植物精油提取与深加工分析

植物精油的提取与深加工吕肖斐20113086植物精油的相关简介•精油的历史•精油的定义•精油的分级•精油的分类精油的历史•十六世纪中叶，法国凯萨琳女王从意大利引进穿戴另类手套的风尚，使得当时人们习惯带一种含有薰衣草及当地各种药草的香料手套，结果意外的发现，这些有带香料手套的人，对于当时一些流行役疾的抵抗力比一般人高。•后来这类精油还曾经帮希腊人抵御了一场流行病。•在中国较富裕的年代唐、宋，为了增进生活情趣，同时具有保健养生的作用，都会服用芳香的植物，包括玫瑰花、兰花、桂花以及茉莉，使身体散发出香味。以中国传统医学的观点来看，皮肤的颜色和细致与否以及体味，都和遗传、所吃的食物、所处的环境，还有心情有关。这些因素，都是和五脏六腑有密切关系；只要五脏真气充足，气血旺盛，肌肤自然晶莹剔透、光泽柔嫩而有自然的体香，所以要肌肤显现青春美丽，一定要先将五脏六腑调整好。精油的历史精油真正当作商品量产，在西方国家也是近百年来的事情，但并不代表精油的历史这么短。人类使用精油的历史很久，只是由于技术问题，还是要稍作区分。在还没发明蒸馏技术前，古代人大多使用的是油膏、熏香等方式，利芳香植物来治疗疾病或净化空气，以现代眼光来看，也可算是广义的芳香疗法，只是当时并没有芳香疗法这类名词，直到蒸馏技术发明、改良后，人们才真正使用精油。精油的定义•精油是从植物的花、叶、茎、根或果实中，通过水蒸气蒸馏法、挤压法、冷浸法或溶剂提取法提炼萃取的一类易挥发、具有强烈香味和气味的油状液体的总称•精油（Essentialoil)是高挥发性的，由萜烯类、醛类、酯类、醇类等化学分子组成。又因为高流动性，所以称为“油”，但是和我们日常见到的植物油有本质的差别。植物油的主要成分是三酸甘油酯和脂肪酸。•纯精油，因为含有多种不同的化学成份，大部分不能直接大量用在皮肤上，而是通过一定比例稀释后在基础油中使用。精油的分级•精油分四个等级：•第四级(D)：香醍露、纯露或花水；第三级(C)：香水级；第二级(B)：食品级；第一级(A)：纯精油精油的分级•第二级(B)•食品级B级香精油是食品级，含有合成材料，农药，化肥，化学/合成剂，或媒介油(基础油)。•第一级(A)•纯精油-PureEssentialOilA级精油是纯医疗等级质量（最高等级），是由天然有机的种植植物在适当的温度下用水蒸气蒸馏。•精油产品是用业界最高质量标准通过气相层析仪（GC）和质谱仪（GC-Mass）的测试被认证，达到或超过国际标准化组织(美国USDANOP澳洲ACO和BFA及国际的IFOAM)的认证标准精油的分类根据提取部位1.花香类如玫瑰精油，茉莉精油，薰衣草精油2.叶片类如茶树精油，尤加利精油，薄荷精油3.根类如人参精油，姜精油欧白芷精油4.青草类如迷迭香精油马鞭草精油香茅精油5.木质类如檀香精油香柏木精油花梨木精油6.树脂类如乳香精油没药精油安息香精油7.树皮类如佛手柑精油葡萄柚精油柠檬精油8.柑橘类如佛手柑精油葡萄柚精油柠檬精油9.种子类如丁香精油杏仁精油豆蔻精油精油的相关研究•植物精油的应用•植物精油的发展现状•植物精油的深加工技术•植物原料及预处理植物精油的应用1.1在医药方面的研究应用精油是中草药中一类重要的活性成分，应用范围很广，其药理活性主要有：（1）抗菌活性精油大多有抑菌活性，有的种类具有很强的抑菌活性，如丁香油，对革兰氏阴性菌、阳性菌都有很强的抑制作用，牛至油对真菌、细菌具有强的广谱抗菌活性，对白色念珠菌（Candidaalbicans）的最小抑菌浓度为2500ppm，紫苏油对金黄色葡萄球菌（Staphylococcaureaus）的MIC值为500ppm，对大肠杆菌（Escherichiacoli）的MIC值为1250ppm。肉桂和当归的精油对血液中的炭疽杆菌具有致死作用（2）抗炎活性：如荆芥油对急慢性动物炎症都有效果。大蒜新素能抑制血小板聚集。（3）解热镇痛作用。如细辛精油、柴胡精油具有解热镇痛作用植物精油的应用（4）安神镇定作用。