天然香料提取方法的研究進展

畢曉丹

摘要：香料具有十分悠久的使用歷史，廣泛應用于食品、藥品、裝飾品等領域，具有很高經(jīng)濟價值、社會價值.天然芳香植物是香料的重要來源.我國具有眾多的芳香植物資源，且絕大多數(shù)的芳香植物資源亟待開發(fā).從天然芳香植物中獲取香料的提取方法眾多，本文主要對香料的提取方法進行介紹，并對當前多種方法提取效果進行比較.

關鍵詞：香料；提取方法；提取效果；進展

中圖分類號：TQ654.2 文獻標識碼：A 文章編號：1673-260X（2019）03-0039-03

香料是一種能被嗅感嗅出氣味和被味感品出香味的物質(zhì)，是用以調(diào)制香精的原料[1].香料的應用歷史悠久.據(jù)資料報道香料有5000多年的應用歷史.香料的應用范圍廣泛，被普遍應用于食品、藥品、裝飾品等多種行業(yè).香料產(chǎn)業(yè)，能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益.據(jù)2018年統(tǒng)計資料顯示，我國香料產(chǎn)業(yè)所創(chuàng)造的年經(jīng)濟效益達到700多億元.香料使用的文化背景深厚，具有極高的社會價值.在我國漢唐時期隨絲綢之路發(fā)展，外國香料的輸入和我國香料的輸出促進了我國和其他國家、地區(qū)、民族的物質(zhì)與精神交流，推動了社會文明的發(fā)展[2].近年來的香料行業(yè)，隨著提取技術的更新，原材料品種的開發(fā)，化學合成技術使用，散發(fā)出蓬勃生機.

天然香料，來源于動物或者植物，又分為動物性天然香料，植物性天然香料.植物性天然香料取自于植物的花、莖、葉、果實等不同含香部位.動物性天然香料產(chǎn)生于動物的分泌液.植物性天然香料依產(chǎn)品形態(tài)和制法可分為：辛香料、油樹脂、精油、酊劑、凈油、浸膏等[3].我國擁有豐富的植物天然性香料的資源，目前已知的天然芳香植物種類有500多種[4].但是，香料提取工藝的相對落后在一定程度上已經(jīng)制約了我國香料行業(yè)的發(fā)展.大部分的香料資源尚未被開發(fā)與利用，初步提取的香料資源產(chǎn)量低，純度低，只能銷往國外進行二次加工純化，造成了國內(nèi)天然性植物香料緊俏，嚴重浪費了資源[5].香料提取方法的研究和更新直接關系到香料行業(yè)的發(fā)展，尤其是天然香料提取方法的應用由來已久，新的提取方法不斷被挖掘，研究也日臻深入.

1 香料的提取方法概述

從天然生長的芳香植物中獲取香味物質(zhì)，是香料開發(fā)的靈感來源，也是香料工業(yè)化生產(chǎn)的基本方法.從天然材料中提取香料的方法基本可分為蒸餾法，萃取法，壓榨法.提取香料應依據(jù)提取材料不同和對香料成分的要求來選擇合適的提取方法.近年來，多種新的輔助提取方法被應用，如超聲波萃取，微波萃取，酶水解提取法等.

1.1 蒸餾法

蒸餾法提取植物中的香料成分是最先被廣泛使用的一種方法.蒸餾法生產(chǎn)香料主要有三種方法，即水上蒸餾、水中蒸餾、水氣蒸餾.資料顯示，在各種蒸餾方式中水汽蒸餾法是操作最簡單的提取方法，能有效地防止成分的分解和變質(zhì)[1].這種方法雖然操作簡單，但是無法提取到香料成分中的味覺成分，水溶性的組分損失較多.19世紀20年代發(fā)展出來的水擴散法，利用低壓條件實現(xiàn)水蒸氣通過滲透過程，使油類物質(zhì)從油腺中擴散出來，再經(jīng)過冷凝器作用將油帶入冷凝器.這一方法具有更大的使用優(yōu)點，一方面設備安裝簡單，操作方便，另一方面產(chǎn)品得率高、品質(zhì)好、蒸餾時間短、能耗低，并且抑制了香味成分的水解和熱解.

