天然香料和植物精油的提取实验ppt课件.ppt

天然香料和植物精油的提取实验 一 天然香料常用术语二 天然植物精油提取的发展史三 植物精油的化学成分四 植物精油的代表性种类五 植物精油提取的实验步骤六 植物精油的工业化生产方法七 影响精油品质的因素八 附录 萜类化合物 一 天然香料常用术语 1 酸值 酸值是指中和一克天然精油中的酸性成分所需要氢氧化钾的毫克数 2 酯值 酯值是指水解一克天然精油所测得释放的乙酸的毫克数 水解出的其它有机酸也按乙酸计算 3 羰值 也称羰基值 指氢化一克天然精油所耗用氢硼化钾的毫克数 4 精油 通常将 精油 的精字省去 例如玫瑰精油 可以简称为 玫瑰油 从广义上讲 精油是指从香料植物或泌香动物中加工提取所得到的挥发性含香物质制品的总称 通常是指用蒸汽蒸馏 压榨 冷磨或干馏从香料植物中提取得到的含香物质的制品 这些制品 在常温下呈液态 有少数品种呈固态 5 除萜精油 通常采用减压蒸馏法 选择性溶剂萃取法或分馏一萃取联用法 将精油中所含的单萜或倍半萜烯类物质全部或部分除去 经过这种处理后所得的精油称为除萜精油 简称除萜油 1 为了提高或改进某些精油在高浓度乙醇中或某些食用有机溶剂的溶解度 防止浑浊 并使之用于低浓度乙醇加香 或在含水量较高的饮料中能呈澄清溶液而不发生油 水分层 2 为了提高或改进某些精油的主要香气或香味 3 为了能使某些精油在贮藏时不容易产生酸败气息或生成树脂状聚合物等的原因 6 配制精油 为了降低成本或弥补天然品供应不足 采用人工调配的方法 制成近似天然品香气和其它质量要求的精油 我们习惯上称这种制品为配制精油 7 重组精油 精油中含有对人体皮肤有害的成分 如引起光敏中毒或有较大刺激性等成分 为使其符合安全标准 人们采用一定的方法去除有害成分 不补人或少补入一些其它物质 使其香气和其它质量要求与该天然品相近似 我们称这种精油为重组精油 8 精油提取物浸膏 从广义上说 是指用有机溶剂浸提香料植物器官 有时包括香料植物的浸出物树胶或树脂 所得到的香料制品 所得到的香料制品中应不含原有的溶剂和水分 在大多数情况下 浸膏中含有相当数量的植物蜡 色素等 在室温时 它呈蜡状固态 有时有结晶物质析出 也不会溶于乙醇中 8 香树脂 香树脂是指用有机溶剂浸提香料植物浸出的树脂样物质所得的香料制品 香树脂成品中不应含有原来的溶剂和水分 香树脂多半呈粘稠液态 有时呈半固态或固态 9 香膏 香膏是香料植物由于生理或病理的原因而浸出带有含香成分的树脂样物质 香膏大半呈半固态或粘稠液态 不溶于水 而全溶或几乎全溶于乙醇中 在烃类溶剂中只部分溶解 10 树脂 树脂有天然树脂和人工制备的树脂 天然树脂是植物渗出植株外的萜类化合物因受空气氧化而形成的固态或半固态物质 不溶于水 如黄连木树脂 和枫香树脂等 但大多数天然树脂是没有香气的 制备的树脂是将天然树脂中的精油去除后的制品 典型的样品如松香 11 油树脂 油树脂也有天然油树脂和人工制备油树脂之分 这两种油树脂全部是或主要是由精油和树脂所组成 天然油树脂是树干或树皮上的渗出物 它们通常是澄清 粘稠 色泽较浅的液体 典型的品种如古巴香膏 12 树胶 树胶有天然的也有合成的 严格地说树胶应是水溶性的物质 在调香工作中有时将这个名词用来代表树脂 13 树胶树脂 树胶树脂是树木或植物的天然渗出物 包含有树胶 