国内外天然香精油提取及检测技术最新研究进展
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司辉清 ,沈 强 ,庞晓莉 3 (西南大学食品科学学院 ,重庆 400716)
摘 要 :综述了目前国内外天然植物香精油提取技术的最新研究进展 ,重点总结了天然植物香精油提取方法及其各自 的特点和天然植物香精油成分分析 、鉴定方法的研究现状 ,以期为将来更加深入地研究和开发天然植物香精提供一定 的理论基础 。 关键词 :香精油 ,提取技术 ,鉴定方法 ,理论基础
A b s tra c t: The la te s t re s e a rc h p rog re s s in e x tra c tion te c hno log y of e s s e n tia l o ils from p la n ts hom e a nd a b roa d w e re re v iew e d in th is p ap e r1 The p ap e r s um m a rize d e x tra c tion m e thod s , the ir p rinc ip le s , the a d va n ta g e s a nd id e n tific a tion m e thod s of e s s e n tia l o il from p la n ts , a nd the s ta tus q uo1The re s u lt of th is p ap e r p rov id e d s om e the o re tic a l b a s is fo r the fu rthe r s tud y a nd e xp lo ita tion of na tu ra l p la n t e s s e n tia l o ils re s ou rc e s 1 Ke y wo rd s: e s s e n tia l o il; e x tra c tion te c hno log y; id e n tific a tion m e thod; the o re tic a l b a s is 中图分类号 : TS20213 文献标识码 : A 文 章 编 号 : 1002- 0306 (2010) 02- 0374- 05
因此 , SFM E法与水蒸气蒸馏法比较的优点为提 取快速 、香气损失少 、省时 、无污染 、绿色环保 ,更适 合于新鲜植物原料精油的提取 。
113 微波辅助提取法
微波辅助提取 (MA E)是将微波法与其他提取方 法有机结合的一种新型提取技术 。目前国内外应用 较多的微波辅助提取方法有 : 改良微波蒸汽蒸馏提 取 ( IM SD ) 、微波辅助 -水蒸气蒸馏提取 (MAHD ) 、微 波辅助 - 同时蒸馏提取 (MA SD E) 、微波加速蒸馏提 取 (MAD ) 以及微波加速蒸汽蒸馏提取 (MA SD ) 。
Sah raou i等 [8 ] 采 用 IM SD 对 熏衣 草花 精油 提 取 6m in,经 GC、GC - M S分析鉴定 ,达到蒸汽蒸馏提取 30m in的精油得率 ,但是 IM SD 耗能仅 0105KW h / g精 油 ,蒸汽蒸馏耗能 013KW h / g精油 ,释放 CO2 量蒸汽 蒸馏 ( 240g CO2 / g精油 )远高于 IM SD ( 40g CO2 / g精 油 ) ; Go lm akan i等 [9 ] 采用 MAHD 和水蒸气蒸馏法分 别提取百里香精油 75m in 和 4h,经 GC - M S分析鉴 定 ,前者提取物中麝香草酚含量为 40120% , 而后者 仅含 37120% ,MAHD 具有低能耗 ,对环境友好 ,与许 多有机溶剂提取相比 , MAHD 更现代 ,更绿色 ,更快 速 。