如菖蒲精油中的细辛脑具有镇静抗惊作用。山鸡椒精油在治疗冠心病，心绞痛等方面较好的疗效（5）抗肿瘤活性：如莪术油及其榄香烯，对多种癌细胞具有抑制活性其它如大蒜新素，野山药，β—桉叶油醇，香茅油的萜烯类化合物等都有抗肿瘤作用。（6）抗病毒活性。如万寿菊叶精油。松针油有很好的抗甲型流感病毒的作用。如乔木蒿精油对疱疹病毒具有较好的效果。艾叶挥发油对呼吸道合胞病毒具有一定的抑制作用（7）驱虫活性。如桉叶油，对蚊虫具有驱避作用。（8）镇静作用。如缬草挥发油显示出良好的镇静与抗惊厥作用。（9）抗氧化活性。如紫苏油具有较好抗氧化活性（10）抗过敏活性。如陈皮挥发油具有抗过敏活性，可能是通过抑制过敏介质释放的某个环节或是直接对抗过敏介质而发挥作用植物精油的应用1.2在植物保护中的应用1.2.1植物精油对昆虫的生物活性方面的研究研究发现，有些植物精油对害虫生物活性很高。作用方式多样，主要的作用方式如下。！直接或间接的毒杀作用，如精油成分香芹酚、香茅醇等能阻止埃及伊蚊，丁香油及其主要成分丁香酚、芳樟醇、香叶醇，对所有供试昆虫均有毒杀作用。！拒食、抑制生长发育作用对，已研究的具有拒食、抑制生长发育作用的精油如沙地柏精油1.2.2植物精油对植物病原物方面的活性研究有些植物精油对植物病原菌具有很强的抑制活性。小紫茎泽兰精油对番茄灰霉菌、纹枯病、小麦赤霉病菌有较强的抑制作用；樟油和肉桂对番茄灰霉菌效果较好植物精油的应用1.3在食品工业方面的研究应用天然植物精油是重要的调味品主要用于食品用香精、酒用香精、烟用香精，如香叶油，肉桂油、丁香油、香柠檬油、桂花油等。目前，植物精油在食品添加剂中主要用作食品天然色素、香料、甜味剂、防腐剂、抗氧化剂及乳化增稠剂等天然植物精油还可用于食品防腐，杀菌如大蒜精油等植物精油的应用1.3在食品工业方面的研究应用天然植物精油可用于保健食品如荔枝种仁精油可改善脂质代谢状况，防治心血管疾病，具有良好的保健作用，天然植物精油是无毒害的食品添加剂如丁香油，茶树油等具有较好的抗氧化活性植物精油的发展现状•植物精油具有其独特的组成和生物活性，所以它在医药、抗菌、化妆品、添加剂、生态旅游等方面都有广泛的用途•在科学技术不发达时，植物精油多被用于化妆品制品，如香膏等，提取技术逐步发展后，人们开始生产香水，而现如今，新方法(微波辅助萃取(MAE)、超临界二氧化碳萃取(SC-CO2)和亚临界水萃取(CSWE))，使得精油产品能更广泛的进入人们的日常生活，另外，精油胶囊产品的加工技术也逐渐成熟植物精油的发展现状•目前最流行的水疗法(SPA),其精髓就是天然植物香精油。由于天然香精油及其衍生物的嗅感和感官特征是合成香料难以替代的,加上人们出于对合成香料香精安全性的顾虑而产生的对天然香料的偏爱,使得天然植物香精油能够维持其巩固的市场地位•总之，植物精油的发展前景依然广阔，也更具意义植物精油的深加工技术•目前常用的方法是水蒸气蒸馏和溶剂浸提,但收率低、纯度低及有毒溶剂残留等缺点,难以满足目前精油工业对高质量精油的要求,因此探寻新的替代技术势在必行。其中微波辅助萃取技术是目前提取高质量植物精油最优方法。•主要提取方式有•1.1溶剂浸提•有机溶剂萃取是用挥发性有机溶剂将植物原料中某些成分浸提出来。此过程主要是液固萃取过程,所得产物为浸膏、香树酯、油树酯、净油和酊剂等。该技术可以使用纯有机溶剂,也可以使用有机溶剂的混合物。前者常用溶剂有石油醚、乙醇、甲醇、二氯乙烷等。•有机溶剂萃取(有时伴有超声辅助)的主要缺点是有机溶剂残留、有毒、萃取时间长、效率低,不能自动操作植物精油的深加工方式•1.2水萃取•水萃取(常温常压下,无辅助能源)也是提取植物精油的有效方法。•主要缺点是速度慢、不能自动操作,不适用于定量分析。•1.3压榨法•将原料粉碎压榨,从植物组织中将挥发油挤压出来,然后静置分层或用离心机分出油分,即得粗品。•优点：由于室温操作,所得挥发油质量好,可保持原有的香味,国外用于食品和香料工业的精油,大多由冷压榨法制得单萜烃,质量分数为95%。