玫瑰花精油提取技術(shù)研究進展

王超萍 尹向田 丁燕 魏彥鋒

摘要：玫瑰花精油是一種天然的香料，發(fā)展天然香料產(chǎn)品是一種必然趨勢，是突破玫瑰花資源產(chǎn)業(yè)化程度低、解決三農(nóng)問題、實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性舉措。本文介紹了玫瑰花精油的品種特性及應(yīng)用現(xiàn)狀，綜述了玫瑰精油的品種、化學(xué)成分及其應(yīng)用價值，闡述了玫瑰花精油的提取工藝，研究對比了水蒸氣蒸餾技術(shù)、機械壓榨技術(shù)、有機溶劑萃取技術(shù)、超臨界CO2萃取技術(shù)、亞臨界流體萃取技術(shù)、分子蒸餾純化技術(shù)等提取技術(shù)在玫瑰精油提取中的應(yīng)用，以及各自的優(yōu)勢和不足，并對這6種玫瑰精油提取技術(shù)研究進展進行分析總結(jié)，以期為生產(chǎn)實踐中玫瑰花資源的提取利用提供深入科學(xué)的研究方法和系統(tǒng)的理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：玫瑰精油;提取工藝;研究進展

中圖分類號： TS201.1 ?文獻標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）23-0036-04

玫瑰花（Rosa rugosa），別稱徘徊花、刺客、穿心玫瑰，薔薇科薔薇屬灌木，首載于《食物本草》，是一味食藥兩用新資源，集觀賞、芳香、食用及藥用價值于一體。玫瑰花原產(chǎn)于我國，栽培歷史悠久，國內(nèi)玫瑰的主產(chǎn)區(qū)為山東平陰、陜西渭南、湖北棗陽、甘肅苦水、北京妙峰山、新疆等地區(qū)，國外主產(chǎn)區(qū)有保加利亞、摩洛哥、法國、土耳其、伊朗等國家[1]。

玫瑰花富含蛋白質(zhì)、脂肪、揮發(fā)油、維生素及多種氨基酸等，花味極香，有國香之稱。玫瑰果實富含維生素C，無糖，可食用，常用于香草茶、果汁、果醬和面包等。中醫(yī)藥學(xué)認為，玫瑰花性甘溫、微苦、無毒，具有強肝養(yǎng)胃、潤腸通便、活血調(diào)經(jīng)、解郁安神之功效，可緩和情緒、補血氣、平衡內(nèi)分泌，對胃及肝有調(diào)理的作用，可舒緩情緒并有消炎殺菌、消除疲勞、改善體質(zhì)、潤澤肌膚的功效。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對大自然的了解和索取不斷增加，對香料的質(zhì)量要求越來越高，消費意識已不再僅僅停留在普通香料層面，而是向更安全的天然色素聚焦。玫瑰精油是一種采用蒸餾、浸提、壓榨等物理方法從玫瑰花中提取的具有香氣的油狀物質(zhì)，高度濃縮了玫瑰花的全部精華，香氣優(yōu)雅、柔和、細膩、香甜，價格昂貴，具有“液體黃金”的美譽，是一種高附加值的產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、保健品及高檔化妝品等領(lǐng)域，國際需求旺盛，價格居高不下，品質(zhì)較好的精油國際售價可以達到7 000美元/kg[2]，因此精加工項目大有可為，其提取方法被廣泛研究。本文從玫瑰精油的成分、提取工藝、應(yīng)用價值、應(yīng)用前景等進行研究分析，改進玫瑰精油提取工藝，提高玫瑰精油的產(chǎn)出率，達到國際標(biāo)準(zhǔn)，為玫瑰精油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供指導(dǎo)，帶動玫瑰產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

1 玫瑰花精油的品種及成分

玫瑰品種繁多，主要有大馬士革玫瑰、重瓣玫瑰、苦水玫瑰、百葉玫瑰、墨紅、香水月季、木香花、白玫瑰等[3]。國外用于生產(chǎn)玫瑰精油的品種主要有香水玫瑰、大馬士革玫瑰、百葉玫瑰、法國薔薇、白玫瑰，都是歐洲常見的品種，我國用于生產(chǎn)玫瑰精油的品種主要是苦水玫瑰和重瓣玫瑰等。玫瑰精油的品種、化學(xué)成分及含量都與玫瑰花的品種、產(chǎn)地有著直接關(guān)系。精油香氣也因此有所差別，主要分為3種，即純甜型、清甜型和濃甜型。

玫瑰精油含有近 300 種成分，主要化學(xué)成分有烷烴、香茅醇、橙花醇、香葉醇、苯乙醇、芳樟醇、金合歡醇、玫瑰醚、玫瑰呋喃、紫羅蘭醇、單萜和倍半萜、庚醛、脂肪酸等多種化合物[4-5]，其中香葉醇、香茅醇、β-苯乙醇、橙花醇及其酯類是玫瑰花香的基本成分。