宋贤良等采用 MAHD 提取肉桂精油 ,提取时间 比传统方法缩短一半 ,产率明显增加 ,其最佳提取条 件为 :乙醇水溶液用量为原料量的 112 倍 、乙醇水溶 液浓度为 75%、微波辐射功率 800W、微波辐射时间 20 s、液固比为 25 ∶1、蒸馏时间为 60m in; 李焱等采用 MA SD E提取花椒精 油 , 经 GC - M S 鉴 定出 57 种成 分 ,主要为挥发性萜烯化合物及其衍生物等 ,除含有 δ- 3 - 蒈烯 ( 18154% ) 、柠檬烯 ( 11199% ) 、α- 侧柏烯 ( 5198% )外 , 抗 癌 活 性 组 分 β - 榄 香 烯 也 较 高 , 达 2165% ; 回 瑞 华 等 采 用 MA SD E 肉 桂 精 油 得 率 为
因此 ,与水蒸气蒸馏法相比较 , MA E提取的优点 就是提取快速 、高效 ,减少浪费 ,节省能源 ,对环境友 好 ,比较适合于天然植物精油的提取 。
114 亚临界水萃取法
亚临界水 ( Subcritical wa ter)也称高温水 、超加热 水 、高压热水或热液态水 ,是指在一定的压力下 ,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 。 E ikan i等 [13 ] 采用亚临界水 萃取芫荽精油 ,经 GC - F ID 和 GC - M S分析鉴定 ,虽 然亚临 界水 总萃 取量 ( 1411 ) 低 于水 蒸汽 蒸馏 总 量 ( 2117)和索氏总提取量 ( 1914) ,但是精油中含氧化合 物组分明显高于水蒸馏和索氏提取组分 ; D eng等 [14 ] 采用 SW E萃取砂仁精油 ,最佳萃取条件为 : 萃取温 度 160℃,压力 6M Pa,萃取时间 40m in,萃取剂的改良 剂为环己烷 。
目前 ,绿色食品与可持续发展的绿色环保消费 观念深入人心 ,同时 ,国内外研究者对天然植物香精 油的提取和开发掀起了新潮流 ,使得提取接近天然 香韵的香精油更加地受到研究者的青睐 。为此 ,许 多研究天然植物香精油的研究者一直在努力追求和 开发一种绿色安全 、高效提取 、节能环保 、可持续利 用的新型提取技术 。因此 ,本文综述了目前国内外 提取天然植物香精油的最新研究进展 ,为将来更加 深入地研究和开发天然植物香精油提取技术提供一 定的理论基础 。
1 国内外香精油最新提取技术
11来自百度文库 微波水扩散重力法
微波水扩散重力法 (MHG)是将被提取植物直接 放在不需要添加水和溶剂的特殊微波反应器里 ,经 微波加热 ,植物中原位水被加热致使细胞膨胀 ,最后 导致含油组织破裂 ,在大气压作用下 ,使香精油和原 位水一起从植物细胞内部转移到外部 。因此 , MHG 法是利用微波加热与地球引力相结合的一种绿色提 取技术 。
采用 SFM E和水蒸气蒸馏法分别对三种芳香草本植 物精油提取 30m in 和 270m in,经 GC - M S分析鉴定 , 前者提 取 精 油 中 含 氧 化 合 物 分 数 高 于 后 者 ; W ang 等 [5 ]用羰基铁粉 ( C IP) 改装 SFM E 装置并提取孜然 芹和花椒精油 ,微波功率为 85W ,所需时间仅 30m in, 经 GC- M S分析鉴定 ,所得精油主要成分与其它提取 方法 (传统无溶剂微波提取 、微波辅助 - 水蒸气蒸馏 提取 、水蒸气蒸馏提取 ) 基本一致 ,改装 SFM E 装置 提取过程不仅简单 、快速 、经济 ,而且对新鲜或润湿 后的植物原料提取率明显高于对干燥植物原料的提 取率 ; L ucche si等 [6 ] 采用 SFM E 法提取小豆蔻精油 , 经 GC - M S分析鉴定 , SFM E所得精油含芳香成分比 水蒸气蒸馏提取的精油要多 ,其最佳提取条件为 :提 取时 间 75m in, 微 波 功 率 390W , 原 料 湿 度 67% ; B ayramoglu等 [7 ]采用 SFM E和水蒸馏提取牛至精油 , 并用 GC - M S / F ID 分 析 鉴 定 , 其 中 SFM E 提 取 率 ( 01054mL / g)显著高于水蒸馏提取率 ( 01048mL / g) , 微波功率为 622W 时 ,主要芳香成分为麝香草酚 ( 650 ～750m g /mL ) ,提取时间比水蒸馏时间减少了 80% ; 宁洪良等采用 SFM E提取花椒精油产率为 1130% ,经 GC- M S鉴定出 75种物质 ,占精油总成分的 93120%～ 98155% ,主要成分为芳樟醇 、丙酸芳樟酯 、柠檬烯 、茴 香脑 、花椒油素和 4-松油烯醇 。
