摘要：这些年,花费者、出产商以及科研工作者越来越注重植物性天然香料以及相关商品。跟着化工别离技能研讨的不断深化,植物性天然香料的获取也得到了进一步开展,呈现了许多新的获取技能和办法。本文介绍了一些植物性天然香料的获取技能,如超临界CO2萃取、微波萃取、分子蒸馏、超声波萃取等技能,并对这些技能的优缺陷进行了剖析,一起展望了植物性天然香料获取技能的开展远景。

　　关键字：植物性天然香料获取技能微波辅佐获取分子蒸馏超临界CO2萃取

　　植物性天然香料是以芳香植物的花、枝、叶、草、根、皮、茎、籽或果实等为质料,用水蒸气蒸馏法、浸提法、压榨法、吸收法等办法,出产出来的精油、浸膏、酊剂、香脂、油树脂和净油等[1]。植物性天然香料的构成非常复杂,因而在英语中,这类商品被称为naturalfragrance＆flavorcomplex,其首要成分大致能够分为四类:脂肪族化合物、芳香族化合物、萜烯类化合物和含氮、硫化合物[2]。早在公元8～10世纪,大家就现已知道使用蒸馏法别离出植物性天然香料,到13世纪,大家初次从精油中别离出萜烯类化合物[3]。随后,又呈现了吸附法、溶剂浸提法等获取办法。

　　中国植物性天然香料资本非常丰厚,具有500多种芳香植物[4],广泛散布于云南、广西、贵州、湖北、广东、新疆等地区。中国现已开发使用的天然香料约有140多种,出口的天然香料近百种,首要种类有八角油、山苍子油、香茅油、薰衣草油、肉桂油、香叶油、桉叶油、薄荷油、姜油、玫瑰油、茉莉浸膏、桂花浸膏等,在世界香料市场上占有无足轻重的地位。

　　可是相关于丰厚的资本,中国的天然香料深加工技能还处于比照落后的状况。因为技能的约束中国的香料资本只要部分被开发使用,许多植物性天然香料只能做到初步获取,一部分商品只能运到国外进行深加工。

　　当前,中国工业化获取植物性天然香料的手法首要是传统的水蒸气蒸馏法和有机溶剂萃取法但这两种办法都存在着缺乏,水蒸气蒸馏需要高温,会损坏热敏性物质,构成低沸点成分丢失,高沸点成分不易蒸出,然后影响香气的完好性。有机溶剂萃取会溶解色素和蜡质成分,并有溶剂残留,影响商品的质量和外观。因而,探究新的获取办法削减对有用成分的损坏,有用获取出香成分,使天然植物性香料的香气愈加纯粹,变成了近些年来中国天然香料职业比照热门的研讨课题。

　　1植物性天然香料获取办法的研讨进展

　　这些年跟着化学别离技能的不断深化开展,呈现了许多获取植物性天然香料的新办法,如超临界CO2萃取法、分子蒸馏法、微波辅佐萃取法等。

　　1.1超临界CO2萃取法

　　超临界流体技能是近二十多年才开展起来的新获取别离技能,超临界流体是指处于临界温度以下和临界压力以上的流体,具有共同的物理化学性质,兼具气体和液体的长处:粘度小(近似于气体)、密度大(挨近于液体),分散系数是液体的几十倍乃至上百倍,因而具有很强的溶解能力和杰出的流动性及传递性。

　　通常在工业上,常用的超临界流体是CO2。CO2无毒、无臭、不燃、价廉易得。CO2的临界温度31.4℃(挨近常温)、临界压力7.28MPa。超临界状况下的极性处于正己烷和氯仿之间[5]。通过操控压力和温度这两个参数,能够对方针组分进行有用的挑选。这些性质使得超临界CO2萃取法格外合适天然植物中脂溶性挥发油、膏状物、树脂和热敏性商品的获取。

　　符史良等人使用超临界CO2萃取技能从香兰豆荚中获取了香兰素,并研讨了温度和压力对香兰素萃取率的的影响[6]。他们以产于海南省的香兰豆荚为质料获取香兰素,断定了最好的技能条件为萃取压力35MPa,萃取温度45℃,别离(Ⅰ)压力16MPa,别离(Ⅰ)温度40℃,别离(Ⅱ)压力6MPa,别离温度(Ⅱ)40℃,萃取时刻150min。在此条件下,香兰素萃取率为88.3%。

