玫瑰花精油提取技术研究进展

2020-02-22王超萍尹向田丁燕魏彦锋

江苏农业科学 2020年23期

王超萍尹向田丁燕魏彦锋

摘要：玫瑰花精油是一种天然的香料，发展天然香料产品是一种必然趋势，是突破玫瑰花资源产业化程度低、解决三农问题、实现经济社会可持续发展的战略性举措。本文介绍了玫瑰花精油的品种特性及应用现状，综述了玫瑰精油的品种、化学成分及其应用价值，阐述了玫瑰花精油的提取工艺，研究对比了水蒸气蒸馏技术、机械压榨技术、有机溶剂萃取技术、超临界CO2萃取技术、亚临界流体萃取技术、分子蒸馏纯化技术等提取技术在玫瑰精油提取中的應用，以及各自的优势和不足，并对这6种玫瑰精油提取技术研究进展进行分析总结，以期为生产实践中玫瑰花资源的提取利用提供深入科学的研究方法和系统的理论指导。

关键词：玫瑰精油;提取工艺;研究进展

中图分类号： TS201.1 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2020）23-0036-04

玫瑰花（Rosa rugosa），别称徘徊花、刺客、穿心玫瑰，蔷薇科蔷薇属灌木，首载于《食物本草》，是一味食药两用新资源，集观赏、芳香、食用及药用价值于一体。玫瑰花原产于我国，栽培历史悠久，国内玫瑰的主产区为山东平阴、陕西渭南、湖北枣阳、甘肃苦水、北京妙峰山、新疆等地区，国外主产区有保加利亚、摩洛哥、法国、土耳其、伊朗等国家[1]。

玫瑰花富含蛋白质、脂肪、挥发油、维生素及多种氨基酸等，花味极香，有国香之称。玫瑰果实富含维生素C，无糖，可食用，常用于香草茶、果汁、果酱和面包等。中医药学认为，玫瑰花性甘温、微苦、无毒，具有强肝养胃、润肠通便、活血调经、解郁安神之功效，可缓和情绪、补血气、平衡内分泌，对胃及肝有调理的作用，可舒缓情绪并有消炎杀菌、消除疲劳、改善体质、润泽肌肤的功效。

随着科学技术的发展，人们对大自然的了解和索取不断增加，对香料的质量要求越来越高，消费意识已不再仅仅停留在普通香料层面，而是向更安全的天然色素聚焦。玫瑰精油是一种采用蒸馏、浸提、压榨等物理方法从玫瑰花中提取的具有香气的油状物质，高度浓缩了玫瑰花的全部精华，香气优雅、柔和、细腻、香甜，价格昂贵，具有“液体黄金”的美誉，是一种高附加值的产品，可广泛应用于食品、医药、保健品及高档化妆品等领域，国际需求旺盛，价格居高不下，品质较好的精油国际售价可以达到7 000美元/kg[2]，因此精加工项目大有可为，其提取方法被广泛研究。本文从玫瑰精油的成分、提取工艺、应用价值、应用前景等进行研究分析，改进玫瑰精油提取工艺，提高玫瑰精油的产出率，达到国际标准，为玫瑰精油产业化发展提供指导，带动玫瑰产业的快速发展。

1 玫瑰花精油的品种及成分

玫瑰品种繁多，主要有大马士革玫瑰、重瓣玫瑰、苦水玫瑰、百叶玫瑰、墨红、香水月季、木香花、白玫瑰等[3]。国外用于生产玫瑰精油的品种主要有香水玫瑰、大马士革玫瑰、百叶玫瑰、法国蔷薇、白玫瑰，都是欧洲常见的品种，我国用于生产玫瑰精油的品种主要是苦水玫瑰和重瓣玫瑰等。玫瑰精油的品种、化学成分及含量都与玫瑰花的品种、产地有着直接关系。精油香气也因此有所差别，主要分为3种，即纯甜型、清甜型和浓甜型。

