植物挥发油提取方法及应用研究进展

压榨法即将含挥发油较丰富的原料经机械撕裂 粉粹压榨，将挥发油从植物组织中挤压出来，然后静 置分层或 用 离 心 机 分 出 油 分，即 得 粗 品 挥 发 油。 谢 练武等［9］用压榨法与蒸馏法分别提取柑橘中的香精 油，结果表明利用压榨法生产的香精油，色泽为淡黄 色液体，出油率略低于蒸馏法，但有较佳的气味，其 香气更接近 于 天 然 鲜 橘 果 香，压 榨 后 的 残 渣 仍 可 用 水蒸气蒸馏 法 提 取 得 到 部 分 橘 油，压 榨 法 更 适 合 于 工业大规模连续生产柑橘香精油。张学愈等［10］以温 莪术药 材 鲜 品 为 原 料，压 榨 所 得 的 粗 油 收 率 高 达 5． 64% ，粗油中挥发油的质量分数为 13． 75% ，不仅 省去了由鲜 药 材 加 工 成 药 材 干 品 的 时 间 和 成 本，而 且缩短了水 蒸 汽 蒸 馏 的 时 间，减 少 了 热 敏 物 质 的 变 化，从而更 好 地 保 证 了 莪 术 油 的 品 质。 此 法 所 得 植 物精油可持 原 有 的 新 鲜 香 味，但 可 能 溶 出 原 料 中 的 不挥发性物质。
植物挥发油成分在超临界 CO2 流体中具有良好 的溶解性能。Stashenko 等［14］对美洲菊花、叶中的挥 发油进行了研究，并与同时水蒸气蒸馏（ SDE） 法进 行了对比，SFE 法 提 取 时 间 大 大 缩 短，并 且 具 有 高 的 选 择 性 。 谢 颖 等［15］ 采 用 超 临 界 流 体 萃 取 法 对 白 花败酱草（ Patrinia Villosa Juss） 中提取挥发油进行 了提取研究。SFE 法提取芳香植物精油，萃取温度 较低，可使香料或中草药中 有 效 成 分 免 遭 破 坏，具 有防止氧化、热解及保持其 生 物 活 性，提 高 品 质 等 突出优点。同时 CO2 无毒，不残留有机溶剂，产 品 纯天然，节 约 大 量 有 机 溶 剂，减 少 环 境 污 染［16 － 18］。 但由于设备费用投资大，工 艺 技 术 要 求 高，在 我 国 应用还待普及。 3． 3 亚临界水萃取 （ Sub － critical water extraction， SWE ）
亚临界水也称为高温水、超加热水、高压热水或 热液态水，是指在一定压力下，将水加热到 100 ℃ 以 上，临界温度 374 ℃ 以下的高温，水体仍然保持在液 体状态。亚临界水对中极性和非极性有机物具有一 定的溶解能 力，通 过 对 亚 临 界 水 温 度 和 压 力 的 控 制 可以 改 变 水 的 极 性、表 面 张 力 和 黏 度，温 度 升 高，极 性降低，亚临界水对有机物的溶解能力大大增加［7］。 Ozel 等［19］采用 SWE 法提取玫瑰精油，比传统 SD 法 操作更简单、快 速，得 油 率 高、油 质 好、清 洁 无 污 染。 通过改变萃 取 温 度 就 可 改 变 水 的 极 性，从 而 选 择 性 萃取样品 中 的 不 同 极 性 有 机 化 合 物。 同 时，采 用 纯 水提取，不 用 或 很 少 用 有 机 溶 剂，大 大 减 少 环 境 污 染。 3． 4 超声波辅助提取法（ Ultrasound － assisted extraction，USE）
果，结果证明 EE 法、MAEZ 法和 MAILEZ 法应用于松 针精油提取更高效可行。 3． 2 CO2 超临界流体萃取法（ CO2 supercritical fluid extraction，简称 SFE）
SFE 是国内外发展较快的一种简单，廉价，快速， 高效，几乎无 溶 剂 样 品 预 处 理 的 一 种 新 型 提 取 分 离 技术，它是利用 CO2 超临界流体在临界点附近温度 或压力的微小变化而引起流体溶解能力产生较大变 化，使溶质和溶剂分离，从而达到萃取分离目的［13］。
