巴山冷杉精油提取工艺研究_樊金拴

保留时间 化合物名称 分子量 ( min )
8. 233 檀 烯
122
9. 408 三环烯
136
9. 873 α— 蒎烯 136
10. 206 莰 烯
136
10. 784 桧 烯
136
11. 017 β— 蒎烯 136
11. 225 月桂烯
136
11. 768 △ 3— 蒈烯 136
12. 057 α— 萜品烯 136
应用气— 质联用技术分析巴 山冷杉精油的化学成分见附图和 表 4。从气相色谱分离出的 165个 色谱峰中 ,已鉴定出 29个组分 ,占
项目
比重
(
d
20 20
)
折光率 ( n2D0)
旋光度 (TD20 )
酸值 ( KO Hmg /g )
酯值 ( KO Hmg /g )
1份体积油 在 90% 乙醇中
的溶解度
摘 要 对巴山冷杉精油提取工艺研究结果表明: 采用高温短时间歇加压水蒸气蒸馏工 艺技术提取巴山冷杉精油效果良好 ,精油质量高 ,达到了国内外同类产品的质量要求。这 一工艺的最佳流程为: 原料→阴干→粉碎→蒸馏→分离→精制→产品 ; 其主要工艺参数 为: 原料粉碎度为 2mm～ 3m m; 蒸馏时间为 4h;蒸馏压力为 0. 03M Pa。 关键词 工艺 ; 提取 ; 精油 ; 巴山冷杉 分类号 S789 S791. 140. 8
轻工业部香料科学研究所评香结果认为: 巴山冷杉精油具有清香、果香、新香、药草香 ,且 带木香和动物香 ,香气透发 ,留香持久 ,有很高的使用价值。
4 结论
高温短时间歇加压水蒸气蒸馏工艺是一个省时省工低成本的冷杉精油提取新工艺 ,其出 油率较普通水蒸气蒸馏提高 46. 3% ,时间缩短一半 ,特别是避免了普通水蒸气蒸馏过程中由于 受热时间过长而使一些组分发生异构化和溶剂萃取过程中存在有机溶剂残留的弊端 ,而且精 油的质量高 ,有关指标达到了欧美等国的标准要求。
T S— 20L / H型水蒸气发生器 (沈阳市医疗设备厂 ) ; W H— 100型植物粉碎机 (河北黄骅科 研器械厂 ) ; JD3000型多功能提取罐 (武汉制药机械厂 ) ; SS型离心脱水机 (浙江瑞安造船厂 )。
2 加工工艺
2. 1 工艺流程 在反复试验的基础上 ,摸索出一套用高温短时间歇加压无离子水水蒸气蒸馏工艺技术提
0. 06 0. 05
25. 293 石竹烯
204
25. 462 β— 荜澄茄烯 206
26. 165 α— 草烯 204
26. 830 γ— 木罗烯 204
27. 246 β— 甜没药烯 204
C15 H24 C15 H26 C15 H24 C15 H24 C15 H24
2. 68 0. 04 0. 72 0. 08 0. 10
12. 896 柠檬烯
136
13. 517 γ— 萜品烯 136
16. 046 樟 脑
152
16. 957 龙 脑
154
17. 337 萜品醇— 4 154
17. 712 α— 萜品醇 154
分子式 相对含量 (% )
C8 H14
1. 02
C10 H16
0.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ73
C10 H16 31. 86
C10 H16
1 原料的采集、处理与设备
1. 1 原料的采集与保存加工 1. 1. 1 采集冷杉树脂 目前普遍采用立木采脂或结合采伐进行伐倒木采脂或将树皮剥下进 行树囊采脂等方法。立木取脂时先刮去树皮上的粗皮 ,用竹签从下部刺破树脂囊 ,然后用 10m l ～ 50ml 注射器通过刺破的孔 ,抽取树脂 ; 或直接用试管戳破树脂囊 ,使树脂沿管壁流入试管。
西北林学院学报 1998, 13( 3): 45～ 49 Jour nal of N o rthw est Fo r est ry Co lleg e
巴山冷杉精油提取工艺研究
樊金拴
(西北林学院园林系 , 712100 陕西 杨陵 ;作者: 男 , 39岁 , 副教授 )
取巴山冷杉精油的方法 ,可使出油率比普通水蒸气蒸馏法提高 46. 3% ,是一个生产工艺简单、 周期短、成本低和效果好的新工艺 (表 1)。其生产过程为下:
原料 阴干 粉碎 蒸馏 分离 精制 产品