玫瑰精油含有近 300 种成分，主要化学成分有烷烃、香茅醇、橙花醇、香叶醇、苯乙醇、芳樟醇、金合欢醇、玫瑰醚、玫瑰呋喃、紫罗兰醇、单萜和倍半萜、庚醛、脂肪酸等多种化合物[4-5]，其中香叶醇、香茅醇、β-苯乙醇、橙花醇及其酯类是玫瑰花香的基本成分。

一般采用气相色谱-质谱（GS-MS）联用仪对制得的玫瑰精油进行检测分析，常进文等对苦水玫瑰精油鉴定了46种化合物，其中主要成分有香茅醇（35.90%）、香叶醇（11.27%）、依兰烯（5.10%）等，构成玫瑰油头香的萜烯类物质占23.21%，使玫瑰油更具有天然感，其中香茅醇的含量与保加利亚大马士革玫瑰油接近[6]。张静菊等共鉴定出78种化学成分，含量大于1%的成分有20种，其中苯乙醇占22.606%，香茅醇占12.015%，香叶醇占6.772%，丁子香酚占6.194%，橙花醇占2.329%[7]。应丽亚通过分析顶空固相微萃取和2种水蒸气蒸馏（共水蒸馏和水上蒸馏）法提取的玫瑰精油成分，鉴定出87种化学成分，其中共有19种相同的化学成分，含量最高的均为D-香茅醇，也有采用气相色谱-飞行时间质谱（GC-TOFMS）分析玫瑰精油成分的[4]。李力群等对云产玫瑰精油进行了检测，得出50多种成分，主要香气成分及其相对质量分数为香茅醇（34.34%）、橙花醇（16.68%）、香叶醇（2.32%）和芳樟醇（3.14%）[8]。

2 玫瑰精油的提取方法

目前，玫瑰精油的提取方法比较多，一般分为传统工艺提取技术和新型工艺提取技术。常见的传统提取玫瑰精油的技术有水蒸气蒸馏技术、有机溶剂萃取技术、机械压榨技术，新型工艺提取技术有超临界CO2 萃取技术、亚临界流体萃取技术、分子蒸馏纯化技术等方法[9]。

2.1 水蒸气蒸馏技术

水蒸气蒸馏技术的工艺流程：玫瑰花→浸泡→水蒸气蒸馏→油水分离→玫瑰精油。

玫瑰花的水蒸气蒸馏技术即将玫瑰花浸泡在水中直接用水蒸气蒸馏，通过高温水蒸气，使油状香料汽化随着水蒸气一起分离出来，此技术为提取植物性天然香料最常见的一种技术，其设备、流程、操作等方面的技术都比较成熟，具有低成本大产量、设备及操作简单的优点。一般将水蒸气蒸馏技术分为3种形式：水气蒸馏、水上蒸馏和水中蒸馏。整个过程无化学试剂的应用，较为安全，且玫瑰花精油难溶于水、易挥发、化学性质较稳定，因此，国内玫瑰精油多采用此种传统技术。但在实际生产中，由于蒸馏速度和蒸馏时间难以控制，玫瑰精油的出油率大受影响，且高温会破坏精油中的有机物，从而影响了精油的色泽和气味。同时，会产生大量的工业废水，不但增加企业经营成本，还造成环境污染。

高莹等[10]、马希汉等[11]先后采用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油，并通过正交试验和单因素试验对玫瑰精油提取工艺进行了研究，均得出蒸馏时间为玫瑰精油提取的主要影响因素，其他影响因素为蒸馏速度、NaCl浓度、料液比;张睿等在水蒸气蒸馏法的基础上，研究出“二步变馏式回水蒸馏法”，在未增加蒸馏时间的同时，获得的秦渭玫瑰精油率较常规蒸馏法提高27%，且精油质量高[12]。但面对如此巨大的废水量处理起来不实际，也不经济。沈丹彤等采用酶解法辅助水蒸气蒸馏法提取紫枝玫瑰精油，通过单因素和正交试验得出提取率为0.243 9%[13]。

