植物性香料提取技术的研究进展

植物性香料提取技术的研究进展（通用4篇）

植物性香料提取技术的研究进展 篇1

近年来，美国、El本、韩国等发达国家对天然香料提取技术研究已经相当成熟，对应用研究也很活跃；而目前我国还大多集中在对天然香料提取方面的研究，并且缺乏对深加工技术与高附加值产品方案的研究。因此，全面了解植物性天然香料的提取技术，对我国香料香精行业的发展具有深远的现实意义。发展历史

香料的发展历史悠久，从黄帝神农氏时代人们采集树皮、草根作为医药用品来驱疫避秽开始，现已有5000多年的历史。起初人们把这些有香味的物质作为敬神拜福，清净身心之用，也用于祭祀和丧葬方面，后逐渐用于饮食、装饰和美容。大约在8～l0世纪，人们已经知道用蒸馏法分离香料。1370年第一种用乙醇提取的香水一匈牙利水(Eaudela Reimed Hongafie)出现了，开始只是从迷迭香中蒸馏制得，其后才逐渐从薰衣草等植物中制得。自1420年，在蒸馏中采用蛇形

冷凝器后，精油发展迅速，法国格拉斯(Grasse)因生产花油和香水，而成为世界著名的天然香料(特别是香花)的生产基地。此后各地逐步采用蒸馏提取精油，同时从柑桔树的花、果实及叶中提取精油，这样就从香料植物固体转变成液体，提取了植物中的精油，这是划时代的进展。l8世纪后，由于有机化学的发展，人们在对天然香料的提取、成份分析等方面都取得了很大进步。随着天然香料应用范围不断扩大，香料工业急剧发展，天然香料提取技术也得到不断改进ll J。提取技术

2．1 榨磨法

该方法主要用于提取柑桔类果实精油，如柠檬油、甜橙油、香柠檬油、红橘油等。基本原理是采用冷磨或机械冷榨的方法将含芳香油较多的果皮中的芳香油分压榨出来，并喷水使油和水混合流出，再经高速离心机将精油分离出来。此法生产过程在常温下进行，确保了芳香油中萜烯类化合物不发生化学反应，从而使精油质量提高、香气逼真。该法传统上主要采用整果压榨法和果皮海绵吸收法，近代生产方法采用整果冷磨法和果皮压榨法 J。榨磨过程主要包括循环喷淋水、过滤与沉降、离心分离、榨磨后果皮处理几个工艺过程。

2．2 蒸馏技术

2．2．1 水蒸气蒸馏

水蒸气蒸馏是使水蒸气连续地流过容器中样品混合物来进行蒸馏的方法。该法避免了精油长时间在高温下发生破坏分解、水解或聚合，使精油的质量和提取率都得到了一定程度的提高。水蒸气蒸馏法生产精油主要有水上蒸馏、水中蒸馏、直接蒸汽蒸馏(水气蒸馏)三种方式。李玉媛 等分别采用水上蒸馏和水中蒸馏法多次提取云南拟单性木兰鲜叶精油，取精油

平均得率进行比较，研究表明，水上蒸馏较好，不仅精油得率高，香成分也较水中蒸馏法保留的好。罗曼 等采用隔层蒸馏代替水蒸气蒸馏法提取山苍籽油，不仅能够提高精油的提取率，并且所获香料油为无色透明，而靠蒸汽直接蒸馏的香料油茶褐色，即使经精馏，其精油仍呈深黄色。周荣琪 对果皮、枝叶、花等各类芳香植物的提取进行了实验，研究表明，蒸馏方式、加热方式、蒸汽速度、操作压力、操作温度等因素对出油率均有影响。Boutekedjiret等 采用蒸馏的方法对迷迭香精油进行提取，研究表明在各种蒸馏方式中以水蒸气蒸馏操作最为简单，不但可降低香料成分馏出温度，而且可防止分解或变质，薄荷油、桉叶油、迷迭香油等均可采用此法提取。该法设备简单，操作方便，但采用此法处理得到的香精只含有挥发成分，而味觉成分未被提取出，因此在植物类香精油的提取中使用较多。但蒸馏技术存在着操作温度较高、时间较长、低沸点和水溶性组分缺失较大的缺点。

2．2．2 水扩散法

水扩散法提取芳香精油这一新型的提取技术产生于2O世纪9O年代中期，与常规蒸馏相比，其进汽方式截然不同，水蒸气是在低压下自上而下的通过植物层，水扩散表示其中的一个过程(即渗透过程，指提取油从植物油腺中向外扩散的过程)，在重力作用下，水蒸气将油带入冷凝器，蒸汽由上往下作快速补充。水扩散装置具有易搬运、操作简单、节约蒸气、劳动强度低、精油产量高、质量好等优点。

目前国内外对此技术的研究及其应用报道甚少，周荣琪[ 曾用公丁香对这项技术与水蒸馏做了对比实验，得到一些有参考价值的数据，对比结果表明，水扩散技术不仅具有得油率高、蒸馏时间短、能耗低、设备简单等优点，而且油质也较好。这是因为水扩散强化了蒸馏中的扩散作用，抑制了蒸馏中的不利因素水解和热解作用。

2．3 溶剂浸提法

溶剂浸提法是用水、酒精、石油醚以及其他有机溶剂对芳香原料(包括含精油的植物各部分、树脂树胶以及动物的泌香物质等)作选择性的萃取，排除那些不重要的成分，有选择地提取香味物质。

溶剂萃取法的优点是操作简单，且可通过选择不同的萃取溶剂而有选择地提取致香成分。如在苹果香精的萃取中，异戊烷对低级醇类的回收率就高于其它萃取溶剂 ]。但从萃取液中有效地除去溶剂且尽量降低致香成分的损失是溶剂萃取法面临的重要问题。蒸馏一萃取装置(SDE法)使萃取溶剂的用量大幅度减少，较好地解决了在去除溶剂的过程中失去致香成分的问题。朱旗等¨叫用SDE法提取的茶叶香精油中的香气总量、数量及回收率均优于普通溶剂萃取法，特别是醇类和酯类，香气成分尤为突出。与其他提取方法相比，浸提法不仅生产周期长，而且溶剂用量大，设备较复杂，密封程度要求较高，溶剂损耗也增加了产品的成本，因此浸提生产多用于较贵的品种(如茉莉、藏红花等)。