水 软化处理 蒸汽发生器 —↑
2. 2 操作要点 高温短时水蒸气蒸馏技术: 将巴山冷杉树脂、枝、皮、叶原料放入蒸馏瓶 (罐 )中 ,通入水蒸
C10 H16 O C10 H18 O C10 H16
0. 07 0. 03 0. 42
20. 766 乙酸龙脑酯 196 C12 H20O 2 0. 30
22. 578 乙酸橙花酯 196 C12 H20O 2 0. 10
23. 126 醋酸香叶酯 23. 969 β— 榄香烯
196 C12 H20O 2 204 C15 H24
冷杉精油作为一种珍贵的工业原料 ,在国内外的产销都很兴旺〔 1～ 2〕。世界主产国南斯拉 夫、保加利亚、德国和前苏联的生产已初具规模 ,而我国仅有少量试生产 ,每年需进口大量的冷 杉精油〔 3～ 4〕。近年来 ,吉林、甘肃、四川等省有些单位都先后以冷杉和松类枝叶为原料生产松针 油 ,但因存在以下问题而停产〔 5～ 7〕: ①松针油的质量远较纯的冷杉油低下 ,土法生产的松针油 品质差 ,出油率低 ,经济价值不高 ;②目前工业生产冷杉精油的方法是水蒸气蒸馏和溶剂浸出 法〔 4〕 ,前者设备简单、投资少、但由于受热时间较长 ,一些成分会发生热变性 ,影响油的质量和 出油率 ; 后者投资大 ,而且会有有机溶剂残留于油中 ; ③国内对精油的化学成分、评香、调香及 深度开发等方面均未做过全面系统的研究 ,因而使松针油的开发应用受到限制。为此 ,我们经 过 5年的反复试验 ,研究出高温短时间歇加压水蒸气蒸馏的工艺与技术 ,成功地提取出了优质 精油产品 ,其稳定性好 , 质量指标符合欧美国家冷杉油标准的要求 (因此类产品无国标可参 照 )〔3〕。
巴山冷杉 ( Abies f argesii Franch. ) 又名鄂西冷杉、太白冷杉、朴木、川枞 , 为我国特有树 种 ,以秦岭、巴山山地为其分布中心 ,是秦巴山区森林的主要树种之一〔8～ 9〕。近年的研究结果表 明: 巴山冷杉植物体内富含精油〔10～ 11〕。高温短时间歇加压水蒸气蒸馏工艺与技术的研究与成 功应用 ,为这一资源的含理开发利用提供了理论依据与实践经验。
收稿日期 1997- 11- 04
46 西北林学院学报 13卷
采得的冷杉树脂 ,须经过滤以除掉杂质 ,然后装入塑料筒内置阴凉干燥处密封贮藏备用。 1. 1. 2 采集枝叶 从立木的树冠下部 ,在不影响树木生长的情况下进行采集或结合采伐在采 伐剩余物中采集。采集到的原料放到阴凉通风处干燥 ,切勿曝晒 ,并及时加工 ,以免发霉或精油 挥发损失。 1. 1. 3 原料的粉碎 利用破碎设备将冷杉枝、皮、叶原料破碎成 2m m～ 3mm 左右的小颗粒。 若原料颗粒太大 ,精油得率会明显降低。破碎后的原料应暂存于室内 ,摊平晾开 ,并尽快加工 完 ,以免在空气中暴露时间过长而使精油挥发损失。 1. 2 主要仪器与设备
峰号
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
保留时间 化合物名称 分子量 分子式 相对含量
( min )
(% )
18. 788 橙花醇
153 C10 H17 O 0. 05
18. 960 橙花醛
152
19. 486 香叶醇
154
14. 525 α— 萜品油烯 136
0. 001 1. 2
出油率 (% )
23. 7 31. 2
0 0. 006 0. 183
0 0. 004 0. 137
蒸馏时间 ( h) 7 6 7 8 10 6 6 10
原料处理
加水 加水 未破碎 粉碎度 1. 5cm～ 2. 1cm 粉碎度 2mm～ 3mm 不破碎 粉碎度 1. 8cm～ 3. 4cm 粉碎度 4mm～ 10m m
巴山冷杉油 0. 871 0 1. 479 6 - 35. 94° ≤ 1. 2 40
10倍体积
欧美国家冷杉油 0. 872～ 0. 912
1. 473 0～ 1. 478 1 - 19°～ - 67° < 1. 5
3～ 10倍体积
精油总量的 99. 13% ,主要为柠檬烯 ( 48. 36% ) ,α— 蒎烯 ( 31. 86% )、莰稀 ( 5. 47% )、β— 蒎烯 ( 4.
