課題植物芳香油的提取

1、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 內(nèi)外許多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)正忙于對各種植物有效成分的研究，反映了人類對植物資源開發(fā)和應(yīng)用逐步深 入的歷程?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，使人類從依靠經(jīng)驗(yàn)利用植物發(fā)展到對植物中的有效成分進(jìn)行化學(xué)分析與別 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)，不易儲(chǔ)存。歐洲中世紀(jì)香料貿(mào)易

2、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、化裝品、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多個(gè)科的植物中提取。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，玫瑰花用于

3、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 括菇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、廣覆香油、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。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蒸儲(chǔ)、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

4、定。水蒸氣蒸儲(chǔ)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)蒸儲(chǔ)過程中原料放置的位置， 可以將水蒸氣蒸儲(chǔ)法劃分為水中蒸儲(chǔ)、水上蒸儲(chǔ)和水氣蒸儲(chǔ)。其中，水中蒸儲(chǔ)的方法對于有些原料不適 用，如柑橘和檸檬。這是因?yàn)樗姓魞?chǔ)會(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，如石油醛、酒精、乙醛和戊烷等。不適于用水蒸 氣蒸儲(chǔ)的原料，可以考慮使用萃取法。萃取法是將粉碎、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

5、溶解于有機(jī)溶劑后，只需蒸發(fā)出有機(jī)溶劑，就可以獲得純潔的植物芳香 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Wj。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滴純正的玫瑰精油。本實(shí)驗(yàn)只是對玫瑰精油進(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

6、了操作流程圖圖 6-1。好理瑰花十清水東塞氣蔑塔油水混合和慵人分寓洲層加入尤水SiiSO.陳水過渡攻現(xiàn)油IF6-1提雙通瑰精油的實(shí)膻流程示意圖資料一根據(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，能隨水蒸氣一同蒸儲(chǔ)。請根據(jù)這些性質(zhì)。思考有關(guān)玫瑰精油提取方法的問題。1 .如果使用水蒸氣蒸儲(chǔ)法，你認(rèn)為在水中蒸儲(chǔ)、水上蒸儲(chǔ)和水氣蒸儲(chǔ)的方法中，哪一種更簡便易行？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？資料二水蒸氣蒸儲(chǔ)的原理和裝置不知你是否注意過，家里燒菜的時(shí)候，當(dāng)燒肉或者熟湯時(shí)，鍋蓋的內(nèi)外表往往會(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

7、的液滴會(huì)別離成油滴和水滴。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)重新別離。水蒸氣蒸儲(chǔ)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)憂蒸儲(chǔ)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)中常用的蒸儲(chǔ)裝置，請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)一套蒸儲(chǔ)裝置嗎？溫度計(jì)圖67蒸腐櫻置想一想，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儲(chǔ)后，錐形瓶中將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

8、水分開。這時(shí)，只需向乳化液中加入NaCl,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。別離的油層還會(huì)含有一定的水分，一般可以加入一些無水N&SO吸水，放置過夜，再過濾除去固體NkSQ就可以得到玫瑰油了。尸卜3傷液翻斗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、化裝品和香 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 用水蒸氣蒸儲(chǔ)時(shí)會(huì)發(fā)生部分水解，使用水中蒸儲(chǔ)法又會(huì)產(chǎn)生原料焦糊的問題，所以一般采用壓榨法。圖 6-4繪出了具體的操作流程。石板水浸泡橘皮油再次過渡前置圈

9、64提取橘皮精油的實(shí)臉漉程示意圖CaOH 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)中要注意防止石灰水與皮膚接觸。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)浸泡的樣品作為對照，探究浸泡時(shí)間對出油率的影響。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

10、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。王手動(dòng)壓榨厚理示意圖為了使橘皮油易于與水別離，還要分別加入相當(dāng)于橘皮質(zhì)量0.25 %的NaHCOm 5%勺N&SO,并調(diào)節(jié)pH至78。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)。可以先用普通布袋過濾除去固體 物和殘?jiān)?，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別離出來。此時(shí)的橘皮油還含有少量的水和果蠟，需在510c下靜置5 7 d ,使雜質(zhì)沉淀，用吸管吸出上

11、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 .蒸儲(chǔ)時(shí)許多因素都會(huì)影響產(chǎn)品的品質(zhì)。例如，蒸儲(chǔ)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)，就需要延長蒸儲(chǔ)的時(shí)間。2 .蒸儲(chǔ)操作時(shí)的注意事項(xiàng)請查閱相關(guān)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊。二橘皮精油的提取橘皮在石灰水中白浸泡時(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)，提出改良的建議。芳香油質(zhì)量原料質(zhì)量課題延伸本實(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，如薄荷油、茉莉