對(duì)長白山香料植物提取香氣成分的研究

肖影 秦立武 劉麗杰 陳慶紅 趙瑩 李冰巖 劉穎

摘要：本研究旨在開展香蒿的香氣成分提取工藝進(jìn)行分析研究，通過實(shí)驗(yàn)室工藝確定最佳配水量以及蒸餾時(shí)間，并通過實(shí)際應(yīng)用實(shí)證。本研究同時(shí)對(duì)長白山其他幾種常見的香料香氣成分的提取展開相關(guān)分析。

關(guān)鍵詞：香蒿；精油；香氣

中圖分類號(hào)： TS255.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.10.027

在我國廣袤的土地上，擁有的植物天然性香料的資源極其豐富，已知的天然芳香植物種類有500多種[1]。當(dāng)前我國的精油出口量占全世界總額近10%[2]。而由于當(dāng)前的香料植物提取加工工藝相對(duì)落后，香料的資源往往只有小部分會(huì)被開發(fā)與利用，而很多的植物天然性香料也只能進(jìn)行初步的提取，其產(chǎn)量與純度極低，因此不少的產(chǎn)品會(huì)被運(yùn)往國外再進(jìn)行二次的深加工，這種現(xiàn)狀迫使我國只能被視為潛在香料大國[3-4]。因此在國內(nèi)市場(chǎng)上，天然性的植物性香料往往緊俏，大量寶貴資源被嚴(yán)重的浪費(fèi)。以長白山為例，該山區(qū)有野生植物種類達(dá)1619種，而之中屬于香料植物的有百種之多。結(jié)合長白山的植物種類，為了分析該山區(qū)的香料植物香氣成分提取技術(shù)，結(jié)合山區(qū)香料植物的保護(hù)等級(jí)、數(shù)量基數(shù)以及香氣成分提取難易程度等因素考慮，本次研究擬對(duì)本區(qū)的蒿屬植物香蒿的香氣提取技術(shù)展開研究。

1香蒿的利用價(jià)值

香蒿是長白山中一種野生較多的植物，其有較高的可利用價(jià)值。我國歷史上早己作為中藥、香料進(jìn)行使用，香蒿在中藥當(dāng)中性溫，且香蒿嫩枝葉可入藥，具有涼血、清熱、解暑作用，可以用來治血熱、啞血、骨蒸潮熱、中暑、頭暈、久熱及寒熱等癥狀；香蒿全草可提取出芳香油，并供化學(xué)、工業(yè)以及藥用。香蒿精油提取，是對(duì)長白山當(dāng)?shù)匾吧Y源的一種有效的開發(fā)與利用，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)效應(yīng)。同時(shí)，香蒿精油提取也能為天然香料增添新品種。香蒿精油具涼香、藥香，氣味清爽、香氣濃郁，該精油適用于男用的化妝品當(dāng)中，同時(shí)亦可用來做香水、香皂以及空氣清新劑等[5]。

2香蒿的形態(tài)特征

香蒿又名為圓頭蒿，是一種小灌木。其植株的主根相對(duì)粗長，同時(shí)為木質(zhì)、垂直根，側(cè)根較多，水平的伸展。同時(shí)香蒿莖通常有多枚并且成叢，通常高為80～150厘米，呈現(xiàn)灰黃色。植株干時(shí)呈現(xiàn)灰褐色，有薄片狀的可剝落外皮。同時(shí)香蒿葉稍厚，呈現(xiàn)半肉質(zhì)，多為黃綠色；其短枝上的葉常密集簇生狀生長；在莖下部或中部的葉形多呈現(xiàn)寬卵形或者卵形。香蒿的花為頭狀花序，花果期為7～10月。

3精油提取試驗(yàn)

為開發(fā)利用長白山這種野生的香料資源，本研究采用了蒸餾法，分別對(duì)處于不同生長期的香蒿當(dāng)中油的含量及兩個(gè)影響精油提取率的因素進(jìn)行相對(duì)系統(tǒng)地試驗(yàn)探究，探索出關(guān)于香蒿精油的較佳的提取工藝流程。香蒿提取精油，主要是以香蒿的莖、葉、花果等作為香料原料。通過實(shí)驗(yàn)研究提示，香蒿葉子在受熱之后會(huì)粘合，并且阻礙蒸汽的透入。因此將其置于水中進(jìn)行蒸餾，香蒿原料直接與水進(jìn)行接觸，并通過水滲的作用，將油從香蒿株體滲透出，實(shí)現(xiàn)理想出油。

3.1香蒿精油生產(chǎn)試驗(yàn)

本研究通過應(yīng)用電加熱蒸汽發(fā)生器來進(jìn)行香蒿精油蒸餾提取。電加熱蒸汽發(fā)生器的設(shè)備構(gòu)成有四個(gè)部分，分別為蒸餾釜、鵝頸管、冷凝器以及油-水分離器[6]。

蒸餾釜的外觀整體為一個(gè)圓柱形，且具有球冠式的釜底，其上部的開口為香料加料入口，體積大小為1.2平方米。而鵝頸管則是帶有蒸餾釜的上口圓錐形的蓋子，其連接著鋁質(zhì)的列管冷凝器，使蒸汽在此冷凝以及冷卻式餾出液體。再經(jīng)過用鋁材制作，既為接收餾出液體的容器，又為精油和水分離器的油-水分離器。

