植物精油提炼论文

二氧化钛制备及应用
精油提取的研究发展
课题名称：精油提取的研究 姓名：张栋 学号：1045562133
2011 年 12 月 28 日
二氧化钛制备及应用
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二氧化钛制备及应用
精油提取的研究发展
植物精油是以自然界中植物的花朵、叶、枝、根、 皮、树胶、全草和果实为原料，经水蒸汽蒸馏法、 压榨 法或溶剂萃取法制取的一类能被嗅觉嗅出气味或 味 觉 品 出 香 味 的 天 然 化 合 物 。精 油 含 量 较 丰 富 的 植 物 有：木兰科、樟科、芸香科、伞形花科、姜科、菊 科、桃 金 娘 科 、龙 脑 香 科 和 禾 本 科 植 物 等 。我 国 每 年 精 油 总 产 量 达 15000— 20000吨 。 植 物 精 油 被 广 泛 应 用 于医学领域，在化妆品领域也有很大的应用价值， 而 在 害 虫 防 治 方 面 ，具 有 活 性 高 、毒 性 小 、不 污 染 环 境 等优点，是一种很好的生物农药原料。 1 植物精油的提炼萃取方法 植 物 精 油 (Essential oil)指 的 是 通 过 蒸 馏 方 式 萃 取 出 的 植 物 的 挥 发 性 芳 香 分 子 。尽 管 如 此 ，精 油 这个名词也被泛指用各种方法萃取出来的各种植 物 芳香物质。 1． 1 蒸 汽 蒸 馏 法 一般说来叶子、花等较为柔软的植物组织不经 事 前 处 理 即 可 直 接 蒸 馏 ，但 像 树 皮 之 类 的 较 坚 硬 的 植 物 组 织 则 要 经 过 切 割 、压 碎 的 处 理 来 帮 助 精 油 的 释 放 。蒸 馏 过 程 分 为 两 种 ：一 种 是 把 植 物 浸 在 水 中 加 热 产 生 水 蒸 汽 ；一 种 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。 蒸汽蒸馏法也不可避免的存在弊端，那就是在 蒸馏过程中水及高温会破坏植物精油中较为脆弱 的 成 分 。这 使 得 萃 取 出 精 油 的 香 味 与 原 有 植 物 中 所 蕴 含的芳香精质有所不同。 1． 2 压 榨 法 这种方法是最传统，最简单的方法，即利用机械 器 具 施 加 压 力 使 植 物 汁 液 流 出 的 方 法 ，基 本 所 有 的 柑橘属植物都采用此法。 最高级的柑橘类精油是由简单的压榨法所取得 的 ， 虽 然 以 前 纯 粹 是 以 手 工 进 行 (挤 压 果 皮 并 用 海 绵 来 吸 附 挤 出 的 精 油 )， 现 在 则 以 离 心 机 来 取 代 。 由 于
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压 榨 的 过 程 中 完 全 不 用 加 热 ，萃 取 出 的 精 油 香 味 和 化学组成则完全来自于植物本身。不像蒸馏的精 油，压榨法萃取的精油包含有蜡等非挥发性的物 质， 相对使得压榨精油的保存期限较短。 1． 3 超 临 界 流 体 萃 取 技 术 超 临 界 流 体 萃 取 技 术 是 2O世 纪 6O年 代 兴 起 的 一 种 新 型 分 离 技 术 。 超 临 界 流 体 (SCF)分 子 的 的 传 递 性 质 兼 有 气 、液 两 种 流 体 的 特 点 ，密 度 接 近 于 液 体 ，粘 度 、扩 散 系 数 接 近 于 气 体 ，因 此 其 不 仅 具 有 与 液 体 溶 剂 相 当 的 溶 解 能 力 ，还 有 很 好 的 流 动 性 和 优 良的传递性能，有利于提高物质的扩散和传递。 Graziella cherchi等 对 SFE提 纯 神 圣 亚 麻 精 油 进 行 了 深 入 的 研 究 ， 作 者 以 SCF CO。 为 溶 剂 ， 采 取 一 萃 两 分 的 工 艺 流 程 分 离 得 到 提 纯 的 精 油 。他 们 通 过 实 验 获 得 了 最 佳 工 艺 条 件 ， 萃 取 P一 9Mpa， T一 5O℃ ； 一 级 分 离 P1— 9Mpa， T1一 一 12℃ ， 二 级 分离 P2— 2M pa， T2— 15O℃ 。 