天然香料提取方法的研究进展

2019-09-10毕晓丹

赤峰学院学报·自然科学版 2019年3期

毕晓丹

摘要：香料具有十分悠久的使用历史，广泛应用于食品、药品、装饰品等领域，具有很高经济价值、社会价值.天然芳香植物是香料的重要来源.我国具有众多的芳香植物资源，且绝大多数的芳香植物资源亟待开发.从天然芳香植物中获取香料的提取方法众多，本文主要对香料的提取方法进行介绍，并对当前多种方法提取效果进行比较.

关键词：香料；提取方法；提取效果；进展

中图分类号：TQ654.2 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2019）03-0039-03

香料是一种能被嗅感嗅出气味和被味感品出香味的物质，是用以调制香精的原料[1].香料的应用历史悠久.据资料报道香料有5000多年的应用历史.香料的应用范围广泛，被普遍应用于食品、药品、装饰品等多种行业.香料产业，能够产生巨大的经济效益.据2018年统计资料显示，我国香料产业所创造的年经济效益达到700多亿元.香料使用的文化背景深厚，具有极高的社会价值.在我国汉唐时期随丝绸之路发展，外国香料的输入和我国香料的输出促进了我国和其他国家、地区、民族的物质与精神交流，推动了社会文明的发展[2].近年来的香料行业，随着提取技术的更新，原材料品种的开发，化学合成技术使用，散发出蓬勃生机.

天然香料，来源于动物或者植物，又分为动物性天然香料，植物性天然香料.植物性天然香料取自于植物的花、茎、叶、果实等不同含香部位.动物性天然香料产生于动物的分泌液.植物性天然香料依产品形态和制法可分为：辛香料、油树脂、精油、酊剂、净油、浸膏等[3].我国拥有丰富的植物天然性香料的资源，目前已知的天然芳香植物种类有500多种[4].但是，香料提取工艺的相对落后在一定程度上已经制约了我国香料行业的发展.大部分的香料资源尚未被开发与利用，初步提取的香料资源产量低，纯度低，只能销往国外进行二次加工纯化，造成了国内天然性植物香料紧俏，严重浪费了资源[5].香料提取方法的研究和更新直接关系到香料行业的发展，尤其是天然香料提取方法的应用由来已久，新的提取方法不断被挖掘，研究也日臻深入.

1 香料的提取方法概述

从天然生长的芳香植物中获取香味物质，是香料开发的灵感来源，也是香料工业化生产的基本方法.从天然材料中提取香料的方法基本可分为蒸馏法，萃取法，压榨法.提取香料应依据提取材料不同和对香料成分的要求来选择合适的提取方法.近年来，多种新的辅助提取方法被应用，如超声波萃取，微波萃取，酶水解提取法等.

1.1 蒸馏法

蒸馏法提取植物中的香料成分是最先被广泛使用的一种方法.蒸馏法生产香料主要有三种方法，即水上蒸馏、水中蒸馏、水气蒸馏.资料显示，在各种蒸馏方式中水汽蒸馏法是操作最简单的提取方法，能有效地防止成分的分解和变质[1].这种方法虽然操作简单，但是无法提取到香料成分中的味觉成分，水溶性的组分损失较多.19世纪20年代发展出来的水扩散法，利用低压条件实现水蒸气通过渗透过程，使油类物质从油腺中扩散出来，再经过冷凝器作用将油带入冷凝器.这一方法具有更大的使用优点，一方面设备安装简单，操作方便，另一方面产品得率高、品质好、蒸馏时间短、能耗低，并且抑制了香味成分的水解和热解.

1.2 萃取法

萃取法是利用溶剂萃取芳香原料中的香味物质.目前的萃取方法研究较为广泛，有溶剂浸提法、超临界CO2萃取、超声波萃取、微波辐射诱导技术萃取法.溶剂萃取法操作简单，可以通过不同的萃取溶剂提取各种成分，得率高，对醇类和酯类的回收率尤为突出[6].有机溶剂浸提法成本高，适用于名贵珍稀香料的提取.超临界CO2萃取法使用于天然植物中脂溶性挥发油、浸膏、树脂和热敏性产品的萃取.这种方法在天然植物香味成分的提取中具有得天独厚的优点，提取的产品天然、香味纯正、无溶剂残留、产品质量高，具有广阔的应用前景.超声波萃取和微波辐射诱导技术萃取法属于利用机械作用，促使細胞破碎并释放香味物质，再利用溶剂捕获的原理.在多个研究结果中显示，利用此种方法提取香料，得率高，节省时间.