2．4 超临界CO：萃取

超临界CO：萃取技术与一般传统分离方法相比较，具有其独特的优点。CO：临界温度3

1．4℃，临界压力7．28MPa。这样的性质使得超临界CO：萃取特别适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。由于其近常温的操作温度，可几乎保留全部天然香气本香成分物质，故产品香气天然感好、香气纯正、色泽浅、无溶剂残留，产品质量高。

另外提取过程简单，故分离过程中损失少，收率高，该法在天然植物有效成分的提取中具有越来越广泛的应用前景。

符史良等⋯用超临界cO：萃取香草兰香料，研究了压力、温度、时间等因素对香料萃取率的影响，确定了从香草兰豆荚萃取香料的最佳工艺条件，并用高效液相色谱(HPLC)测定香料中香兰素的含量。

Luiz等¨ 以SCF—CO，为溶剂，在23～50℃、8．5～12MPa的条件下对柠檬香草精油的超临界萃取进行了研究，综合考虑萃取率、萃取速率和产品的质量，找到了最佳的操作条件：P= 12MPa，t=40oC。所提取的产品充分保留了柠檬香草中的活性成分和其特有的香味。周江等 以超临界c0：为溶剂，采用SFE对香草兰中香兰素的提取进行了研究，得到的最佳萃取条件为55oC，39MPa，产品的提取率可达97．2％，所提取的香兰素充分保留了香草兰的营养成分和活性成分，并具有香草兰独特的香气。Reis—Vasco等¨ 采用一萃两分的工艺流程，对薄荷精油的超临界CO：萃取进行了研究，其选用的最佳工艺条件为：萃取P=10MPa、t=50~C；一级分离P =8MPa，温度t =一16℃，除去其中的腊质成分；二级分离P：=1．8MPa，温度t：=0~C，所得到的精油品质纯正，香气浓郁。研究者还尝试将超临界技术与其他分离技术相耦合。如Chang等‘1 在提取分离绿茶精油时，将SFE技术与吸附分离技术相耦合，收到了提高分离效率之功效。

2．5 超声波萃取

超声提取的机制包括机械机制、热学机制及空化机制_1。超声萃取的空化作用是：存在于萃取液中的微气泡(空化核)在声场作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生激波，在波面处造成很大压强梯度，因而产生局部高温高压，温度可达5000K以上，压力可达上千个大气压，将植物细胞壁打破，香料得以浸出，从而提高萃取率。所以选择合理的声学参数，使萃取液达到最大空化状态，才能获得良好的萃取效果。杨海燕等 在自制的超声萃取试验装置上进行了超声萃取宽叶缬草中香料的试验研究。正交

试验显示，影响萃取吸光度值的主次因素为：萃取温度、萃取浓度、萃取时间。较优水平为萃取浓度10g／50mL、温度为45℃、时间2h。进行超声和不加超声对比试验表明，加超声比不加超声提高吸光度值12％～40％。文献_1 报道了一种

新型超声反应器，并将其应用于天然香料的提取T业中。此技术主要是利用超声波破碎细胞(空化作用)和强化传质(机械作用)，在天然植物的浸取过程中，粉碎植物细胞，释放出其内容物，以达到从中提取有效成分的目的，并起到提高传质速率、缩短浸取时间、提高有效成分得率的作用。

2．6 微波辐射诱导萃取技术

微波辐照诱导萃取法基本原理是促使香料植物组织的维管束和腺胞系统的细胞破裂，活性物质沿破裂的细胞自由流出，被萃取剂捕获并溶解其中的一个过程¨。微波萃取的方法一般分为常压法、高压法、连续流动法。与传统提取方法相比，新方法的特点是快速、节能、节省溶剂、污染小而且有利于萃取热不稳定的物质，可以避免长时间高温引起的物质的分解，特别适合于热敏性组分或从天然物质中提取有效成分 J。：另外，微波萃取的传热与传质方

向一致，因而加热均匀，萃取效率高。国外已有很多学者利用微波萃取香料，加拿大环境署Pare于1994年申请了美国专利，他们对薄荷、洋葱中的挥发油进行了提取。将剪碎的薄荷叶放入盛有正己烷的玻璃烧杯中，经微波短时间处理后，薄荷油释放到正己烷中，与传统的乙醇浸提相比，微波处理得到的薄荷油几乎不含叶绿素和薄荷酮。20s的微波诱导提取与2h的水蒸汽蒸馏、6h的索氏提取相当，且提取产物的质量优于传统方法。

1991年Jean等 在对熏衣草油进行微波提取时就获得了比水扩散技术多2．5％的乙酸芳樟酯和9．1％的芳樟醇。该方法与常规蒸馏法和萃取法相比，所得产品品质好、色泽浅、质地醇，而且微波辐射诱导萃取具有高效率、高选择性、不会破坏天然热敏性物质等优点。

另有Chen等 以正己烷：乙醇提取迷迭香及薄荷叶中的挥发油为研究体系，系统研究了微波场中的温度分布，考察了物料量、微波功率、照射时间等对微波提取的影响，并研究了微波提取挥发油的动力学过程。微波萃取法具有虽然具有良好的再现性，但此技术应用于天然香料的提取，鉴于基体物质和萃取体系的复杂性，其萃取机理还需进一步研究。

2．7 吸附法

吸附生产天然香料基本上有两种形式，即非挥发性溶剂吸收法和固体吸附剂吸收法。与其他方法相比，吸收法加工过程温度低、芳香成分不易破坏，产品香气最佳。鲜花或食品所挥发的香气或香气成分宜采用吸收法进行捕集。但其存在手工操作多，生产周期长，生产效率低等问题。非挥发性溶剂吸收法根据吸收时的温度不同可分为温浸法和冷吸收法两种。温浸法所用非挥发性溶剂为精制的动物油脂、橄榄油、麻油等。冷吸收法所用非挥发性溶剂为精制的猪油和牛油。在冷吸收法摘除的残花中，仍含有一些芳香成分，可用挥发性溶剂浸提法提取制取浸膏。固体吸附剂吸收法是利用吸附香气成分的吸附剂提取低沸点的香气成分，其特点在于能富集、提取沸点低的香气成分，且不会破坏香气的组分和性质。但高沸点的组分较少，因此精油收率一般较低。多孑L吸附树脂对极性较小的有机分子的有强吸附作用，因而主要用于头香制备。

