水?dāng)U散法提取植物芳香油

鄭衛(wèi)東 馬春生

水?dāng)U散法提取植物芳香油

鄭衛(wèi)東 馬春生

《高中生物（選修1）》“生物技術(shù)實(shí)踐”的專題6“植物有效成分的提取”課題1“植物芳香油的提取”是生物技術(shù)實(shí)踐的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過(guò)該課題的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，能夠加深學(xué)生對(duì)植物有效成分的認(rèn)識(shí)、增進(jìn)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，鍛煉學(xué)生設(shè)計(jì)和安裝實(shí)驗(yàn)裝置的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)。

教材中介紹了 “植物芳香油的提取” 常用的水中蒸餾、水上蒸餾、水氣蒸餾等方法。

教材中推薦的實(shí)驗(yàn)方法是水中蒸餾法。其實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：裝置簡(jiǎn)單、易于裝配、操作簡(jiǎn)便。 缺點(diǎn)是：控制稍難，會(huì)出現(xiàn)原料糊焦和有效成分水解等問(wèn)題。為克服水中蒸餾法的缺點(diǎn)，更高效提取植物芳香油，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，用水?dāng)U散法提取植物芳香油。

水?dāng)U散法也叫水?dāng)U散蒸氣蒸餾。即利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來(lái)，與常規(guī)蒸餾相比，其進(jìn)汽方式不同，水蒸氣是在常壓下自上而下的通過(guò)植物層，首先將料層內(nèi)的空氣向下推出，水?dāng)U散還存在滲透過(guò)程，植物芳香油在水蒸氣的作用下，從植物油腺中向外擴(kuò)散，在上部稍大的水氣壓力（上部進(jìn)水氣和下部冷卻的原因，使上部壓力略大于下部）及重力作用下，水蒸氣將植物芳香油帶入冷凝器，蒸氣由上往下作快速補(bǔ)充。芳香油無(wú)須全部氣化即可到達(dá)裝置底部并進(jìn)入冷凝器。水?dāng)U散蒸餾裝置具有易安裝、操作簡(jiǎn)單、節(jié)約蒸氣、蒸餾均勻、一致、蒸餾速率高、蒸餾產(chǎn)物收集率高、精油產(chǎn)量高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。

一、實(shí)驗(yàn)原理與裝置

在圓底燒瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生水蒸氣進(jìn)入三口燒瓶，水蒸氣首先將裝置內(nèi)的空氣向下推出，并在常壓下自上而下地通過(guò)植物層，經(jīng)過(guò)滲透擴(kuò)散等過(guò)程，將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來(lái)，在重力及蒸氣壓力差的作用下，水蒸氣將植物芳香油帶入冷凝器，冷凝后，錐形瓶?jī)?nèi)收集得油水混合物。

圖1 水?dāng)U散蒸餾裝置

二、實(shí)驗(yàn)操作

按圖1安裝裝置，在圓底燒瓶?jī)?nèi)加入適量的水和少量沸石。從三口燒瓶的中間口加入經(jīng)過(guò)洗滌并瀝干的花瓣，加入少量的水，水量以倒置后水充滿三口燒瓶的3個(gè)瓶頸為準(zhǔn)。連接好實(shí)驗(yàn)裝置，并保證氣密性完好。加熱產(chǎn)生蒸氣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如果產(chǎn)生蒸氣過(guò)快，使裝置內(nèi)壓力過(guò)大時(shí)，可打開A處活塞以減壓并適時(shí)關(guān)閉，如果感覺(jué)三口燒瓶?jī)?nèi)的壓力較大，可打開安全管下的B處活塞減壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)先打開A處活塞，使裝置內(nèi)外壓強(qiáng)一致，然后熄滅酒精燈。取錐形瓶?jī)?nèi)的水油混合物進(jìn)行觀察和進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

連接圓底燒瓶和三口燒瓶之間的導(dǎo)管從左向右要略微抬高些，使冷凝的水能夠回流到圓底燒瓶中。如果實(shí)驗(yàn)時(shí)此處導(dǎo)管中冷凝水較多，可打開A處活塞排水。

三口燒瓶的3個(gè)瓶頸內(nèi)都用玻璃絲填充。最好在加入的植物原料中也拌有玻璃絲，以保持上下通導(dǎo)。在做實(shí)驗(yàn)時(shí)也可用鋁箔加工成細(xì)絲來(lái)替代玻璃絲。

進(jìn)氣導(dǎo)管及安全管上部管口不要太規(guī)則，或者在管口上纏繞鋁條或銅絲，以防植物原料堵塞管口（不可用鐵絲，因?yàn)殍F絲可能與水氣及植物有效成分發(fā)生反應(yīng)）。

注意防止橡皮塞脫落。實(shí)驗(yàn)前要塞緊，同時(shí)可用橡皮筋纏繞或加棉線纏繞捆扎，以防內(nèi)壓過(guò)大時(shí)膠塞及導(dǎo)管向下脫落，也可用鐵絲夾將其固定。

四、對(duì)比分析

用水蒸氣蒸餾法提取植物芳香油，通常分為水中蒸餾

(如圖2所示)、水上蒸餾、水氣蒸餾(如圖3所示)。現(xiàn)將的水?dāng)U散法與這三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)加以比較分析(見(jiàn)表1)：

表1

實(shí)驗(yàn)操作及溫度控制易操作控制稍難易操作不用控制易操作易控制易操作易控制用水量 較多 較多 少 少受熱時(shí)間 較長(zhǎng) 較短 短 短糊焦、熱分解、熱水解 可能 一般不會(huì) 一般不會(huì) 一般不會(huì)得油率 低（不能全部餾出） 高 低（部分冷凝回流且不易再氣化） 高

五、結(jié)束語(yǔ)

水?dāng)U散法是在通常使用的水蒸氣蒸餾的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)的，與水蒸氣蒸餾相比，特點(diǎn)是餾出物無(wú)需全部氣化即可進(jìn)入冷凝裝置。具有原理簡(jiǎn)單、構(gòu)思新穎、設(shè)計(jì)合理、便于安裝、操作簡(jiǎn)便、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。充分考慮了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全性等問(wèn)題，采用防暴沸、防脫落、防堵塞、保通導(dǎo)、保安全等措施，保證了高質(zhì)量、高收率。今后還待進(jìn)一步做以下的研究：適用范圍、產(chǎn)物收集率。即哪些植物適合用此法進(jìn)行芳香油的提取；用此法提取各種植物有效成分的收集率是多少。

稿件編號(hào)：P1104084

鄭衛(wèi)東，本科，中教高級(jí)。馬春生，本科，中教高級(jí)。

江蘇省南京田家炳高級(jí)中學(xué)。