摘要：這些年,花費(fèi)者、出產(chǎn)商以及科研工作者越來(lái)越注重植物性天然香料以及相關(guān)商品。跟著化工別離技能研討的不斷深化,植物性天然香料的獲取也得到了進(jìn)一步開(kāi)展,呈現(xiàn)了許多新的獲取技能和辦法。本文介紹了一些植物性天然香料的獲取技能,如超臨界CO2萃取、微波萃取、分子蒸餾、超聲波萃取等技能,并對(duì)這些技能的優(yōu)缺陷進(jìn)行了剖析,一起展望了植物性天然香料獲取技能的開(kāi)展遠(yuǎn)景。
關(guān)鍵字：植物性天然香料獲取技能微波輔佐獲取分子蒸餾超臨界CO2萃取
植物性天然香料是以芳香植物的花、枝、葉、草、根、皮、莖、籽或果實(shí)等為質(zhì)料,用水蒸氣蒸餾法、浸提法、壓榨法、吸收法等辦法,出產(chǎn)出來(lái)的精油、浸膏、酊劑、香脂、油樹(shù)脂和凈油等[1]。植物性天然香料的構(gòu)成非常復(fù)雜,因而在英語(yǔ)中,這類商品被稱為naturalfragrance＆flavorcomplex,其首要成分大致能夠分為四類:脂肪族化合物、芳香族化合物、萜烯類化合物和含氮、硫化合物[2]。早在公元8～10世紀(jì),大家就現(xiàn)已知道使用蒸餾法別離出植物性天然香料,到13世紀(jì),大家初次從精油中別離出萜烯類化合物[3]。隨后,又呈現(xiàn)了吸附法、溶劑浸提法等獲取辦法。
中國(guó)植物性天然香料資本非常豐厚,具有500多種芳香植物[4],廣泛散布于云南、廣西、貴州、湖北、廣東、新疆等地區(qū)。中國(guó)現(xiàn)已開(kāi)發(fā)使用的天然香料約有140多種,出口的天然香料近百種,首要種類有八角油、山蒼子油、香茅油、薰衣草油、肉桂油、香葉油、桉葉油、薄荷油、姜油、玫瑰油、茉莉浸膏、桂花浸膏等,在世界香料市場(chǎng)上占有無(wú)足輕重的地位。
可是相關(guān)于豐厚的資本,中國(guó)的天然香料深加工技能還處于比照落后的狀況。因?yàn)榧寄艿募s束中國(guó)的香料資本只要部分被開(kāi)發(fā)使用,許多植物性天然香料只能做到初步獲取,一部分商品只能運(yùn)到國(guó)外進(jìn)行深加工。
當(dāng)前,中國(guó)工業(yè)化獲取植物性天然香料的手法首要是傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法和有機(jī)溶劑萃取法但這兩種辦法都存在著缺乏,水蒸氣蒸餾需要高溫,會(huì)損壞熱敏性物質(zhì),構(gòu)成低沸點(diǎn)成分丟失,高沸點(diǎn)成分不易蒸出,然后影響香氣的完好性。有機(jī)溶劑萃取會(huì)溶解色素和蠟質(zhì)成分,并有溶劑殘留,影響商品的質(zhì)量和外觀。因而,探究新的獲取辦法削減對(duì)有用成分的損壞,有用獲取出香成分,使天然植物性香料的香氣愈加純粹,變成了近些年來(lái)中國(guó)天然香料職業(yè)比照熱門的研討課題。
1植物性天然香料獲取辦法的研討進(jìn)展
這些年跟著化學(xué)別離技能的不斷深化開(kāi)展,呈現(xiàn)了許多獲取植物性天然香料的新辦法,如超臨界CO2萃取法、分子蒸餾法、微波輔佐萃取法等。
1.1超臨界CO2萃取法
超臨界流體技能是近二十多年才開(kāi)展起來(lái)的新獲取別離技能,超臨界流體是指處于臨界溫度以下和臨界壓力以上的流體,具有共同的物理化學(xué)性質(zhì),兼具氣體和液體的長(zhǎng)處:粘度小(近似于氣體)、密度大(挨近于液體),分散系數(shù)是液體的幾十倍乃至上百倍,因而具有很強(qiáng)的溶解能力和杰出的流動(dòng)性及傳遞性。
通常在工業(yè)上,常用的超臨界流體是CO2。CO2無(wú)毒、無(wú)臭、不燃、價(jià)廉易得。CO2的臨界溫度31.4℃(挨近常溫)、臨界壓力7.28MPa。超臨界狀況下的極性處于正己烷和氯仿之間[5]。通過(guò)操控壓力和溫度這兩個(gè)參數(shù),能夠?qū)Ψ结樈M分進(jìn)行有用的挑選。這些性質(zhì)使得超臨界CO2萃取法格外合適天然植物中脂溶性揮發(fā)油、膏狀物、樹(shù)脂和熱敏性商品的獲取。