2．8 微胶囊双水相萃取技术

双水相萃取分离技术是近年来溶剂萃取技术与其他技术相结合产生的一种新的分离技术。双水相能有效分离细胞匀浆中的极微小碎片，提取醛、酮、醇等弱极性至无极性香味成分，提取过程不需加热和相变，分相时间短，能耗低。但目前只限于生物物质、中草药有效成分的分离方面。

刘品华_2 提出的微胶囊双水相法，把微胶囊技术和双水相萃取技术相结合，用于提取植物精油、能避免提取过程中的高温、氧化、聚合等情况发生，有效地保护了精油的天然组分，通过调整精油和盐的用量改变分配比，可控制囊化萃取物中精油的各种成分比，以达到有目的、最有效的、最佳分配比的囊化萃取。此技术应用前景较好。

2．9 酶提取技术

梅长松等 用纤维素酶(CE)法提取松针中的天然香料，确定了酶法提取松针叶中有效成分的最佳工艺条件。与普通的水提取法相比，酶法具有提取条件温和，提取率高等优点，提取率可以提高40％以上。存在的问题与展望

近年来，随着气相色谱、高效液相色谱、质谱、核磁共振谱、红外分光光度法和紫外分光光度法在有机分子结构分析中的广泛应用，人们加快了对天然香料的提取和食品成分的研究进展，发现了一批很有价值的新型香料化合物，香料工业也取得了很大进步。在对天然香料提取的研究过程中，超临界萃取技术、超声波技术、微波技术等在香料工业中的应用也越来越广泛，这些新技术的应用，给古老的香料工业注入了新的生机和活力。但是由于发展不成熟，虽然这些新技术都具有可行性，各具特点，但也还存在着许多问题，例如超声波萃取技术中对合理的声学参数选择的研究、微波提取天然香料的萃取机理的研究等都有待有待进一步开展。同时，在选择提取方法时，注意对我们现阶段掌握的各项提取技术进

植物性香料提取技术的研究进展 篇2

1 植物农药提取方法

1.1 微波萃取

微波辅助法提取是一种利用高频电磁波直接与被分离物作用, 导致样品基体内不同成分的反应差异使被提取物与基体快速分离的新方法,具有提取快、纯度高、效率高等优点, 已被应用于植物农药的提取。郝金玉等[4]使用微波萃取由除虫菊干花提取除虫菊酯, 由正交试验结果表明: 当微波辐射时间200 s、微波功率750 W、溶剂用量240 mL, 可以得到除虫菊最高提取率以及最高溶剂回收率; 当微波辐射时间200 s、微波功率850 W、溶剂用量240 mL, 可以得到最高除虫菊酯总含量。Fei Zhang等[5]对比不同方法提取植物博落回中的血根碱和白屈菜赤碱, 微波萃取比浸渍、超声萃取等更为有效。张海容[6]等用正交法优化微波萃取条件与传统的酸碱法浸提小檗碱进行了对比研究,结果表明, 使用微波萃取用时1.5min, 传统溶剂法用时24 h,而且与稀硫酸浸泡提取法相比,微波萃取工艺提取时间大大缩短,产量可提高30%, 工艺操作简便、省时、节能,易于控制。Hao Jin-Yu等[7]应用微波萃取技术从黄花蒿中提取青蒿素,考察了不同溶剂、微波辐照时间、物料粉碎度等工艺条件对提取率的影响,与其它几种提取方法进行比较。结果表明提取率随物料粉碎度、溶剂与物料比、正乙烷/环己胺混合溶剂的介电常数的增加而增加。赵淑英等[8]研究了一种有效利用微波辅助从印楝(Az adir achta indica A.Juss.) 种仁中提取印楝素的方法。通过考察辐射时间、溶剂、物料比以及辐射功率等因素对提取率的影响, 得出结论为: 预处理过的印楝种仁粉末6.65 g(相当于印楝种仁10 g),以甲醇做溶剂、微波功率210 W、物料比13 (g/mL)、辐射时间为3 min×3次,提取率最高。与传统的磁搅拌法相比,该方法不仅工艺简单,而且可以提高产率,缩短提取时间。用高压液相法定量地测定了所提取印楝素的含量,其提取率可达0.519%。相对于传统方法,微波萃取质量稳定、产量大,选择性高、节省时间且溶剂用量少、能耗较低。

1.2 超临界CO2萃取(Supercritical Fluids Extraction,SFE)

超临界CO2萃取是基于流体CO2在超临界状态下对某些物质具有特殊的增强其溶解度的效应而建立起来的一种新型分离技术。用超临界CO2可以代替某些常规提取溶剂进行有效成分的提取,实现从植物中提取分离得到高纯度的化合物的目标。超临界CO2萃取具有反应时间短、选择性高和无溶剂残留等优点,且操作温度较低,可避免低熔点物质分解,特别适合于热敏性天然物质的分离,广泛应用于医药、食品、日用香料等工业领域[9]。目前在植物农药提取方面,SEP技术已用于植物农药印楝素、除虫菊、烟碱、青篙素等有效成分的萃取。

张立伟等[10]用氨水做碱化剂,无水甲醇为夹带剂,利用SFE-CO2法萃取了中药苦参中的苦参总碱,其提取率约为常规法的2.14倍, 而耗时约为常规法的1/3。许馨燕等[11]对SFE-CO2法和传统的酸水法提取苦豆子中苦参总碱进行了比较,结果表明: 超临界CO2法提取总生物碱提取率较传统的酸水法提取率低, 但其有效成分含量高。此外, 采用SFE-CO2法可以针对选择性萃取出某一主要生物碱。如Maria[12]通过传统的压榨法、微波萃取法和超临界流体萃取法等不同方法萃取黄连碱。虽然采用超临界萃取法不能够得到最大提取率的生物总碱, 但在这几种不同的方法中, 超临界萃取法萃取出的黄连碱含量最高。