1.3 压榨法

压榨法是一种应用较少的提取香味物质的方法，主要以制造柑橘、柠檬、甜橙等橘皮精油为主[7].压榨法又可以分为海绵法、锉榨法、机械压榨法.海绵法是一种古老的压榨法，用手压挤，用海绵吸附后放到陶瓷存储罐中.这种方法，产率低，损耗大.锉榨法，盛行于意大利北部地区，利用具有针刺的铜质漏斗的锉榨器，摩擦锉榨，提取精油.机械压榨法，利用机械压榨磨皮提取整果精油.采用压榨法，在常温下进行，保证了芳香油中的化合物成分不发生化学反应，提高精油品质，保真香气.

1.4 其它提取法

分子蒸馏萃取法，微胶囊双水相萃取技术，酶水解辅助提取技术，发酵液提取法.分子蒸馏萃取法，是在高真空条件下对高沸点、热敏性物料进行液—液分离的有效方法.这种方法具有操作温度低、受热时间短、真空度高、分离程度高、产品收率高的特点.适合用于浓缩或纯化分子量高、沸点高、粘度高、热稳定性差的有机化合物.双水相萃取分离技术融合了微胶囊技术和双水相萃取技术来提取植物精油，能有效保护精油的天然组分[1].酶水解辅助提取技术利用酶对植物细胞壁进行酶解，再与其他技术相结合对提取物进行分离.一般利用纤维素酶进行酶解，破坏植物细胞壁，增加其通透性，减少提取物与提取介质扩散阻力.该法与普通水提法相比得油率提高40%，酶水解提取法是一项很有前途的新技术.发酵提取法[8]，是以微生物发酵液为提取剂提取香味物质的方法.研究发现发酵液提取率显著高于常规提取法的提取率.

2 天然香料的提取效果比较

众多的研究结果表明不同的提取方法提取的精油主要成分不同，提取化合物种类不同，提取物质的表观状态不同，单一成分的提取量不同.超临界CO2萃取法在精油的提取方面比蒸馏法有较大的优势.朱亚杰等比较亚临界萃取法、超临界CO2萃取法和乙醇浸提法提取小茴香籽净油，结果表明：亚临界萃取对弱极性物质有较好的提取效果，CO2萃取法对极性混合物提取效果较好，有机溶剂萃取对极性物质提取效果较好[9].权美平等使用水蒸气蒸馏法和超临界CO2流体萃取法提取茜草内富含的香味成分，研究结果显示两种提取方法提取的主要成分明显不同；水蒸气蒸馏法与超临界CO2流体萃取法得到的茜草精油在表观状态方面也有一定差异，水蒸气蒸馏得率较低，呈亮黄淡绿色晶片状固体，具特征性刺激性气味；而超临界CO2流体萃取法所得精油得率稍高，呈橙红色粘稠状固体，具特征性刺激性气味[10].陈锋等使用超临界CO2萃取法和水蒸气蒸馏法提取凤尾草挥发油发现超临界CO2萃取法得率约为水蒸气蒸馏法的2.7倍[11].这得以看出，不同的提取方法提取率差异十分明显，因此有必要针对原材料来选定提取方法.周坚等用超临界CO2萃取法与水蒸气蒸馏法相比较提取五味藤挥发油并对成分进行分析，发现超临界CO2萃取法提取的挥发油中脂肪族化合物种类及含量都明显多于水蒸气蒸馏法，水蒸气蒸馏法提取的挥发油中主要含萜烯类及其含氧衍生物和少量芳香族化合物，其中含量较高的成分为苯甲醛和 α-亚甲基-γ-丁内酯.超临界CO2提取物主要含萜烯类化合物、萜类的含氧衍生物和脂肪族化合物，其中含量较高的成分为β-石竹烯.该结果表明，超临界CO2萃取法对脂肪族化合物种类具有明显的提取优势[11].黄鹤等在超临界CO2萃取法与水蒸气蒸馏法提取桂枝-干姜药对的化学成分比较中发现，超临界CO2萃取法提取效率明显高于水蒸气蒸馏法，两种原材料的配伍的提取会使提取出的成分发生变化，这个结果为中药的有效成分的鉴定提供了思路[13].