615% ,经 GC- M S分析鉴定出 27个化合物 ,其中含量 最高的是肉桂醛 ,达 94136 % ; Ferhat等 [10 ] 通过 MAD 法和水蒸气蒸馏法分别提取橘皮精油 30m in和 3h, 精油得 率分 别 为 0142%、0139% , 经 GC、GC - M S 分 析 ,前者提取物中含氧化合物分数 1117%明显高于 后者 719% ; Tigrine - Ko rd jan i等 [11 ] 采用 MAD 法和水 蒸气蒸馏法分别对迷迭香精油提取 30m in和 3h,精 油得率分别为 016%和 016% ,经 GC - F ID、GC - M S分 析鉴定 ,前者提取物中含氧化合物分数 59%高于后 者的 46% , MAD 法提取时间短 ,能耗低 ,适合于芳香 植物精油的提取 ; Chem a t等 [ 12 ] 采用 MA SD 和蒸汽蒸 馏法对薰衣草花精油提取比较 , 经 GC - M S分析鉴 定 ,MA SD 提取时间为 10m in,得油率为 8186% ,而蒸 汽蒸馏法则需要 90m in,收油率为 8175% ,其提取精 油净度和品质都是前者优于后者 ,除此之外 , MA SD 还是一种无需溶剂可连续洁净提取 、提取快速 、节 能 、低投入的新型提取技术 。
因此 ,与水蒸馏法相比较 ,MH G法是一种不需添 加任何试剂 ,提取方便 、快速 、高效 、绿色无污染 、节 省能源的新颖提取技术 ,提取得到更具价值的抗菌 和抗氧化活性的精油 。MHG法不仅适合于不同种类 的天然芳香物质的实验室提取 ,而且也适合于工业 化生产 。
112 无溶剂微波提取法
无溶剂微波提取 ( SFM E ) 是一种新型植物提取 方法 ,采用微波辐射加热新鲜或经湿润处理的干燥 植物组织 ,使组织内部分水分迅速汽化 ,将组织内的 精油带出 ,经冷凝 、分离即可得到精油 。L ucches等 [4 ]
收稿日期 : 2009- 03- 24 3 通讯联系人 作者简介 :司辉清 (1958- ) ,男 ,副教授 ,主要从事制茶工程与贸易 、茶
叶食品和饮料开发 、食品物流管理等研究 。
374
V ian等 [1 ] 采用 MH G法对两种芳香草本植物精 油提取 ,仅提取 15m in就到达了水蒸馏法提取 90m in 的提取率 ,经 GC、GC- M S分析鉴定 ,其含量 、组成成 分和感官品质都到达了和水蒸馏法同等的品质 ,另 外 MHG法提取防止了 90%的能源消耗所导致的温 室效应气体的排放 ; Bou sb ia等 [ 2- 3 ] 通过 MH G法与水 蒸馏法提取柑桔皮和迷迭香精油的对比 ,经 GC、GC - M S分析鉴定 ,用 MHG法提取柑桔皮精油得到含氧 萜化合物 ( 1137% )高于水蒸馏法所得的含氧萜化合 物 ( 0185% ) ,而用 MH G法提取迷迭香 15m in的精油 成分中樟脑含量 ( 816% )高于水蒸馏法 3h所得樟脑 含量 ( 7182% ) ,并对其进行抗菌和抗氧化活性实验 , 前者提取物抗菌和抗氧化活性效果明显高于后者 。
The latest research p rogress in extraction and identification technology of essential oil from p lants
S I Hu i- q ing, SHEN Q iang, PANG X iao- li3