方瑞斌等[13]发明了一种从印楝中连续提取印楝油脂和印楝素的方法,其特征在于采用超临界流体通入未去壳粉碎的原料中,在压力为11~25 MPa,温度为30~50 ℃,CO2流量为20~40 m3/h条件下,静动态间歇萃取0.5~2 h提取印楝油,印楝油的分离压力为0.5~5 MPa,分离温度为 20~40 ℃;赵淑英等[14]以甲醇为改性剂,在32 ℃、2.3 MPa和CO2流量为10 m3/h条件下萃取2 h,得到黄色粉末粗提物,其室内杀甜菜夜蛾的活性比利用其它萃取方法得到的印楝素粗提物的活性高、提取速度快、效率高、易于分离,而且不破坏印楝素有效成分的化学结构和生物活性组分。

李平华等[15]针对乳香的传统提取方法如水蒸气蒸馏法等均需要高温,提取后结块严重,有效成分提取不完全,得率很低;采用了SFE-CO2萃取技术,以CO2 为溶剂, 可克服以上缺点,尤其适用于乳香等含脂溶性成分较多的物质的提取,同时又避免了有机溶剂的残留,对环境也没有污染。

1.3 超声波萃取(Ultrasound-assisted Extraction,UAE)

有报道, 采用超声波从黄连中提取小檗碱,超声提取30 min所得到的小檗碱提取率比常规碱性浸泡24 h的提取率高50%以上, 并且杂质含量也较少。郭孝武等[16]由川黄柏中提取小檗碱, 用20 kHz超声波处理30 min比硫酸浸泡24 h的提取率高28.32%, 而且也没有改变小檗碱的结构。对比研究石灰乳法和超声波萃取法提取黄柏中的小檗碱, 结果表明: 用超声波处理3 min 比浸泡24 h所得小檗碱的提取率高18.26%。超声提取法具有提高有效成分的溶出速度和溶出次数, 缩短提取时间, 节省溶剂的消耗,提取率高等优点, 并且超声提取无需加热, 热敏性生物碱的提取应用已显示出明显的优势。

王秋芬等[17]研究了用超声波强化有机溶剂提取印楝素的工艺过程, 研究了用超声波强化有机溶剂提取印楝素的工艺过程,分别考察溶剂、料液比、超声波作用时间、超声波功率对提取率的影响实验发现,较理想的提取条件为:13.3 g印楝种仁粉,料液比1:2,超声波功率200 W;超声波作用时间与溶剂有关。甲醇15 min、乙醇20 min、乙酸乙酯10 min;3种溶剂较佳提取率分别为0.3786%、0.3658%、0.2462%提取样品利用高效液相色谱仪采用外标法测定提取物中印楝素的含量。实验结果表明,超声波强化提取与搅拌提取相比,不仅缩短了提取时间,而且提取率有所提高。

1.4 罐组式动态逆流提取

罐组式动态逆流提取(Multi-stage Dynamic Countercurrent Extraction,MDCE)技术是近10年来应用于天然产物提取领域的新技术之一,集萃取、重渗漉、动态和逆流技术为一体,具有多种用途。杨军等[18]采用响应曲面法优化罐组式动态逆流提取印楝种子中印楝素的工艺条件,考察了提取温度、甲醇用量、提取时间对印楝素提取量的影响。 结果表明:罐组式动态逆流提取印楝素优化工艺条件为四罐式、提取温度32 ℃、甲醇用量2.5 mL/g、提取时间34 min/罐,此条件下印楝素提取量为3.86 mg/g,该工艺简单有利于工业化生产。相对于超临界、微波、超声波等提取法所需复杂设备,罐组式动态逆流提取法设备简单、操作便捷、节省能源、工艺实用性强,多数天然产物提取厂家均可通过对现有传统设备进行改造而建成罐组式逆流提取设备[19]。

1.5 其它提取方法

1.5.1 快速萃取法

快速萃取法是将物料粉碎后加入溶媒在快速搅拌下实现的。王有琼等[20]采用快速萃取法提取印楝素,通过单因素多水平试验及正交法设计实验,得到了该法萃取印楝素的最佳工艺条件是印楝种子和萃取溶剂甲醇之间的物料比1:1.0(w/V);每次萃取时的搅拌时间7 min;萃取次数4次。在此条件下,可以使印楝素粗提物的提取率达到3.5%,基本把印楝种子中的印楝素提取完全。快速萃取法提取印楝素是一种简单、快速、高效的印楝素提取方法。快速萃取法完成1次抽提周期只需要8 h,生产运行成本较低,但原料需要粉碎,易造成粉尘污染,萃取时间仍然较长。

1.5.2 匀浆提取法

匀浆提取是指生物组织通过加入溶剂进行组织匀浆或磨浆,以提取活体组织中有效成分的一种提取方法,该方法一般应用于从动物组织中提取氨基酸、蛋白质等目的成分[21]。应用匀浆法提取植物活性成分,可以直接将物料置于匀浆机内,与提取溶媒在匀浆装置中混合匀浆,通过机械及液力剪切作用将物料撕裂和粉碎,使物料破碎和有效成分的提取同步进行,达到对植物有效成分快速、强化提取的目的。杨磊等[22]采用匀浆提取法从脱脂印楝种子中提取印楝素A,确定匀浆提取优化条件为:以乙酸甲酯作为提取溶媒,料液比1:12,匀浆3 min,匀浆提取1次。匀浆提取技术对印楝种子中印楝素A的提取操作简单、快速、充分,省去了对物料进行粉碎的步骤,使物料破碎和有效成分的提取同步进行。使用非质子溶媒乙酸甲酯,可以避免印楝素A在甲醇、水等质子溶媒中造成的降解。此法与超声波法、回流法、冷浸提取法相比,具有设备和操作简单、提取率高、快速等特点。

2 植物农药纯化技术

2.1 膜分离技术(Membrane Separation Technology,MST)