符史良等人使用超臨界CO2萃取技能從香蘭豆莢中獲取了香蘭素,并研討了溫度和壓力對(duì)香蘭素萃取率的的影響[6]。他們以產(chǎn)于海南省的香蘭豆莢為質(zhì)料獲取香蘭素,斷定了最好的技能條件為萃取壓力35MPa,萃取溫度45℃,別離(Ⅰ)壓力16MPa,別離(Ⅰ)溫度40℃,別離(Ⅱ)壓力6MPa,別離溫度(Ⅱ)40℃,萃取時(shí)刻150min。在此條件下,香蘭素萃取率為88.3%。
劉娜、余德順等人使用超臨界CO2萃取小茴香,并與水蒸氣蒸餾得到的油以及索氏獲取商品的成分進(jìn)行了比照[7]。超臨界CO2萃取的得率顯著高于水蒸氣蒸餾法和索氏獲取法,超臨界萃取的商品的氣味、色澤均優(yōu)于后兩種辦法得到的獲取物。索氏獲取法所得的商品成分比照單一,簡(jiǎn)直全部是大茴香腦;超臨界萃獲得到的商品與水蒸氣蒸餾得到的精油在成分上的首要區(qū)別是脂肪酸的含量,超臨界萃取的商品中的脂肪酸含量大大高于水蒸氣蒸餾的精油。
梁呈元、佟海英等人使用GCMS對(duì)水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法獲取的薄荷油的成分進(jìn)行了比照[8]。超臨界CO2萃取法的得油率為2.43%,水蒸氣蒸餾法的得油率為1.15%;兩種辦法獲取的油的首要成分都是薄荷醇,其間超臨界CO2萃取商品的薄荷醇含量為61.8%,而水蒸氣蒸餾的精油的薄荷醇含量為69.4%。能夠看出,超臨界CO2萃取法得油率是水蒸氣蒸餾法的兩倍多,薄荷醇的含量與水蒸氣蒸餾法的相差不大,因而薄荷醇的得率也高于后者。
超臨界CO2萃取法能夠有用地防止水蒸氣蒸餾時(shí)高溫?fù)p壞熱敏性成分、有用成分丟失等缺陷;一起也能夠防止有機(jī)溶劑萃取時(shí)溶解色素、蠟質(zhì)和溶劑殘留的疑問(wèn)。超臨界CO2萃取法具有技能簡(jiǎn)略、成本低、無(wú)溶劑殘留、無(wú)毒無(wú)污染、溫度條件溫文等長(zhǎng)處。往后超臨界CO2萃取法的研討工作將著重于挑選性萃取和商品后處理,一起超臨界CO2萃取與植物性天然香料的別的獲取技能聯(lián)合使用還需要進(jìn)一步深化。
1.2微波(輔佐)萃取法
微波是一種頻率在300～300000MHz的電磁波,微波(輔佐)萃取技能是將微波萃取的質(zhì)料浸于某選定的溶劑中,通過(guò)微波反響器發(fā)射微波能,使質(zhì)猜中的化學(xué)成分迅速溶出的技能和辦法。微波(輔佐)萃取技能的根本技能流程如下:
質(zhì)料預(yù)處理→溶劑與物料混合→微波輻射→過(guò)濾→濾液→除掉溶劑→萃取組分
劉曉庚和陳梅梅等人用微波輻射水蒸餾獲取山蒼子果實(shí)中的香成分[9]。他們發(fā)現(xiàn)微波法所用的時(shí)刻只要傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法的四分之一,獲獲得率最高能夠到達(dá)8.6%,比水蒸汽蒸餾法得油率進(jìn)步了2.48%,并且商品中檸檬醛含量最高到達(dá)75.9%,進(jìn)步了6.14%以上。
趙華、張金生等人使用微波萃取法從新鮮的洋蔥中獲取洋蔥油[10],考察了以二氯甲烷為萃取劑時(shí)萃取時(shí)刻、萃取溫度、料液比對(duì)洋蔥油得率的影響,發(fā)現(xiàn)影響得率的主次次序?yàn)檩腿囟?gt;料液比>萃取時(shí)刻,斷定了優(yōu)化條件為萃取溫度25℃、料液比1:5、萃取時(shí)刻45s,得油率0.70%;一起,他們對(duì)磁力拌和法、索氏獲取法和微波萃取法進(jìn)行了比照,發(fā)現(xiàn)微波法具有溫度低、時(shí)刻短、得油率高級(jí)長(zhǎng)處。
黃桂萍、王青豪等人從柚葉中獲取了香料[11],斷定了微波萃取的最好條件為質(zhì)料浸泡時(shí)刻2h,微波功率360W×40%,微波輻射50s,選用正己烷作萃取劑,在該條件下,獲獲得率為1.03%。
