精油提取的5种新技术新方法
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精油成分在高温下会发生化学变化(水解、异构化、氧化),热变化是传统方法的缺点之一,提取的精油在质量上受到很大影响,特别是在长时间提取时。提取技术保存精油的化学成分和自然比例是至关重要的。因此,新的提取方法必须减少提取时间、能源使用、溶剂消耗和二氧化碳排放。近几十年来,超声波、微波新技术的研究促进了新的、更有效的提取方法的发展,从而减少提取时间和能耗、提高提取率、提高精油质量。
1、超临界流体萃取技术
超临界流体具有非常有趣的特性:(1)密度接近液体;(2)高扩散系数;(3)粘度低。二氧化碳通常是提取精油的首选超临界溶剂:(1)很容易达到临界点;(2)化学惰性且无毒;(3)不易燃;(4)高纯度相对较低的成本;(5)容易从提取物中去除;(6)其极性与正戊烷相似,使其适合于亲脂化合物的提取。不少精油已使用超临界流体提取【1-4】。
2、亚临界萃取液体
当温度低于临界温度而压力高于临界压力(反之亦然)时液体进入亚临界状态,水和二氧化碳是萃取植物精油最常用的流体。流体性质非常有趣:粘度低、密度与液体相当、扩散率与液体和气体相当。热敏挥发性化合物不会降解损失、精油残留量少、效率高、质量好。当温度在31~55℃之间,压力在0.5~7.4MPa之间时,二氧化碳进入亚临界状态。根据Moyler(1993),在样条件下,二氧化碳作为非极性溶剂【5】。在蒸汽蒸馏和蒸汽夹带蒸馏中,高温和水的存在会导致降解,用亚临界二氧化碳提取的风味与新鲜植物原料非常相似。亚临界二氧化碳萃取物的质量明显高于亚临界水萃取物。亚临界水,也称为加压热水,被引入作为萃取剂,这种水的压力足够高,可以使温度在100到374摄氏度之间的水保持液态,这种方法节省了大量的能源和植物材料,产生了更有价值的精油(含氧化合物浓度更高,萜烯少),而且速度更快(15分钟)。
3、超声辅助萃取技术
当与其他方法(水中蒸馏和溶剂萃取)相结合时,超声波加速了植物材料中精油的释放,允许选择性和强化萃取。将植物原料浸泡在水或溶剂中,同时受到超声波的作用。许多精油,特别是种子精油,都是用这种方法提取的【6-7】。Chemat等人(2006)指出,它是专门为提取具有治疗价值的特定分子而开发的【8】。
4、微波辅助萃取技术
利用微波介质加热提取精油已受到越来越多的关注,从压缩空气微波蒸馏和真空微波水中蒸馏到微波辅助萃取的创新,包括微波辅助水中蒸馏【9】、无溶剂微波萃取、微波加速蒸汽蒸馏【8】、微波蒸汽蒸馏【10】、微波水扩散和重力法【11】以及便携式微波辅助提取。微波辅助萃取,最初是由Chemat和他的同事(2006年)发明的,迅速成为提取精油的最新和最有前途的方法之一。它简化了操作、减少了溶剂消耗、降低了能源消耗、缩短了提取时间。
无溶剂微波萃取它是将微波加热能量与干馏相结合,在常压下对新鲜植物进行微波干馏,而不添加水或任何有机溶剂。当植物材料中水被选择性加热时,组织膨胀,油腺体破裂,精油被释放出来,它们通过与植物材料中的水共沸蒸馏而自然蒸发。该方法在实验室规模上提取了大量的精油,在工业中使用是实用的。传统的水中蒸馏需要2小时,而这种方法只需30分钟。
微波水扩散与重力法Vian等(2008)提出了一种在大气压下利用地球引力和微波加热反向蒸馏的方法。在反向微波反应器中,不向植物材料中添加水或溶剂。由于植物材料内部的水被加热,使植物细胞膨胀,导致油腺破裂(通过微波加热作用),精油和植物水被释放到植物材料外部。萃取物在重力作用下从微波反应器的顶部到底部进入冷却系统。Chemat等人(2006)认为微波水扩散和重力法是一种环境友好、成本效益高的方法。
微波蒸汽蒸馏Sahraoui等人(2008)研究了从橙皮中微波蒸汽蒸馏提取精油,比传统蒸汽蒸馏显著减少提取时间,还赋予了精油更好的感官特性,不显著改变精油油成分的情况下,更好地再现了柑橘精油的天然新鲜水果香气。
5、压差闪蒸技术
K. Allaf和他的同事专门研究了这种提取精油的方法【12-13】。对于薰衣草精油,压差闪蒸技术提供了更好的提取率、更短的提取时间,并显著降低了能源和水的消耗。其主要特征是真空压力急剧下降,突然自汽化现象导致蒸发更多的挥发性分子和快速下降的温度。
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【2】Carvalho RN, Moura LS, Rosa PT, Meireles MA (2005) Supercritical fluid extraction from rosemary (Rosmarinus officinalis): kinetic data, extracts global yield, composition, and antioxidant activity. J Supercritical Fluids 35:197–204
【3】Khajeh M, Yamini Y, Sefdkon F, Bahramifar N (2004) Comparison of essential oil composition of Carum copticum obtained by supercritical carbon dioxide extraction and hydrodistillation methods. Food Chem 86:587–591
【4】Aghel N, Yamini Y, Hadjiakhoondi A, Pourmortazavi SM (2004) Supercritical carbon dioxide extraction of Mentha pulegium L. essential oil. Talanta 62:407–411
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