畢業(yè)論文：油皮類精油提取及應用現狀

1、嘉應學院 畢業(yè)論文（設計）課題名稱柚皮精油的提取及應用現狀專業(yè)及班級生物科學1201學號 121060044姓名 羅慶榮指導老師 朱遠平年 月 日柚皮精油的提取及應用現狀摘 要綜述了國內外提取柚皮精油的工藝方法（包括傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法、冷榨法、有機溶劑浸提法，CO2超臨界萃取法）和作用機理，以及提取所得香精油的出油率及香氣成分，并在此基礎上對我國柑橘類精油提取技術的前景進行了展望。關鍵詞 柚子 精油 蒸餾法 冷榨法 超臨界Extraction of citrus essential oils and Application StatusAbstractProcess of extraction

2、 of citrus essential oils at home and abroad (including traditional steam distillation, cold pressing method, the organic solvent extraction, supercritical CO2 extraction method) and the mechanism, and extract the essential oils obtained oil yield and aroma components, and on this basis, the prospec

3、ts of China's citrus oil extraction technology prospect.Keywords citrus essential oils distillation cold pressing method 目 錄1概述12柚皮精油的提取方法及工藝12.1水蒸氣蒸餾法12.2冷榨法22.3超臨界流體萃取法32.4有機溶劑浸提法43各種柑橘類精油提取方法的比較研究53.1精油得率53.2純度的比較63.3產品顏色、氣味和透明度的比較64國內柑橘精油提取技術的展望64.1提高精油的產量及品質64.2培育優(yōu)良的柑橘品種64.3提高皮渣的綜合利用率75小結7致

4、 謝8參 考 文 獻9嘉應學院生命科學學院學生畢業(yè)論文羅慶榮：柑橘類精油的提取及應用現狀 正文第 11 頁 共 11 頁1概述柑橘類精油是天然香精香料中的一大類,在食品、日化及醫(yī)療保健行業(yè)具有廣泛的應用。本文結合課題組的前期研究,論述了柑橘類精油提取方式的發(fā)展以及提取方法對精油品質的影響,闡述了對柑橘類精油進行濃縮精制的必要性和益處,探討了濃縮精制方法的特點與高倍濃縮精油的發(fā)展前景,為提高我國柑橘類精油的品質和市場競爭力拓寬思路。 更多還原柑橘是世界上分布較廣和產量較高的水果之一，原產于熱帶、亞熱帶雨林地區(qū)，性喜溫暖潮濕的氣候。柑橘果實色、香、味兼優(yōu)，鮮食和加工兼宜，經濟價值很高，不僅富含糖和

5、各種礦物質，還含多種維生素，其中尤以VC最多。柑橘果皮是柑橘深加工后的副產物，如將果皮填埋或加工成飼料來處理，效果均不理想，而且商業(yè)意義不大。因此世界上許多國家就如何利用柑橘廢棄物進行了大量探索和研究。柑橘副產物加工的重要途徑之一便是精油的提取，這不僅充分利用了柑橘副產物，避免了資源損失，同時還開拓了新的市場，創(chuàng)造了價值。柑橘果皮中含有香精油、纖維素、橙皮色素、果膠、橙皮苷等，這些物質在食品、化妝品和醫(yī)藥工業(yè)中都有重要的應用。2柑橘精油的提取方法及工藝2.1水蒸氣蒸餾法2.1.1蒸餾法原理與工藝蒸餾法是一種傳統(tǒng)的方法，分為水上蒸餾、水中蒸餾和直接蒸氣蒸餾3種。其原理是水分子向果皮細胞組織中滲透

6、，置換出香精油，在水蒸氣作用下，形成的油水共沸物同時被蒸餾出來，此過程同時存在3種不同的作用，即擴散、水解和熱解作用。柑橘皮精油具有沸點低、密度小、可隨水蒸氣揮發(fā)等特點，可利用這些特點用蒸餾法提取。柑橘精油的提取工藝為：先用破碎機將原料粉碎成3-5 mm的細粒，即可放入蒸餾裝置內提取精油；水分子容易向果皮細胞組織中滲透，置換出香精油，使精油向水中擴散，在水蒸氣作用下形成油水共沸物同時蒸出，蒸餾出的油水混合物，靜置后分離出油層，即可得到橘皮精油。在陳志慧的研究中，柑橘最佳破碎粒度為4 mm，用揮發(fā)油提取器提取橘皮油，提取完全時間為1.5 h，加入質量分數為3的NaCl，可提高出油率20。陳純馨等