现代膜技术包含微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透过滤(RO)等。超滤是一种膜分离技术,根据体系中相对分子质量的大小和形状,以膜为过滤介质,依靠一定的压力和流速,通过膜的筛分作用,在分子水平上进行分离,迫使大分子杂质被截留,小分子的物质透过,进行分离、纯化、浓缩或脱盐作用。超滤目前广泛用于化工分离、食品加工以及中药成分的分离、纯化。超滤技术可较好地去除提取液中的大分子蛋白质、色素、树脂、鞣质等成分。

马朝阳等[23,23]用中空纤维膜进行了从苦豆子盐酸提取物中提纯苦参总碱, 纯化的超滤实验。研究了超滤和水连续稀释过滤对苦参总碱的纯化结果。同时考察了膜孔径的大小、操作压力、物料预处理和pH对超滤效果的影响。结果表明: 苦豆子盐酸提取物中提取的苦参总碱, 超滤能有效除去蛋白质和其他不纯物,透过液中苦参总碱的回收率高。对比研究应用超滤法和醇沉法对黄连的水提液进行纯化,并通过测定其主要有效成分小檗碱的回收率及残渣去除率进行了定量对比。结果表明,当超滤液达到原液体积1.25倍时,小檗碱回收率达95%,醇沉法回收率为73%。超滤法的回收率明显高于醇沉法,而且超滤法比醇沉法能更多地去除料液中的杂质。膜分离在常温下操作,无相变,能耗底。膜分离技术在植物源农药上应用具有对提取物选择范围广,适用性强,富集产物效率高,常温操作,不破坏活性成分,可分离不同分子质量范围的溶质,除菌除热源效果好,最主要能简化工艺,缩短生产周期,节约能源,从而降低成本,提高经济效益。

2.2 高速逆流色谱(High-speed Counter-currenChromatography, HSCCC)

高速逆流色谱技术是一种较新型的液-液分配技术, 其原理是基于组分在旋转螺旋管内的相对移动而互不混溶的两相溶剂间分布不同而获得分离。高速逆流色谱有两大突出优点:一是由于固定相是液体,无需固体支持作载体,避免了液—固色谱中由于使用载体而带来的吸附现象,特别适用于分离极性大的组分以及一些生物大分子; 二是进样量较多,适用于制备性的分离纯化,利用高速逆流色谱仪可以一次分离纯化近10 g的样品。除此之外, HSCCC不需升温加热,也不需要精密的恒流泵,操作十分方便。颜继忠等[24]以氯仿-甲醇-0.2 mol/L HCl(体积比为2:1:1)为溶剂系统,利用高速逆流色谱分离, 经过4 h的分离, 并用TLC进行检测,得到纯度为99.3%的小檗碱。袁黎明等利用高速逆流色谱溶剂分离系统氯仿-甲醇-0.5 mol/L HCl(V/V为2:1:1) 对中药黄柏中的生物碱类活性成分进行了制备分离, 在不到2 h的时间内,通过一次分离得到6种单一的生物碱、一种含有2个成分的生物碱, 并证实其中1种单一生物碱为小檗碱[25]。

3 展 望

近年来, 美国和日本着重研究植物源农药的化学成分如印楝素的分离、提纯、分子结构的鉴定,从而找到新的杀虫品种。因此,开发、研究和生产高效、低毒植物农药,研究其有效化学成分的提纯、结构鉴定和理化性质的研究,将是一个主要的发展趋势。尽管目前植物农药在农药中所占份额还比较小,但植物农药在农药中的发展中已成为一种趋势和方向。因此,充分利用丰富的植物资源,研究开发高效、低毒、低残留的植物农药,生产无公害农药,保护生态环境具有重要的意义。

植物成分复杂,不同的提取方法,不同的纯化方法对不同植物农药有效成分的效果影响也不同,其用法用量、纯化工艺条件对成品质量的影响也很大,所以应根据实际的需要,根据植物农药的不同性质,选择合适的提取、分离和纯化方法,灵活运用各种提取、分离和纯化的原理,不断探索新的提取、纯化技术和最佳条件,植物农药的提取分离技术将会得到更加深入的研究和发展。

摘要：综述了新型分离技术如超临界流体萃取、微波辅助提取、超声技术提取和液膜萃取技术提取特点以及它们在植物农药提取分离中的应用研究进展,简要叙述了其发展前景。

植物精油提取工艺研究进展 篇3

传统的储粮方法难以适应储粮系统发生的巨大变化:粮食栽培品种的改变, 高产杂交品种替代低产地方品种使其对害虫敏感性增加, 易受害虫侵染;储粮因子改变, 导致仓虫群落结构发生变化, 一些原来次要害虫种类上升为主要害虫;缺乏有关储粮方面的技术, 长期大量使用化学合成农药使害虫抗药性十分突出;传统杀虫剂 (氯化苦、溴化烷、磷化氢等有机氯、磷杀虫剂) 在环境中和生物链中的残留积累及其高毒和三致 (致癌、致畸、致突变) 作用导致储粮的食用安全性大大降低。

因此, 研发植物性杀虫剂, 即从天然植物中寻找活性物质进行病虫害防治是改善储粮环境、提高储粮安全性、促进储粮技术由传统向绿色生态型转变的需要。植物精油是一类植物性杀虫物质, 来源于自然界, 取材广泛, 在环境中残留较低, 不污染粮食, 害虫不易产生抗药性[4]。利用植物精油作为杀虫剂, 在低毒、高效, 维护生态平衡和保护环境等各方面都是化学合成农药所无法比拟的。

(一) 植物精油的性质

植物精油是植物体内的一类挥发性次生代谢物, 由分子量相对较小的简单化合物组成, 可随水蒸气蒸馏, 且具有一定气味的挥发性油状液体物质的总称。大多数精油是由几十种到几百种化合物组成的复杂混合物, 主要成分为单帖、倍半帖和芳香烃衍生物等。精油在常温下易挥散, 具有诱人的芳香;有较高的折光率, 大多有光学活性;可溶于浓乙醇和多种有机溶剂, 几乎不溶于水;具有除霉杀菌防虫的功能;具有不滞留性, 进入人体后约4~12小时即可排出体外;对人体无毒, 不污染环境, 不影响种子发芽率。

