香料是一種能被嗅感嗅出氣味和被味感品出香味的物質(zhì)，是用以調(diào)制香精的原料。植物性天然香料也稱植物性精油(essential oil)，是由植物的花、葉、莖、根和果實，或者樹木的葉、木質(zhì)、樹皮和樹根中提取的易揮發(fā)芳香組分的混合物。

1．發(fā)展歷史

香料的發(fā)展歷史悠久，從黃帝神農(nóng)氏時代人們采集樹皮、草根作為醫(yī)藥用品來驅(qū)疫避穢開始，現(xiàn)已有5000多年的歷史。起初人們把這些有香味的物質(zhì)作為敬神拜福，清凈身心之用，也用于祭祀和喪葬方面，后逐漸用于飲食、裝飾和美容。大約在8-10世紀，人們已經(jīng)知道用蒸餾法分離香料。1370年*種用乙醇提取的香水—匈牙利水(Eaudela Reimed Hongarie)出現(xiàn)了，開始只是從迷迭香中蒸餾制得，其后才逐漸從薰衣草等植物中制得。自1420年，在蒸餾中采用蛇形冷凝器后，精油發(fā)展迅速，法國格拉斯(Grasse)因生產(chǎn)花油和香水，而成為世界的天然香料(特別是香花)的生產(chǎn)基地。此后各地逐步采用蒸餾提取精油，同時從柑桔樹的花、果實及葉中提取精油，這樣就從香料植物固體轉(zhuǎn)變成液體，提取了植物中的精油，這是劃時代的進展。18世紀后，由于有機化學的發(fā)展，人們在對天然香料的提取、成份分析等方面都取得了很大進步。隨著天然香料應用范圍不斷擴大，香料工業(yè)急劇發(fā)展，天然香料提取技術(shù)也得到不斷改進。

2．植物精油提取技術(shù)

2．1　榨磨法

該方法主要用于提取柑桔類果實精油，如檸檬油、甜橙油、香檸檬油、紅橘油等?；驹硎遣捎美淠セ驒C械冷榨的方法將含芳香油較多的果皮中的芳香油分壓榨出來，并噴水使油和水混合流出，再經(jīng)高速離心機將精油分離出來。此法生產(chǎn)過程在常溫下進行，確保了芳香油中萜烯類化合物不發(fā)生化學反應，從而使精油質(zhì)量提高、香氣逼真。該法傳統(tǒng)上主要采用整果壓榨法和果皮海綿吸收法，近代生產(chǎn)方法采用整果冷磨法和果皮壓榨法。榨磨過程主要包括循環(huán)噴淋水、過濾與沉降、離心分離、榨磨后果皮處理幾個工藝過程。

2．2　蒸餾法

2．2．1　水蒸氣蒸餾

水蒸氣蒸餾是使水蒸氣連續(xù)地流過容器中樣品混合物來進行蒸餾的方法。該法避免了精油長時間在高溫下發(fā)生破壞分解、水解或聚合，使精油的質(zhì)量和提取率都得到了一定程度的提高。水蒸氣蒸餾法生產(chǎn)精油主要有水上蒸餾、水中蒸餾、直接蒸汽蒸餾(水氣蒸餾)三種方式。

李玉媛等（1996年）分別采用水上蒸餾和水中蒸餾法多次提取云南擬單性木蘭鮮葉精油，取精油平均得率進行比較，研究表明，水上蒸餾較好，不僅精油得率高，香味成分也較水中蒸餾法保留的好。羅曼等（1999年）采用隔層蒸餾代替水蒸氣蒸餾法提取山蒼籽油，不僅能夠提高精油的提取率，并且所獲香料油為無色透明，而靠蒸汽直接蒸餾的香料油茶褐色，即使經(jīng)精餾，其精油仍呈深黃色。周榮琪（1995年）對果皮、枝葉、花等各類芳香植物的提取進行了實驗，研究表明，蒸餾方式、加熱方式、蒸汽速度、操作壓力、操作溫度等因素對出油率均有影響。Boutekedjiret等（2003年）采用蒸餾的方法對迷迭香精油進行提取，研究表明在各種蒸餾方式中以水蒸氣蒸餾操作zui為簡單，不但可降低香料成分餾出溫度，而且可防止分解或變質(zhì)，薄荷油、桉葉油、迷迭香油等均可采用此法提取。該法設備簡單，操作方便，但采用此法處理得到的香精只含有揮發(fā)成分，而味覺成分未被提取出，因此在植物類香精油的提取中使用較多。但蒸餾技術(shù)存在著操作溫度較高、時間較長、低沸點和水溶性組分缺失較大的缺點。