7、人的研究中，柑橘破碎粒度為3 mm，提取時間為2.5 h，得油率為2.13。李建敏的研究中，柑橘破碎粒度為2-3 mm，加入質量分數3的NaCl，蒸餾120 min，收集餾分，油水分離，采取常壓靜置，再進行離心分離，可除去大部分雜質，在精油中加入無水乙醇和水硫酸鈉，置于冰箱中24 h，進行深度純化，得到橘屬精油，水蒸氣蒸餾鮮橘皮的得油率為2.0；水蒸氣蒸餾干橘皮的得油率為2.6。2.1.2蒸餾法的優(yōu)點及存在問題水蒸氣蒸餾法用于柑橘皮中精油的提取，設備簡單、容易操作、成本低，出油率較高，可達到1.2%-2.1%。實驗中所采用的水蒸汽蒸餾為水中蒸餾蒸餾均勻、一致、完全，而且水油冷凝液較快進入冷凝器

8、，因此所得精油品質較好，有較佳的氣味，其香氣接近于鮮橙果香，色澤為黃色液體，蒸餾后的果皮可以繼續(xù)用來提取果膠物質。由于操作溫度較高，會引起精油中熱敏性化合物的熱分解和易水解成分的水解，降低了精油品質，造成餾分損失，并且柑橘油在高溫下易水解生成新的雜質，水解和熱解作用是不利因素。加熱方式、蒸餾速度、破碎度、浸泡度、添加劑、操作溫度等工藝條件對出油率均有影響。2.2冷榨法2.2.1冷榨法的原理與工藝從柑橘植物的果皮中提取精油，目前大多以壓榨或冷壓法制得。柑橘類果皮中精油位于外果皮的表層，含精油的油囊直徑一般可達0.4-0.6 mm，由較大、無管腺、周圍無色壁、有退化的細胞堆積包圍而成。如果不經破碎

9、，無論減壓或常壓，油囊都不易破裂，精油不易流出。但橘皮在水中浸泡一定時間后，取出用手擠壓，會有一股橘油噴射而出，這是因為水能滲入油囊中，使油囊內壓增加，施加外壓能使油囊破裂，從而精油射出。因此，榨磨法的基本原理，就是利用有尖刺的突起物刺傷橘皮外果皮，使油囊破裂而釋放出精油來。用適量的噴淋水液把精油從該組織中洗脫下來，再通過篩網過濾與沉降，用轉速為6 000 r/min的高速離心機分離，從而獲得柑橘精油；還可采用溶劑萃取、真空分餾脫萜而得到脫萜柑橘精油。原料選擇必須是新鮮無霉爛的柑橘果皮。預處理時先用清水浸泡，然后用浸泡劑（過飽和石灰水浸泡）浸泡，果皮與浸泡劑的質量比約為14，浸泡時間12-20

10、 h。用清水洗去殘留在果皮表面上的浸泡劑，使pH值為7-8，接著進行均勻、衡量、連續(xù)或間歇的加料壓榨。在生產過程中要用水進行噴淋。為防止壓榨法生產過程中精油黏稠液（乳膠液）的生成，常在噴淋水中加入少許水溶性電解質（如硫酸鈉等），其質量分數為0.2%-0.3%；還要用碳酸氫鈉或乙酸，使噴淋液的pH值控制在7-8或6-7，弱堿性有利于抑制酶菌的活性，弱酸性可保護柑橘類精油中的有效成分。從果皮上或碎皮上沖洗下來的油水混合液，都要經過粗濾和細濾。粗濾多數采用連續(xù)旋轉式圓篩過濾器，銅網網眼一般為24-60目，而細濾銅網網眼則為80120目。經過濾后，有時還需要通過多級隔板式沉降槽進行沉降，使其成為果膠鹽

11、類物質而逐漸沉降下來。經過過濾或沉降后的油水混合液，還須經高速離心分離后才能獲得精油。高速離心分離機轉速為6 000 r/min。經過高速離心分離后得到的精油需要置于5-10低溫處靜置一段時間，使水和雜質充分沉淀下來，靜置后分離出水和沉淀物，再經減壓過濾除去細小的懸浮雜質，便可得到精油產品。得到精油產品后，還需要對榨磨后的果皮進行處理，對精油除萜。2.2.2冷榨法的優(yōu)缺點與水蒸氣蒸餾法相比，冷榨法由于在室溫下操作，未經熱處理及精油中含有天然抗氧化物（如酚類物質），因此有較佳的氣味，其香氣更近于鮮橘果香，色澤為淡黃色液體，成分中含有較多醇類和較少檸檬醛。但此法所得產品純度低，可能含有水分、葉綠素