(二) 植物精油的提取方法

目前植物精油的提取主要有压榨法、水蒸气蒸馏法、溶剂浸提法、油脂分离法、二氧化碳萃取法以及连续亚临界水萃取法。

1. 压榨法

压榨法是最传统的方法, 其原理是以强大压力压榨原料, 使其油胞破裂, 导致油分流出。其具体过程就是对原料进行压榨处理, 收集榨取物, 然后静置分层或用离心机分出油分即得粗品。由于该法在室温中操作, 因此所得挥发油质量好, 可保持精油原有的新鲜香味, 国外大多采用该法。但该法所得产品不纯, 可能含有水分、叶绿素、粘液质及细胞组织等杂质而呈混浊状态, 同时很难将挥发油完全压榨出来。由于该法操作复杂, 出油率低, 成品保存时间短, 因此不适用于工业生产。

2. 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法是利用水蒸气带走易挥发油的原理来制备香精油。蒸馏法是最常用的方法, 可分为共水蒸馏法与水蒸气蒸馏法。前者是把植物浸在水中加热产生水蒸汽;后者是把植物浸在水蒸汽中。经研究后者可以更有效的保留精油的疗效和特殊气味。

水蒸气蒸馏是目前应用最广泛的一种方法, 适用于挥发性的、水中溶解度不大的成分的提取。该方法设备简单、容易操作、成本低。Boutekedjiret等采用蒸馏的方法对迷迭香精油进行提取, 研究表明在各种蒸馏方式中以水蒸气蒸馏操作最为简单, 不但可降低香料成分的馏出温度, 而且可防止分解或变质。但是水蒸气蒸馏也存在缺点, 即由于操作温度较高会引起精油中热敏性化合物的热分解和易水解成分的水解。基于水蒸气蒸馏存在的问题, 人们开始致力于改进蒸馏设备, 从而出现了加压串蒸、连续蒸馏、带复馏柱蒸馏以及涡轮式快速水蒸气蒸馏等形式。

3. 溶剂浸提法

溶剂浸提法是利用低沸点的有机溶剂与材料在连续提取器加热提取, 提取液低温蒸去溶剂, 则残留精油。这种方法的缺点是:容易生成难分离的水-溶剂乳浊液, 所得精油含有树脂、油脂、蜡等, 生产效率也是低的, 同时存在着溶剂残问题;在生产上还要增加蒸馏装置来除去有机剂得到精油, 因此成本较高。

4. 吸收法

吸收法是用油脂、活性炭或大孔吸附树脂等吸附性材料吸附植物的香气成分, 再用低沸点有机溶剂将被吸收的成分提取出来的方法。该法适用于热敏性的贵重挥发油, 如玫瑰油和茉莉花油的提取, 即将鲜花花朵压入到油脂层中, 根据花的种类来决定放置的时间, 例如茉莉花需放置24小时, 晚香玉需放置72小时。经过适当时间, 将花朵以手或敲击的方式分散, 再铺上一层花瓣。如此工序需要重复30次。最后以酒精将精华油从油脂中抽取出来, 便可获得品质、价值皆高的精油。

5. 二氧化碳超临界萃取法

超临界萃取是利用超临界流体为萃取剂提取液体或固体中某些有效成分的分离技术。最常用的超临界流体是二氧化碳, 萃取剂回收方便并易除尽。由于超临界CO2萃取技术在低温无氧环境下进行, 适于提取脂溶性、高沸点、热敏性成分, 耗能低, 无溶剂污染问题, 萃取的得率高, 现广泛用于具有挥发性成分的研究。如用超临界萃取技术从芹菜籽、生姜、芫荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油;用超临界萃取技术提取芳香精油, 具有防止氧化、热解及提高品质的优点, 如用水蒸气蒸馏法从紫苏中提取精油, 会使其特有香味成分紫苏醛受热分解, 香味大减, 而用超临界萃取技术法所得芳香精油气味和原料相同, 明显优于其他方法。

由于SFE所提取的植物精油往往还需进一步分离提纯, 所以不少研究者尝试将超临界萃取技术其他分离相耦合, 提高分离效率。但由于该法工艺技术要求高, 设备费用投资大, 在我国应用还不普遍。

6. 连续亚临界水萃取

连续亚临界水萃取技术是萃取固体样品非常有前途的技术, 亚临界水与常温常压下的水在性质上有较大区别, 它更类似于有机溶剂, 这为它的应用开辟了一个新的领域。该技术显著特点是介电常数易于控制, 该参数在压力一定时, 随温度升高而降低。在国外, 连续亚临界水技术已成功的应用于环境样品中有机污染物的萃取。最近, 国内也有报道。该技术用于植物精油的提取, 是近几年才兴起的。已有报道, 用亚临界水萃取药用植物小茴香的精油, 快速、有效, 可通过改变萃取参量选择萃取成分, 并可为药物生产自动化作出新的贡献。连续亚临界水技术的突出优点是无毒性溶剂残留;无需植物原料的预干燥处理, 这样, 其设备比超临界提取技术便宜许多, 具有潜在的应用前景。但两个主要的缺点是:水的活性本质可能损坏萃取器;其次, 该技术用于萃取植物精油需要高温, 必须事先对萃取化合物的热稳定性进行初步研究。

7. 多种技术的结合应用

现今的精油提取技术不仅仅局限于单一提取技术的应用, 而是采用超声波、微波、酶等辅助手段, 并将多种提取技术相结合, 目的是提高精油的产率、纯度以及降低生产成本。

刘新华采用95%的乙醇做为浸提溶剂, 浸提结束后再采用蒸馏法提取红枣精油。最优工艺条件为:料液比1∶4, 浸提时间20min、浸提温度78℃, 水蒸气蒸馏时间10min, 在此条件下, 精油提取率达到0.246%。与水蒸气蒸馏法相比, 蒸馏时间缩短了50%, 产率提高了32%。

罗安东, 张镜澄等人发现将吸附法和超临界萃取法结合, 用于提取纯天然茉莉花精油, 提供一种适合于大规模工业法生产纯天然茉莉花精油提取新方法, 该方法是在室温条件下, 不经任何溶剂处理过程, 用潮湿空气吹过分层放置的新鲜茉莉花, 带出茉莉花散发的芳香成份, 并用特殊吸附剂捕集, 直至茉莉花吐香完毕, 然后用超临界二氧化碳流体萃取回收吸附剂中的精油。

