國內(nèi)植物精油提取工藝研究進(jìn)展

尤 龍，王建全,2,3，任士偉,2,3*

(1.金正大生態(tài)工程集團股份有限公司，山東 臨沂 276700；2.養(yǎng)分資源高效開發(fā)與綜合利用國家重點實驗室，山東 臨沂 276700；3.農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與新型肥料創(chuàng)制重點實驗室，山東 臨沂 276700)

隨著人們對生活質(zhì)量的提升，對一些化工產(chǎn)品的使用上也有所關(guān)注，因此無毒害、安全度高的植物源產(chǎn)品被高度認(rèn)可。植物精油又稱揮發(fā)油，價值較高，有液體黃金的美譽。具有芳香氣味，存在于植物的花、種子、莖、葉、根等部位，可通過蒸餾萃取等方法獲得。植物精油屬于安全、天然、無污染的優(yōu)良植物源產(chǎn)物，具有殺菌、殺蟲、潤濕等多種作用，植物精油的研發(fā)應(yīng)用具有廣闊的前景，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)、食品保健行業(yè)。

國內(nèi)對植物精油的提取從上世紀(jì)已經(jīng)開始研究，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，對植物精油的提取有了深入的認(rèn)識，也取得了長足的進(jìn)步。目前提取方法主要有蒸餾法、溶劑提取法、壓榨法、吸收法、酶提取法、微波萃取法、超聲波提取法、超臨界流體萃取、分子蒸餾法、結(jié)晶法。

1 蒸餾法

蒸餾法主要是利用高溫下精油蒸發(fā)特性，用蒸汽作為傳輸介質(zhì)，將植物組織中的精油進(jìn)行分離的過程。具有方法簡單、投入成本低的特點，成為目前主要的提取方法。

李萍等[1]試驗采用水蒸氣蒸餾法提取八角茴香油，以提取率為評價指標(biāo)，通過單因素試驗篩選最佳萃取溶劑，并確定提取前物料粉末浸泡時間，利用單因素試驗結(jié)合正交試驗篩選料液比、蒸餾時間和物料粉碎度的最優(yōu)組合。結(jié)果表明：八角茴香油最佳提取工藝條件為料液比1∶20 g·mL-1，水蒸氣蒸餾時間50 min，八角果實粉碎度0.30～0.45 mm(篩孔徑)，以石油醚(30～60℃)作為萃取溶劑，提取前將八角茴香粉末浸泡36 h，在此條件下八角茴香油提取率可達(dá)14.6%。

2 有機溶劑萃取法

有機溶劑法萃取法，是根據(jù)植物精油容易溶解在溶劑中的原理，選取一種或多種溶劑對植物精油進(jìn)行提取。提出過程同樣主要包括粉碎、熱溶、濃縮、干燥階段，因有機溶劑的比熱容比水小，所以在整個提取過程中能耗能得到有效的降低，由于不同溶劑對植物精油的具有選擇性溶解的特點，因此常用于植物精油的純化。但有機溶劑沸點相對較低，且易燃易爆，容易揮發(fā)，生產(chǎn)過程中危險系數(shù)較大，所以對設(shè)備的要求高，投資成本加大。

劉小文等[2]以零陵紅衣蔥為原料,探討不同萃取劑、料液比、時間、溫度、提取次數(shù)對蔥油樹脂產(chǎn)品得率的影響，并通過氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)對零陵紅衣蔥蔥油樹脂成分進(jìn)行定性分析，用峰面積歸一化法檢測各化合物的相對百分含量。結(jié)果表明：零陵紅衣蔥蔥油樹脂最適提取工藝條件為，以石油醚為萃取劑，提取溫度47℃、提取時間100 min、料液比1∶8、提取2次。在此條件下，零陵紅衣蔥蔥油樹脂的產(chǎn)品得率為0.64%。

3 CO2超臨界萃取法

CO2超臨界萃取法的原理是利用超臨界二氧化碳對植物精油具有較高的溶解度，通過改變超臨界二氧化碳的溫度、壓力、時間來完成對植物精油的萃取。此方法一般在高壓環(huán)境中進(jìn)行，設(shè)備及工藝要求較高，投入較大。采用二氧化碳作為流體，無毒、無殘留，不會產(chǎn)生污染廢了。