12、、黏液質及細胞組織等雜質而呈混濁狀態(tài)，同時很難將揮發(fā)油完全壓榨出來，出油率較低，為1.0%-1.6%。2.3超臨界流體萃取法2.3.1超臨界流體萃取法的原理與工藝柑橘精油的主要成分是萜烯類、倍半萜烯類，以及高級醇類、醛類、酮類、酯類等組成的含氧化合物，其中95以上是萜烯類和倍半萜烯類化合物，雖然含氧化合物占的比例很小，但卻是柑橘精油香氣的主要來源。萜烯類化合物很容易因加工（如蒸餾、蒸發(fā)及貯存）不當而導致氧化及酶促反應，產生香芹酮、香芹醇等異味物，從而使精油品質下降，并縮短貨架期。因此生產上需要進一步濃縮香精，以脫除萜烯類化合物，這樣不僅可提高柑橘油的風味強度，而且由于萜烯類濃度下降而提高了產品

13、的穩(wěn)定性和溶解性。同時也由于產品體積的減小，可降低貯存和運輸費用。自20世紀80年代以來，超臨界流體萃取技術發(fā)展十分迅速，該技術在柑橘加工上的應用也引起人們的重視，目前正從試驗研究階段向工業(yè)化生產過度，有的國家已開始實現商業(yè)性生產。超臨界流體萃取是一種新的萃取工藝，目前應用于少數名貴植物香料的萃取。超臨界CO2萃取技術特別適合不穩(wěn)定產物和生理活性物質的分離精制，在香料界具有廣闊的應用前景。超臨界CO2萃取技術是利用CO2在臨界點附近的超臨界區(qū)域內與待分離混合物中的溶質具有異常相平衡行為和傳遞性能，及對溶質的溶解能力隨壓力和溫度微小變化能產生劇烈變化的特性，從而達到溶質分離的一項技術。CO2的臨

14、界溫度（31.3）和臨界壓力（7.15 MPa）相對較低，且具有無毒、不易燃、不易爆、價格低廉及易于安全地從混合物中分離等優(yōu)點，使之成為一種理想的萃取劑。有文獻指出，在壓力20 MPa下，較低的萃取溫度對萃取有利；而在30 MPa下，較高的萃取溫度對萃取更為有利。在壓力20 MPa下，40時的精油萃取得率要高于50時的萃取得率；相反，在30 MPa下，溫度升高引起的溶解能力提高，抵消了密度降低引起的溶解能力下降，前者占主導地位，此時高溫有利于萃取的進行。文獻還指出原料處理方式、溫度、壓力、添加劑等因素對超臨界萃取的影響，并且從精油得率高低，活性成分可能存在的熱敏性，以及經濟成本等角度來綜合分析

15、，認為選用新鮮干燥的柑橘果皮，以壓強20 MPa，溫度40作為超臨界CO2萃取柑橘果皮精油的條件最為合適，并且可以在萃取終點添加夾帶劑來進行二次萃取，萃取率可提高到6.6。2.3.2超臨界流體萃取法的優(yōu)缺點與傳統(tǒng)提取橘皮精油的方法相比，超臨界CO2萃取技術具有許多獨特的優(yōu)點，如萃取率高、操作參數容易控制、操作溫度低、能保留香料的有效成分及不需要濃縮步驟等。因此，超臨界CO2萃取特別適合于對不穩(wěn)定產物和生理活性物質的分離精制，在香料工業(yè)中具有廣泛的應用前景。超臨界CO2萃取的過程中不會發(fā)生化學反應，且無味、無臭、無毒、安全性好；對大多數香氣或香味物質的溶解性能好，萃取出來的天然香料品質極為優(yōu)良，

16、既保留了非常清晰的頭香香韻的香氣輪廓，又對分子量較大的香氣組分或不揮發(fā)的味覺成分，萃取也比較安全，因而萃取物有很好的香氣底蘊；由于超臨界萃取所用的CO2在常溫下是氣體，極易與萃取物分離，所得產品中幾乎無其殘留量，安全、衛(wèi)生。關于超臨界CO2萃取橘皮精油，國內外有很多報道。雖然超臨界流體萃取法能有效地提高香精油的提取率及產品品質，但設備昂貴，操作技術要求較高，需要專門技術人員操作，難以實現工業(yè)化生產。2.4有機溶劑浸提法2.4.1有機溶劑浸提法的原理與工藝有機溶劑浸提法是根據橘皮中各種成分在溶劑中的溶解性質，選用對活性成分溶解度大，對不需要溶出成分溶解度小的溶劑，將有效成分從組織內溶解出來的方法