机械辅助萃取提取精油效果较好；蒸馏和萃取法结合使用可以提高精油得率.邓红梅等采用超声波辅助溶剂浸提法、索氏提取法以及同时萃取蒸馏法提取新鲜柠檬皮中的精油.结果显示，同时萃取蒸馏法提取率最高，三种方法中超声波提取与索氏提取法提取的精油呈橙黄色，并且香味浓郁，具有黏稠感，而同时萃取蒸馏提取的柠檬精油呈淡黄色，香味较淡，澄清度高，流动性好.质量分数在0.2%以上的精油挥发性成分种类不同，索式提取方法提取的化合物最多，同时萃取蒸馏法提取的化合物最少，并且提取的成分比例不同[14].吕品等采用三种方法（传统水蒸气蒸馏、超声辅助水蒸气蒸馏、微波辅助水蒸气蒸馏）来提取玳玳花精油，发现三种方法鉴定出的化合物种类不同（30、33、50种），挥发性物质的含量和成分也不同，微波辅助水蒸气蒸馏方法制备的精油得率较高，处理时间较短[15].

3 天然香料提取方法的发展趋势

香料提取所面临的一系列问题基本可以归结为，一提高得率，二降低有效成分的分解，三节约时间，四降低成本.为了解决这些问题，提取技术随其他学科（化学、物理、生物科学）技术理论的不断进步而得到了极大的发展.从目前的研究结果来看，香料提取技术发展趋势一是多种提取方法的联合应用.多种方法的结合使用能有效地提高得率，提升产品品质，例如，同时萃取蒸馏法，微胶囊双水相萃取技术在提取香料中的应用.二是机械作用力的辅助提取.越来越多的机械设备和分析仪器的发展，极大地辅助了天然香料的提取，显著提高了香料的提取效率，节约作业的时间.三是提取介质的开发.例如，超临界的流体，微生物发酵液萃取剂的逐步发现，必将推动香料提取的进程.四是提取工艺的精细化.一种提取方法离不开合理的提取工艺，也是提高产品得率，降低成本，节约时间的必经之路.

参考文献：

〔1〕高献礼，李超.植物性香料提取技术的研究进展[J].中国食品添加剂，2006（6）：134-138.

〔2〕王云红，陈阳光.汉唐时期的丝绸之路与香料输入[J].廊坊师范学院学报（社会科学版），2018（02）：100-104.

〔3〕夏铮南，王文君.香精与香料[M].北京：中国物资出版社，1998.

〔4〕畢寒，阎峰.我国植物性天然香料提取技术的发展现状及趋势[J].辽宁化工，2017，46（7）：714-716.

〔5〕肖影，秦立武，刘丽杰，等.对长白山香料植物提取香气成分的研究[J].吉林农业，2018（10）.

〔6〕朱旗，施兆鹏，任春梅.绿茶香气不同提取方法的研究[J].茶叶科学，2001（01）：38-43.

〔7〕苏晓云.简论从香料植物原料提取天然香料的几种方法[J].科技创新导报，2008（23）：129-129.

〔8〕张笮晦，邓家刚，黄静，陈嘉盛.微生物法提取桂叶精油的组分研究[J].应用化工，2017，46（01）：109-112.

〔9〕朱亚杰，于豪杰，谷令彪，等.不同方法所得小茴香籽净油成分的比较分析[J].食品科技，2018（8）.

〔10〕权美平.基于不同方法提取茜草精油的化学组成及功能性研究[D].陕西师范大学，2018.

〔11〕陈锋，陈欢，李舒婕，林敬明，王兆玉.超临界CO2萃取法与水蒸气蒸馏法提取凤尾草挥发油化学成分的比较[J].中药材，2013，36（08）：1270-1274.