树脂和小量的精油 所以正确的名称应为 油一树胶一树脂 它们部分溶于乙醇 烃类溶剂 丙酮或含氯的溶剂 由于含有树胶 所以它部分溶解于水而形成乳剂 14 香脂 用脂肪 或油脂 冷吸法将某些鲜花中的香气成分吸收在纯净无臭的脂肪 或油脂 内 这种含有香气成分的脂肪 或油脂 我们称之为香脂 15 净油 用乙醇萃取浸膏或香树脂 香脂 含香蒸馏水的萃取液 经冷冻处理 滤去不溶于乙醇的全部物质 然后在减压下低温蒸去乙醇 所得的产物统称为净油 它们是 浸膏净油 香树脂净油 香脂净油和含香蒸馏水净油 16 冷法酊剂 凡是用一定浓度的乙醇在室温下 不加热 浸提天然香料所得的乙醇浸出液 经过滤澄清的制品 统称为冷法酌剂 在这些天然香料中 包括香料植物 或药用植物 及其渗出物 如树脂 天然油脂以及泌香动物的含香分泌物 冷法酊剂中都含有相当量的乙醇 17 热法酊剂 凡是用一定浓度的乙醇在加热条件下浸提天然香料所得的乙醇浸出液 经过滤澄清的制品 统称为热法酊剂 18 单离品 是指用物理或化学方法从天然精油中分离出来的某种致香成分的化合物 在其它领域指有效成分 19 辛香料 一般说来 辛香料是指专门作为调味用的香料植物 有时也指从这些香料植物中制得的香料制品 二 天然植物精油提取的发展史 16世纪发明了用水蒸气蒸馏提取芳香植物精油的方法 从此 天然香料不仅仅应用于薰香 进而应用于药物 化妆品 饮食品和调味品等 天然香料的应用价值就进一步获得发挥 这为整个香料工业的兴起和发展奠定了基础 19世纪 天然香料的提取方法也随着化学工业和机械工业的发展而发展 当时除了水蒸气蒸馏法外 天然香料还可以通过减压分馏和水蒸气蒸馏的方法而得到提纯和单离 然后单离物再通过化学合成方法获得新香料 这样单离合成香料就在19世纪下半时期诞生了 那时 挥发性溶剂浸提法也开始应用 法国和某些欧洲国家 曾盛行过脂肪冷吸法和油脂温浸法来提取那些用蒸馏法无法提取到的娇嫩香花的天然芬芳物质 香脂或香脂净油 自从挥发性溶剂浸提法出现后 上述这两种吸附方法很快被溶剂浸提法所取代 到1874年 席尔采 Hirzel 倡议用石油醚作浸提溶剂 为了配合这种新溶剂 高尔聂 Garnier 设计了相应的转动式浸提器 后来又发展有旁吨 Bondon 或转动浸提设备 这种新的生产方法首先在法国应用 后来又推广到东欧和中东一些国家 另一些柑桔类精油 如采用水蒸汽蒸馏法 往往会严重损害柑桔油的香气质量 从而影响使用 也在这一时期 天然香料制造者开始用手工压榨 进而发展到用机器进行冷榨 冷磨方法来提取柑桔油 因而柑桔油的品质得到大大改善 这为饮料 食品的加香提供了极有利的条件 近十几年来 压缩丁烷和超临界二氧化碳萃取技术用来提取新鲜香花精油和辛香料等取得了新发展 使所得萃取物具有天然原料逼真的香气和香味 另外 精油的深加工采用了分子蒸馏技术 使那些沸点较高 色泽较深 粘度大 香气粗糙的精油和一些净油类产品得到精制 提纯和脱色 三 植物精油的化学成分 萜类亦称萜烯类 是香精油的主要成分 某些植物的叶 花或果实用水蒸汽蒸馏的方法 可以得到有香味的油状液体 称为香精油 原来把存于香精油中的脂环烃C10H16叫做萜 后来又发现了不少与萜具有类似构造的含氧衍生物 以及挥发性不大的含有15 20 30 40甚至50个碳的化合物 现在把存在于自然界的这一类化合物都叫萜 