17、。溶劑浸提過程是一種物質傳遞過程。首先是溶劑由物料表面向內部組織滲透，同時對細胞原生質的精油進行選擇性溶解，溶入溶劑中的精油連同溶劑再擴散到細胞外。當溶劑加入到已適當粉碎的橘皮中時，溶劑由于擴散、滲透作用，通過細胞壁逐漸進入細胞，溶解了可溶性物質，形成了細胞內外的濃度差，從而使細胞內的濃溶液不斷向外擴散，溶劑又不斷進入組織細胞中，如此多次反復，直至細胞內外溶液濃度達到動態(tài)平衡時，將此飽和溶液濾出，繼續(xù)多次加入新溶劑，就可以把所需要的成分近乎完全溶出或大部分溶出。溶劑的種類是影響浸提結果的最主要因素，它需要對有效成分有良好的選擇性，有較低的黏度。前者在于對有效成分有相對大的溶解度，對不必要的成分

18、和果膠、色素等應盡量少溶出，以利于香精油的濃縮提純；后者能使橘皮顆粒易擴散，組分易溶出，此外還必須易于回收。我國目前常用的溶劑有：石油醚、乙醚、乙醇、苯、氯仿、二氯乙烷和丙酮等。浸提法一般用沸點低的石油醚，所得的柑橘精油品質較好。陳純馨分別用正己烷、石油醚和異丙醇進行了比較試驗，結果證明，選用不同的溶劑對精油的提取效果（如脫色效果、外觀、香味、色素、果膠溶出量等）是不一樣的，以正己烷的提取效果最好，石油醚次之，異丙醇最差。2.4.2有機溶劑浸提法的優(yōu)缺點該方法的優(yōu)點在于精油得率高、脫色效果好，缺點是有機溶劑殘留、有毒、萃取時間長、效率低。精油提取器3各種柚皮類精油提取方法的比較研究對各種提取方

19、法所得的香精油進行質量測定，采用折光儀、氣相色譜儀定量測定產品折光率、純度，通過感官定性比較產品顏色、氣味和透明度。3.1精油得率采用水蒸氣蒸餾法提取鮮橘皮香精油，精油得率為1.2%-2.1%；采用壓榨法提取香精油，精油得率為1.0-1.6%。采用超臨界流體萃取法提取香精油的，精油得率為0.9%。采用有機溶劑浸提法提取香精油的精油得率高。3.2純度的比較利用壓榨法生產的精油，因未經熱處理以及油中含有天然抗氧化物（如酚類物質），純度較低。蒸餾法提取的精油，有機溶劑浸提法提取精油原料中的高沸點香料成分也極易被浸提出來，精油純度達到99.2%，純度非常高。采用超臨界CO2萃取柚皮香精油的工藝，其萃取

20、物色味純正，純度較高。3.3產品顏色、氣味和透明度的比較利用壓榨法生產的精油，有較佳的氣味，其香氣更接近于鮮橘果香，為淡黃色液體，壓榨后的殘渣仍可用水蒸氣蒸餾法提取，得到部分橘油；蒸餾法提取的精油為無色液體，香氣稍差有機溶劑浸提最大的特點是加工過程中受熱溫度較低，香料受熱而分解的程度較輕；原料中的高沸點香料成分也極易被浸提出來，因而產品能在較大程度上保留原料的頭香與底香，使得產品香氣成分完整，品質較高，一些含量較低的香料也宜用浸提法加工。采用超臨界CO2萃取柑橘香精油的工藝是可行的，萃取效率高且萃取時間較短。與常規(guī)有機溶劑浸提法相比，其萃取物色味純正，較好地保留了柑橘精油的香氣成分，無溶劑殘留