(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China)
摘 要 :综述了目前国内外天然植物香精油提取技术的最新研究进展 ,重点总结了天然植物香精油提取方法及其各自 的特点和天然植物香精油成分分析 、鉴定方法的研究现状 ,以期为将来更加深入地研究和开发天然植物香精提供一定 的理论基础 。 关键词 :香精油 ,提取技术 ,鉴定方法 ,理论基础
A b s tra c t: The la te s t re s e a rc h p rog re s s in e x tra c tion te c hno log y of e s s e n tia l o ils from p la n ts hom e a nd a b roa d w e re re v iew e d in th is p ap e r1 The p ap e r s um m a rize d e x tra c tion m e thod s , the ir p rinc ip le s , the a d va n ta g e s a nd id e n tific a tion m e thod s of e s s e n tia l o il from p la n ts , a nd the s ta tus q uo1The re s u lt of th is p ap e r p rov id e d s om e the o re tic a l b a s is fo r the fu rthe r s tud y a nd e xp lo ita tion of na tu ra l p la n t e s s e n tia l o ils re s ou rc e s 1 Ke y wo rd s: e s s e n tia l o il; e x tra c tion te c hno log y; id e n tific a tion m e thod; the o re tic a l b a s is 中图分类号 : TS20213 文献标识码 : A 文 章 编 号 : 1002- 0306 (2010) 02- 0374- 05
因此 , SFM E法与水蒸气蒸馏法比较的优点为提 取快速 、香气损失少 、省时 、无污染 、绿色环保 ,更适 合于新鲜植物原料精油的提取 。
113 微波辅助提取法
微波辅助提取 (MA E)是将微波法与其他提取方 法有机结合的一种新型提取技术 。目前国内外应用 较多的微波辅助提取方法有 : 改良微波蒸汽蒸馏提 取 ( IM SD ) 、微波辅助 -水蒸气蒸馏提取 (MAHD ) 、微 波辅助 - 同时蒸馏提取 (MA SD E) 、微波加速蒸馏提 取 (MAD ) 以及微波加速蒸汽蒸馏提取 (MA SD ) 。
Sah raou i等 [8 ] 采 用 IM SD 对 熏衣 草花 精油 提 取 6m in,经 GC、GC - M S分析鉴定 ,达到蒸汽蒸馏提取 30m in的精油得率 ,但是 IM SD 耗能仅 0105KW h / g精 油 ,蒸汽蒸馏耗能 013KW h / g精油 ,释放 CO2 量蒸汽 蒸馏 ( 240g CO2 / g精油 )远高于 IM SD ( 40g CO2 / g精 油 ) ; Go lm akan i等 [9 ] 采用 MAHD 和水蒸气蒸馏法分 别提取百里香精油 75m in 和 4h,经 GC - M S分析鉴 定 ,前者提取物中麝香草酚含量为 40120% , 而后者 仅含 37120% ,MAHD 具有低能耗 ,对环境友好 ,与许 多有机溶剂提取相比 , MAHD 更现代 ,更绿色 ,更快 速 。宋贤良等采用 MAHD 提取肉桂精油 ,提取时间 比传统方法缩短一半 ,产率明显增加 ,其最佳提取条 件为 :乙醇水溶液用量为原料量的 112 倍 、乙醇水溶 液浓度为 75%、微波辐射功率 800W、微波辐射时间 20 s、液固比为 25 ∶1、蒸馏时间为 60m in; 李焱等采用 MA SD E提取花椒精 油 , 经 GC - M S 鉴 定出 57 种成 分 ,主要为挥发性萜烯化合物及其衍生物等 ,除含有 δ- 3 - 蒈烯 ( 18154% ) 、柠檬烯 ( 11199% ) 、α- 侧柏烯 ( 5198% )外 , 抗 癌 活 性 组 分 β - 榄 香 烯 也 较 高 , 达 2165% ; 回 瑞 华 等 采 用 MA SD E 肉 桂 精 油 得 率 为