一般采用氣相色譜-質(zhì)譜（GS-MS）聯(lián)用儀對制得的玫瑰精油進行檢測分析，常進文等對苦水玫瑰精油鑒定了46種化合物，其中主要成分有香茅醇（35.90%）、香葉醇（11.27%）、依蘭烯（5.10%）等，構(gòu)成玫瑰油頭香的萜烯類物質(zhì)占23.21%，使玫瑰油更具有天然感，其中香茅醇的含量與保加利亞大馬士革玫瑰油接近[6]。 張靜菊等共鑒定出78種化學(xué)成分，含量大于1%的成分有20種，其中苯乙醇占22.606%，香茅醇占12.015%，香葉醇占6.772%，丁子香酚占6.194%，橙花醇占2.329%[7]。 應(yīng)麗亞通過分析頂空固相微萃取和2種水蒸氣蒸餾（共水蒸餾和水上蒸餾）法提取的玫瑰精油成分，鑒定出87種化學(xué)成分，其中共有19種相同的化學(xué)成分，含量最高的均為D-香茅醇，也有采用氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜（GC-TOFMS）分析玫瑰精油成分的[4]。李力群等對云產(chǎn)玫瑰精油進行了檢測，得出50多種成分，主要香氣成分及其相對質(zhì)量分數(shù)為香茅醇（34.34%）、橙花醇（16.68%）、香葉醇（2.32%）和芳樟醇（3.14%）[8]。

2 玫瑰精油的提取方法

目前，玫瑰精油的提取方法比較多，一般分為傳統(tǒng)工藝提取技術(shù)和新型工藝提取技術(shù)。常見的傳統(tǒng)提取玫瑰精油的技術(shù)有水蒸氣蒸餾技術(shù)、有機溶劑萃取技術(shù)、機械壓榨技術(shù)，新型工藝提取技術(shù)有超臨界CO2 萃取技術(shù)、亞臨界流體萃取技術(shù)、分子蒸餾純化技術(shù)等方法[9]。

2.1 水蒸氣蒸餾技術(shù)

水蒸氣蒸餾技術(shù)的工藝流程：玫瑰花→浸泡→水蒸氣蒸餾→油水分離→玫瑰精油。

玫瑰花的水蒸氣蒸餾技術(shù)即將玫瑰花浸泡在水中直接用水蒸氣蒸餾，通過高溫水蒸氣，使油狀香料汽化隨著水蒸氣一起分離出來，此技術(shù)為提取植物性天然香料最常見的一種技術(shù)，其設(shè)備、流程、操作等方面的技術(shù)都比較成熟，具有低成本大產(chǎn)量、設(shè)備及操作簡單的優(yōu)點。一般將水蒸氣蒸餾技術(shù)分為3種形式：水氣蒸餾、水上蒸餾和水中蒸餾。整個過程無化學(xué)試劑的應(yīng)用，較為安全，且玫瑰花精油難溶于水、易揮發(fā)、化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，因此，國內(nèi)玫瑰精油多采用此種傳統(tǒng)技術(shù)。但在實際生產(chǎn)中，由于蒸餾速度和蒸餾時間難以控制，玫瑰精油的出油率大受影響，且高溫會破壞精油中的有機物，從而影響了精油的色澤和氣味。同時，會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，不但增加企業(yè)經(jīng)營成本，還造成環(huán)境污染。

高瑩等[10]、馬希漢等[11]先后采用水蒸氣蒸餾法提取玫瑰精油，并通過正交試驗和單因素試驗對玫瑰精油提取工藝進行了研究，均得出蒸餾時間為玫瑰精油提取的主要影響因素，其他影響因素為蒸餾速度、NaCl濃度、料液比;張睿等在水蒸氣蒸餾法的基礎(chǔ)上，研究出“二步變餾式回水蒸餾法”，在未增加蒸餾時間的同時，獲得的秦渭玫瑰精油率較常規(guī)蒸餾法提高27%，且精油質(zhì)量高[12]。但面對如此巨大的廢水量處理起來不實際，也不經(jīng)濟。沈丹彤等采用酶解法輔助水蒸氣蒸餾法提取紫枝玫瑰精油，通過單因素和正交試驗得出提取率為0.243 9%[13]。

2.2 機械壓榨技術(shù)

