水蒸气蒸馏法提取挥发油研究进展

胡程香，吴启康，田晓静，高丹丹，李明生，2，陈士恩

（1.西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃兰州 730124；2.甘肃省动物细胞工程技术研究中心，甘肃兰州 730030）

0 引言

挥发油又称精油（Essential oils），是广泛存在于植物体内的芳香族化合物、脂肪族化合物和萜类化合物的总称，主要分为萜类、烷烃、烯烃、醇类、酯类、含羟基类和羧基类物质[1]。提取后的挥发油呈淡黄色油状液体、有香味，常温下可挥发，可依据香味来评价提取品质。挥发油具有抗炎[2]、抗过敏[3]、抗微生物[4]、抗癌[5]、酶抑制[6]等多种生物活性，在医药化学、食品、化妆品等行业广泛应用。现有较多针对植物挥发油提取、组分分析[7-8]等研究，涉及不同产地[9]、不同生长期、不同部位[10]、不同成熟期、陈年与新鲜[11]、不同贮藏条件[12]下挥发油组成鉴定和含量间的差异研究。为充分了解和进一步利用挥发油的功效成分与实现经济价值，现对植物挥发油的提取研究现状展开介绍。

1 挥发油提取方法研究进展

挥发油提取方法主要有水蒸气蒸馏法、有机溶剂萃取法、酶解法、声波提取法、超临界流体萃取法[13]、同时蒸馏萃取法[14]、固相微萃取法[15]、顶空采集法[16]等，各种方法在提取率、挥发油组成上存在一定差异。于勇杰等人[17]超声临界CO2萃取法提取率最高（22.12%），其次为溶剂萃取法（18.28%），水蒸气蒸馏法的提取率最低（2.17%）；以不同方法（水蒸气蒸馏法、固相微萃取法、顶空采集法和气囊采集法）提取沙枣挥发油后再用GC-MS技术对其化合物种类和含量，发现4种方法共检测出51种化合物种类和含量，4种方法分别检出13，19，22，18种。因提取纯度较高、种类较多，水蒸气蒸馏法在生产和试验中较常用，针对水蒸气蒸馏法在挥发油提取工艺优化进行归纳。

2 水蒸气蒸馏法（Steam distillation，SD）

水蒸气蒸馏法指将含挥发性成分的食品和药材的粗粉或碎片，浸泡湿润后，加热蒸馏或通入水蒸气蒸馏，样品中的挥发性成分随水蒸气蒸馏而带出，操作简单，且不存在溶剂污染。但加热温度过高易造成活性成分损失。水蒸气蒸馏法常用装置有挥发油测定器（Essential oil distillation apparatus，EODA）和传统水蒸气蒸馏装置（Steam distillation apparatus，SDA）。现从料液比、浸泡时间、蒸馏温度和蒸馏时间的角度综合分析水蒸气蒸馏法提取挥发油时各因素的影响。

2.1 料液比

水蒸气蒸馏法提取挥发油时，料液比为1∶3.5～1∶20。其中，张海英等人[18]研究了料液比对EODA法提取异株百里香挥发油的影响规律，发现料液比为1∶16时提取率最高（1.21%）。在使用SDA法时在蒸馏瓶中添加过多的水难以沸腾，由于蒸汽不断的液化补充，很难控制容器中的水分，因此加水量浸没样品即可。

2.2 浸泡时间

水蒸气蒸馏法提取挥发油参数汇总见表1。

表1 水蒸气蒸馏法提取挥发油参数汇总

水蒸气蒸馏法提取挥发油时，适当浸泡有利于提高挥发油提取率，但浸泡时间过久，则会破坏其成分，造成流失。浸泡时间在2～6 h为较佳范围。仇小艳等人[19]比较了不同浸泡时间对EODA法提取大蒜挥发油的影响规律，发现浸泡3 h后进行提取，其效果最佳。SDA法文献中很少涉及浸泡时间的研究。

2.3 蒸馏温度

EODA法在试验过程中很少研究温度因素，因为当温度太低时，蒸馏水很难气化携带出挥发油，温度设置一般不低于80℃；温度设置也不宜太高，当温度太高时候蒸馏水暴沸，不但样品粉末会溅到挥发油测定器的弯管上端，而且容易破坏一些挥发油成分，影响提取效果，因此温度设置在110℃以下为宜。SDA法的蒸馏温度一般根据样品瓶内的温度设定，保证在样品瓶当中产生气体的温度达到100℃左右，让样品瓶中有蒸汽被蒸出即可。

2.4 蒸馏时间

由表1可知，水蒸气蒸馏法提取挥发油时，蒸馏时间多在2～10 h范围内，其中5～8 h较常用。杨荣平等人[20]研究了不同蒸馏时间对当归挥发油的提取影响，发现提取率从0.2%波动上升，8 h后提取率（0.4%） 趋近平稳。张壮丽等人[21]研究了蒸馏时间对EODA法提取鱼腥草挥发性的影响规律，发现提取率蒸馏时间的延长而随之逐渐升高，12 h达到最高点；采用正交试验分析了6，8，10 h的3个不同蒸馏时间，平均提取率分别为0.089%，0.097%，0.108%。叶琳[22]采用正交试验优化SDA法提取辛夷挥发油的工艺，较佳提取时间为8 h，此时提取率为1.73%。

3 结语

EODA法和SDA法提取效果有所不同，曾建伟等人[23]比较了EODA法与SDA法在提取莲子芯挥发油时的效果，并采用GC-MS检测分析挥发性物质成分与含量，发现SDA法提取物种类有29种成分，占挥发油总成分的93.56%；而EODA法提取物只有18种，占挥发油总成分的77.96%。EODA法的仪器搭建简单，但是原料易焦化、挥发油品质不高；SDA法仪器搭建繁琐，且易受室温影响，但是避免了EODA法的焦化缺点，获得纯度较高的挥发性物质。

EODA法和SDA法在挥发油提取中，各有优缺点，且提取率受到各因素的影响，且各个因素在现研究中的波动范围较大[24]。在实际生产和时间中，应结合原料特性以实验室设备情况，有针对性地选择提取方法和工艺条件，以有效提取其中活性成分。除此之外，现有研究表明超声波辅助提取和微波辅助提取能有效提高挥发油提取率效果。随着科学研究的发展，多种方法联合使用，在不影响功效成分活性的条件下，便可能提高其提取率，为挥发油的深入开发利用提供基础。

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