Reverchon等 分 两 步 对 超 临 界 CO2萃 取 茴 香 种 籽 和 精 油 进 行 了 研 究 ， 第 一 步 9Mpa， 50℃ 选 择 性 的 萃 取 茴 香 精 油 ， 第 二 步 20Mpa， 40℃ 萃 取 蔬 菜 油 ， 并根据实验结果和蔬菜物质结构的扫描电镜结果， 提 出 了 基 于 质 量 微 分 方 程 和 完 整 细 胞 、破 碎 细 胞 的 概念模型的茴香蔬菜油的萃取模型。 1． 4 微 胶 囊 双 水 相 提 取 法 微胶囊双水相萃取技术，工艺步骤少，提取质量 高 ，能 耗 及 生 产 费 用 低 。最 重 要 的 是 把 微 胶 囊 技 术 和 双 水 相 萃 取 技 术 相 结 合 ，用 于 提 取 精 油 ，能 避 免 提取过程 中的 高温 、氧化、聚合等情 况的 发生，有 效的 保护了精油的天然成分。 囊壁材料的选择因目标产物的不同而异。研究 表 明 ，环 糊 精 可 以 作 为 较 理 想 的 广 谱 囊 壁 材 料 。不 同 的 精 油 需 采 用 不 同 的 双 水 相 萃 取 体 系 。一 般 原 则 是 ：原 料 固 体 杂 质 多 ，有 效 成 分 少 ，宜 采 用 先 浸 泡 过 滤 后 再 萃 取 的 工 艺 ；反 之 则 宜 采 用 浸 泡 萃 取 同 步 进 行 ， 并 加 温 到 5O℃ ， 然 后 热 过 滤 出 去 固 体 杂 质 的 工 艺 。如 可 溶 性 蛋 白 质 含 量 多 则 宜 采 用 糊 精 一 碱 一 水 体系；反之则宜选用糊精一无机盐一水体系。 1.5吸 收 法
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用于具有 挥 发 性 成 分 的 研 究 。 如 用 SFE 法 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 [12]; 用 SFE 法 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 SFE 法 所 得 芳 香 精 油 气味和原料 相 同 , 明 显 优 于 其 他 方 法 。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 [13]。 1.9 溶 剂 提 法 利用低沸点的有机溶剂与材料在连续提取器中 加 热 提 取 ，提 取 液 低 温 蒸 去 溶 剂 ，则 残 留 精 油 。此 法 所得精油含有树脂、油脂、蜡等。 2 植物精油的分离技术 2.1 分 子 蒸 馏 法 是运用不同物质的分子运动自由程的 差别而实现分离的, 可以在远离沸点下操作, 具 备蒸馏压强 低 、受 热 时 间 短 、分 离 程 度 高 等 特 点 , 能 大 大 降 低 高沸点物 料 的 分 离 成 本 , 极 好 地 保 护 热 敏 性 物 质 。故 该 法 特 别适合于高沸点、热敏性的物料, 尤其是挥发油 类、有效成分对温度 极为敏感的天然产物的分离, 如玫瑰油、藿香油 等 。 20 世 纪 30 年 代 国 外 出 现 分 子 蒸 馏 技 术 , 并 于 20 世 纪 60 年代应用 于 工 业 化 。 国 内 于 20 世 纪 80 年 代 中 期 开 始 分 子 蒸馏技术 研 发 [15]。 许 松 林 等 利 用 分 子 蒸 馏 的 特 点 对 多 种 精 油进行一 系列精制提纯研究, 成功除去了产品中的杂味和 颜色, 避免 了 传 统 加 工 方 法 的 缺 陷 [ 1 6 ] 。此 外 , 该 技 术 还 具 有 工艺可调性 能 好 、 易 于 控 制 和 可 连 续 稳 定 生 产 等 特 点 [17]。 目 前, 该技术 已 广 泛 应 用 于 石 油 化 工 、食 品 香 料 等 领 域 , 特 别 适