　　刘娜、余德顺等人使用超临界CO2萃取小茴香,并与水蒸气蒸馏得到的油以及索氏获取商品的成分进行了比照[7]。超临界CO2萃取的得率显着高于水蒸气蒸馏法和索氏获取法,超临界萃取的商品的气味、色泽均优于后两种办法得到的获取物。索氏获取法所得的商品成分比照单一,简直全部是大茴香脑;超临界萃获得到的商品与水蒸气蒸馏得到的精油在成分上的首要区别是脂肪酸的含量,超临界萃取的商品中的脂肪酸含量大大高于水蒸气蒸馏的精油。

　　梁呈元、佟海英等人使用GCMS对水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法获取的薄荷油的成分进行了比照[8]。超临界CO2萃取法的得油率为2.43%,水蒸气蒸馏法的得油率为1.15%;两种办法获取的油的首要成分都是薄荷醇,其间超临界CO2萃取商品的薄荷醇含量为61.8%,而水蒸气蒸馏的精油的薄荷醇含量为69.4%。能够看出,超临界CO2萃取法得油率是水蒸气蒸馏法的两倍多,薄荷醇的含量与水蒸气蒸馏法的相差不大,因而薄荷醇的得率也高于后者。

　　超临界CO2萃取法能够有用地防止水蒸气蒸馏时高温损坏热敏性成分、有用成分丢失等缺陷;一起也能够防止有机溶剂萃取时溶解色素、蜡质和溶剂残留的疑问。超临界CO2萃取法具有技能简略、成本低、无溶剂残留、无毒无污染、温度条件温文等长处。往后超临界CO2萃取法的研讨工作将着重于挑选性萃取和商品后处理,一起超临界CO2萃取与植物性天然香料的别的获取技能联合使用还需要进一步深化。

　　1.2微波(辅佐)萃取法

　　微波是一种频率在300～300000MHz的电磁波,微波(辅佐)萃取技能是将微波萃取的质料浸于某选定的溶剂中,通过微波反响器发射微波能,使质猜中的化学成分迅速溶出的技能和办法。微波(辅佐)萃取技能的根本技能流程如下:

　　质料预处理→溶剂与物料混合→微波辐射→过滤→滤液→除掉溶剂→萃取组分

　　刘晓庚和陈梅梅等人用微波辐射水蒸馏获取山苍子果实中的香成分[9]。他们发现微波法所用的时刻只要传统水蒸气蒸馏法的四分之一,获获得率最高能够到达8.6%,比水蒸汽蒸馏法得油率进步了2.48%,并且商品中柠檬醛含量最高到达75.9%,进步了6.14%以上。

　　赵华、张金生等人使用微波萃取法从新鲜的洋葱中获取洋葱油[10],考察了以二氯甲烷为萃取剂时萃取时刻、萃取温度、料液比对洋葱油得率的影响,发现影响得率的主次次序为萃取温度>料液比>萃取时刻,断定了优化条件为萃取温度25℃、料液比1:5、萃取时刻45s,得油率0.70%;一起,他们对磁力拌和法、索氏获取法和微波萃取法进行了比照,发现微波法具有温度低、时刻短、得油率高级长处。

　　黄桂萍、王青豪等人从柚叶中获取了香料[11],断定了微波萃取的最好条件为质料浸泡时刻2h,微波功率360W×40%,微波辐射50s,选用正己烷作萃取剂,在该条件下,获获得率为1.03%。

　　微波萃取技能与传统的获取办法,如水蒸气蒸馏、索氏获取、有机溶剂萃取等对比,具有操作简便、经济、省时、有用维护功用成分和风味物质等长处,一起能够进步商品的收率和纯度。尽管当前的微波萃取技能也有一些缺陷,如设备很难有用防止微波走漏,可是经改进后,该技能作为一种新式、高效、节能的办法,使用远景非常宽广。

　　1.3微胶囊双水相萃取法

　　双水相萃取技能最先由瑞典的Albertsson等人在1956年提出,他们初次运用双水相萃取技能获取生物物质[12]。中国自20世纪80年代开端对双水相萃取技能进行研讨,当前双水相萃取技能已广泛地使用于蛋白质、酶、核酸等生物商品的别离和纯化以及药物有用成分获取。