不管它们是烃类或是含氧衍生物 链状单萜化合物是香精油的主要成份 例如月桂烯 月桂油 香叶醇 玫瑰油 橙花醇 橙花油 香茅醇 玫瑰油 香茅油 香叶油 等 萜原来是指存在于香精油中 分子是为C10H16的烃类的混合物 后来把从香精油和其它天然产物中得到的分子中碳原子数为5的倍数的化合物 C5H8 n n 2 4都叫做萜类化合物 1 月桂烯 月桂油 2 香叶醇 玫瑰油 和橙花醇 橙花油 3 香茅醇 玫瑰油 香茅油 香叶油 链状单萜化合物是香精油的主要成份 月桂烯 月桂油 1 月桂烯 月桂油 香叶醛 柠檬醛 橙花醛 柠檬醛 2 香叶醇 玫瑰油 和橙花醇 橙花油 香茅醇 玫瑰油 香茅油 香叶油 2个光学异构体 3 香茅醇 玫瑰油 香茅油 香叶油 四 植物精油的代表性种类 目前流行的是将香草及香料 Herb Spice 融入平常生活饮食中 香草的应用相当广泛 包括烹调 精油 香草油 香皂 沐浴包 牙膏 手工艺品 甜点 面包 茶类等等 其中应用在茶类上最方便而且最直接 但要注意以下几点 1 水温在90度以上 2 不要单独大量使用 3 不要加糖 4 注意是否有杂质或农药 一 柠檬马鞭草 Lemonverbena 1 特性 多年生木本 原产于南美洲 有细小的白花 在茎净顶叶片有清新强烈柠檬香味 2 用途 1 叶子可用于所有饮品 果冻 酱料 沙拉 汤鱼和肉类菜肴点心 2 业已掺入混合香料和枕头 3 可去水肿所以被运用于减肥茶 二 香蜂草 LemonBalm 1 特性 全株有柠檬香味 俗称柠檬薄荷 2 功能 1 茎叶可做果冻 西点 沙拉 泡茶 凉拌豆腐 调果汁 蒸肉 2 能健胃 增食欲 解热 本草纲目 3 降血压 安神 使心情开朗 助安眠 4 叶片贴于伤口处可杀菌 三 柠檬百里香 LemonThyme 1 特性 叶有斑点 并带柠檬味 原产地纽西兰 2 用途 1 芳香疗法 2 肉类 鱼 蔬菜等料理 3 有去咳止痰药效 4 制造香草油 香草醋 5 因为具杀菌效果百里香被广泛利用于各种止咳化痰的药品 喉糖 糖浆 漱口水 牙膏 在过去没有冰箱的时代 腌制肉品常添加百里香即取其抗菌防腐的功能 又可以增添香气 6 作为果汁的调味料 与菠萝汁及柳橙汁也很搭配 四 甜菊 Stevia 1 特性 一年生草本植物 全日照植物 短日开花 不耐寒 2 功能 1 低卡路里的甜味添加物 常用于减肥及糖尿病患者 2 叶片含 蛇菊甜 味甜 3 泡花草茶少量添加以增加风味 甜度是蔗糖的300倍 五 迷迭香 Rosemary 1 特性 原产地地中海沿岸 可栽种成花园篱笆 2 用途 1 腌肉 薰烧鲈鱼 烤猪羊排 可除腥味及增添美味 2 泡花茶 调果汁 泡香草酒 香草醋 3 促进敷用处的血液循环 可治秃头 4 可增强记忆力 强肝 健胃 除胀气 六 羽叶薰衣草 PinnataLavender 1 特性 多年生草本植物 全日照植物 只要不低于十度皆可开花 花蓝色 2 用途 1 安定情绪帮助入睡 2 调节生理机能 3 制作沐浴保养品 4 庭园造景及盆栽 5 压花及插花 七 齿叶薰衣草 Fringedlavender 1 特性 唇形花科多年生草本 半耐寒较耐热品种 开芳香的浅紫色花 叶缘具细齿 类似羊齿植物的叶子 2 用途 1 驱虫且香味持久 2 治疗轻微偏头痛 晕眩 3 萃取精油品质良好 4 泡茶及制作糕点 5 泡澡 镇静神经 