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由于微波 射线穿透性极好, 可施加于任何天然物如银莲花 属、锐叶木 兰 、海 藻 、地 衣 以 及 动 物 组 织 如 肝 、肾 、蛋 黄 等 , 进 而提取有 用 物 质 。 国 内 外 学 者 的 研 究 表 明 , MAE 的 优 点 是 节 省萃取 时间和萃取溶剂, 方法已广泛用于有机化学和分 析化学制 备 样 品 [8- 10]。 1.7 超 声 波 提 取 法 是应用超声波强化提取植物的有效 成 分 , 是 一 种 物 理 破 碎 过 程 。原 理 是 利 用 超 声 波 的 空化作用 加速植物有效成分溶出, 另外超声波次级效应, 如机械震 动 、乳 化 、扩 散 、击 碎 、化 学 效 应 等 , 也 能 加 速 提 取成分的扩 散 、释 放 并 与 溶 剂 充 分 混 合 而 利 于 提 取 。该 法 最 大 的优点是 提 取 时 间 短 、温 度 较 低 、收 率 高 。郑 海 燕 用 超 声 波 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 %[11]。 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。 1.8 超 临 界 流 体 萃 取 ( SFE) 法 是引进的一种新型提取分 离 技 术 , 它 利 用 一 种 超 临 界 流 体 ( SCF) , 如 CO2、 乙烯、丙烷、 丙 烯 、水 等 , 使 其 在 临 界 点 附 近 某 区 域 内 与 待 分 离 混合物中 的溶质具有异常相平衡行为和传递性, 且对溶质 的溶解能 力随着压力和温度的改变在相当宽的范围内变动, 这种流 体 可 以 是 单 一 的 , 也 可 以 是 复 合 的 。添 加 适 当 的 夹 带剂可以 大 大 增 加 其 溶 解 性 和 选 择 性 。 常 用 的 萃 取 剂 为 CO2, 因其无 毒 、不 易 燃 不 易 爆 、价 廉 , 其 极 性 类 似 乙 烷 。超 临 界 CO2 萃 取 技 术 更 适 合 脂 溶 性 、高 沸 点 、热 敏 性 成 分 , 现 广 泛
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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 [7]。 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, 即将新鲜花瓣接触 或浸入脂 肪( 常用无臭味的豚脂3 份和牛脂2 份的混合物) 内, 使挥 发 油 完 全 被 脂 肪 吸 收 , 所 得 脂 肪 称 为“ 香 脂 ”, 可 直接供香料 工业使用, 也可用无水乙醇处理再将挥发油从脂 肪中提取 出来。该法成本较高, 但所得挥发油香味纯正。 1.6 酶 提 取 法 是根据植物细胞壁的构成, 利用酶反应具 有高度专一性的特点选择相应的酶, 将细胞壁的 组成成分 ( 纤维素、半纤维素和果胶质) 水解或降解, 破 坏细胞壁结 构, 使细胞内的成分溶解、混悬或胶溶于溶剂中, 从而达到 提 取 目 的 , 且 有 利 于 提 高 提 取 率 。酶 可 以 在 温 和 条 件下分解 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 %[6]。 1.6 微 波 提 取 法 是 利 用 微 波 能 来 提 高 萃 取率的一种新 技 术 。微 波 提 取 过 程 中 , 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, 细胞内温度迅速 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。显然, 这种作用会 使 植 物 目 标 组 分 的 提 取 速 度 大 大 地 增 加 。微 波 辅 助 萃取 ( MAE) 是 近 几 年 发 展 起 来 的 从 天 然 物 中 提 取 香 料 的一种方 法。该法最大的特点是萃取时间短, 产物收率高。