　　双水相萃取技能是将两种不同的水溶性聚合物的水溶液混合,当聚合物到达必定浓度时,系统会分红互不相溶的两相,构成双水相系统,当物质进入双水相系统后,在两相间进行挑选性分配,表现出必定的分配系数,然后到达别离纯化之意图[13]。双水相萃取技能具有较高的挑选性和专一性,能有用获取醛、酮、醇等弱极性至无极性香味成分。

　　微胶囊技能是用格外的办法将固体、液体或气体物质包埋封存在一种微型胶囊内而变成固体微粒商品。先将需要包覆的物质(首要为固体和液体)细化变成极端细小的固体颗粒或液滴,以其为中心,使用格外的办法,将具有成膜功能的聚合物在其外表堆积涂覆,构成无缝薄膜,最终通过别离、枯燥等进程而构成微胶囊,直径通常在2～200μm,壁厚为0.5～150μm[14]。微胶囊技能距今已有150多年的前史[15],中国在20世纪80年代中期引进了这一概念,通过几十年的开发研讨,微胶囊技能已变成了一项用处广泛、开展迅速、技能含量高、经济效益明显的高新技能,在感光资料、医药、食物、农药、饲料、生物制品、日化等职业得到了广泛使用。

　　这些年,一些科研人员将微胶囊技能和双水相萃取技能相联系获取植物精油,常用β环糊精为首要囊壁资料,关于不同的囊化方针商品按份额配以α环糊精和γ环糊精,糊精囊化的优先性为:含氧萜>含氧芳烃>烯萜>烷烃。

　　刘品华对微胶囊双水相获取芳香油的技能进行了研讨[16]。通常情况下,植物质料粉碎成50～100目;浸提的温度越高越好,但不宜超过50℃,一起配以拌和;能够在常温下静止分相,但最好在4℃下坚持16h,在0℃下别离、过滤;枯燥最好选用真空枯燥或冷冻升华枯燥。

　　郭丽等人使用微胶囊双水相法从新鲜的柑桔皮中获取柑桔油,并分别对微胶囊包裹办法、双水相系统的挑选和影响萃取率的要素进行了研讨[17]。断定了包裹柑桔油的最好资料为β环糊精;萃取柑桔油的最好微胶囊双水相系统为β环糊精硫酸钠水系统;对柑桔油萃取率影响最大的要素为萃取温度,其次为硫酸钠浓度,再次为β环糊精浓度,最终是萃取时刻,并断定了优化条件为萃取温度30℃、硫酸钠浓度15%、β环糊精浓度40%、萃取时刻30min。

　　微胶囊双水相萃取法将微胶囊技能与双水相萃取技能有用地联系,不只能够进步芳香油的获取率和纯度,还能防止获取进程中氧化、聚合,有用维护芳香油中的组分,并且该办法在低温常压下进行,全水系统,安全无毒,囊壁资料可再生使用,关于植物芳香油的获取有必定的使用远景。

　　往后一段时期内,微胶囊双水相萃取法首要研讨课题是对液液相平衡热力学模型的探究,加快基础数据的搜集,寻求一套完好的理论依据;开发新式双水相系统,寻觅愈加廉价高效的双水相系统;废液的收回以及再使用疑问;寻觅愈加安全、无毒副作用、易降解、配伍性好的新式壁材,进一步探究包被办法,简化微胶囊化的操作进程。

　　1.4超声波萃取法

　　超声波萃取技能使用超声波辐射发作的激烈空化效应、扰动效应、高加快度等多级效应,增大物质分子运动频率和速度,增加溶剂穿透力,然后加快方针成分溶解,推进获取的进行[14]。超声波萃取技能与传统的萃取技能对比,具有快速、价廉、高效的长处;与超临界流体萃取和微波辅佐萃取对比,超声波萃取的设备愈加简略,能够获取极性和非极性化合物,而超临界流体萃取因为通常用CO2作萃取剂,所以仅合适非极性物质的萃取;与微波辅佐萃取对比,超声波萃取的进程更少,更安全,某些情况下的萃取速度更快。

　　有文献报导,使用超声波萃取法从桔皮中获取桔皮芳香油[15],以二氯甲烷为溶剂,用20kHz超声波萃取10min的得油率比水蒸气蒸馏2h以及索氏获取2h的得油率高出2倍以上。