28. 566 橙花叔醇 222 C15 H26 O 0. 31
48 西北林学院学报 13卷
附图 巴山冷杉精油气相色谱图 Fi g. Gas ch romatog ram of t he ess ent ial oil f rom Farg es fi r
5. 47
C10 H16
0. 06
C10 H16
4. 10
C10 H16
1. 09
C10 H16
0. 06
C10 H16
1. 20
C10 H16 48. 36
C10 H16
0. 03
C10 H16 O 0. 05
C10 H18 O 0. 03
C10 H18 O < 0. 03
C10 H18 O 0. 06
气采用间歇加压的方式进行高温短时蒸馏 ,利用双级冷却装置 ,冷却后 ,依据精油与水比重不 同 ,用三级油水分离装置将二者分开即得精油粗品。将得到的精油粗品 ,用干燥剂处理后即可 得到无色透明、清香味凉的精油产品。
表 1 不同操作条件下的精油产率比较 Tabl e 1 The compari son of t he ess en tial oi l rat e und er di f feren t t reat ments
序号
1 2 3 4
原料量 ( kg ) 252 365 401 319
加热方式
直接+ 间接 直接+ 间接 直接+ 间接 直接+ 间接
操作特点
普通蒸馏、回流 普通蒸馏、自然降压 高温短时、间歇加压、蒸馏
间歇蒸馏
蒸馏压力 蒸馏时间
( M Pa)
(h)
0. 02～ 0. 04
10
0～ 0. 04
9
0. 04～ 0. 10
0. 04M Pa 之间。采用高温短时间歇加压蒸馏方式 ,蒸馏时间为 4h ,压力 0. 03Mpa.
3期 樊金拴 巴山冷杉精油提取工艺研究 4 7
表 2 原料处理方法对精油得率的影响 Tabl e 2 Ef fect of dif f erent t reat ment s of t he raw m et rerials on t he ess en tial oi l rate
原料种类
巴山冷杉树脂 秦岭冷杉树脂 巴山冷杉针叶 巴山冷杉针叶 巴山冷杉针叶 秦岭冷杉针叶 秦岭冷杉针叶 秦岭冷杉针叶
原料重量 ( g) 53. 5 48. 1
618. 5 642. 2 2 465. 5 573. 0 233. 5 875. 2
精油产量 (g ) 12. 7 15. 0 0
0. 004 4. 5 0
4
0. 02～ 0. 04
7
产油量 ( k g) 1. 1 1. 4 2. 4 1. 7
出油率 (% ) 0. 44 0. 38 0. 60 0. 53
2. 3 最佳工艺参数 针叶粉碎度以 2mm～ 3mm 为宜 (表 2)。 普通蒸馏时间一般为 6h～ 10h,采用直接加热与间接加热方式 ,压力保持在 0. 02M Pa～
1% )、石竹烯 ( 2. 68% ) ,均为香料成分和药用成分。
表 4 巴山冷杉精油成分分析鉴定结果
Tabl e 4 A nal ytical res ult s of t he compositi on of th e es senti al oil f rom Farges Fi r.
峰号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
3 产品质量分析
巴山冷杉精油是一种纯
表 3 巴山冷杉精油质量指标 Tabl e 3 Th e quali ty indexes of th e es senti al
oil f rom Farg es Fi r
天然无色液体 ,经测试 ,其有关质 量指标达到了欧美国家冷杉油标 准要求 ,详见表 3。