超臨界CO2萃取技術在天然香料工業上的應用研究進展

夏芙蓉，侯雙迪，賈麗娜

超臨界CO2萃取技術在天然香料工業上的應用研究進展

夏芙蓉，侯雙迪，*賈麗娜

（河北農業大學理工學院，河北滄州061100）

超臨界流體萃取是一項高新技術，在化學工業、食品工業、醫藥工業、香料工業等產業上應用廣泛。綜述了超臨界流體萃取技術的基本原理和技術方法、超臨界CO2技術的優勢，以及超臨界CO2萃取技術在天然香料工業上對天然香料的提取應用和該項技術的發展前景。

超臨界CO2萃取技術；天然香料工業；發展

1 超臨界流體萃取技術簡介

超臨界流體（Supercritical fluid，簡稱SF或SCF）[1]是指一種位于超臨界溫度（Tc）和超臨界壓力（Pc）狀態下的流體。超臨界流體萃取技術（Supercritical fluid extraction，SFE）是指將超臨界流體作為萃取劑，在固體物質或液體物質中萃取出特定的成分，并因此達到分離目的的一種萃取技術。該技術具有節省時間、操作方便、回收率高、環境污染小等優點，是一項節能環保的技術，發展前景廣泛。

由于CO2具有無毒無害、無殘留、不易點燃、易得到、價格低廉等特點，臨界溫度和臨界壓力適合，成為最適合超臨界流體萃取中的優選萃取劑[2]。而超臨界CO2萃取技術應用于天然香料產業的提取中已有較深入的研究。

2 超臨界CO2萃取技術在天然香料提取方面的應用

傳統型提取香精香料的方法[3]由于要對進行萃取的原料物質進行加熱的操作過程，不可避免地會導致香精香料中含有的不耐熱物質和化學成分不穩定物質遭到一定程度的破壞，從而喪失其獨特的香氣與特殊的味道。因此，選擇一種新型、高效的技術應用于天然香料的提取過程，可以提升天然香料的品質。而超臨界CO2萃取技術[4]憑借其萃取能力強、萃取時間短、適于熱敏性強、易氧化分解物質成分的提取，以及萃取的產品無溶劑殘留等優點，成為超越傳統提取方法的新型工藝技術。

2.1 對植物鮮花芳香成分的提取

由于鮮花中含有不穩定的芳香成分，這種芳香成分極其不穩定，且受熱易氧化分解變質，而超臨界CO2具有較低合適的臨界溫度和操作溫度，因此可選擇超臨界CO2萃取技術對鮮花中的芳香成分進行提取，我國已有較多研究。

李力群等人[5]利用超臨界CO2萃取-分子蒸餾技術對云產玫瑰油提取分離，結果表明通過超臨界CO2萃取工藝得到的玫瑰油中鑒定出的51種成分，絕大多數是低相對分子質量的高級醇類。

石文華[6]將超臨界CO2萃取技術應用于天然香料浸膏和中藥有效成分萃取中，用槐花作為萃取的原材料，分別通過超臨界CO2萃取技術和夾帶劑修飾的超臨界CO2萃取技術將同一批槐花原料萃取了2次，試驗過程展現了超臨界CO2萃取技術具有選擇性，確定了超臨界CO2萃取香料最適的工藝條件為低溫低壓條件。另外，對梔子花、薰衣草、月季等香料植物的超臨界CO2萃取技術[7-9]都有相關研究。

2.2 對植物種子、水果中芳香成分的提取

植物種子和果實中包括大部分水果中含有的揮發性油和較多油脂成分，因此利用超臨界CO2萃取技術對植物種子、水果中芳香成分的研究也很多。

王欣等人[10]通對研究超臨界CO2萃取技術的影響因素得出，其影響因素包括大蒜的類別、預處理的情況，在同樣的萃取條件和分離條件下，通過單因素試驗法研究大蒜的類別（包括興平白蒜、獨蒜、大紅蒜）、物料添加量、破碎手段，以及粒度、蒜皮添加量對萃取率的影響，以獲得最優萃取條件。以興平白蒜作為萃取原料，破碎粒度3~4mm，物料添加量400 g，蒜皮添加量2.5 g。

