植物精油提取工艺研究进展

- 86 - 李川山 陈 晔 （广西粮油科学研究所，广西 南宁 530001）

【摘 要】文章介绍了植物精油的提取技术包括压榨法、水蒸气蒸馏法、溶剂浸提法、油脂分离法、二氧化碳萃取法以及连续亚临界水萃取法；阐述了精油提取技术所采用的超声波、微波、酶等辅助手段；并总结了精油提取技术的发展前景以及存在问题。 【关键词】植物精油；提取方法；研究进展 【中图分类号】TS224 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2010)09-0086-02

据相关资料报道，在世界范围内储粮虫害造的损失达总产的5%～10%，我国的储粮害虫危害是6%～12%，大大超过联合国粮农组织提出的粮食收后损失应小于5%的标准。 传统的储粮方法难以适应储粮系统发生的巨大变化：粮食栽培品种的改变，高产杂交品种替代低产地方品种使其对害虫敏感性增加，易受害虫侵染；储粮因子改变，导致仓虫群落结构发生变化，一些原来次要害虫种类上升为主要害虫；缺乏有关储粮方面的技术，长期大量使用化学合成农药使害虫抗药性十分突出；传统杀虫剂（氯化苦、溴化烷、磷化氢等有机氯、磷杀虫剂）在环境中和生物链中的残留积累及其高毒和三致(致癌、致畸、致突变)作用导致储粮的食用安全性大大降低。 因此，研发植物性杀虫剂，即从天然植物中寻找活性物质进行病虫害防治是改善储粮环境、提高储粮安全性、促进储粮技术由传统向绿色生态型转变的需要。植物精油是一类植物性杀虫物质，来源于自然界，取材广泛，在环境中残留较低，不污染粮食，害虫不易产生抗药性[4]。利用植物精油作为杀虫剂，在低毒、高效，维护生态平衡和保护环境等各方面都是化学合成农药所无法比拟的。 （一）植物精油的性质 植物精油是植物体内的一类挥发性次生代谢物，由分子量相对较小的简单化合物组成，可随水蒸气蒸馏，且具有一定气味的挥发性油状液体物质的总称。大多数精油是由几十种到几百种化合物组成的复杂混合物，主要成分为单帖、倍半帖和芳香烃衍生物等。精油在常温下易挥散，具有诱人的芳香；有较高的折光率，大多有光学活性；可溶于浓乙醇和多种有机溶剂，几乎不溶于水；具有除霉杀菌防虫的功能；具有不滞留性，进入人体后约4～12小时即可排出体外；对人体无毒，不污染环境，不影响种子发芽率。 （二）植物精油的提取方法

目前植物精油的提取主要有压榨法、水蒸气蒸馏法、溶剂浸提法、油脂分离法、二氧化碳萃取法以及连续亚临界水萃取法。 1.压榨法 压榨法是最传统的方法，其原理是以强大压力压榨原料，使其油胞破裂，导致油分流出。其具体过程就是对原料进行压榨处理，收集榨取物，然后静置分层或用离心机分出油分即得粗品。由于该法在室温中操作，因此所得挥发油质量好, 可保持精油原有的新鲜香味，国外大多采用该法。但该法所得产品不纯，可能含有水分、叶绿素、粘液质及细胞组织等杂质而呈混浊状态，同时很难将挥发油完全压榨出来。由于该法操作复杂，出油率低，成品保存时间短，因此不适用于工业生产。 2.水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法是利用水蒸气带走易挥发油的原理来制备香精油。蒸馏法是最常用的方法，可分为共水蒸馏法与水蒸气蒸馏法。前者是把植物浸在水中加热产生水蒸汽；后者是把植物浸在水蒸汽中。经研究后者可以更有效的保留精油的疗效和特殊气味。 水蒸气蒸馏是目前应用最广泛的一种方法，适用于挥发性的、水中溶解度不大的成分的提取。该方法设备简单、容易操作、成本低。Boutekedjiret等采用蒸馏的方法对迷迭香精油进行提取，研究表明在各种蒸馏方式中以水蒸气蒸馏操作最为简单，不但可降低香料成分的馏出温度，而且可防止

2010年第9期 大 众 科 技 No.9，2010（总第133期） DA ZHONG KE JI (Cumulatively No.133)

【收稿日期】2010-05-22 【作者简介】李川山（1962－），男，广西粮油科学研究所高级工程师，从事粮油加工技术的研究。 - 87 -

分解或变质。但是水蒸气蒸馏也存在缺点，即由于操作温度较高会引起精油中热敏性化合物的热分解和易水解成分的水解。基于水蒸气蒸馏存在的问题，人们开始致力于改进蒸馏设备，从而出现了加压串蒸、连续蒸馏、带复馏柱蒸馏以及涡轮式快速水蒸气蒸馏等形式。 3.溶剂浸提法 溶剂浸提法是利用低沸点的有机溶剂与材料在连续提取器加热提取，提取液低温蒸去溶剂，则残留精油。这种方法的缺点是：容易生成难分离的水－溶剂乳浊液，所得精油含有树脂、油脂、蜡等，生产效率也是低的，同时存在着溶剂残问题；在生产上还要增加蒸馏装置来除去有机剂得到精油，因此成本较高。 4.吸收法 吸收法是用油脂、活性炭或大孔吸附树脂等吸附性材料吸附植物的香气成分，再用低沸点有机溶剂将被吸收的成分提取出来的方法。该法适用于热敏性的贵重挥发油，如玫瑰油和茉莉花油的提取，即将鲜花花朵压入到油脂层中，根据花的种类来决定放置的时间，例如茉莉花需放置24小时，晚香玉需放置72小时。经过适当时间，将花朵以手或敲击的方式分散，再铺上一层花瓣。如此工序需要重复30次。最后以酒精将精华油从油脂中抽取出来，便可获得品质、价值皆高的精油。 5.二氧化碳超临界萃取法 超临界萃取是利用超临界流体为萃取剂提取液体或固体中某些有效成分的分离技术。最常用的超临界流体是二氧化碳，萃取剂回收方便并易除尽。由于超临界CO2萃取技术在低

