植物精油提取技术研究进展*

赵天明

(贵州理工学院制药工程学院，贵州　贵阳　550003)



植物精油提取技术研究进展*

赵天明

(贵州理工学院制药工程学院，贵州贵阳550003)

精油提取技术对精油品质以及植物原料的综合利用都具有重要的影响。本文综述了从实验室到工业化精油生产中常用的8类提取技术及其最新研究进展：共水蒸馏，水蒸气蒸馏，同时蒸馏萃取，压榨法，超临界流体萃取，亚临界水萃取，无溶剂微波萃取和即时控制降压提取法，并指出了这些提取技术的优缺点及精油提取产业的一些发展趋势。

精油；同时蒸馏萃取；亚临界水提取；无溶剂微波萃取；即时控制降压提取法

精油，又称挥发油，是来自药用或芳香植物的挥发性油状液体，通常具有特殊的香味。精油组成成分复杂，由萜类(主要是单萜和倍半萜)，萜类氧化物(主要是单萜氧化物和倍半萜氧化物)，芳香性化合物和脂肪族化合物等构成。除香味外，精油也具有各种生物活性，如抗菌性，抗氧化性，抗病毒性，抗寄生虫等作用[1]，广泛应用于医药，化妆品，农业，食品和日化产业中。精油在植物中的含量一般在1%以下，其含量与组成受到多种因素的影响，如环境，地理，遗传，季节等[2]。在精油生产中，影响其提取率及精油质量的最大因素是提取技术。在精油提取后，还剩约占植物质量99%的残渣，如何处理这些残渣对植物原料的充分利用非常重要，因此精油提取残渣的开发利用也是重要的研究方向[3]。无论是对于精油质量还是植物的综合利用，提取技术都占有非常重要的地位，本文主要对精油的提取技术进行综述，同时介绍一些最新的研究进展。

1　精油提取技术

精油可通过蒸馏，压榨或溶剂提取的方法获得，目前在实验室到工业化生产中主要利用的提取技术包括：共水蒸馏，水蒸气蒸馏，同时蒸馏萃取，压榨法，超临界流体萃取，亚临界水萃取，无溶剂微波萃取和即时控制降压萃取法。

1.1共水蒸馏(Hydro Distillation)

共水蒸馏是实验室提取精油最常用的方法。该方法将植物原料完全浸没水中，将水加热至沸腾，水蒸气与精油共同馏出分离而得到精油。Clevenger分离器是最普遍使用的精油分离器，但在波兰药典中Deryng分离器也广泛使用。因Deryng分离器冷却效果更佳，可获得比Clevenger分离器更好的提取效果[4]。共水蒸馏法最大的优势是设备便宜，操作简单。但在共水蒸馏过程中，部分精油成分可能因高温或水解作用而发生降解。为保证精油品质，共水蒸馏一般应避免过长的提取时间。

1.2水蒸气蒸馏(Steam Distillation)

与共水蒸馏不同，水蒸气蒸馏是通过外部加热装置产生水蒸气，水蒸气透过植物原料而使精油成分馏出。水蒸气蒸馏是工业化生产精油应用较为广泛的提取技术。水蒸气蒸馏的优势在于蒸汽量可控，可避免精油成分与水的长时间接触，一定程度上减少了精油的水解和高温分解。不过，水蒸气蒸馏设备较共水蒸馏复杂，有时难以保证水蒸气充分透过植物原料，提取效率会受到一定影响。

1.3同时蒸馏萃取(Simultaneous Distillation Extraction)

对于有些植物原料，精油含量非常低，用共水蒸馏或水蒸气蒸馏很难收集到精油。这时可利用同时蒸馏萃取来提取精油或挥发性成分。同时蒸馏萃取实际上是共水蒸馏与溶剂萃取的结合，常使用Likens-Nickerson装置，广泛用于环境，食品和香精香料领域。自1964年该技术出现以来，研究者已经对实验装置进行了很多改进并成功应用于多个领域中[5]。最近Chen等[6-7]改进了该方法，使用微波辅助同时蒸馏萃取法从植物中提取精油。同时蒸馏萃取常用的有机溶剂为二氯甲烷和戊烷。

1.4压榨法(Expression or Cold Pressing)

压榨法或冷榨法主要用于柑橘类精油的提取。压榨法避免了柑橘类精油中热敏性成分的破坏，但所得精油中含有其他植物成分，须进一步的分离才能得到高品质的精油。

1.5超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction)

超临界CO2流体萃取是提取精油的绿色技术，其相对低的操作温度避免了精油中热敏性成分的破坏，最大限度保持了精油原有的香气。目前超临界流体萃取已应用于多种精油的实验室提取研究和工业化生产中。超临界CO2流体萃取实际上为溶剂提取，所得精油还含有一些其他的非极性成分，较为粘稠，可通过其他分离手段进行精制，如分子蒸馏技术[8]。超临界流体萃取也可与其他技术联用，以强化精油提取过程，如利用微波与超临界CO2萃取联用提取橘皮精油[9]。