劉勁蕓等人[11]研究提取柚子葉的揮發性成分，選擇超臨界CO2萃取技術進行提取研究，并將揮發油得率用作衡量工藝參數指標，以正交試驗法觀察在超臨界CO2萃取過程中萃取時間、萃取壓力、萃取溫度，以及CO2流量對柚子葉揮發油得率的干擾。通過試驗表明，最適條件為萃取壓力20 MPa，萃取溫度45℃，CO2流量7 kg/h，萃取時間120 min。另外，對肉豆蔻[12]、花椒[13]、柑橘[14]等植物種子、果實的超臨界CO2萃取技術也均有一定研究。

2.3 對植物莖、葉中芳香成分的提取

在日常生活之中，以香料植物中的莖、葉為萃取原料進行萃取的物質有很多，工業上利用超臨界CO2對一些香料植物莖、葉中芳香成分進行提取應用的也有很多，通常這些物質用量大、用途廣泛。

楊靖[15]研究提取茶葉中含有的香氣成分，通過超臨界CO2萃取技術來提取香氣成分，為得到最佳的萃取條件，利用正交試驗法，并對所得的萃取產物進行GC/MS定性分析。試驗結果表明，最適萃取工藝為萃取溫度50℃，萃取時間4 h，CO2流量8 L/h，萃取壓力30 MPa，得率為2.82%，共鑒定出28種帶有香味的成分。

梁呈元等人[16]分別利用水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法分別對薄荷油進行提取，使用GC/MS技術對存在于這2種揮發油中的化學成分進行了研究和鑒別。試驗結果顯示，超臨界CO2萃取法提取薄荷油的出油率更高，2種方法提取獲得的薄荷油主要化學成分均是薄荷醇。另外，對靈香草[17]、生姜[18]、紫蘇[19]等植物莖、葉也常常被進行超臨界CO2萃取技術的研究。

3 超臨界CO2萃取技術存在的問題[20]及應用前景

盡管超臨界CO2在天然香料工業上的應用優勢明顯，但仍存有不足：①根本認識上的不同，研究人員與產業人員存在認識上的差異；②開發深度的欠缺，對品質的控制問題缺乏相關生產標準；③產業化的項目比例很低[21]。針對以上問題，應加大對這一技術產業人員的培養，制定相應的標準法規，加強各產業間的聯系溝通，使其更具備競爭力。

4 結語

隨著天然香料工業的發展，我國已成為香料生產的大國，在香料產業國際市場中占有了一定的國際地位。國際香料香精的發展特點[22]具有壟斷度高、競爭大、高科技投入大的特點，其中在高科技投入中用于新型分離與加工技術的投入比例也越來越大。超臨界CO2萃取技術作為節能、高效、環保的一種在天然香料工業提取的新型工藝，而且應用該技術所得到的產物純度高、生產過程安全、對環境環保無污染，不僅符合當今工業化生產的要求，而且符合當今世界注重可持續發展的趨勢。隨著該技術的優勢進一步被發掘和對其研究進一步開發，超臨界CO2萃取技術必將成功推動我國在天然香料提取的研究開發向更高層次發展及應用，達到國際先進水平。

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Research Progress on Application of Supercritical CO2in Natural Perfume Industry

XIA Furong，HOU Shuangdi，*JIA Li'na
（College of Science and Technology，Hebei Agricultural University，Cangzhou，Hebei061100，China）

Supercritical fluid extraction is a new technology in chemical industry，food industry，pharmaceutical industry，perfume industry and other industries on a wide range of applications.This article reviews the basic principle，the technology of supercritical fluid extraction method，advantages of supercritical CO2in the industrial application of natural spices on extraction of natural spices and the technology development prospects.

supercritical CO2extraction technology；natural perfume industry；develop

TQ654

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.06.049

1671-9646（2017）06b-0058-03

2017-05-06

夏芙蓉（1995—），女，本科，研究方向為食品科學與工程。

*通訊作者：賈麗娜（1988—），女，碩士，助教，研究方向為食品微生物。