2.2 机械压榨技术

机械压榨技术的工艺流程：玫瑰花→物理压力→ 压榨→油水混合物→离心或过滤→玫瑰精油。

机械压榨技术是借助物理压力直接从切碎的玫瑰花中通过压榨的办法分离出油水混合物，再经过离心或者过滤等方法得到玫瑰精油[14]，整个过程无任何化学添加剂，产品安全、卫生、无污染，且营养成分不受破坏。此方法比较古老，所需技術和设备较简单，成本低，出油快，但出油量少，成分不纯[15]，适用于家庭生产使用。

2.3 有机溶剂萃取技术

有机溶剂萃取技术的工艺流程：

有机溶剂萃取技术是利用化合物在2种互不相溶（或微溶）的溶剂中的溶解度或者分配系数不同，从而使化合物由一种溶剂内转移到另一种溶剂中，经反复多次萃取，把绝大部分的化合物提取出来。将玫瑰花瓣浸泡在有机溶剂（如石油醚、正己烷等）中，加温浸提，得到玫瑰浸膏，再经浓缩脱蜡，得到玫瑰精油。在保加利亚玫瑰精油的生产中一般采用石油醚或者正己烷作为提取溶剂[16]。

有机溶剂萃取技术可以更好地保持原料的香味，工艺操作简单，在一定程度上提高了精油得率，但溶剂萃取所得浸膏颜色较深，含有蜡质色素等杂质，且存在溶剂残留，会造成溶剂污染[17]，对精油的纯度有很大影响，天然感较差，目前仅在实验室内使用，并未应用到生产中[18]。

张建成对北京大马士革玫瑰采用有机溶剂萃取法提取精油，对比了石油醚、丙酮和正己烷3种有机溶剂对提取率的差异，研究得出石油醚萃取效果最好[19]。毛佩芝等将水蒸气蒸馏与溶剂萃取剂合二为一，提高玫瑰精油的提取效率，减少蒸馏时间，尽可能防止一些热敏物质发生氧化、聚合等反应，在蒸馏过程中用溶剂对芳香性成分进行萃取，仅需少量溶剂即可实现对精油的高效萃取，既可保证玫瑰精油品质，又可提高玫瑰精油得率[20]。

2.4 超临界CO2萃取技术

超临界CO2萃取技术的工艺流程：

玫瑰花→超临界CO2流体→溶解→减压或升温→萃取→分离→玫瑰精油。

超临界CO2萃取技术是利用超临界CO2对一些特殊的天然产物具有特殊的溶解作用，通过温度和压力对超临界CO2溶解能力的影响进行的。即处于高压下的CO2密度与液体相近，将玫瑰花瓣放入超临界CO2流体中，玫瑰花被快速溶解，再利用减压或者升温的办法将玫瑰花中的有机成分从液体中萃取出来，即可得到纯度很高的玫瑰精油。

CO2作为提取介质被认为是安全的，具有无毒、不燃、易得的特点，使用安全性高[21]。此方法在CO2的保护下，可防止玫瑰花中有效成分被破坏，产品品质好、提取率高、萃取能力强、无有机溶剂残留和绿色环保等优点。但由于整个过程需在25 MPa 以上的超高压状态下进行，限制了设备有效容积的放大，且较高的设备和运行成本制约了该技术的应用，工业化应用少。

谢秋涛将玫瑰鲜花经真空冷冻干燥后，采用超临界CO2萃取技术提取玫瑰精油，萃取率可达1.29%，明显高于传统水蒸气蒸馏法[22]。戴琳等通过考察乙醇夹带剂浓度、萃取压力、温度、夹带剂流量及萃取时间等因素，并进行正交试验，对超临界CO2萃取玫瑰精油的工艺进行了优化，所得精油产品中主香组分2-苯乙醇的得率达0.795‰[23]。何熹等利用CO2超临界二次萃取法萃取高质量的玫瑰精油，玫瑰粗油得率为0.35%，精油得率为0.10%～0.12%[24]。

2.5 亚临界流体萃取技术

亚临界流体萃取技术的工艺流程：

亚临界流体萃取技术是根据有机物相似相溶原理，在密闭、无氧、低压的压力容器内，利用亚临界流体作为萃取剂，通过玫瑰花和萃取剂在浸泡过程中的分子扩散，达到玫瑰花中的脂溶性成分转移到液态的萃取剂中，再经减压蒸发把萃取剂与玫瑰精油分离的一种新型萃取与分离技术。