1.6无溶剂微波萃取(Solvent-free Microwave Extraction)

传统精油提取方法如共水蒸馏和水蒸气蒸馏都需要使用大量的水，减少水的用量对于降低能耗和后续分离都很关键。近年来，无溶剂提取法也应用到了精油提取领域。目前无溶剂提取精油主要集中于微波提取，如无溶剂微波提取法[10]和微波重力氢扩散法[11]。无溶剂微波提取精油主要是利用植物原料中的原位水变成水蒸气破坏细胞壁并与精油一起馏出分离得到精油。无溶剂微波提取法已用于多种精油的提取，如香辛料精油[12]，贯叶连翘精油[13]和柚皮精油[14]等。无溶剂微波萃取精油已有从实验室，中试到工业化的提取设备[15]。

1.7亚临界水萃取(Subcritical Water Extraction)

亚临界水，也称过热水或加压热水，是温度在水的沸点100 ℃以上但在其超临界点374 ℃以下并通过高压保持液态的水。在室温下，水的极性较大，随着温度的不断增加，水的极性逐渐减小。目前亚临界水已经用于多种精油的提取，如香菜籽精油[16]， 熏衣草精油[17]和百里香精油[18]等，并建立了亚临界水提取精油的模型[19]。研究者对不同参数如温度，压力，物料粒度和亚临界水流速进行了优化，其中最关键的参数是温度。不过在已有的报道中，即使植物中精油含量比较高，研究人员并没有直接收集到精油，都是先得到亚临界水提取物，再经过溶剂萃取才能得到精油成分。因此精油的亚临界水提取设备还需一定的改进，而且亚临界水操作温度较高，对精油热敏性成分破坏较大。亚临界水提取技术也可与其他技术结合来强化精油提取过程，如利用超声强化亚临界水提取高良姜中的精油[20]。

1.8即时控制降压提取法(Instant Controlled Pressure Drop Extraction)

即时控制降压提取法是一种热处理方法，先将植物原料置于高压饱和水蒸气中，然后连接真空使其压力突然快速下降，使精油快速变成蒸汽，冷却可得到精油与水的微乳液，分离后获得精油。与传统的共水蒸馏相比，该法提取效率提高了近1倍，提取时间仅8 min，而共水蒸馏需要几个小时，能耗大大降低[21]。因为这些优势，即时控制降压提取法已用于几种精油的提取[22-23]，但应用还不够广泛。该方法也应用于植物其他成分提取前的预处理中。

2　结　语

在精油的各类提取技术中，共水蒸馏是实验室应用较多的方法，而水蒸气蒸馏与超临界流体萃取法在精油工业化生产中应用较为普遍；同时蒸馏萃取主要用于精油或挥发性成分的提取分析。压榨法仅用于柑橘类精油的提取分离，应用范围较小。亚临界水提取精油仍待进一步的研究。无溶剂微波萃取和即时控制降压提取法虽然都有从实验室到产业化的提取设备，但都没有得到大规模的推广；这两种方法操作温度较高，难以保证含热敏性成分精油的品质。

精油是高附加值的产品，但其含量在植物中仅为1%，提取精油后仍剩99%的植物残渣。这些残渣中仍含有许多活性分子可进一步加工利用，如多酚类化合物可作为抗氧化成分。分级利用这些残渣的关键在于后续的分离技术，但精油提取技术对后续残渣的利用又有较大的影响，因此开发精油和其他植物活性成分的集成连续提取技术将是今后精油提取领域值得努力的研究方向。

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Review on Extraction Technologies of Essential Oil from Plants*

ZHAO Tian-ming

(School of Pharmaceutical Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guizhou Guiyang 550003, China)

Extraction technologies have great importance to the quality of essential oil and full utilization of plant materials. 8 kinds of essential oil extraction technologies which were frequently used in the lab or in the industry were summarized, including hydro distillation, steam distillation, simultaneous distillation extraction, cold pressing, supercritical CO2extraction, subcritical water extraction, solvent-free microwave extraction and instant controlled pressure drop extraction. Advantages and disadvantages of these technologies were given as well as several tendencies in the extraction of essential oil.

essential oil; simultaneous distillation extraction; subcritical water extraction; solvent-free microwave extraction; instant controlled pressure drop extraction

贵州省留学人员科技创新项目[黔人项目资助合同(2015)18号]。

赵天明(1985-)，男，讲师，主要从事天然产物开发与利用。

TQ65

A

1001-9677(2016)013-0016-03