　　王玉龙、何璐等人使用超声波技能从产自辽宁的小茴香中获取了挥发油[20],对技能进行了优化,并对技能参数进行了数学模拟。他们考察了获取时刻和温度对挥发油获取量的影响,断定了最好的获取时刻为30min,温度为50℃。

　　尽管超声波萃取技能具有许多长处,可是当前,这项技能仍停留在实验室期间,首要是关于某种成分进行技能简略的实验,离大规模工业化使用还有必定的间隔。

　　1.5分子蒸馏法

　　分子蒸馏是一种在高真空度下进行液液别离操作的接连蒸馏进程。在高真空度的条件下,因为分子蒸馏的加热面和冷凝面之间的间隔小于或等于被别离物的分子平均自由程,当分子从加热面上构成的液膜外表上进行蒸腾时,分子间彼此发作碰撞,无阻挠地向冷凝面运动并在冷凝面上冷凝,然后到达别离的意图[21]。分子蒸馏技能呈现于上世纪20年代[22],并于60、70年代构成工业化。国内于80年代中期开端研制分子蒸馏技能,当前该技能现已使用于石油化工、天然香料等范畴。

　　黄敏等人使用分子蒸馏法纯化肉桂醛[23],在60℃下蒸馏,能够将肉桂醛含量由88.7%进步到95.17%。

　　毕艳红、乔旭光等人使用分子蒸馏技能对大蒜油进行了别离纯化[24],断定了一级分子蒸馏的最好技能条件为温度50℃,真空度200Pa,进料速度1.5mL/min,刮膜转速200r/min。通过五级分子蒸馏操作,能够将质猜中的有用成分二烯丙基二硫醚和二烯丙基三硫醚的总纯度由6.516%进步到85.03%。

　　分子蒸馏作为一种新式的液液别离技能,能够在远低于液体沸点的温度下进行。对比于一般的蒸馏技能,具有蒸馏温度低、操作压力低、别离程度高、商品质量高级长处,格外适用于高沸点、高粘度、热敏性天然商品的别离。

　　1.6酶法获取

　　酶法获取是先使用酶对被获取物进行酶解,再用别的别离技能如超临界CO2萃取、水蒸汽蒸馏等对有用成分进行别离。当前,纤维素酶是比照常见的用于获取植物性成分的酶。纤维素是植物细胞壁的首要成分,纤维素酶能够使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素等降解,导致细胞壁及细胞间质结构发作部分疏松、胀大、溃散等改变,进步植物细胞壁的通透性,减小有用成分向获取介质分散的传质阻力,然后推进传质进程,进步有用成分的获取率。

　　梅长松、张海永、董国君等人用纤维素酶法在较低温度下获取松针中的天然香料物质[25]。他们考察了温度、pH和纤维素酶与松针的配比(质量比)对得油率的影响,断定了优化条件为温度50℃、pH=4.2、纤维素酶与松针配比1:40,并与一般的水获取法进行了比照,得油率进步了41.7%。

　　酶反响温文、专一性强、催化功率高、操作安全、节省能源、对环境友好,并能有用进步商品质量和收率。

　　2定论与展望

　　综上所述,现代的植物性天然香料获取技能愈加注重商品的质量、获取功率和效益。前文所说到获取技能在中国根本还停留在实验室期间,如何将这些技能完成规模化出产是当前急需处理的课题。一起,这些办法本身也存在着缺乏,能够将这些办法有用地联系起来,扬长避短,发挥出各自的优势,进一步进步商品的质量。

　　这些年跟着大家环保认识的增强以及越来越注重本身健康,天然香料和用天然香料分配的香精将变成花费的干流。天然香料在欧美市场上很受期待,其报价也远远高于一般的合成香料。天然香料的深加工在世界上已变成了一个主要的工业,印度的植物性天然香料工业近几年以年均近20%的速度增加,远远高于中国。尽管中国天然香料的资本丰厚,但开发使用却落后于印度,中国一些优势商品也受到了来自印度的极大冲击,一些商品乃至现已停产。因而,研讨和探究新的获取技能,进一步开发中国芳香植物资本,进步商品的质量,处理好天然香料工业的开展瓶颈,加强中国天然香料商品的世界竞争力,是中国天然香料职业的必行之路。