溫州天興機械有限公司水擴散法

水擴散法提取芳香精油這一新型的提取技術(shù)產(chǎn)生于20世紀90年代中期，與常規(guī)蒸餾相比，其進汽方式截然不同，水蒸氣是在低壓下自上而下的通過植物層，水擴散表示其中的一個過程(即滲透過程，指提取油從植物油腺中向外擴散的過程)，在重力作用下，水蒸氣將油帶入冷凝器，蒸汽由上往下作快速補充。水擴散裝置具有易搬運、操作簡單、節(jié)約蒸氣、勞動強度低、精油產(chǎn)量高、質(zhì)量好等優(yōu)點。目前國內(nèi)外對此技術(shù)的研究及其應用報道甚少，周榮琪（1995年）曾用公丁香對這項技術(shù)與水蒸餾做了對比實驗，得到一些有參考價值的數(shù)據(jù)，對比結(jié)果表明，水擴散技術(shù)不僅具有得油率高、蒸餾時間短、能耗低、設備簡單等優(yōu)點，而且油質(zhì)也較好。這是因為水擴散強化了蒸餾中的擴散作用，抑制了蒸餾中的不利因素水解和熱解作用。

2．3　溫州天興機械有限公司溶劑浸提法

溶劑浸提法是用水、酒精、石油醚以及其他有機溶劑對芳香原料(包括含精油的植物各部分、樹脂樹膠以及動物的泌香物質(zhì)等)作選擇性的萃取，排除那些不重要的成分，有選擇地提取香味物質(zhì)。溶劑萃取法的優(yōu)點是操作簡單，且可通過選擇不同的萃取溶劑而有選擇地提取致香成分。如在蘋果香精的萃取中，異戊烷對低級醇類的回收率就高于其它萃取溶劑。但從萃取液中有效地除去溶劑且盡量降低致香成分的損失是溶劑萃取法面臨的重要問題。蒸餾-萃取裝置(SDE法)使萃取溶劑的用量大幅度減少，較好地解決了在去除溶劑的過程中失去致香成分的問題。朱旗等（2001年）用SDE法提取的綠茶葉香精油中的香氣總量、數(shù)量及回收率均優(yōu)于普通溶劑萃取法，特別是醇類和酯類，香氣成分尤為突出。與其他提取方法相比，浸提法不僅生產(chǎn)周期長，而且溶劑用量大，設備較復雜，密封程度要求較高，溶劑損耗也增加了產(chǎn)品的成本，因此浸提生產(chǎn)多用于較貴的品種(如茉莉、藏紅花等)。

2．4　溫州天興機械有限公司超臨界CO₂萃取法

超臨界流體萃取(SFE)法是引進的一種新型提取分離技術(shù)，它利用一種超臨界流體(SCF)，如CO₂、乙烯、丙烷、丙烯、水等，使其在臨界點附近某區(qū)域內(nèi)與待分離混合物中的溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳遞性，且對溶質(zhì)的溶解能力隨著壓力和溫度的改變在相當寬的范圍內(nèi)變動，這種流體可以是單一的，也可以是復合的。添加適當?shù)膴A帶劑可以大大增加其溶解性和選擇性。常用的萃取劑為CO₂，因其無毒、不易燃不易爆、價廉，其極性類似乙烷。超臨界CO₂萃取技術(shù)更適合脂溶性、高沸點、熱敏性成分,現(xiàn)廣泛用于具有揮發(fā)性成分的研究。

 