目前采用所谓的/折叠(效应)0来改善这一状况。国外大多采用此法。但此法所得产品不纯,可能含有水分、叶绿•素、粘液质及细胞组织等杂质而呈混浊状态,同时很难将挥发油完全压榨出来。•1.4水蒸气蒸馏•水蒸气蒸馏是目前应用最广泛的一种方法,适用于挥发性的、水中溶解度不大的成分的提取。设备简单、容易操作、成本低。但由于操作温度较高,会引起精油中热敏性化合物的热分解和易水解成分的水解,所提取的精油必须除去所夹带的水分,以防止霉变,延长产品的储存和保质期植物精油的深加工方式•1.5同时蒸馏萃取•同时蒸馏萃取(SDE)的工作原理是样品蒸气和萃取溶剂的蒸气在密闭的装置中充分混合,反复萃取。操作简单,只需几十克样品便可得到足以供气相色谱检测的精油量,它可以将ng/mL级的挥发性化合物从水介质中浓缩数十倍。缺点是长时间高温蒸煮,所产生的人工效应物较多,所获得的精油有明显的香气失真现象。另外,张正竹等，SDE法不仅萃取率低,而且不能成比例地萃取出香气物质,因此不适于用作定量分析时的样品制备方法。国内外已成功萃取的有洋葱[8]、熏衣草[9]和胡萝卜等•新技术有：•2.1微波辅助萃取•微波辅助萃取(MAE)是近几年发展的从天然物中提取香料的一种方法。该法最大的特点是萃取时间短,产物收率高。由于微波射线穿透性极好,可施加与任何天然物如银莲花属、锐叶木兰、海藻、地衣以及动物组织如肝、肾、蛋黄等,进而提取有用物质。国内外学者的研究[10-11]表明,MAE的优点是节省萃取时间和所用的萃取溶剂,此方法广泛用于有机化学和分析化学制备样品。植物精油的深加工方式•2.2超临界二氧化碳萃取(SC-CO2)•超临界流体萃取(SFE)是利用流体在临界点以上某区域(超临界区)所具有的高渗透性、高扩散性和高溶解能力,选择萃取目标组分。超临界流体兼有气、液两重性,它既有与气体相当的高渗透能力和低粘度,又兼有与液体相近的密度和优良的溶解能力。国内主要集中在传统中药的有效成分的提取上,其中精油占据主导地位。由于SFE所提取的植物精油往往还需进一步分离提纯,所以不少研究者尝试将SFE技术与其他分离相耦合,来提高分离效率。另外,超临界气体需要高压,设备投资和维修费用大•2.3连续亚临界水萃取•连续亚临界水萃取(CSWE)技术是萃取固体样品非常有前途的技术,亚临界水与常温常压下的水在性质上有较大区别,它更类似于有机溶剂,这为它的应用开辟了一个新的领域该技术用于植物精油的提取,是近几年才兴起的。已有报道用亚临界水萃取药用植物小茴香的精油,快速、有效,可通过改变萃取参量选择萃取成分,并可为药物生产自动化作出新的贡献。CSWE的突出优点是无毒性溶剂残留,经济节省,具有潜在的应用前景植物精油的深加工•2.4超声波提取法•是应用超声波强化提取植物的有效成分,是一种物理破碎过程。原理是利用超声波的空化作用加速植物有效成分溶出,另外超声波次级效应,如机械震动、乳化、扩散、击碎、化学效应等,也能加速提取成分的扩散、释放并与溶剂充分混合而利于提取。•该法最大的优点是提取时间短、温度较低、收率高，用超声波法提取丁香花中的丁香油,结果表明该方法的收率比水蒸气蒸馏高7.8%2.5微胶囊-双水相萃取法是利用被提取物在不同的两相系统间分配行为的差异进行分离,具有较高的选择性和专一性,能提取醛、酮、醇等弱极性至无极性香味成分,应用于精油的提取颇有前景。如采用微胶囊-双水相法提取薄荷油、丁香油、柠檬油等,选用环糊精作包裹材料,由于湿球效应,提高了囊心的耐热稳定性,与环境中的水分、氧气及紫外线等不良环境因子隔离,从而避免受其不良影响,能有效地保护目标产物在提取过程中的化学和物理性质指标。刘品华提出的微胶囊-双水相法,把微胶囊技术和双水相萃取技术相结合用于提取植物精油,能避免提取过程中的高温、氧化、聚合等情况发生,有效地保护精油的天然组分,植物精油的深加工•主要的分离技术有•3.1分子蒸馏法•该法特别适合于高沸点、热敏性的物料,尤其