因此 ,与水蒸气蒸馏法相比较 , MA E提取的优点 就是提取快速 、高效 ,减少浪费 ,节省能源 ,对环境友 好 ,比较适合于天然植物精油的提取 。
114 亚临界水萃取法
亚临界水 ( Subcritical wa ter)也称高温水 、超加热 水 、高压热水或热液态水 ,是指在一定的压力下 ,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 。 E ikan i等 [13 ] 采用亚临界水 萃取芫荽精油 ,经 GC - F ID 和 GC - M S分析鉴定 ,虽 然亚临 界水 总萃 取量 ( 1411 ) 低 于水 蒸汽 蒸馏 总 量 ( 2117)和索氏总提取量 ( 1914) ,但是精油中含氧化合 物组分明显高于水蒸馏和索氏提取组分 ; D eng等 [14 ] 采用 SW E萃取砂仁精油 ,最佳萃取条件为 : 萃取温 度 160℃,压力 6M Pa,萃取时间 40m in,萃取剂的改良 剂为环己烷 。
目前 ,绿色食品与可持续发展的绿色环保消费 观念深入人心 ,同时 ,国内外研究者对天然植物香精 油的提取和开发掀起了新潮流 ,使得提取接近天然 香韵的香精油更加地受到研究者的青睐 。为此 ,许 多研究天然植物香精油的研究者一直在努力追求和 开发一种绿色安全 、高效提取 、节能环保 、可持续利 用的新型提取技术 。因此 ,本文综述了目前国内外 提取天然植物香精油的最新研究进展 ,为将来更加 深入地研究和开发天然植物香精油提取技术提供一 定的理论基础 。
1 国内外香精油最新提取技术
11来自百度文库 微波水扩散重力法
微波水扩散重力法 (MHG)是将被提取植物直接 放在不需要添加水和溶剂的特殊微波反应器里 ,经 微波加热 ,植物中原位水被加热致使细胞膨胀 ,最后 导致含油组织破裂 ,在大气压作用下 ,使香精油和原 位水一起从植物细胞内部转移到外部 。因此 , MHG 法是利用微波加热与地球引力相结合的一种绿色提 取技术 。
采用 SFM E和水蒸气蒸馏法分别对三种芳香草本植 物精油提取 30m in 和 270m in,经 GC - M S分析鉴定 , 前者提 取 精 油 中 含 氧 化 合 物 分 数 高 于 后 者 ; W ang 等 [5 ]用羰基铁粉 ( C IP) 改装 SFM E 装置并提取孜然 芹和花椒精油 ,微波功率为 85W ,所需时间仅 30m in, 经 GC- M S分析鉴定 ,所得精油主要成分与其它提取 方法 (传统无溶剂微波提取 、微波辅助 - 水蒸气蒸馏 提取 、水蒸气蒸馏提取 ) 基本一致 ,改装 SFM E 装置 提取过程不仅简单 、快速 、经济 ,而且对新鲜或润湿 后的植物原料提取率明显高于对干燥植物原料的提 取率 ; L ucche si等 [6 ] 采用 SFM E 法提取小豆蔻精油 , 经 GC - M S分析鉴定 , SFM E所得精油含芳香成分比 水蒸气蒸馏提取的精油要多 ,其最佳提取条件为 :提 取时 间 75m in, 微 波 功 率 390W , 原 料 湿 度 67% ; B ayramoglu等 [7 ]采用 SFM E和水蒸馏提取牛至精油 , 并用 GC - M S / F ID 分 析 鉴 定 , 其 中 SFM E 提 取 率 ( 01054mL / g)显著高于水蒸馏提取率 ( 01048mL / g) , 微波功率为 622W 时 ,主要芳香成分为麝香草酚 ( 650 ～750m g /mL ) ,提取时间比水蒸馏时间减少了 80% ; 宁洪良等采用 SFM E提取花椒精油产率为 1130% ,经 GC- M S鉴定出 75种物质 ,占精油总成分的 93120%～ 98155% ,主要成分为芳樟醇 、丙酸芳樟酯 、柠檬烯 、茴 香脑 、花椒油素和 4-松油烯醇 。