3.2實(shí)驗(yàn)室工藝分析

3.2.1 確定加水量 控制投料一定，保持蒸餾時(shí)間不變，改變加水量，測(cè)定精油的出油率，見表1。

表1顯示出當(dāng)投料量控制為200克，加水量5倍以下的出油率相對(duì)較低，而7倍左右的出油率相對(duì)較高。以干料量7倍的加水量為宜。

3.2.2 確定蒸餾時(shí)間 控制投料一定，保持加水量不變，改變蒸餾時(shí)間，測(cè)定精油的出油率，見表2。

表2顯示出當(dāng)投料量控制為200克，蒸餾的時(shí)間控制在120～150分鐘為宜。

3.3精油提取的工藝流程

精油提取的工藝流程分為7個(gè)步驟，按順序依次為：投料 -加水-蒸餾-冷卻-油水分離-精油-包裝。

3.4實(shí)際操作結(jié)果

通過電加熱蒸汽發(fā)生器做的8.18公斤的晾干香蒿，加7倍于香蒿質(zhì)量的水，通過130分鐘時(shí)間蒸餾提取出了0.005公斤精油，出油率為0.0611%。實(shí)際操作結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)室工藝分析結(jié)果。

4工藝結(jié)論

通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工藝分析結(jié)果，我們認(rèn)為在香蒿的提取工藝中，最佳的加水量應(yīng)當(dāng)控制為投料量的7倍左右，而最佳的蒸餾時(shí)間應(yīng)控制120～150分鐘。同時(shí)在蒸餾時(shí)也應(yīng)注意各方面的事項(xiàng)，經(jīng)過實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)，蒸餾起初的火力應(yīng)當(dāng)加大，待到有餾出液出現(xiàn)時(shí)再將火力適當(dāng)?shù)臏p小，并維持穩(wěn)定加熱。蒸出的油、水汽需要得到更加充分的冷凝。在蒸餾即將結(jié)束時(shí)則應(yīng)當(dāng)加大火力，使附著于蒸釜壁上的精油被充分的蒸出。在蒸餾的整個(gè)過程中不可進(jìn)行壓火或進(jìn)行?；鸩僮?，否則會(huì)影響到香蒿精油的出油率。

5討論

天然性的植物性香料通常是采自于不同芳香植物的不同的部位，因此，香氣提取的方法以及設(shè)備通常都略有區(qū)別。但是香料通常都具有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是香氣都具一定的揮發(fā)性。利用這個(gè)性質(zhì)，有效的對(duì)植物性天然性的香料進(jìn)行提取的常用方法主要是蒸餾法。本研究通過對(duì)長白山中較為常見的一種香料植物香蒿的香氣成分提取工藝展開研究，確定了該精油的最佳提取方案，并且通過實(shí)際操作獲得一定量的成品。研究的操作相對(duì)成功，本研究同時(shí)提示我們對(duì)于長白山的香料植物的香氣成分提取的可行性。在長白山區(qū)的1619種已知的野生植物當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)的香料植物就達(dá)到百余種之多，這提示著我們，長白山是一個(gè)極大的香料寶庫。

本研究在開展香蒿的香氣成分提取實(shí)驗(yàn)前對(duì)長白山地區(qū)常見的香料植物進(jìn)行搜集分析，發(fā)現(xiàn)除了蒿屬植物的香蒿以外，長白山山區(qū)還具備有杜香、松香以及人參花、葉等三種較為普遍存在的香料植物，它們均具有明顯的香氣成分提取價(jià)值。其中蒿屬植物數(shù)量大，原料易獲得，香氣濃厚，其同時(shí)也非是長白山專屬的獨(dú)特，在其他各地中也有大量的蒿屬植物生長，基于此，本研究主要以研究蒿屬植物的精油提取工藝。而杜香則是具備特殊香味，其原料也易獲得，但是其存在的缺點(diǎn)是相對(duì)的植株數(shù)量不大，仍要進(jìn)行大規(guī)模的引種馴化才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的香料生產(chǎn)。松香則是一直以來民間一直在提取的一種香料，其植株同時(shí)也易受到害蟲為害，造成產(chǎn)香效率較低。另外，人參花、葉則是具有長白山特色的植物，其廣為人所熟知，但是人參花、葉的缺點(diǎn)是香味成分不多，其提取工藝也需要進(jìn)行更深層次的研究。

長白山的香料植物資源豐富，對(duì)于其香料植物的香氣成分的研究仍然需要持續(xù)不斷的進(jìn)行下去。

參考文獻(xiàn)

[1]畢寒，閻峰.我國植物性天然香料提取技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].遼寧化工，2017，46（07）：714-716.

[2]陳金明.杭白菊天然香料制備工藝及應(yīng)用研究[D].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[3]蘇曉云.簡(jiǎn)論從香料植物原料提取天然香料的幾種方法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008（23）：129.

[4]王兆松，許正，徐春堂，等.新疆部分地區(qū)野生香料植物資源現(xiàn)狀與開發(fā)利用對(duì)策[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2005，14（03）：110-113.

[5]梅家齊.芳香養(yǎng)生觀光園產(chǎn)業(yè)發(fā)展及應(yīng)用——天然香料新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)[J].中國香料香精學(xué)術(shù)研討會(huì)，2016.

作者簡(jiǎn)介：肖影，本科學(xué)歷，助理研究員，研究方向：森林食品，食品安全，植物保護(hù)。