機械壓榨技術(shù)的工藝流程：玫瑰花→物理壓力→ 壓榨→油水混合物→離心或過濾→玫瑰精油。

機械壓榨技術(shù)是借助物理壓力直接從切碎的玫瑰花中通過壓榨的辦法分離出油水混合物，再經(jīng)過離心或者過濾等方法得到玫瑰精油[14]，整個過程無任何化學(xué)添加劑，產(chǎn)品安全、衛(wèi)生、無污染，且營養(yǎng)成分不受破壞。此方法比較古老，所需技術(shù)和設(shè)備較簡單，成本低，出油快，但出油量少，成分不純[15]，適用于家庭生產(chǎn)使用。

2.3 有機溶劑萃取技術(shù)

有機溶劑萃取技術(shù)的工藝流程：

有機溶劑萃取技術(shù)是利用化合物在2種互不相溶（或微溶）的溶劑中的溶解度或者分配系數(shù)不同，從而使化合物由一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中，經(jīng)反復(fù)多次萃取，把絕大部分的化合物提取出來。將玫瑰花瓣浸泡在有機溶劑（如石油醚、正己烷等）中，加溫浸提，得到玫瑰浸膏，再經(jīng)濃縮脫蠟，得到玫瑰精油。在保加利亞玫瑰精油的生產(chǎn)中一般采用石油醚或者正己烷作為提取溶劑[16]。

有機溶劑萃取技術(shù)可以更好地保持原料的香味，工藝操作簡單，在一定程度上提高了精油得率，但溶劑萃取所得浸膏顏色較深，含有蠟質(zhì)色素等雜質(zhì)，且存在溶劑殘留，會造成溶劑污染[17]，對精油的純度有很大影響，天然感較差，目前僅在實驗室內(nèi)使用，并未應(yīng)用到生產(chǎn)中[18]。

張建成對北京大馬士革玫瑰采用有機溶劑萃取法提取精油，對比了石油醚、丙酮和正己烷3種有機溶劑對提取率的差異，研究得出石油醚萃取效果最好[19]。毛佩芝等將水蒸氣蒸餾與溶劑萃取劑合二為一，提高玫瑰精油的提取效率，減少蒸餾時間，盡可能防止一些熱敏物質(zhì)發(fā)生氧化、聚合等反應(yīng)，在蒸餾過程中用溶劑對芳香性成分進行萃取，僅需少量溶劑即可實現(xiàn)對精油的高效萃取，既可保證玫瑰精油品質(zhì)，又可提高玫瑰精油得率[20]。

2.4 超臨界CO2萃取技術(shù)

超臨界CO2萃取技術(shù)的工藝流程：

玫瑰花→超臨界CO2流體→溶解→減壓或升溫→萃取→分離→玫瑰精油。

超臨界CO2萃取技術(shù)是利用超臨界CO2對一些特殊的天然產(chǎn)物具有特殊的溶解作用，通過溫度和壓力對超臨界CO2溶解能力的影響進行的。即處于高壓下的CO2密度與液體相近，將玫瑰花瓣放入超臨界CO2流體中，玫瑰花被快速溶解，再利用減壓或者升溫的辦法將玫瑰花中的有機成分從液體中萃取出來，即可得到純度很高的玫瑰精油。

CO2作為提取介質(zhì)被認為是安全的，具有無毒、不燃、易得的特點，使用安全性高[21]。此方法在CO2的保護下，可防止玫瑰花中有效成分被破壞，產(chǎn)品品質(zhì)好、提取率高、萃取能力強、無有機溶劑殘留和綠色環(huán)保等優(yōu)點。但由于整個過程需在25 MPa 以上的超高壓狀態(tài)下進行，限制了設(shè)備有效容積的放大，且較高的設(shè)備和運行成本制約了該技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)化應(yīng)用少。

謝秋濤將玫瑰鮮花經(jīng)真空冷凍干燥后，采用超臨界CO2萃取技術(shù)提取玫瑰精油，萃取率可達1.29%，明顯高于傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法[22]。戴琳等通過考察乙醇夾帶劑濃度、萃取壓力、溫度、夾帶劑流量及萃取時間等因素，并進行正交試驗，對超臨界CO2萃取玫瑰精油的工藝進行了優(yōu)化，所得精油產(chǎn)品中主香組分2-苯乙醇的得率達0.795‰[23]。何熹等利用CO2超臨界二次萃取法萃取高質(zhì)量的玫瑰精油，玫瑰粗油得率為0.35%，精油得率為0.10%～0.12%[24]。

2.5 亞臨界流體萃取技術(shù)

亞臨界流體萃取技術(shù)的工藝流程：

亞臨界流體萃取技術(shù)是根據(jù)有機物相似相溶原理，在密閉、無氧、低壓的壓力容器內(nèi)，利用亞臨界流體作為萃取劑，通過玫瑰花和萃取劑在浸泡過程中的分子擴散，達到玫瑰花中的脂溶性成分轉(zhuǎn)移到液態(tài)的萃取劑中，再經(jīng)減壓蒸發(fā)把萃取劑與玫瑰精油分離的一種新型萃取與分離技術(shù)。