纾解压力 6 用于香枕 香袋中 八 薄荷 Mint 1 特性 多年生草本植物 扦插或分株繁殖 生命力旺盛生长 2 用途 1 强新健胃 驱虫 解热 2 泡茶 咖啡 甜点 拌沙拉 烹调 3 有消炎 止痒 去腥 防腐之效 4 制作沐浴保养品 九 甜罗勒 Basil 1 特性 全日照植物 叶片大稍皱缩 2 用途 1 叶片可用来做药草浴 2 药草茶具有促进消化的作用 3 精油抒解精神疲劳 消除睡意 4 具有驱蚊 防蝇等效果 5 味道较淡可作生菜沙拉 6 香味怡人 被称为香草之王 7 具健胃 强壮 提神及驱虫的效果 十 柠檬香茅 LemonGrass 1 特性 全株具有柠檬香味 成丛的茎延伸成长而尖细的叶片 原产印度南部 2 功能 1 茎 叶可烹调 2 叶泡茶饮用可治疗胃痛 腹泻 头痛 发烧 感冒 3 精油可以促进血液循环 也可做喷雾剂以减少空气感染 4 杀菌 除臭 5 叶鞘常用于东南亚料理中 6 目前最热门的香草茶饮 香草绿茶 十一 鼠尾草 Sage 1 特性 翠绿色的叶 阔卵形对生 叶缘有圆钝锯齿 叶面密生柔毛俗称山艾 2 功能 1 泡茶 药用精油 2 可以轻易的与其它的香料植物混合搭配出芳香可口的花草茶 3 具杀菌 滋补 消除胀气 及治疗口腔溃烂的效果 一般常用于烹调 沐浴及添加于洗发精 牙膏中 十二 马郁兰草 Marjoram 1 特性 与奥莉岗类似 多年生草本植物 2 功能 1 生吃 煎烤 炖煮 腌渍 酱料 甜点 泡茶 抗茵 沐浴 药用 护肤 2 杀菌解毒助消化 意大利厨房最常用的香料草之一 3 用以沐浴消除疲劳 4 全株具有清香的味道 取其枝叶泡茶可以缓和焦躁 帮助消化 安神调经 治疗感冒及头痛 十三 薰衣草例讲 1 薰衣草的起源自古以来 薰衣草即因其高雅的芳香与医疗功效而为人所爱用 薰衣草名乃源自拉丁文lavare 意即 洗 所以罗马人在洗澡水中加入薰衣草 到了十二世纪 薰衣草成为极受重视的植物 十三 十四世纪时 是欧洲医学修道院园圃中的栽种植物 一五六八年 海尔幅夏 Hertfordshire 地区开始种植薰衣草 一八二三年后薰衣草用途转至商业使用 十八世纪时 雅德莉 Yardley 香水公司在萨里的密契 Mitcham 栽种薰衣草 用薰衣草制造肥皂及香水 而精油业者也以薰衣草命名城镇或街道 如伦敦南区的薰衣草山 而法国的普罗旺斯 尤其是格拉斯附近的山区也以遍野的薰衣草闻名 而在过去 薰衣草都是被混合蒸馏 直到一七六 年起 各种薰衣草的特性才开始被分门别类做区隔 薰衣草是一种馥郁的紫蓝色小花 又被称为 宁静的香水植物 原产于地中海沿岸及法国 西班牙 意大利等高地 主要有5个族群与28种原生种 花朵的颜色及形状 叶片形状 香味均非常多样 具有香中带甜的芳香 花盛开于顶部尖端 穗状花序是由沿着茎部呈现轮生排列的花朵所形成 通常在六月开花 当一片薰衣草田随风摇曳起伏时 真会让人有种感动的美 怪不得法国的普罗旺斯与日本北海道的富良野永远以薰衣草的美著称 更成为电影里制造浪漫的场景之一 薰衣草的存在 自古罗马时代就己经被记载着 自从它出现后 就不曾在药典 文献或任一草本记事中失传 因为薰衣草本身有非常多的医疗特性 温和而不刺激 对于人体有相当正面的影响力 渐渐地 薰衣草愈来愈被大家所重视 自古以来 罗马人即喜爱于沐浴时 使用薰衣草来增加香气 而许多对于草本植物有深入研究的学者与医师 