課題植物芳香油的提取

1、課題仁植物芳香油的提取專題6植物有效成分的提取從荒蠻的原古時(shí)期開始，人類就與植物結(jié)下了不解 之緣。從廣為流傳的神農(nóng)嘗百草的故事到當(dāng)今國(guó)內(nèi)外許 多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)正忙于對(duì)各種植物有效成分的研究， 反映了人類對(duì)植物資源開發(fā)和應(yīng)用逐步深入的歷程。科 學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使人類從依靠經(jīng)驗(yàn)利用植物發(fā)展到對(duì)植 物中的有效成分進(jìn)行化學(xué)分析與分離提純。 在本專題中, 我們將學(xué)習(xí)提取植物有效成分的基本方法，體驗(yàn)從植物 中提取芳香油、從胡蘿卜中提取胡蘿卜素的過程。課題1植物芳香油的提取課題背景早在古代，人類就已發(fā)現(xiàn)具有芳香氣味的植株或花 卉能使人神清氣爽，將這些植物制成干品后，可當(dāng)做藥 物和香料使用。但是，植物香料易揮發(fā)

2、，不易儲(chǔ)存。歐 洲中世紀(jì)香料貿(mào)易的發(fā)展，促成了植物芳香油提取技術(shù) 的誕生。16世紀(jì)，制備植物芳香油的技術(shù)已相當(dāng)成熟。 19世紀(jì)，有機(jī)化學(xué)迅速發(fā)展，人們通過分析植物芳香油 的化學(xué)成分，找到了芳香的根源，進(jìn)而合成了人造香料。 但是，人們對(duì)天然植物芳香油的獨(dú)特品質(zhì)，依然情有獨(dú) 鐘。如今，植物芳香油廣泛地應(yīng)用于輕工、化妝品、飲 料和食品制造等方面。在本課題中，我們將了解提取植 物芳香油的原理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，從橘皮或玫瑰 花中提取芳香油?；A(chǔ)知識(shí)（一）植物芳香油的來源天然香料的主要來源是動(dòng)物和植物。動(dòng)物香料主要 來源于麝、靈貓、海貍和抹香鯨等，植物香料的來源更 為廣泛。植物芳香油可以從大約 50多

3、個(gè)科的植物中提 取。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，玫瑰花用于提取玫瑰油，樟 樹樹干用于提取樟油。提取出的植物芳香油具有很強(qiáng)的 揮發(fā)性，其組成也比較復(fù)雜，主要包括萜類化合物及其 衍生物。?微生物中的真菌也可以產(chǎn)生芳香化合物。?下面的資料列舉了用于提取植物芳香油的植物器官?；ǎ好倒逵?、橙花油、素馨油、依蘭油、香堇 油、金合歡油等。莖、葉：香草油、香葉油、廣藿香油、風(fēng)茅油、薄荷油、薰衣草油、按樹油等 樹千：樟油、芳樟油、柏木油、檀香油等。 樹皮：桂皮油、玉桂皮油、橘皮油等。根、地下莖：鶯尾油、生姜油、巖蘭草油、菖蒲油等。I果實(shí)、種子：山蒼子油、杏仁油、茴香油等。（二）植物芳香油的提取方法植物芳香油的提取方法有

4、蒸憾、壓榨和萃取等。具 體采用哪種方法要根據(jù)植物原料的特點(diǎn)來決定。水蒸氣蒸餡法是植物芳香油提取的常用方法，它的 原理是利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出 來，形成油水混合物，冷卻后，混合物又會(huì)重新分出油 層和水層。根據(jù)蒸憾過程中原料放置的位置，可以將水 蒸氣蒸憾法劃分為水中蒸骼、水上蒸憎和水氣蒸餡。其 中，水中蒸憾的方法對(duì)于有些原料不適用，如柑橘和檸 檬。這是因?yàn)樗姓艉稌?huì)導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解 等問題。因此，柑橘、檸檬芳香油的制備通常使用壓榨 法。植物芳香油不僅揮發(fā)性強(qiáng)，而且易溶于有機(jī)溶劑， 如石油瞇、酒精、乙醛和戊烷等。不適于用水蒸氣蒸憎 的原料，可以考慮使用萃取法。萃取法是將粉