1.2 萃取法

萃取法是利用溶劑萃取芳香原料中的香味物質(zhì).目前的萃取方法研究較為廣泛，有溶劑浸提法、超臨界CO2萃取、超聲波萃取、微波輻射誘導技術萃取法.溶劑萃取法操作簡單，可以通過不同的萃取溶劑提取各種成分，得率高，對醇類和酯類的回收率尤為突出[6].有機溶劑浸提法成本高，適用于名貴珍稀香料的提取.超臨界CO2萃取法使用于天然植物中脂溶性揮發(fā)油、浸膏、樹脂和熱敏性產(chǎn)品的萃取.這種方法在天然植物香味成分的提取中具有得天獨厚的優(yōu)點，提取的產(chǎn)品天然、香味純正、無溶劑殘留、產(chǎn)品質(zhì)量高，具有廣闊的應用前景.超聲波萃取和微波輻射誘導技術萃取法屬于利用機械作用，促使細胞破碎并釋放香味物質(zhì)，再利用溶劑捕獲的原理.在多個研究結果中顯示，利用此種方法提取香料，得率高，節(jié)省時間.

1.3 壓榨法

壓榨法是一種應用較少的提取香味物質(zhì)的方法，主要以制造柑橘、檸檬、甜橙等橘皮精油為主[7].壓榨法又可以分為海綿法、銼榨法、機械壓榨法.海綿法是一種古老的壓榨法，用手壓擠，用海綿吸附后放到陶瓷存儲罐中.這種方法，產(chǎn)率低，損耗大.銼榨法，盛行于意大利北部地區(qū)，利用具有針刺的銅質(zhì)漏斗的銼榨器，摩擦銼榨，提取精油.機械壓榨法，利用機械壓榨磨皮提取整果精油.采用壓榨法，在常溫下進行，保證了芳香油中的化合物成分不發(fā)生化學反應，提高精油品質(zhì)，保真香氣.

1.4 其它提取法

分子蒸餾萃取法，微膠囊雙水相萃取技術，酶水解輔助提取技術，發(fā)酵液提取法.分子蒸餾萃取法，是在高真空條件下對高沸點、熱敏性物料進行液—液分離的有效方法.這種方法具有操作溫度低、受熱時間短、真空度高、分離程度高、產(chǎn)品收率高的特點.適合用于濃縮或純化分子量高、沸點高、粘度高、熱穩(wěn)定性差的有機化合物.雙水相萃取分離技術融合了微膠囊技術和雙水相萃取技術來提取植物精油，能有效保護精油的天然組分[1].酶水解輔助提取技術利用酶對植物細胞壁進行酶解，再與其他技術相結合對提取物進行分離.一般利用纖維素酶進行酶解，破壞植物細胞壁，增加其通透性，減少提取物與提取介質(zhì)擴散阻力.該法與普通水提法相比得油率提高40%，酶水解提取法是一項很有前途的新技術.發(fā)酵提取法[8]，是以微生物發(fā)酵液為提取劑提取香味物質(zhì)的方法.研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液提取率顯著高于常規(guī)提取法的提取率.