微波萃取技能與傳統(tǒng)的獲取辦法,如水蒸氣蒸餾、索氏獲取、有機(jī)溶劑萃取等對(duì)比,具有操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、省時(shí)、有用維護(hù)功用成分和風(fēng)味物質(zhì)等長(zhǎng)處,一起能夠進(jìn)步商品的收率和純度。盡管當(dāng)前的微波萃取技能也有一些缺陷,如設(shè)備很難有用防止微波走漏,可是經(jīng)改進(jìn)后,該技能作為一種新式、高效、節(jié)能的辦法,使用遠(yuǎn)景非常寬廣。
1.3微膠囊雙水相萃取法
雙水相萃取技能最先由瑞典的Albertsson等人在1956年提出,他們初次運(yùn)用雙水相萃取技能獲取生物物質(zhì)[12]。中國(guó)自20世紀(jì)80年代開(kāi)端對(duì)雙水相萃取技能進(jìn)行研討,當(dāng)前雙水相萃取技能已廣泛地使用于蛋白質(zhì)、酶、核酸等生物商品的別離和純化以及藥物有用成分獲取。
雙水相萃取技能是將兩種不同的水溶性聚合物的水溶液混合,當(dāng)聚合物到達(dá)必定濃度時(shí),系統(tǒng)會(huì)分紅互不相溶的兩相,構(gòu)成雙水相系統(tǒng),當(dāng)物質(zhì)進(jìn)入雙水相系統(tǒng)后,在兩相間進(jìn)行挑選性分配,表現(xiàn)出必定的分配系數(shù),然后到達(dá)別離純化之意圖[13]。雙水相萃取技能具有較高的挑選性和專一性,能有用獲取醛、酮、醇等弱極性至無(wú)極性香味成分。
微膠囊技能是用格外的辦法將固體、液體或氣體物質(zhì)包埋封存在一種微型膠囊內(nèi)而變成固體微粒商品。先將需要包覆的物質(zhì)(首要為固體和液體)細(xì)化變成極端細(xì)小的固體顆�；蛞旱�,以其為中心,使用格外的辦法,將具有成膜功能的聚合物在其外表堆積涂覆,構(gòu)成無(wú)縫薄膜,最終通過(guò)別離、枯燥等進(jìn)程而構(gòu)成微膠囊,直徑通常在2～200μm,壁厚為0.5～150μm[14]。微膠囊技能距今已有150多年的前史[15],中國(guó)在20世紀(jì)80年代中期引進(jìn)了這一概念,通過(guò)幾十年的開(kāi)發(fā)研討,微膠囊技能已變成了一項(xiàng)用處廣泛、開(kāi)展迅速、技能含量高、經(jīng)濟(jì)效益明顯的高新技能,在感光資料、醫(yī)藥、食物、農(nóng)藥、飼料、生物制品、日化等職業(yè)得到了廣泛使用。
這些年,一些科研人員將微膠囊技能和雙水相萃取技能相聯(lián)系獲取植物精油,常用β環(huán)糊精為首要囊壁資料,關(guān)于不同的囊化方針商品按份額配以α環(huán)糊精和γ環(huán)糊精,糊精囊化的優(yōu)先性為:含氧萜>含氧芳烴>烯萜>烷烴。
劉品華對(duì)微膠囊雙水相獲取芳香油的技能進(jìn)行了研討[16]。通常情況下,植物質(zhì)料粉碎成50～100目;浸提的溫度越高越好,但不宜超過(guò)50℃,一起配以拌和;能夠在常溫下靜止分相,但最好在4℃下堅(jiān)持16h,在0℃下別離、過(guò)濾;枯燥最好選用真空枯燥或冷凍升華枯燥。
郭麗等人使用微膠囊雙水相法從新鮮的柑桔皮中獲取柑桔油,并分別對(duì)微膠囊包裹辦法、雙水相系統(tǒng)的挑選和影響萃取率的要素進(jìn)行了研討[17]。斷定了包裹柑桔油的最好資料為β環(huán)糊精;萃取柑桔油的最好微膠囊雙水相系統(tǒng)為β環(huán)糊精硫酸鈉水系統(tǒng);對(duì)柑桔油萃取率影響最大的要素為萃取溫度,其次為硫酸鈉濃度,再次為β環(huán)糊精濃度,最終是萃取時(shí)刻,并斷定了優(yōu)化條件為萃取溫度30℃、硫酸鈉濃度15%、β環(huán)糊精濃度40%、萃取時(shí)刻30min。
微膠囊雙水相萃取法將微膠囊技能與雙水相萃取技能有用地聯(lián)系,不只能夠進(jìn)步芳香油的獲取率和純度,還能防止獲取進(jìn)程中氧化、聚合,有用維護(hù)芳香油中的組分,并且該辦法在低溫常壓下進(jìn)行,全水系統(tǒng),安全無(wú)毒,囊壁資料可再生使用,關(guān)于植物芳香油的獲取有必定的使用遠(yuǎn)景。