5、碎、干燥 的植物原料用有機(jī)溶劑浸泡，使芳香油溶解在有機(jī)溶劑 中的方法。芳香油溶解于有機(jī)溶劑后，只需蒸發(fā)出有機(jī) 溶劑，就可以獲得純凈的植物芳香油了。但是，用于萃 取的有機(jī)溶劑必須事先精制，除去雜質(zhì)，否則會(huì)影響芳 香油的質(zhì)量。?用于提煉玫瑰精油的玫瑰花要在花開的盛期采收，大 約是每年的5月上、中旬。在此階段，花朵含油量最 高。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)下面給出了提取玫瑰精油和橘皮精油的相關(guān)資料， 請(qǐng)選擇一個(gè)實(shí)驗(yàn)，思考有關(guān)問題，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)， 寫出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案。（一）玫瑰精油的提取玫瑰精油是制作高級(jí)香水的主要成分，能使人產(chǎn)生 愉悅感。玫瑰精油的價(jià)格非常昂貴，工業(yè)上大約需要5 kg 玫瑰花瓣才能提取出1滴純正的玫

6、瑰精油。本實(shí)驗(yàn)只是 對(duì)玫瑰精油進(jìn)行粗提取，玫瑰花瓣與清水的質(zhì)量比為1: 4,旁欄中繪出了操作流程圖（圖 6-1）。辯膻理花+清事曲/K但合釗加人N1C1沖離油層柚人無忒阪N人過眶玫瑰油Efi-i握戢玫瑰梢油的峑驗(yàn)泮程示找陽資料一根據(jù)玫瑰精油的性質(zhì)選擇提取方法玫瑰精油的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，能隨水蒸氣一同蒸餾。請(qǐng)根據(jù)這些性質(zhì)。思考有 關(guān)玫瑰精油提取方法的問題。1. 如果使用水蒸氣蒸餾法，你認(rèn)為在水中蒸餾、水 上蒸餾和水氣蒸餾的方法中，哪一種更簡(jiǎn)便易行？2. 可以使用有機(jī)溶劑萃取嗎？使用萃取的方法有哪些優(yōu)點(diǎn)和不足?資料二水蒸氣蒸餾的原理和裝置不知你是否注意過，家里燒菜的時(shí)候，當(dāng)燒

7、肉或者熟湯時(shí)，鍋蓋的內(nèi)表面往往會(huì)出現(xiàn)許多乳白色的液滴， 當(dāng)鍋蓋冷卻下來后，這些乳白色的液滴會(huì)分離成油滴和 水滴。乳白色液滴是油隨著水一同蒸發(fā)而形成的，冷凝 后，油與水又會(huì)重新分離。水蒸氣蒸餾植物芳香油應(yīng)用 了同樣的原理。但是，提取玫瑰精油時(shí)，能夠只用鍋和 鍋蓋嗎？這恐怕不行，至少我們會(huì)擔(dān)心蒸餾出的玫瑰油 因不能及時(shí)收集，會(huì)重新落回鍋里。那么，應(yīng)該使用怎 樣的裝置呢？圖6-2是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的蒸餾裝置，請(qǐng) 分析裝置中每一部分分別有哪些作用。如果沒有現(xiàn)成的 儀器用具，你能自己設(shè)計(jì)一套蒸餾裝置嗎?P想一想，圖中的裝置應(yīng)該按照怎樣的順序來安裝?資料三乳濁液的處理和玫瑰液的回收 水蒸氣蒸餾后，錐形瓶中將

8、收集到乳白色的乳濁液, 這是玫瑰油與水的混合物。下一步，我們希望能將玫瑰 油與水分開。這時(shí)，只需向乳化液中加入 NaCI,增加鹽 的濃度，就會(huì)出現(xiàn)明顯的分層。然后再用分液漏斗（圖6-3 ）將這兩層分開。分離的油層還會(huì)含有一定的水分， 一般可以加入一些無水 NaSO吸水，放置過夜，再過濾 除去固體NaSQ就可以得到玫瑰油了。圖百-3分液漏卑（二）橘皮精油的提取從橘皮中提取的橘皮油，無色透明，具有誘人的橘 香味，主要成分為檸檬烯，是食品、化妝品和香水配料 的優(yōu)質(zhì)原料，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。橘皮精油主要貯藏 在橘皮部分，由于橘皮精油的有效成分在用水蒸氣蒸餾 時(shí)會(huì)發(fā)生部分水解，使用水中蒸餾法又會(huì)產(chǎn)生原料

