植物挥发油的提取技术研究进展

兰州交通大学化学与生物工程学院

综合能力训练Ⅰ——文献综述

题目：植物挥发油的提取技术研究进展

姓名：赵珍

学号：201107124

指导教师：刘老师

完成日期：2011-7-24

植物挥发油的提取技术研究进展

【摘要】本文对植物挥发性油的提取技术的研究进展作了简要的介绍，包括传统的提取方法和现代提取技术如同时蒸馏萃取、超声提取、微波提取、超临界CO2提取、亚临界水萃取、酶法提取、联合提取法等，旨在为植物挥发油的研究、开发、应用提供参考。

【关键词】植物；挥发油；提取技术；研究进展

前言

在自然界，由植物合成和释放的低分子质量次生代谢物超过 10 万种，其中挥发性物质占很大比例[1]。植物挥发性化学成分又称挥发油、精油，由相对分子质量较小的简单化合物组成，具有芳香气味，在常温下可挥发，具有杀菌、刺激、放松等效应，能使人适度兴奋、减缓疲劳及产生松弛感等，日益受到药物化学、药物学和分析化学等领域专家学者的关注[2]。提取植物挥发油不仅对香料、食品工业、日用化妆品工业的生产具有实用价值，而且对人类保健也有十分重要的意义。植物精油多具有祛痰、止咳、平喘、驱风、健胃、解热、镇痛、抗菌消炎等作用。精油还是天然香精、香料的重要组成部分，由于天然香料有着合成香料无法代替的、独特的香韵以及大多不存在毒副作用等原因，其生产和销售经久不衰。在天然香料和食品添加剂的研制和生产中，提取和保留挥发油成分是保障其效用的重要步骤之一。现现代仪器分析技术及相关学科技术的迅猛发展，为研究植物挥发油提取提供了日益坚实的基础。

正文

1.植物挥发油性质及类型

1.1植物挥发油的性质

植物挥发油，又称植物精油，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。

1.2植物挥发油的类型

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。

2.植物挥发油的提取方法

2.1传统提取方法

2.1.1水蒸气蒸馏法（SD)

天然药物中挥发油常采用水蒸气蒸馏法( SD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Na

2SO

4

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[3]。

2.1.2压榨法

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【4】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【5】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。

2.1.3溶剂萃取法( SE 法)

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。

2.1.4油脂吸收法(OA)

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。

2.2现代提取方法

2.2.1酶解辅助提取法

酶解辅助提取法是在样品中加入适宜的酶处理后再提取有效成分的方法。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【6】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【7】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。目前，酶解辅助提取法在提取挥发性成分方面，应用于提取芹菜籽精油大蒜挥发油橄榄油琉璃苣油麻疯树籽仁油等效果良好[8]。

2.2.2亚临界水萃取法（SWE）

常温常压下，水是极性很大的溶剂，它能很好地溶解极性化合物，但对低极性化合物的溶解性很低在适度的压力下，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，这种水称为亚临界水，也称之为高温水，超加热水，高压热水或热液态水【9】。水在亚临界状态下极性随温度升高而降低，因此可通过控制亚临界水的温度和压力，使水的极性在较大范围内变化，从而实现天然产物中有效成分从水溶性成分到脂溶性成分的连续萃取，并可实现选择性萃取。亚临界水萃取（SWE）具有以下优点：设备简单萃取时间短萃取能力强精油得率高精油品质好；用纯水作萃取剂，绿色环保；不用或很少用有机溶剂，对环境无污染或污染很少。因此， SWE满足了绿色，健康的萃取新观念，是一种绿色安全前景广阔的萃取技术 SWE主要用于萃取香菜籽精油，麦冬叶精油，牛膝草精油，茴香精油[10]，牛至油，叶精油，砂仁精油等。

2.2.3超声波辅助提取法（UAE）

超声波萃取（UAE）的原理是利用超声波的强烈空化效应和一系列的特殊效应如力学效应，热学效应，化学效应和生物效应等，提高萃取成分分子的运动速度和频率，增强溶剂穿透力，从而使萃取成分与溶剂充分混合，加大了萃取的效率。目前此方法已应用于植物精油的萃取，如提取大蒜敏感的芳香化合物，薰衣草香精化合物，月桂，迷迭香，百里香，牛至和晚香玉中芳香成分，留兰香中香气成分，亚麻籽油，柑橘和柑橘花蜂蜜中挥发性成分等。此方法最大的优点就是萃取温度较低，时间短，得油率高，节约能源，尤其对天然产物和生物活性成分的萃取有着广阔的应用前景。但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。

2.2.4微波辅助萃取法（MAE）

微波辅助萃取（MAE）是利用微波能来提高萃取率的一种新技术。微波属于电磁波，具有穿透力强、选择性强、加热效率高等特点。该方法具有投资少、