酶辅助萃取工艺是利用酶在温和条件下就可以分解植物组织, 较大幅度地提高收率, 是一项很有前途的新技术。如用纤维素酶处理松针叶提取精油, 并以未加酶处理为对照, 结果加酶处理针叶精油收率比对照品提高48%。

超声波辅助萃取工艺原理是利用超声波的空化作用以及超声波次级效应, 如机械震动、乳化、扩散、击碎、化学效应等, 加速提取成分的扩散、释放并与溶剂充分混合而利于提取。郑海燕用超声波辅助法提取丁香花中的丁香油, 结果表明该方法的收率比水蒸气蒸馏高7.8%。目前, 该法主要用于食品行业及中药有效成分的提取, 有广阔的应用前景。

微波辅助提取法是利用微波能来提高萃取率的一种新技术。微波辐射导致植物细胞内的极性物质吸收微波能, 产生大量热量, 温度迅速上升, 细胞内部压力急剧增大, 当超过细胞膜和细胞壁的膨胀能力后, 就会导致细胞的破裂, 使目标产物流出。这种作用会使植物目标组分的提取速度大大地增加。龚盛昭等进行了微波辅助提取柚皮精油的实验。精油精制后产率约2.09%, 精油纯度99.0%, 与传统的直接加热提取法相比, 微波辅助提取法所用时间仅为直接加热提取法的1/20。

(三) 结语

目前, 很多学者在植物精油的提取方面做了不少工作, 精油的提取研究将逐渐趋于成熟, 为了增强提取效果, 精油的提取工艺已经转向各种提取技术的联合使用, 并向高效、高科技的方向迈进。但是, 许多精油提取技术的新的研究成果仅局限于实验室规模, 难以向工业化转化。精油提取技术的研究、开发以及工业生产中仍然存在着工艺能耗大、综合利用率低、提取效率低、工业化成本高等一系列亟待解决的问题。

参考文献

[1]吴跃进, 卢义宣, 吴敬德, 等.耐储藏专用型水稻选育及相关技术研究[J].中国稻米, 2004, (3) :6-7.

[2]侯华民.植物精油防治害虫的研究现状[J].江苏农药, 2000, (1) :24-26.

[3]侯华民, 张兴.植物精油杀虫活性的研究进展[J].世界农业, 2001, (4) :40-42.

[4]张海燕, 邓永学, 王进军, 等.植物精油防治储粮害虫的研究进展[J].粮食储藏, 2004, 32 (3) :7-10.

植物性香料提取技术的研究进展 篇4

1 实验材料

1.1 实验药物

植物提取物混悬液:无限极(中国)有限公司研发中心提供,主要成分为当归、川芎、陈皮、香附、白芍等,0.6 g/片,按成人使用量的0.5、1、2倍加量将片剂研磨成精细粉末,溶于双蒸水中,配制成相应浓度的植物提取物混悬液,4°冰箱保存备用,4 d配制1次。丙咪嗪:广州市天骐生物科技有限公司,批号:SLBG4321V,剂量15 mg/kg。

1.2 实验动物

SPF级雄性SD大鼠,初始体质量(200±10)g,由中山大学动物实验中心提供,许可证号为SCXK(粤)2011-0029。大鼠自由摄食饮水、自然节律光照,适应性饲养1 W后开始实验。

1.3 仪器

强迫游泳玻璃缸:广州辉旺实验仪器有限公司定制(35cm×35 cm×50 cm);电子分析天平:Mettle Toledo,Swiss;制冰机:SNAYO,Japan;超纯水系统装置:Millipore。

2 实验方法

2.1 CUMS模型的建立

造模大鼠每d随机进行下列至少一种应激:禁食(24h)、禁水(24 h)、夹尾(1 min)、昼夜颠倒、潮湿垫料(垫料:水=1:1)、鼠笼倾斜(45°)、冰水游泳(4℃,5 min)、合笼(5只/笼,24 h),每d随机给予刺激,且前后2 d刺激不能相同,使大鼠不能预料刺激的发生种类,避免产生适应现象,刺激共执行11 W。

2.2 动物分组及给药

大鼠适应性饲养1 W后,根据体质量随机分为正常组10只和造模组50只,正常组5只/笼饲养,造模组单笼饲养。造模组造模3 W后,再随机分为5组:模型对照组、阳性药丙咪嗪组(15 mg/kg)和低、中、高剂量植物提取物组(144.0、288.0、576.0 mg/kg),每组10只,仍单笼饲养;各组大鼠开始按相应剂量给药,模型组和正常组给予等体积的双蒸水,连续给药8 W。

2.3 观察指标及测定

2.3.1 糖水消耗实验

适应性饲养1 W后对大鼠进行1%糖水偏好训练。每笼并排放置2个饮水瓶,第一个24 h,两瓶均为糖水;随后的24 h,一瓶糖水,另一瓶纯水;经过24 h禁水禁食后,进行第一次体质量及糖水消耗量测定;造模开始后的每W在固定时间测定1次,测定时均为单笼。以1 h糖水相对消耗量(1h糖水消耗量/大鼠质量)为评价标准。

2.3.2 强迫游泳实验

在大鼠造模前、造模3 W后、给药8 W后在同等条件下进行,共3次。取一强迫游泳玻璃钢,加水深30 cm,水温稳定在室温,将大鼠轻放水中适应2 min后进行摄像,连续观察4 min,以4 min内大鼠累计漂浮不动时间为评价指标。

2.4 统计学方法

采用SPSS17.0软件进行分析。2组间比较采用t检验,多组间比较采用方差分析,比较前进行数据的方差齐性检验,P<0.05表示差异具有统计学意义。

3 结果

3.1 各组大鼠体质量的变化

CUMS程序实施3 W后,造模组大鼠体质量显著低于正常组(P<0.05),提示模型组大鼠体质量增长缓慢。结果见表1。

与正常组比较*P<0.05

CUMS程序连续进行11 W,模型组大鼠体质量与正常组比较仍增长缓慢(P<0.05)。与模型对照组比较,丙咪嗪组及SJPE各剂量组大鼠体质量随着给药时间的延长表现出明显改善作用,至第5 W,与正常组比较无明显差异。结果见表2。