615% ,经 GC- M S分析鉴定出 27个化合物 ,其中含量 最高的是肉桂醛 ,达 94136 % ; Ferhat等 [10 ] 通过 MAD 法和水蒸气蒸馏法分别提取橘皮精油 30m in和 3h, 精油得 率分 别 为 0142%、0139% , 经 GC、GC - M S 分 析 ,前者提取物中含氧化合物分数 1117%明显高于 后者 719% ; Tigrine - Ko rd jan i等 [11 ] 采用 MAD 法和水 蒸气蒸馏法分别对迷迭香精油提取 30m in和 3h,精 油得率分别为 016%和 016% ,经 GC - F ID、GC - M S分 析鉴定 ,前者提取物中含氧化合物分数 59%高于后 者的 46% , MAD 法提取时间短 ,能耗低 ,适合于芳香 植物精油的提取 ; Chem a t等 [ 12 ] 采用 MA SD 和蒸汽蒸 馏法对薰衣草花精油提取比较 , 经 GC - M S分析鉴 定 ,MA SD 提取时间为 10m in,得油率为 8186% ,而蒸 汽蒸馏法则需要 90m in,收油率为 8175% ,其提取精 油净度和品质都是前者优于后者 ,除此之外 , MA SD 还是一种无需溶剂可连续洁净提取 、提取快速 、节 能 、低投入的新型提取技术 。
因此 ,与水蒸馏法相比较 ,MH G法是一种不需添 加任何试剂 ,提取方便 、快速 、高效 、绿色无污染 、节 省能源的新颖提取技术 ,提取得到更具价值的抗菌 和抗氧化活性的精油 。MHG法不仅适合于不同种类 的天然芳香物质的实验室提取 ,而且也适合于工业 化生产 。
112 无溶剂微波提取法
无溶剂微波提取 ( SFM E ) 是一种新型植物提取 方法 ,采用微波辐射加热新鲜或经湿润处理的干燥 植物组织 ,使组织内部分水分迅速汽化 ,将组织内的 精油带出 ,经冷凝 、分离即可得到精油 。L ucches等 [4 ]
收稿日期 : 2009- 03- 24 3 通讯联系人 作者简介 :司辉清 (1958- ) ,男 ,副教授 ,主要从事制茶工程与贸易 、茶
叶食品和饮料开发 、食品物流管理等研究 。
374
V ian等 [1 ] 采用 MH G法对两种芳香草本植物精 油提取 ,仅提取 15m in就到达了水蒸馏法提取 90m in 的提取率 ,经 GC、GC- M S分析鉴定 ,其含量 、组成成 分和感官品质都到达了和水蒸馏法同等的品质 ,另 外 MHG法提取防止了 90%的能源消耗所导致的温 室效应气体的排放 ; Bou sb ia等 [ 2- 3 ] 通过 MH G法与水 蒸馏法提取柑桔皮和迷迭香精油的对比 ,经 GC、GC - M S分析鉴定 ,用 MHG法提取柑桔皮精油得到含氧 萜化合物 ( 1137% )高于水蒸馏法所得的含氧萜化合 物 ( 0185% ) ,而用 MH G法提取迷迭香 15m in的精油 成分中樟脑含量 ( 816% )高于水蒸馏法 3h所得樟脑 含量 ( 7182% ) ,并对其进行抗菌和抗氧化活性实验 , 前者提取物抗菌和抗氧化活性效果明显高于后者 。
The latest research p rogress in extraction and identification technology of essential oil from p lants
S I Hu i- q ing, SHEN Q iang, PANG X iao- li3
(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China)