高（22.12%），其次為溶劑萃取法（18.28%），水蒸氣蒸餾法的提取率最低（2.17%）；以不同方法（水蒸氣蒸餾法、固相微萃取法、頂空采集法和氣囊采集法）提取沙棗揮發(fā)油后再用GC-MS技術(shù)對(duì)其化合物種類和含量，發(fā)現(xiàn)4種方法共檢測(cè)出51種化合物種類和含量，4種方法分別檢出13，19，22，18種。因提取純度較高、種類較多，水蒸氣蒸餾法在生產(chǎn)和試驗(yàn)中較常用，針對(duì)水蒸氣蒸餾法在揮發(fā)油提取工藝優(yōu)化進(jìn)行歸納。

2 水蒸氣蒸餾法（Steam distillation，SD）

水蒸氣蒸餾法指將含揮發(fā)性成分的食品和藥材的粗粉或碎片，浸泡濕潤(rùn)后，加熱蒸餾或通入水蒸氣蒸餾，樣品中的揮發(fā)性成分隨水蒸氣蒸餾而帶出，操作簡(jiǎn)單，且不存在溶劑污染。但加熱溫度過高易造成活性成分損失。水蒸氣蒸餾法常用裝置有揮發(fā)油測(cè)定器（Essential oil distillation apparatus，EODA）和傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾裝置（Steam distillation apparatus，SDA）。現(xiàn)從料液比、浸泡時(shí)間、蒸餾溫度和蒸餾時(shí)間的角度綜合分析水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油時(shí)各因素的影響。

2.1 料液比

水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油時(shí)，料液比為1∶3.5～1∶20。其中，張海英等人[18]研究了料液比對(duì)EODA法提取異株百里香揮發(fā)油的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)料液比為1∶16時(shí)提取率最高（1.21%）。在使用SDA法時(shí)在蒸餾瓶中添加過多的水難以沸騰，由于蒸汽不斷的液化補(bǔ)充，很難控制容器中的水分，因此加水量浸沒樣品即可。

2.2 浸泡時(shí)間

水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油參數(shù)匯總見表1。

表1 水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油參數(shù)匯總

水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油時(shí)，適當(dāng)浸泡有利于提高揮發(fā)油提取率，但浸泡時(shí)間過久，則會(huì)破壞其成分，造成流失。浸泡時(shí)間在2～6 h為較佳范圍。仇小艷等人[19]比較了不同浸泡時(shí)間對(duì)EODA法提取大蒜揮發(fā)油的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)浸泡3 h后進(jìn)行提取，其效果最佳。SDA法文獻(xiàn)中很少涉及浸泡時(shí)間的研究。

2.3 蒸餾溫度

EODA法在試驗(yàn)過程中很少研究溫度因素，因?yàn)楫?dāng)溫度太低時(shí)，蒸餾水很難氣化攜帶出揮發(fā)油，溫度設(shè)置一般不低于80℃；溫度設(shè)置也不宜太高，當(dāng)溫度太高時(shí)候蒸餾水暴沸，不但樣品粉末會(huì)濺到揮發(fā)油測(cè)定器的彎管上端，而且容易破壞一些揮發(fā)油成分，影響提取效果，因此溫度設(shè)置在110℃以下為宜。SDA法的蒸餾溫度一般根據(jù)樣品瓶?jī)?nèi)的溫度設(shè)定，保證在樣品瓶當(dāng)中產(chǎn)生氣體的溫度達(dá)到100℃左右，讓樣品瓶中有蒸汽被蒸出即可。

2.4 蒸餾時(shí)間

由表1可知，水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油時(shí)，蒸餾時(shí)間多在2～10 h范圍內(nèi)，其中5～8 h較常用。楊榮平等人[20]研究了不同蒸餾時(shí)間對(duì)當(dāng)歸揮發(fā)油的提取影響，發(fā)現(xiàn)提取率從0.2%波動(dòng)上升，8 h后提取率（0.4%） 趨近平穩(wěn)。張壯麗等人[21]研究了蒸餾時(shí)間對(duì)EODA法提取魚腥草揮發(fā)性的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)提取率蒸餾時(shí)間的延長(zhǎng)而隨之逐漸升高，12 h達(dá)到最高點(diǎn)；采用正交試驗(yàn)分析了6，8，10 h的3個(gè)不同蒸餾時(shí)間，平均提取率分別為0.089%，0.097%，0.108%。葉琳[22]采用正交試驗(yàn)優(yōu)化SDA法提取辛夷揮發(fā)油的工藝，較佳提取時(shí)間為8 h，此時(shí)提取率為1.73%。

3 結(jié)語

EODA法和SDA法提取效果有所不同，曾建偉等人[23]比較了EODA法與SDA法在提取蓮子芯揮發(fā)油時(shí)的效果，并采用GC-MS檢測(cè)分析揮發(fā)性物質(zhì)成分與含量，發(fā)現(xiàn)SDA法提取物種類有29種成分，占揮發(fā)油總成分的93.56%；而EODA法提取物只有18種，占揮發(fā)油總成分的77.96%。EODA法的儀器搭建簡(jiǎn)單，但是原料易焦化、揮發(fā)油品質(zhì)不高；SDA法儀器搭建繁瑣，且易受室溫影響，但是避免了EODA法的焦化缺點(diǎn)，獲得純度較高的揮發(fā)性物質(zhì)。

EODA法和SDA法在揮發(fā)油提取中，各有優(yōu)缺點(diǎn)，且提取率受到各因素的影響，且各個(gè)因素在現(xiàn)研究中的波動(dòng)范圍較大[24]。在實(shí)際生產(chǎn)和時(shí)間中，應(yīng)結(jié)合原料特性以實(shí)驗(yàn)室設(shè)備情況，有針對(duì)性地選擇提取方法和工藝條件，以有效提取其中活性成分。除此之外，現(xiàn)有研究表明超聲波輔助提取和微波輔助提取能有效提高揮發(fā)油提取率效果。隨著科學(xué)研究的發(fā)展，多種方法聯(lián)合使用，在不影響功效成分活性的條件下，便可能提高其提取率，為揮發(fā)油的深入開發(fā)利用提供基礎(chǔ)。

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