与正常组比较*P<0.05;与模型组比较#P<0.05

3.2 各组大鼠1%蔗糖水相对消耗量的测定结果

CUMS造模前,造模组与正常组比较,大鼠糖水相对消耗量无明显差异;CUMS程序实施第2、3 W,与正常组比较,造模组大鼠糖水相对消耗量持续降低,表明连续的CUMS能引起大鼠的快感缺乏,提示CUMS抑郁模型成功。结果见表3。

与正常组比较*P<0.05

模型组糖水相对消耗量在整个CUMS程序中明显低于正常组(P<0.05)。与模型对照组比较,给药前、给药1 W(即CUMS程序第3、4 W),各给药组大鼠的糖水相对消耗量无显著差异,均低于正常组(P<0.05);给药2 W(即CUMS程序第5 W),各给药组大鼠的糖水相对消耗量高于模型组,但仍低于正常组(P<0.05,P<0.05);给药5 W(即CUMS程序第8 W),各给药组可逆转模型组大鼠糖水相对消耗量的降低;给药8 W(即CUMS程序第11 W),各给药组糖水相对消耗量与正常组无显著差异,随着SJPE浓度的升高,糖水相对消耗量呈上升趋势。结果见表4。

3.3 各组大鼠强迫游泳不动时间的比较

与正常组比较,模型组大鼠在进行3 W的CUMS后,强迫游泳不动时间明显延长(P<0.05);提示大鼠由积极的逃离不利环境状态转变为消极的“行为绝望”不动状态。结果见表5。

与正常组比较*P<0.05;与模型组比较#P<0.05

与正常组比较*P<0.05

与模型组比较,经过8 W的连续给药,各给药组大鼠游泳不动时间明显缩短(P<0.05),提示疏肝解郁植物提取物可改善CUMS抑郁大鼠“行为绝望”状态。结果见表6。

与正常组比较*P<0.05;与模型组比较#P<0.05

4 讨论

抑郁症属中医“郁证”范畴,情志异常是其致病主要原因,肝、心、脾三脏受累及气血失调是其发病机制,因此疏肝理气、补益心脾为中医治疗抑郁症的基本途径,而且植物中草药复方制剂相比抗抑郁西药具有调节整体、辨证治疗、药效安全等优点[6,7]。本研究疏肝解郁中草药主要成分为当归、川芎、陈皮、香附、白芍;川芎行血郁,香附开气郁,具有行气解郁之功效,陈皮理气健脾,白芍养血柔肝,当归养血活血解郁之功更强,研制成复方片剂,进而对该疏肝解郁植物提取物功能进行实验研究。

环境应激模型及其相应的行为学测定是比较经典的动物抑郁症模型之一,该类模型包括多种[8],本次研究主要采用慢性温和不可预见性应激结合孤养方式建立大鼠CUMS抑郁模型,此模型与人类抑郁症发生发展的机制较为接近[9,10]。同时进行强迫游泳实验、糖水消耗实验及体质量的测定等行为学检测。糖水消耗实验是评价抑郁大鼠对奖赏的敏感缺乏和快感消失的有效指标,强迫游泳不动时间增加模拟动物逃离恶劣环境欲望减退的无助感状态[11]。本文研究结果显示,模型组大鼠经CUMS程序3 W后,与正常组比较,模型组大鼠体质量降低,1%蔗糖水相对消耗量减少,强迫游泳不动时间明显延长(P<0.05),表明CUMS应激大鼠出现抑郁症的核心症状快感缺乏、无助感等临床特征;CUMS连续进行至11 W,模型组大鼠上述指标仍然无改善迹象;因此本实验的CUMS应激能持续造成大鼠快感缺失,行为绝望,表明CUMS抑郁模型的成功构建。

经疏肝解郁植物提取物连续治疗8 W后,给药组大鼠的体质量、糖水相对消耗量均增加,游泳不动时间缩短,提示疏肝解郁植物提取物能改善CUMS程序对大鼠体质量、核心快感及逃离不利环境精神状态的抑制作用。阳性对照药丙咪嗪组大鼠体质量的增长低于疏肝解郁植物提取物组大鼠,该结果与文献报道相一致[12],这可能是三环类抗抑郁药长期服用的副作用所在,疏肝解郁植物提取物与此相比表现出了一定的优势。连续治疗5 W时疏肝解郁植物提取物组CUMS大鼠的糖水相对消耗量显著增加,直至治疗8 W时糖水相对消耗量并无明显的改变,表明该提取物对CUMS大鼠糖水相对消耗量的改善作用未体现出持续性,与文献报道具有相似性[13]。综上所述,该疏肝解郁植物提取物具有改善CUMS大鼠抑郁症状的功效,但其作用机理还有待于进一步深入研究。

摘要：目的:探讨疏肝解郁植物提取物(Shugan Jieyu Plant Extracts,SJPE)对慢性温和不可预见性应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)大鼠的抗抑郁功效。方法:60只SD大鼠随机取10只做正常对照组,余50只采用CUMS程序持续11 W复制抑郁模型,并于造模开始3 W后,随机分为模型组,丙咪嗪组、低、中、高剂量植物提取物组,每组10只。低、中、高剂量植物提取物组大鼠灌胃144.0、288.0、576.0mg/kg的提取物混悬液,丙咪嗪组腹腔注射等体积的丙咪嗪,模型组和正常组灌胃等体积的双蒸水,连续给药8 W。每W称量1次体质量并进行1%糖水消耗实验;造模前、造模3 W及给药8 W时分别进行强迫游泳实验,测定大鼠游泳不动时间。结果:与正常组比较,CUMS模型大鼠生长缓慢,糖水相对消耗量明显降低,游泳不动时间明显延长,差异均具有统计学意义(P<0.05,0.01);提取物各剂量组大鼠生长正常,蔗糖水相对消耗量明显升高,游泳不动时间显著缩短,与模型组比较,差异具有统计学意义(P<0.05),与正常组比较无差异。结论:该疏肝解郁植物提取物对CUMS大鼠的抑郁症状有一定的改善功效。