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中国粮油学报
2011 受 容 器 的 器 壁 厚 度 及 位 置 的影响较 大。 目 前 多 用 于 室 内 小 规 模 研 究，设 备 的 放大问题尚 待 解 决，一 定 程 度 上 限 制 了 该 技 术 在 工 业生产中的应用。 3． 5 微波辅助萃取法（ Microwave accelerated distillation，MAD）
2011 年 4 月 第 26 卷第 4 期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
Vol． 26，No． 4 Apr． 2011
植物挥发油提取方法及应用研究进展
张志军 刘西亮 李会珍 刘培培 张 鑫
（ 中北大学化工与环境学院生命科学系，太原 030051） ）
法） 来提取。将药材粉碎后，加水浸泡，采用特制挥 发油提取装 置 直 接 加 热 蒸 馏 或 者 通 入 水 蒸 气，使 挥 发油随导 入 的 蒸 气 一 同 馏 出。 馏 出 液 分 为 油 水 两 层，经 盐 析 并 用 乙 醇 萃 取，旋 转 蒸 发 回 收 溶 剂，固 体 Na2 SO4 干燥去水，即可得到挥发性成分。SD 法设备 简单，成本低廉，操作容易，回收率较高，为工业生产 中的常用方法。但由于其系统开放，温度较高，易导 致原料受强 热 而 焦 化 或 成 分 改 变，回 收 物 中 还 可 能 含有少量蒸 馏 过 程 中 产 生 的 挥 发 性 分 解 产 物，甚 至 植物精油的 芳 香 气 味 也 可 能 发 生 变 化，从 而 降 低 提 取物的价值［6 － 7］。 2． 2 溶剂萃取法（ Solvent extraction，SE）
3 植物挥发油的现代提取方法 3． 1 酶提取法（ Enzymes extraction，EE）
酶可以在 温 和 条 件 下 分 解 植 物 组 织，较 大 幅 度 提高收率。 目 前，用 于 中 草 药 提 取 的 主 要 是 纤 维 素 酶。纤维素 酶 作 用 于 植 物 细 胞，使 细 胞 壁 及 细 胞 间 质中的纤维 素 降 解，引 起 细 胞 壁 及 细 胞 间 质 结 构 产 生局部疏松、膨胀、崩溃等变化，减小细胞壁、细胞间 质等传质屏障对挥发性成分从细胞内向提取介质扩 散的传质阻力，从而提高挥发性化学成分的提取率。 回瑞华等［11］用纤 维 素 酶 处 理 卷 柏 提 取 挥 发 油，提 取 率比水蒸汽蒸馏 － 萃取法提高了 3． 0% ，气相色谱 － 质谱法（ GC / MS） 分析提取物，结果加酶处理后提取 物组分 增 多，大 部 分 组 分 相 对 含 量 提 高。刘 晓 庚 等［12］以新鲜松针为原料比较了水蒸气蒸馏法（ SD） 、 微波法（ MAD） 、酶法（ EE） 、微波辅助酶法 （ MAEZ） 和微波辅助离子液体酶法（ MAILEZ） 提取精油的效
摘 要 提取植物挥发油不仅对香料、食品、日用化妆品工业生产具有实用价值，而且对人类保健也有重 要意义。本文总结回顾了水蒸气蒸馏，溶剂萃取，油脂吸收，压榨法等植物挥发油传统提取方法，并综述了多 种现代分离技术在植物油提取中的应用研究进展，主要包括酶法、CO2 超临界流体萃取、亚临界水萃取、超声 波辅助提取、微波辐射、微胶囊 － 双水相萃取、同时蒸馏萃取及固相萃取等技术。
1 植物挥发油性质及类型 植物挥发油，又称植物精油（ Essential oils） ，是一