皆曾提出薰衣草可应用做为强化剂 补药 镇静剂及香水 而自花朵萃取出之薰衣草精油 散发着高贵 清新之花香 其多方面之疗效使其成为家家必备之急救精油 薰衣草的广泛用途 反映出它成份的复杂 而各地所产的薰衣草 会随着各地的土壤和生长条件及每年的气候变化都会影响其中的成份 不过 薰衣草的使用记载 从古至今都不曾被遗忘 特别是英国的药典志 还将薰衣草精油列为不可或缺的常备良药 薰衣草是一种常绿的芳香灌木 原产于南欧 尤其是地中海一带 大多数做商业生产的薰衣草 栽植于法国 西班牙 保加利亚与俄罗斯 塔斯马尼亚也有生产 英国的诺福克 Norfolk 薰衣草工业规模虽小却欣欣向荣 薰衣草可以在相当高的山区生长 单株植物长到一公尺时 会变得非常坚硬庞大 细窄的叶片呈灰色绒毛状 花朵是灰蓝色 长在细长的茎上 油脂腺为星形的细发状 满布在叶子 花 茎上 用两指搓揉花或叶 会挤出一些油来 但其香味不持久 薰衣草有若干种类 主要有安古薰衣草 L angustifolia 头状薰衣草 L stoechas 穗状薰衣草 L spica 而薰衣草精油是萃取自L angustifolia 或称L officinalis 药用薰衣草 与真正薰衣草L vera 即荷兰薰衣草 薰衣草精油的颜色从深黄色到深黄绿色不等 香味十分浓郁 精油的成份与品质因气候 土壤与高度有极大的差异 一般认为 法国的薰衣草比英国的好 比方说 法国薰衣草所含的乙酸芳樟酯比较多 此成份能产生较具水果味的甜香 比起芳樟醇含量较高的英国樟脑味薰衣草 更怡人讨喜 另外薰衣草的茎也可萃取精油 只是香味并不及花朵的淡雅 五 植物精油提取的实验步骤 一 水蒸气蒸馏法 植物玫瑰精油提取 1 玫瑰花瓣与清水混合 质量比为1 4 2 进行水蒸气蒸馏 蒸馏装置如图所示 3 蒸馏得到油水混合物 4 加入NaCl 目的是 使盐浓度升高 油水分层更明显 5 分离出油层后 加入无水硫酸钠 吸水 起到一定净化作用 6 静置一段时间后 过滤 即得到成品 二 索氏抽提法 粗脂肪含量的测定 1 索氏脂肪抽提器 用新鲜溶剂连续回流 浸提 渗滤 萃取固体样品的方法 多用于概略分析中粗脂肪测定 将样品置于滤纸筒中 以从下面烧瓶煮沸 冷凝的新鲜溶剂不断浸提 渗滤 萃取 当积存的溶剂超过一定高度时 即可通过虹吸作用 连同溶于其中的浸出物一道回流到烧瓶中 烧瓶不断加热 溶剂重新煮沸 冷凝 落到样品上 浸出物则留存 积累在烧瓶中 2 实验原理 用低沸点有机溶剂 乙醚或石油醚 回流抽提 除去样品中的粗脂肪 以样品与残渣重量之差 计算粗脂肪含量 3 实验步骤 1 滤纸袋准备 将滤纸切成8cm 8cm 迭成一边不封口的纸包 用硬铅笔编写顺序号 按顺序排列在培养皿中 将盛有滤纸包的培养皿移入105 2 烘箱中干燥2h 取出放入干燥器中 冷却至室温 2 包装和干燥 在上述已称重的滤纸包中装入3g左右研细的样品 封好包口 放入105 2 的烘箱中干燥3h 移至干燥器中冷却至室温 按顺序号依次放入称量瓶中称重 3 抽提 将装有样品的滤纸包用长镊子放入抽提筒中 注入一次虹吸量的1 67倍的无水乙醚 使样品包完全浸没在乙醚中 连接好抽提器各部分 接通冷凝水水流 在恒温水浴中进行抽提 调节水温在70 80 之间 使冷凝下滴的乙醚成连珠状 120 150滴 min或回流7次 h以上 