2．5　超聲波萃取法

超聲提取的機制包括機械機制、熱學機制及空化機制。超聲萃取的空化作用是：存在于萃取液中的微氣泡(空化核)在聲場作用下振動，當聲壓達到一定值時，氣泡迅速增長，然后突然閉合，在氣泡閉合時產(chǎn)生激波，在波面處造成很大壓強梯度，因而產(chǎn)生局部高溫高壓，溫度可達5000K以上，壓力可達上千個大氣壓，將植物細胞壁打破，香料得以浸出，從而提高萃取率。另外超聲波次級效應，如機械震動、乳化、擴散、擊碎、化學效應等，也能加速提取成分的擴散、釋放并與溶劑充分混合而利于提取。選擇合理的聲學參數(shù)，使萃取液達到zui大空化狀態(tài)，才能獲得良好的萃取效果。該法zui大的優(yōu)點是提取時間短、溫度較低、收率高。鄭海燕（2003年）用超聲波法提取丁香花中的丁香油，結(jié)果表明該方法的收率比水蒸氣蒸餾高7.8%。楊海燕等（1999年）在自制的超聲萃取試驗裝置上進行了超聲萃取寬葉纈草中香料的試驗研究。正交試驗顯示，影響萃取吸光度值的主次因素為：萃取溫度、萃取濃度、萃取時間。較優(yōu)水平為萃取濃度10g/50mL、溫度為45℃、時間2h。進行超聲和不加超聲對比試驗表明，加超聲比不加超聲提高吸光度值12%-40%。

 

 

圖1 蒸餾裝置圖2 回流裝置

圖3 水蒸汽蒸餾裝置

本實驗采用了有機溶劑蒸餾法和微波輻照輔助法超聲波輔助法提取薰衣草花的精油。

1．有機溶劑蒸餾法

有機溶劑蒸餾法是用有機溶劑對芳香原料(包括含精油的植物各部分、樹脂樹膠以及動物的泌香物質(zhì)等)作選擇性的蒸餾，排除那些不重要的成分，有選擇地提取香味物質(zhì)。有機溶劑蒸餾法的優(yōu)點是操作簡單，且可通過選擇不同的萃取有機溶劑而有選擇地提取致香成分。

2．微波輻照輔助提取法

微波輻照輔助提取法是促使香料植物組織的維管束和腺胞系統(tǒng)的細胞破裂，活性物質(zhì)沿破裂的細胞自由流出，被萃取劑捕獲并溶解其中的一個過程。微波輻照輔助的方法一般分為常壓法、高壓法、連續(xù)流動法。與傳統(tǒng)提取方法相比，新方法的特點是快速、節(jié)能、節(jié)省溶劑、污染小而且有利于萃取熱不穩(wěn)定的物質(zhì)，可以避免長時間高溫引起的物質(zhì)的分解，特別適合于熱敏性組分或從天然物質(zhì)中提取有效成分。另外，微波輻照輔助提取的傳熱與傳質(zhì)方向一致，因而加熱均勻，萃取效率高。

三、實驗儀器和用品

家用微波爐；恒溫培養(yǎng)振蕩器；蒸餾裝置或回流裝置；抽濾裝置；

100mL錐形瓶；100mL燒杯；100mL量筒；保鮮紙

四、實驗材料和試劑

實驗材料：薰衣草干花

試劑：正已烷

五、操作步驟：

1．有機溶劑蒸餾法：

薰衣草干花粉碎過40目篩，稱取10g，于250mL平底燒瓶中，按料液比1：15加入正已烷150mL，置于搖床內(nèi)在50℃、100次/min振蕩浸提4h。然后在水浴鍋中進行加熱回流提取。提取溫度為55℃，提取時間為30min。取出冷卻至室溫，抽濾，濾出提取液置于500mL圓底燒瓶（旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上使用的燒瓶，并且事先稱好重量為W1）中，在-0.80Mpa和40℃～45℃條件下進行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮到小體積，回收溶劑，揮盡溶劑，稱重W2。按下式計算薰衣油提取率：

薰衣草精油提取率=（（W2-W1）g/干花的重量g）×100%

2．微波輔助提取法

薰衣草干花粉碎過40目篩，稱取5g，于250ml三角瓶內(nèi)，按料液比1：15加入正已烷150mL，充分浸潤后置于微波爐內(nèi)，微波處理條件：微波功率為中檔（484W），輻射時間5min，固定頻率2450MHz。一定時間后，取出冷卻至室溫，抽濾，濾出提取液置于500mL圓底燒瓶（旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上使用的燒瓶，并且事先稱好重量為W1）中，在-0.80Mpa和40℃～45℃條件下進行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮到小體積，回收溶劑，揮盡溶劑，稱重W2。按上式計算薰衣油提取率。

六、結(jié)果計算

按公式計算出二種方法的精油提取率，并加以比較及分析。