亞臨界流體萃取技術(shù)克服了傳統(tǒng)工藝的不足，保留了超臨界流體萃取的優(yōu)點，相比其他分離技術(shù)還具有無害、無毒、環(huán)保、節(jié)能、成本低、非熱加工、保留提取物的活性成分不氧化、不破壞，易與產(chǎn)物分離等優(yōu)點，可工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

2.6 分子蒸餾純化技術(shù)

分子蒸餾純化技術(shù)的工藝流程：

分子蒸餾純化技術(shù)是一種特殊的液-液分離技術(shù)，在高真空狀態(tài)下，利用不同物質(zhì)分子運動平均自由程不同的特點，將各類物質(zhì)分開。與傳統(tǒng)的蒸餾技術(shù)相比，物料停留時間較短，不會破壞有機物質(zhì)本身的成分，可以有效地分離、純化和濃縮天然物，非常適合高沸點、易氧化及熱敏性物料的分離。因此極其適合玫瑰精油的提取。

分子蒸餾技術(shù)能脫除低沸點和高沸點成分，保持產(chǎn)品天然品質(zhì)。趙國建等利用分子蒸餾技術(shù)對玫瑰精油分級拆分，得出原油回收率為95.87%[25]。任艷奎等使用刮膜式分子蒸餾裝置提取玫瑰精油，得到玫瑰精油純度在86%以上[26]。韓榮偉等采用高效、無害、無毒的分子蒸餾技術(shù)提取玫瑰精油，有效地避免了傳統(tǒng)有機溶劑技術(shù)對產(chǎn)品品質(zhì)的破壞，得率高達20.6%[27]。

在實際的生產(chǎn)運用當(dāng)中，也常以分子蒸餾純化技術(shù)與有機溶劑萃取、超臨界CO2萃取、亞臨界流體萃取技術(shù)等相互結(jié)合的方法來提取玫瑰精油。郭永來等將玫瑰鮮花用有機溶劑萃取后，利用分子蒸餾技術(shù)提取出香氣純正、色澤清亮的玫瑰精油，出油率達0.1%[28]。張琦等[29]和李力群等[8]均結(jié)合超臨界CO2萃取技術(shù)和分子蒸餾法提取玫瑰精油，根據(jù)超臨界流體萃取原理，通過單因素和正交試驗研究得到高質(zhì)量的玫瑰精油。郭勝旭采用CHClF2亞臨界萃取-分子蒸餾相結(jié)合的方法，從甘肅苦水玫瑰花中提取玫瑰精油，得油率為2.90%，為傳統(tǒng)提取法的5.8倍[30]。常進文等利用亞臨界四號溶劑提取苦水玫瑰浸膏，然后用分子蒸餾技術(shù)對萃取物進行精制，得到的精油氣味純正、色澤淡雅，得油率接近0.1%[6]。

3 玫瑰花精油的應(yīng)用

玫瑰精油是名貴的天然香料，具有較高的食用、藥用和日化等價值。主要涉及高檔化妝品、食品、煙草和醫(yī)藥等行業(yè)，應(yīng)用廣闊，開發(fā)潛力巨大?？捎糜谥圃鞚櫮w露、洗面奶、按摩霜等純天然美容護膚化妝品，具有調(diào)節(jié)、補水、保濕、抗敏、美白、促進血液循環(huán)、加快新陳代謝、美膚修顏等作用;用于制作名貴香水、高級香皂及洗滌液等[31]。云南食用玫瑰精油對豐富卷煙產(chǎn)品的香氣、降低刺激性和改善余味等方面具有一定的效果[32]。玫瑰花是傳統(tǒng)的中醫(yī)草本藥材，玫瑰精油具有強抗菌效果，可以用作消毒劑，具有平撫情緒[33]、舒緩神經(jīng)緊張和壓力的作用[15];還可以防治心腦血管、婦科、腸胃、肝氣郁結(jié)及神經(jīng)系統(tǒng)等多種疾病[34]。

4 玫瑰花精油提取工藝的發(fā)展前景

我國雖然是玫瑰花種植大國，玫瑰花產(chǎn)量豐富，但玫瑰花產(chǎn)業(yè)仍處于零散種植狀態(tài)，規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化程度還較低，且花期較短，不易儲存，生產(chǎn)的產(chǎn)品單一，產(chǎn)品的附加值低，因此玫瑰精深加工深受國內(nèi)外市場的歡迎，玫瑰精油的提取工藝研究顯得尤為重要，生產(chǎn)玫瑰精油等高附加值產(chǎn)品，不僅可以有效地提高我國的經(jīng)濟效益和社會效益，而且可以推動整個玫瑰產(chǎn)業(yè)的快速和可持續(xù)發(fā)展。

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