往后一段時(shí)期內(nèi),微膠囊雙水相萃取法首要研討課題是對(duì)液液相平衡熱力學(xué)模型的探究,加快基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集,尋求一套完好的理論依據(jù);開(kāi)發(fā)新式雙水相系統(tǒng),尋覓愈加廉價(jià)高效的雙水相系統(tǒng);廢液的收回以及再使用疑問(wèn);尋覓愈加安全、無(wú)毒副作用、易降解、配伍性好的新式壁材,進(jìn)一步探究包被辦法,簡(jiǎn)化微膠囊化的操作進(jìn)程。
1.4超聲波萃取法
超聲波萃取技能使用超聲波輻射發(fā)作的激烈空化效應(yīng)、擾動(dòng)效應(yīng)、高加快度等多級(jí)效應(yīng),增大物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)頻率和速度,增加溶劑穿透力,然后加快方針成分溶解,推進(jìn)獲取的進(jìn)行[14]。超聲波萃取技能與傳統(tǒng)的萃取技能對(duì)比,具有快速、價(jià)廉、高效的長(zhǎng)處;與超臨界流體萃取和微波輔佐萃取對(duì)比,超聲波萃取的設(shè)備愈加簡(jiǎn)略,能夠獲取極性和非極性化合物,而超臨界流體萃取因?yàn)橥ǔＳ肅O2作萃取劑,所以僅合適非極性物質(zhì)的萃取;與微波輔佐萃取對(duì)比,超聲波萃取的進(jìn)程更少,更安全,某些情況下的萃取速度更快。
有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo),使用超聲波萃取法從桔皮中獲取桔皮芳香油[15],以二氯甲烷為溶劑,用20kHz超聲波萃取10min的得油率比水蒸氣蒸餾2h以及索氏獲取2h的得油率高出2倍以上。
王玉龍、何璐等人使用超聲波技能從產(chǎn)自遼寧的小茴香中獲取了揮發(fā)油[20],對(duì)技能進(jìn)行了優(yōu)化,并對(duì)技能參數(shù)進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬。他們考察了獲取時(shí)刻和溫度對(duì)揮發(fā)油獲取量的影響,斷定了最好的獲取時(shí)刻為30min,溫度為50℃。
盡管超聲波萃取技能具有許多長(zhǎng)處,可是當(dāng)前,這項(xiàng)技能仍停留在實(shí)驗(yàn)室期間,首要是關(guān)于某種成分進(jìn)行技能簡(jiǎn)略的實(shí)驗(yàn),離大規(guī)模工業(yè)化使用還有必定的間隔。
1.5分子蒸餾法
分子蒸餾是一種在高真空度下進(jìn)行液液別離操作的接連蒸餾進(jìn)程。在高真空度的條件下,因?yàn)榉肿诱麴s的加熱面和冷凝面之間的間隔小于或等于被別離物的分子平均自由程,當(dāng)分子從加熱面上構(gòu)成的液膜外表上進(jìn)行蒸騰時(shí),分子間彼此發(fā)作碰撞,無(wú)阻撓地向冷凝面運(yùn)動(dòng)并在冷凝面上冷凝,然后到達(dá)別離的意圖[21]。分子蒸餾技能呈現(xiàn)于上世紀(jì)20年代[22],并于60、70年代構(gòu)成工業(yè)化。國(guó)內(nèi)于80年代中期開(kāi)端研制分子蒸餾技能,當(dāng)前該技能現(xiàn)已使用于石油化工、天然香料等范疇。
黃敏等人使用分子蒸餾法純化肉桂醛[23],在60℃下蒸餾,能夠?qū)⑷夤鹑┖坑?8.7%進(jìn)步到95.17%。
畢艷紅、喬旭光等人使用分子蒸餾技能對(duì)大蒜油進(jìn)行了別離純化[24],斷定了一級(jí)分子蒸餾的最好技能條件為溫度50℃,真空度200Pa,進(jìn)料速度1.5mL/min,刮膜轉(zhuǎn)速200r/min。通過(guò)五級(jí)分子蒸餾操作,能夠?qū)①|(zhì)猜中的有用成分二烯丙基二硫醚和二烯丙基三硫醚的總純度由6.516%進(jìn)步到85.03%。