类具有挥发性且可随水蒸气蒸馏出来的油状液体， 多呈无色或淡黄色，具有特殊气味（ 多为香气） 或辛 辣味，一 般 在 室 温 下 可 挥 发，难 溶 于 水，完 全 溶 解 于 无水乙醇、乙 醚、氯 仿、脂 肪 油。 在 化 学 结 构 上 主 要 分为萜 类、烷 烃、烯 烃、醇 类、酯 类、含 羰 基 和 羧 基 类 物质［4］。由植物花、果实合成释放的挥发性物质，主 要包括芳香化合物、萜类化合物、酯类物质以及一些 含氮、硫化合物，一般具有一定的香气； 由营养组织 如叶片等释放的挥发性物质，包括萜类、脂肪酸衍生 物，如醛类和醇类化合物等； 此外还有一些特殊物质 如含氮化合物吲哚等［5］。
基金项目： 863 计划（ 2006AA100204） ，山西省回国人员科研项目 （ 2009065） ，山西省高校开发项目（ 2007131）
收稿日期： 2010 － 06 － 03 作者简介： 张志军，男，1973 年生，博士，副教授，博士生导师，生
物化工
2 植物挥发油的传统提取方法
2． 1 水蒸气蒸馏法（ Steam distillation，SD） 天然药 物 中 挥 发 油 常 采 用 水 蒸 气 蒸 馏 法 （ SD
油脂一般 具 有 吸 收 植 物 精 油 的 性 质，可 利 用 此 性质提取贵 重 的 植 物 油，此 法 适 用 于 热 敏 性 的 贵 重
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张志军等 植物挥发油提取方法及应用研究进展
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挥发油，如 玫 瑰 油、茉 莉 花 油 等 的 提 取。通 常 分 为 冷 吸 收 法 和 温 浸 吸 收 法 两 种 。 冷 吸 收 法 ，即 用 某 种 特 制 的 脂 肪 涂 抹 玻 璃 板 进 行 香 气 成 分 吸 收 ，充 分 吸 收芳香成 分 的 脂 肪 即 为“香 脂 ”。 温 浸 吸 收 法 是 将 原料浸泡于油脂中，于 50 ～ 60 ℃ 低温加热，让植物 挥发油成分溶于油脂中。吸收植物挥发油后的油 脂可直接用于香料工业，也可 加 入 无 水 乙 醇，醇 溶 液 减 压 蒸 去 乙 醇 ，再 得 到 精 油 。 该 法 可 持 久 吸 收 挥 发 油 ，但 设 备 投 资 相 对 较 大 ，操 作 技 术 要 求 高 ，提 取 时间长。 2． 4 压榨法（ Mechanical pressing，MP）
超声提取法（ USE 法） 是利用超声振动的空化、 粉碎、搅 拌 等 特 殊 作 用，破 坏 药 材 细 胞，使 溶 剂 渗 入 其中，加 速 有 效 成 分 进 入 溶 剂，强 化 传 质。Alissandrakisa 等［20］以柑橘鲜花为原料，采用超声波辅助萃 取精油，结 果 表 明 超 声 提 取 操 作 简 便 快 捷、无 需 加
溶剂萃取法（ SE 法） 是根据植物中各种成分在 溶剂中的溶 解 性 质，将 有 效 成 分 从 植 物 组 织 内 溶 解 出来的方法。对不宜用水蒸气蒸馏法提取的植物精 油原料，有时直接利用有机溶剂浸取，常用有机溶剂 有石油醚、二硫化碳、四氯化碳、苯等，提取方法有浸 提法、渗漉 法、煎 煮 法、回 流 提 取 法、连 续 提 取 法 等。 其优点在于仅通过一步萃取即可提取植物所含挥发 油，但 该 法 需 消 耗 大 量 高 纯 度 有 机 溶 剂，工 作 量 大， 提取时间长，提取物需要进一步浓缩，必然导致部分 挥发油损失，此 外 溶 剂 杂 质 也 可 能 会 对 色 谱 分 析 结 果造成影响［8］。 2． 3 油脂吸收法（ Oil adsorption，OA）