9、焦糊 的問題，所以一般采用壓榨法。圖 6-4繪出了具體的操 作流程。石灰水浸泡漂哉壓榨過濾橘皮油再次過擔(dān)髀®圖&-4提取橘應(yīng)稱油的實(shí)號(hào)酒稈示竜圖? Ca(OH 2溶液的俗名是石灰水，pH為12,強(qiáng)堿性, 能夠破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分解果膠，防止橘皮壓榨時(shí)滑脫, 提高出油率。?實(shí)驗(yàn)中要注意避免石灰水與皮膚接觸。橘皮可以放入 家用榨汁機(jī)中粉碎壓榨，但要注意安全。資料一橘皮的處理新鮮的柑橘皮中含有大量的果蠟、果膠和水分，如 果直接壓榨，出油率較低。為了提高出油率，需要將柑 橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡。為了能將柑橘皮均勻 地浸泡在石灰水中，想一想，可以采取哪些措施？你不 妨將未經(jīng)浸泡的樣品

10、作為對(duì)照，探究浸泡時(shí)間對(duì)出油率 的影響。資料二橘皮的壓榨壓榨之前，首先要用流水漂洗橘皮，撈起橘皮后，瀝干水分。壓榨是個(gè)機(jī)械加壓過程，既要將原料壓緊, 防止原料滑脫，又要將油分?jǐn)D壓出來。你可以參考圖示 的手動(dòng)壓榨的原理（圖6-5）,自己設(shè)計(jì)壓榨的方案。設(shè) 計(jì)時(shí)要考慮容器能夠承受的壓力范圍，防止將容器壓破, 導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗和發(fā)生安全事故。M榨桶感液盤圖五-5手動(dòng)壓榨原理示意圖為了使橘皮油易于與水分離，還要分別加入相當(dāng)于橘皮質(zhì)量0.25 %的NaHC：和5%勺NaSQ,并調(diào)節(jié)pH至 7&資料三壓榨液的處理壓榨液中含有橘皮精油和大量的水分，還有一些糊 狀殘?jiān)入s質(zhì)?？梢韵扔闷胀ú即^濾除去固體物

11、和殘 渣，然后離心進(jìn)一步除去質(zhì)量較小的殘留固體物，再用 分液漏斗或吸管將上層的橘皮油分離出來。此時(shí)的橘皮油還含有少量的水和果蠟，需在 510°C下靜置57 d , 使雜質(zhì)沉淀，用吸管吸出上層澄清橘皮油，其余部分通 過濾紙過濾，濾液與吸出的上層橘油合并，成為最終的 橘皮精油。操作提示（一）玫瑰精油的提取1蒸餾時(shí)許多因素都會(huì)影響產(chǎn)品的品質(zhì)。例如，蒸八、餾溫度太高、時(shí)間太短，產(chǎn)品品質(zhì)就比較差。如果要提 高品質(zhì)，就需要延長(zhǎng)蒸餾的時(shí)間。2.蒸餾操作時(shí)的注意事項(xiàng)請(qǐng)查閱相關(guān)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)。（二）橘皮精油的提取橘皮在石灰水中的浸泡時(shí)間為10 h以上。橘皮要浸透，這樣壓榨時(shí)不會(huì)滑脫，出油率高，并且壓榨液的粘 稠度不會(huì)太高，過濾時(shí)不會(huì)堵塞篩眼。結(jié)果分析與評(píng)價(jià)1你是否提取出了玫瑰精油或橘皮精油？你能描述提取出的精油的特點(diǎn)嗎?2.請(qǐng)根據(jù)你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算出油率，分析成功的 經(jīng)驗(yàn)或失敗的教訓(xùn)，提出改進(jìn)的建議。芳杳油質(zhì)量出油率=課題延伸本實(shí)驗(yàn)提取的攻瑰精油和橘皮精油中仍然含有大量 的雜質(zhì)，你可以在查閱資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提純芳香 油，使芳香油的純度更高、香氣更濃厚。如果你有興趣的話，可以在提取玫瑰精油或橘皮精 油的基礎(chǔ)上，查閱資料，設(shè)計(jì)提取其他植物芳香油的實(shí) 驗(yàn)方案