宋天有[3]采用CO2超臨界萃取技術(shù)對旋覆花花序中精油的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，得出以下主要研究結(jié)論：采用CO2超臨界流體萃取技術(shù)，以旋覆花花序為原料，分別對萃取時間、萃取溫度、萃取壓力、旋覆花花序粒徑大小和CO2流速五個因素進(jìn)行了研究。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用正交試驗設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，獲得了萃取壓力30 MPa、萃取溫度45℃、萃取時間90 min和花序粒徑大小60目。旋覆花花序中精油的得率最高達(dá)10.01%。

4 超聲波法

超聲波法是高赫茲聲波，具有很強的穿透性，可促使植物組織分子快速溶解分離，提高植物精油提取效率，節(jié)省時間及能耗，是提取工藝中較常用的輔助方法。

肖娟等[4]以檸檬果皮為原料，研究超聲波輔助水蒸氣蒸餾提取檸檬精油的最佳工藝條件。在單因素試驗基礎(chǔ)上，選取超聲波功率、料液比、超聲波時間及蒸餾時間為影響因素，以提取率為響應(yīng)值，設(shè)計響應(yīng)面試驗；通過氣相色譜-質(zhì)譜法對檸檬精油的化學(xué)組分進(jìn)行檢測，采用掃描電鏡對檸檬皮的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。結(jié)果表明：最佳工藝條件為:超聲波功率320 W、液料比15.5∶1(mL/g)、超聲波時間36 min、蒸餾時間140 min，提取率可達(dá)1.97%；檸檬精油中共鑒定出26種化學(xué)成分，占總成分的96.16%。

5 酶輔助法

植物組織中大部分為難以分解的纖維素，提取過程中阻礙精油的釋放。采用酶輔助法，利用酶的特異性功能，可以降解纖維素組織，提高精油的釋放速率，從而提高萃取效率。

辜雪冬等[5]以檸檬果皮為原料，研究纖維素酶輔助水蒸氣蒸餾提取檸檬精油的最佳工藝條件。在單因素試驗基礎(chǔ)上，選取酶添加量、料液比、酶解時間及蒸餾時間為影響因素，以提取率為響應(yīng)值，設(shè)計響應(yīng)面試驗；通過氣相色譜-質(zhì)譜法對檸檬精油的化學(xué)組分進(jìn)行檢測，采用掃描電鏡對檸檬皮的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。結(jié)果表明：最佳工藝條件為酶解溫度50℃、酶解pH值5.0、酶添加量1.1%、液料比16∶1 (mL/g)、酶解時間63 min、蒸餾時間140 min，提取率達(dá)到2.12%；檸檬精油中共鑒定出27種化學(xué)成分，主要成分為檸檬烯；掃描電鏡觀察表明，纖維素酶水解了原料細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了精油的快速釋放。該工藝與水蒸氣蒸餾提取相比，提取率相近，但明顯減少了提取時間。

6 微波輔助法

微波輔助提取主要經(jīng)過選料、清洗、粉碎、微波萃取、分離、濃縮、干燥等步驟獲得產(chǎn)品。微波輔助法具有快速高效、節(jié)省溶劑的特點，可快速的將精油溶解到溶劑當(dāng)中。

李淑紅等[6]采用響應(yīng)面法對微波輔助提取洋蔥精油進(jìn)行研究。以液料比、微波功率、萃取溫度、萃取時間為考察因素,在單因素基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken實驗設(shè)計進(jìn)行響應(yīng)面分析優(yōu)化，確定洋蔥精油最佳提取條件為：液料比8∶1、微波功率350 W、萃取溫度38℃、萃取時間6 min。在此條件下洋蔥精油提取率為0.334%，這為洋蔥精油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了一定依據(jù)。

7 展望

植物精油提取方法由傳統(tǒng)的蒸餾法、有機溶劑法發(fā)展到微波、超聲、酶輔助法，又到超臨界萃取技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有了長足的發(fā)展。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，提取方式必定會隨之改變。實驗室的一些新興提取技術(shù)，應(yīng)當(dāng)孵化成功，滿足于工業(yè)生產(chǎn)，滿足于市場需求。