分子蒸餾作為一種新式的液液別離技能,能夠在遠(yuǎn)低于液體沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行。對(duì)比于一般的蒸餾技能,具有蒸餾溫度低、操作壓力低、別離程度高、商品質(zhì)量高級(jí)長(zhǎng)處,格外適用于高沸點(diǎn)、高粘度、熱敏性天然商品的別離。
1.6酶法獲取
酶法獲取是先使用酶對(duì)被獲取物進(jìn)行酶解,再用別的別離技能如超臨界CO2萃取、水蒸汽蒸餾等對(duì)有用成分進(jìn)行別離。當(dāng)前,纖維素酶是比照常見(jiàn)的用于獲取植物性成分的酶。纖維素是植物細(xì)胞壁的首要成分,纖維素酶能夠使細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)中的纖維素、半纖維素等降解,導(dǎo)致細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)作部分疏松、脹大、潰散等改變,進(jìn)步植物細(xì)胞壁的通透性,減小有用成分向獲取介質(zhì)分散的傳質(zhì)阻力,然后推進(jìn)傳質(zhì)進(jìn)程,進(jìn)步有用成分的獲取率。
梅長(zhǎng)松、張海永、董國(guó)君等人用纖維素酶法在較低溫度下獲取松針中的天然香料物質(zhì)[25]。他們考察了溫度、pH和纖維素酶與松針的配比(質(zhì)量比)對(duì)得油率的影響,斷定了優(yōu)化條件為溫度50℃、pH=4.2、纖維素酶與松針配比1:40,并與一般的水獲取法進(jìn)行了比照,得油率進(jìn)步了41.7%。
酶反響溫文、專一性強(qiáng)、催化功率高、操作安全、節(jié)省能源、對(duì)環(huán)境友好,并能有用進(jìn)步商品質(zhì)量和收率。
2定論與展望
綜上所述,現(xiàn)代的植物性天然香料獲取技能愈加注重商品的質(zhì)量、獲取功率和效益。前文所說(shuō)到獲取技能在中國(guó)根本還停留在實(shí)驗(yàn)室期間,如何將這些技能完成規(guī)�；霎a(chǎn)是當(dāng)前急需處理的課題。一起,這些辦法本身也存在著缺乏,能夠?qū)⑦@些辦法有用地聯(lián)系起來(lái),揚(yáng)長(zhǎng)避短,發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步進(jìn)步商品的質(zhì)量。
這些年跟著大家環(huán)保認(rèn)識(shí)的增強(qiáng)以及越來(lái)越注重本身健康,天然香料和用天然香料分配的香精將變成花費(fèi)的干流。天然香料在歐美市場(chǎng)上很受期待,其報(bào)價(jià)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的合成香料。天然香料的深加工在世界上已變成了一個(gè)主要的工業(yè),印度的植物性天然香料工業(yè)近幾年以年均近20%的速度增加,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中國(guó)。盡管中國(guó)天然香料的資本豐厚,但開(kāi)發(fā)使用卻落后于印度,中國(guó)一些優(yōu)勢(shì)商品也受到了來(lái)自印度的極大沖擊,一些商品乃至現(xiàn)已停產(chǎn)。因而,研討和探究新的獲取技能,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)中國(guó)芳香植物資本,進(jìn)步商品的質(zhì)量,處理好天然香料工業(yè)的開(kāi)展瓶頸,加強(qiáng)中國(guó)天然香料商品的世界競(jìng)爭(zhēng)力,是中國(guó)天然香料職業(yè)的必行之路。
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