抽提至抽取筒内的乙醚用滤纸点滴检查无油迹为止 约需6 12h 抽提完毕后 用长镊子取出滤纸包 在通风处使乙醚挥发 抽提室温以12 25 为宜 提取瓶中的乙醚另行回收 4 称重 待乙醚挥发之后 将滤纸包置于105 2 烘箱中干燥2h 放入干燥器冷却至恒重 六 植物精油的工业化生产方法 1 水蒸气蒸馏法 操作最简单 成本较低 是最常用的萃取方法 水蒸气蒸馏技术是在工业中最大量使用的古老工艺 主要的问题是收率 出油率 比较低 没有能够充分地从原料中提炼出尽可能多的精油 此外 在水蒸气蒸馏的过程中使用的高温会破坏精油中的某些成分 导致出产的精油品质不高 2 化学溶剂萃取法 是花类精油的常用萃取方法 有机溶剂萃取技术是相对新兴的技术 与水蒸气蒸馏技术相比能够达到更高的收率 目前已经开始大量应用于工业生产 此技术的主要问题在于在生产过程当中需要大量使用到有机溶剂 主要包括甲醇 乙醇 乙醚等等 这些有机溶剂通常都是容易挥发 着火 爆炸和中毒的高度危险化学品 对生产环境的安全要求极高 在生产过程当中引入有机溶剂 如果在萃取过程当中没有能够百分之百的将其去除 则会大幅度地改变植物精油的物理和化学特性 直接影响精油的质量 此外 在生产过程当中大量的使用有机溶剂很容易造成严重的环境污染 3 油脂分离法 脂吸法 是花朵精油的昂贵的萃取方法 4 冷冻压缩法 压榨法 专门用来萃取贮藏在果皮部分的精油 如柑橘类的果实 5 二氧化碳萃取法 是一种十分昂贵的方法 所萃取的精油品质近乎完美 价格也非常昂贵 刮膜式分子蒸馏技术和超临界萃取技术是值得探讨的新方向 国内外都有较多的实验性研究 但是少有将其用于工业生产的报道 此两种技术都能够比水蒸气蒸馏技术和有机溶剂萃取技术达到更高的收率 也比有机溶剂萃取法更加干净和安全 如果在超临界萃取技术当中使用食品级干冰作为萃取溶剂 所获得的精油无毒 无溶剂残留 能够最大限度地保留原植物中的芳香成分 七 影响精油品质的因素 1 精油原料植物的品种 萃取精油所使用的植物品种必须经过辨识及认证 2 精油原料植物的环境 如产地 土壤的品质 气候的变化 培育的方式 人文环境等 应选择有机 野生 以及在自然生态环境所生长的植物 1 不受污染的独立农田 周围环境因无任何污染和废气排放 2 不可使用含化学成份的人工肥料 杀虫剂和除草剂 3 双手采摘 不可用机器代替 4 采收后必须存放在帆布袋中 忌用塑料袋 5 萃取纯质精油 必须三次提炼三次萃取 3 采集的季节和时间 在不同的季节 一天当中不同的时间采集 其精油会具有不同的生命力 因此 品管严格的精油制造商都拥有自己的植物培育园 以便能控制采集时间 确保精油的高活力品质 4 采集部位的选择 单一植物由其不同的部位可萃取不同的精油 其功效 用法 价格差异很大 5 提炼方法的选择 应该选择不破坏植物原始生命力的提炼方法 常以蒸馏法为主 6 储藏的环境 光 热 温湿度及空气都会使精油产生化学反应 而破坏蕴藏其中的生命力 所以精油的容器应避光 紧密封盖 储放的地点必须阴凉 干燥 7 精油一定要100 的纯净 不可加工业合成的香料 否则可能会引起中毒或敏感 甚至基础油的选择都有其特殊性 8 精油在植物中的产生过程与储藏部位 精油在植物中的制造过程 大部分在树叶部分进行 之后再运输到所需要的部位 植物制造出芳香精油后 多半储藏在花 叶子 根部