温无氧环境下进行，适于提取脂溶性、高沸点、热敏性成分，耗能低，无溶剂污染问题，萃取的得率高，现广泛用于具有挥发性成分的研究。如用超临界萃取技术从芹菜籽、生姜、芫荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油；用超临界萃取技术提取芳香精油，具有防止氧化、热解及提高品质的优点，如用水蒸气蒸馏法从紫苏中提取精油，会使其特有香味成分紫苏醛受热分解，香味大减，而用超临界萃取技术法所得芳香精油气味和原料相同，明显优于其他方法。 由于SFE所提取的植物精油往往还需进一步分离提纯，所以不少研究者尝试将超临界萃取技术其他分离相耦合，提高分离效率。 但由于该法工艺技术要求高，设备费用投资大，在我国应用还不普遍。 6.连续亚临界水萃取 连续亚临界水萃取技术是萃取固体样品非常有前途的技术，亚临界水与常温常压下的水在性质上有较大区别，它更类似于有机溶剂，这为它的应用开辟了一个新的领域。该技术显著特点是介电常数易于控制，该参数在压力一定时，随温度升高而降低。在国外，连续亚临界水技术已成功的应用于环境样品中有机污染物的萃取。最近，国内也有报道。该技术用于植物精油的提取，是近几年才兴起的。已有报道，用亚临界水萃取药用植物小茴香的精油，快速、有效，可通过改变萃取参量选择萃取成分，并可为药物生产自动化作出新的贡献。连续亚临界水技术的突出优点是无毒性溶剂残留；无需植物原料的预干燥处理，这样，其设备比超临界提取技术便宜许多，具有潜在的应用前景。但两个主要的缺点是：水的活性本质可能损坏萃取器；其次，该技术用于萃取植物精油需要高温，必须事先对萃取化合物的热稳定性进行初步研究。 7.多种技术的结合应用 现今的精油提取技术不仅仅局限于单一提取技术的应

用，而是采用超声波、微波、酶等辅助手段，并将多种提取技术相结合，目的是提高精油的产率、纯度以及降低生产成本。 刘新华采用95%的乙醇做为浸提溶剂，浸提结束后再采用蒸馏法提取红枣精油。最优工艺条件为：料液比1∶4，浸提时间20min、浸提温度78℃，水蒸气蒸馏时间10min，在此条件下，精油提取率达到0.246%。与水蒸气蒸馏法相比，蒸馏时间缩短了50%，产率提高了32%。 罗安东，张镜澄等人发现将吸附法和超临界萃取法结合，用于提取纯天然茉莉花精油，提供一种适合于大规模工业法生产纯天然茉莉花精油提取新方法，该方法是在室温条件下，不经任何溶剂处理过程，用潮湿空气吹过分层放置的新鲜茉莉花，带出茉莉花散发的芳香成份，并用特殊吸附剂捕集，直至茉莉花吐香完毕，然后用超临界二氧化碳流体萃取回收吸附剂中的精油。 酶辅助萃取工艺是利用酶在温和条件下就可以分解植物组织，较大幅度地提高收率，是一项很有前途的新技术。如用纤维素酶处理松针叶提取精油，并以未加酶处理为对照，结果加酶处理针叶精油收率比对照品提高48%。 超声波辅助萃取工艺原理是利用超声波的空化作用以及超声波次级效应，如机械震动、乳化、扩散、击碎、化学效应等，加速提取成分的扩散、释放并与溶剂充分混合而利于提取。郑海燕用超声波辅助法提取丁香花中的丁香油，结果表明该方法的收率比水蒸气蒸馏高7.8%。目前，该法主要用于食品行业及中药有效成分的提取，有广阔的应用前景。 微波辅助提取法是利用微波能来提高萃取率的一种新技术。微波辐射导致植物细胞内的极性物质吸收微波能，产生大量热量，温度迅速上升，细胞内部压力急剧增大，当超过细胞膜和细胞壁的膨胀能力后，就会导致细胞的破裂，使目标产物流出。这种作用会使植物目标组分的提取速度大大地增加。龚盛昭等进行了微波辅助提取柚皮精油的实验。精油精制后产率约2.09%，精油纯度99.0%，与传统的直接加热提取法相比，微波辅助提取法所用时间仅为直接加热提取法的1/20。 （三）结语

目前，很多学者在植物精油的提取方面做了不少工作，精油的提取研究将逐渐趋于成熟，为了增强提取效果，精油的提取工艺已经转向各种提取技术的联合使用，并向高效、高科技的方向迈进。但是，许多精油提取技术的新的研究成果仅局限于实验室规模，难以向工业化转化。精油提取技术的研究、开发以及工业生产中仍然存在着工艺能耗大、综合利用率低、提取效率低、工业化成本高等一系列亟待解决的问题。

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