亚临界流体萃取技术克服了传统工艺的不足，保留了超临界流体萃取的优点，相比其他分离技术还具有无害、无毒、环保、节能、成本低、非热加工、保留提取物的活性成分不氧化、不破坏，易与产物分离等优点，可工业化大规模生产。

2.6 分子蒸馏纯化技术

分子蒸馏纯化技术的工艺流程：

分子蒸馏纯化技术是一种特殊的液-液分离技术，在高真空状态下，利用不同物质分子运动平均自由程不同的特点，将各类物质分开。与传统的蒸馏技术相比，物料停留时间较短，不会破坏有机物质本身的成分，可以有效地分离、纯化和浓缩天然物，非常适合高沸点、易氧化及热敏性物料的分离。因此极其适合玫瑰精油的提取。

分子蒸馏技术能脱除低沸点和高沸点成分，保持产品天然品质。赵国建等利用分子蒸馏技术对玫瑰精油分级拆分，得出原油回收率为95.87%[25]。任艳奎等使用刮膜式分子蒸馏装置提取玫瑰精油，得到玫瑰精油纯度在86%以上[26]。韩荣伟等采用高效、无害、无毒的分子蒸馏技术提取玫瑰精油，有效地避免了传统有机溶剂技术对产品品质的破坏，得率高达20.6%[27]。

在实际的生产运用当中，也常以分子蒸馏纯化技术与有机溶剂萃取、超临界CO2萃取、亚临界流体萃取技术等相互结合的方法来提取玫瑰精油。郭永来等将玫瑰鲜花用有机溶剂萃取后，利用分子蒸馏技术提取出香气纯正、色泽清亮的玫瑰精油，出油率达0.1%[28]。张琦等[29]和李力群等[8]均结合超临界CO2萃取技术和分子蒸馏法提取玫瑰精油，根据超临界流体萃取原理，通过单因素和正交试验研究得到高质量的玫瑰精油。郭胜旭采用CHClF2亚临界萃取-分子蒸馏相结合的方法，从甘肃苦水玫瑰花中提取玫瑰精油，得油率为2.90%，为传统提取法的5.8倍[30]。常进文等利用亚临界四号溶剂提取苦水玫瑰浸膏，然后用分子蒸馏技术对萃取物进行精制，得到的精油气味纯正、色泽淡雅，得油率接近0.1%[6]。

3 玫瑰花精油的应用

玫瑰精油是名贵的天然香料，具有较高的食用、药用和日化等价值。主要涉及高档化妆品、食品、烟草和医药等行业，应用广阔，开发潜力巨大。可用于制造润肤露、洗面奶、按摩霜等纯天然美容护肤化妆品，具有调节、补水、保湿、抗敏、美白、促进血液循环、加快新陈代谢、美肤修颜等作用;用于制作名贵香水、高级香皂及洗涤液等[31]。云南食用玫瑰精油对丰富卷烟产品的香气、降低刺激性和改善余味等方面具有一定的效果[32]。玫瑰花是传统的中医草本药材，玫瑰精油具有强抗菌效果，可以用作消毒剂，具有平抚情绪[33]、舒缓神经紧张和压力的作用[15];还可以防治心脑血管、妇科、肠胃、肝气郁结及神经系统等多种疾病[34]。

4 玫瑰花精油提取工艺的发展前景

我国虽然是玫瑰花种植大国，玫瑰花产量丰富，但玫瑰花产业仍处于零散种植状态，规模化、产业化程度还较低，且花期较短，不易储存，生产的产品单一，产品的附加值低，因此玫瑰精深加工深受国内外市场的欢迎，玫瑰精油的提取工艺研究显得尤为重要，生产玫瑰精油等高附加值产品，不仅可以有效地提高我国的经济效益和社会效益，而且可以推动整个玫瑰产业的快速和可持续发展。

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