21、。4國內柑橘精油提取技術的展望4.1提高精油的產量及品質我國提取精油的技術與發(fā)達國家有著一定差距。要提高精油的產量及品質，應考慮選擇優(yōu)良的精油含量豐富的原料，同時應引進先進技術與設備；對出油率高的柑橘品種進行研究及栽培，從原料上保證精油的品質；還需要采取最高效率、最低成本、最好經濟效益的方法進行提取。因此，可考慮以下措施：選擇幾個適栽區(qū)，集中建立較大規(guī)模的柑橘類商品生產基地；選取優(yōu)良、無病毒苗木繁殖；大力發(fā)展以優(yōu)質柑橘香精油為主產品的加工業(yè)，搞好綜合利用；加強科技投入，依靠科技進步，推動我國柑橘業(yè)的發(fā)展。4.2培育優(yōu)良的柑橘品種我國柑橘業(yè)落后的主要原因之一是相關科技不發(fā)達。因此必須在柑橘優(yōu)良砧

22、穗的選育引進、無病毒苗木繁殖、優(yōu)質高產栽培技術推廣、商品化處理，以及加工新技術、新設備的選用等方面強化科技投入；我國柑橘類精油單產遠低于世界先進水平，因此必須在優(yōu)良品種選育、優(yōu)質高產栽培技術采用等方面下大力氣。提高我國柑橘加工水平和產品品質，需要研制或引進先進的技術設備，采用超臨界CO2流體提取香精油等新技術，生產高質量的產品。可以相信，以市場為導向，充分利用我國生態(tài)優(yōu)勢，抓住機遇，大力發(fā)展我國的名優(yōu)檸檬和檸檬香精油等加工產品，前景十分光明。4.3提高皮渣的綜合利用率作為世界上主要的柑橘生產國之一，我國有著豐富的柑橘果皮資源。柚子皮渣是柑橘工業(yè)的副產品，占柑橘總質量的30-45。目前，對皮渣的

23、處理已成為國內柑橘加工企業(yè)的頭號難題。全國每年產生皮渣500×104 t以上，僅湖南省柑橘皮渣產量就高達65×104 t。近年來，歐美和日本等發(fā)達國家為了提高原料綜合利用率，降低成本，提高附加值，相繼從柑橘果品中分離提取出許多功能性成分，開發(fā)成系列高附加值產品，用于食品、化工、保健品和化妝品等領域。柚子果皮是分離、提取香精油產品的良好原料，精油用途廣泛，主要用于食物香料、香皂、洗滌劑、香水、化妝水等產品中。實現柑橘果皮資源的綜合利用和柑橘加工過程的零排放，徹底消除污染，保護環(huán)境，大大提高柑橘加工的效益，充分利用柑橘果皮生產出高附加值的產品，對提高原料利用率、降低生產成本、提

24、升企業(yè)經濟效益和滿足消費者需求都十分重要。5小結柑橘類精油的化學成分都為熱敏性物質，除含有大量易于變化的萜烯類成分外，其主要香成分醛類受熱也容易氧化、變質。因此柑橘精油提取技術必須符合柑橘的物理特性。柑橘精油提取方法的研究，在于研究成本低、效益高、精油得率高的提取方法。因此開發(fā)研究新方法，在原有的方法上不斷改進，是拓寬精油市場的重要途徑。致謝時光荏苒，不覺四年已到頭。畢業(yè)答辯之后，很多熟悉的形影也許就將從身邊永遠地失落了。每年的這個時候，校園總難掩物是人非的感傷。  想對身邊的同學、朋友、老師、食堂的大廚所有我所認識與不認識的人，對校園里的花草樹木、錯落有致的高樓矮房一切生

25、靈和據說沒生命的事物，對這一切的一切說聲謝謝！四年，我們一起演繹了這六百畝土地的電閃雷鳴，一起體味這兩百個禮拜的悲歡離合。相聚是緣，淚痕與汗?jié)n、辛酸與甜蜜、淺薄與深沉，都融入這方寸之地，散落于每一個角落，不分彼此，直至永恒。我欣慰地知道，多年以后這里依然會到處充盈著我的氣息，承載著我的青春歲月，對此我滿懷感激。  感謝嘉大！對于您，我們有過驕傲與自豪，有過苛責與失望，有過頹廢和奮進，有過汗液和熱血四年前，不同的原因進來，四年之后的今天，我們站在岔口再次選擇，或工作、或出國、或讀研就要各奔前程，每個人收獲的果實不一樣，但母校潛移默化的影響，對母校深深的眷戀，卻將同樣長久地伴隨我們。四年歸化于嘉大，此生難改其印記。 本研究及學位論文是在我的導師朱遠平老師的親切關懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。朱老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向朱老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學們，正是由于你們的幫助和支持，