2 天然香料的提取效果比較

眾多的研究結果表明不同的提取方法提取的精油主要成分不同，提取化合物種類不同，提取物質(zhì)的表觀狀態(tài)不同，單一成分的提取量不同.超臨界CO2萃取法在精油的提取方面比蒸餾法有較大的優(yōu)勢.朱亞杰等比較亞臨界萃取法、超臨界CO2萃取法和乙醇浸提法提取小茴香籽凈油，結果表明：亞臨界萃取對弱極性物質(zhì)有較好的提取效果，CO2萃取法對極性混合物提取效果較好，有機溶劑萃取對極性物質(zhì)提取效果較好[9].權美平等使用水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2流體萃取法提取茜草內(nèi)富含的香味成分，研究結果顯示兩種提取方法提取的主要成分明顯不同；水蒸氣蒸餾法與超臨界CO2流體萃取法得到的茜草精油在表觀狀態(tài)方面也有一定差異，水蒸氣蒸餾得率較低，呈亮黃淡綠色晶片狀固體，具特征性刺激性氣味；而超臨界CO2流體萃取法所得精油得率稍高，呈橙紅色粘稠狀固體，具特征性刺激性氣味[10].陳鋒等使用超臨界CO2萃取法和水蒸氣蒸餾法提取鳳尾草揮發(fā)油發(fā)現(xiàn)超臨界CO2萃取法得率約為水蒸氣蒸餾法的2.7倍[11].這得以看出，不同的提取方法提取率差異十分明顯，因此有必要針對原材料來選定提取方法.周堅等用超臨界CO2萃取法與水蒸氣蒸餾法相比較提取五味藤揮發(fā)油并對成分進行分析，發(fā)現(xiàn)超臨界CO2萃取法提取的揮發(fā)油中脂肪族化合物種類及含量都明顯多于水蒸氣蒸餾法，水蒸氣蒸餾法提取的揮發(fā)油中主要含萜烯類及其含氧衍生物和少量芳香族化合物，其中含量較高的成分為苯甲醛和 α-亞甲基-γ-丁內(nèi)酯.超臨界CO2提取物主要含萜烯類化合物、萜類的含氧衍生物和脂肪族化合物，其中含量較高的成分為β-石竹烯.該結果表明，超臨界CO2萃取法對脂肪族化合物種類具有明顯的提取優(yōu)勢[11].黃鶴等在超臨界CO2萃取法與水蒸氣蒸餾法提取桂枝-干姜藥對的化學成分比較中發(fā)現(xiàn)，超臨界CO2萃取法提取效率明顯高于水蒸氣蒸餾法，兩種原材料的配伍的提取會使提取出的成分發(fā)生變化，這個結果為中藥的有效成分的鑒定提供了思路[13].

機械輔助萃取提取精油效果較好；蒸餾和萃取法結合使用可以提高精油得率.鄧紅梅等采用超聲波輔助溶劑浸提法、索氏提取法以及同時萃取蒸餾法提取新鮮檸檬皮中的精油.結果顯示，同時萃取蒸餾法提取率最高，三種方法中超聲波提取與索氏提取法提取的精油呈橙黃色，并且香味濃郁，具有黏稠感，而同時萃取蒸餾提取的檸檬精油呈淡黃色，香味較淡，澄清度高，流動性好.質(zhì)量分數(shù)在0.2%以上的精油揮發(fā)性成分種類不同，索式提取方法提取的化合物最多，同時萃取蒸餾法提取的化合物最少，并且提取的成分比例不同[14].呂品等采用三種方法（傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾、超聲輔助水蒸氣蒸餾、微波輔助水蒸氣蒸餾）來提取玳玳花精油，發(fā)現(xiàn)三種方法鑒定出的化合物種類不同（30、33、50種），揮發(fā)性物質(zhì)的含量和成分也不同，微波輔助水蒸氣蒸餾方法制備的精油得率較高，處理時間較短[15].

3 天然香料提取方法的發(fā)展趨勢

香料提取所面臨的一系列問題基本可以歸結為，一提高得率，二降低有效成分的分解，三節(jié)約時間，四降低成本.為了解決這些問題，提取技術隨其他學科（化學、物理、生物科學）技術理論的不斷進步而得到了極大的發(fā)展.從目前的研究結果來看，香料提取技術發(fā)展趨勢一是多種提取方法的聯(lián)合應用.多種方法的結合使用能有效地提高得率，提升產(chǎn)品品質(zhì)，例如，同時萃取蒸餾法，微膠囊雙水相萃取技術在提取香料中的應用.二是機械作用力的輔助提取.越來越多的機械設備和分析儀器的發(fā)展，極大地輔助了天然香料的提取，顯著提高了香料的提取效率，節(jié)約作業(yè)的時間.三是提取介質(zhì)的開發(fā).例如，超臨界的流體，微生物發(fā)酵液萃取劑的逐步發(fā)現(xiàn)，必將推動香料提取的進程.四是提取工藝的精細化.一種提取方法離不開合理的提取工藝，也是提高產(chǎn)品得率，降低成本，節(jié)約時間的必經(jīng)之路.

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