植物中天然香料的提取及香料成分分析預(yù)習(xí)報告

1、植物中天然香料的提取及香料成分分析預(yù)習(xí)報告摘要植物中蘊(yùn)含大量天然香料，報告就天然香料的基本知識與分類的進(jìn)行簡單介紹。簡明分析了蒸餾法、壓榨法、浸提法和吸收法四種提取方法的適用條件，優(yōu)缺點以及分離方法。為更好的對香料成分進(jìn)行分析，報告介紹了關(guān)于香料產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)和檢測方法。關(guān)鍵詞天然香料肉桂油水蒸氣蒸餾成分分析目錄1 .香料的基本知識21.1 香料的定義21.2 香料的分類21.2.1 天然香料21.2.2 合成香料22 .肉桂油的結(jié)構(gòu)和特點22.1 肉桂油的來源22.2 肉桂油的結(jié)構(gòu)32.3 肉桂油的特點33 .天然香料的提取方法33.1 蒸餾法33.1.1 水蒸氣蒸餾法33.2 壓榨法4

2、3.3 浸提法（萃取法）53.4 吸收法54 .香料產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)及其檢測方法。64.1 檢驗項目64.2 檢驗方法64.2.1 相對密度的測定64.2.2 折射率的測定64.2.3 乙醇中溶混度的確定74.2.4 酸值的測定74.2.5 酯值的測定84.2.6 重金屬的測定94.2.7 紅外光譜測定10參考文獻(xiàn)101 .香料的基本知識1.1 香料的定義香料是一種能被嗅感嗅出氣味和被味感品出香味的物質(zhì)，是用以調(diào)制香精的原料。植物性天然香料也稱植物性精油(essentialoil)，是由植物的花、葉、莖、根和果實，或者樹木的葉、木質(zhì)、樹皮和樹根中提取的易揮發(fā)芳香組分的混合物。1.2 香料的分

3、類以原料的來源可劃分為天然香料和合成香料1.2.1 天然香料指以動植物的芳香部位為原料，經(jīng)過簡單加工制成的原態(tài)香材，其形態(tài)大多保留了植物固有的一些外觀特征，如香木塊、香木片等；或者是利用物理方法從天然原料中分離出來的芳香物質(zhì)，其形態(tài)常為精油、浸膏、凈油、香膏、酊劑等。自然界中現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的香料植物有3600余種，得到有效利用的約400余種。植物的根、干、莖、枝、皮、葉、花、果實或樹脂等皆可成香。動物香料多為動物體內(nèi)的的分泌物或排泄物。約有十幾種，常用的有麝香、靈貓香、海貍香和龍涎香4種。1.2.2 合成香料合成香料是以煤化工產(chǎn)品、石油化工產(chǎn)品等為原料，通過化學(xué)合成方法制取的有香味的化合物。目前世界

4、上合成香料已達(dá)5000多種，常用的產(chǎn)品有400多種。合成香料分類方法主要有兩種：一種是按官能團(tuán)分類，例如可分為酮類香料，醇類香料，酯、內(nèi)酯類香料，醛類香料、烴類香料、醚類香料、氰類香料以及其它香料；另一種是按碳原子骨架分類，可分為萜烯類、芳香類、脂肪族類、含氮、含硫、雜環(huán)和稠環(huán)類以及合成麝香類。合成香料工業(yè)已成為現(xiàn)代精細(xì)化工的重要組成部分。2 .肉桂油的結(jié)構(gòu)和特點2.1 肉桂油的來源肉桂為樟科植物肉桂的樹皮，性大熱，味甘辛，具補(bǔ)陽、溫腎、祛寒、通脈、止痛功效，臨床上常用于補(bǔ)火助陽、散寒止痛、活血通經(jīng)等，肉桂含1%左右的揮發(fā)油，其中桂皮中的油含量最高，主要成分為肉桂醛，具有鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、解熱、抗驚

5、厥、增強(qiáng)胃腸蠕動、利膽、抗腫瘤等作用。他們大量用于視頻、飲料、果糖、化妝品和香料工業(yè)，是一種很重要的芳香油。2.2 肉桂油的結(jié)構(gòu)肉桂油中的主要祖墳是肉桂醛（70%95%及少量的丁香酚、乙酸肉桂酯、水楊醛、香蘭素、苯、甲醛、肉桂酸、水楊酸等。肉桂醛，分子式：C9H8O結(jié)構(gòu)簡式：C6H5CHCHCHO密度：1.046-1.052熔點（C）：75c。"丫折光率（20C）:1.619-1.623比重（25/25C）:1.046-1.050酸值：1.0%沸點（C）：253（常壓）。外觀：無色或淡黃色液體。2.3 肉桂油的特點香氣：有強(qiáng)烈的桂皮油和肉桂油的香氣，溫和的辛香氣息，不應(yīng)有辣味，香氣強(qiáng)

6、烈持久。桂醛較桂醇香氣消強(qiáng)。沸點：肉桂醛沸點較高，但蒸汽壓也較高、易揮發(fā)。溶解性：難溶于水、甘油和石油醴，易溶于醇、醴中。能隨水蒸氣揮發(fā)。穩(wěn)定性：在強(qiáng)酸性或者強(qiáng)堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定，易導(dǎo)致變色，在空氣中易氧化。3 .天然香料的提取方法3.1 蒸播法芳香成分多數(shù)具有揮發(fā)性，可隨水蒸氣逸出，經(jīng)冷凝后因其水溶性很低而易與水分離。因此水蒸氣蒸儲是提取天然香料應(yīng)用最廣的方法，設(shè)備簡單、操作容易、成本低。但由于提取溫度較高，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而破壞，香氣會或多或少受到影響。有水蒸氣蒸儲所得的香料的留香性和抗氧化性也常常較差。采用此法處理得到的香精只含有揮發(fā)成分，而味覺成分未被提

7、取出，因此在植物類香精油的提取中使用較多。但蒸儲技術(shù)存在著操作溫度較高、時間較長、低沸點和水溶性組分缺失較大的缺點。3.1.1 水蒸氣蒸儲法水蒸氣蒸儲是使水蒸氣連續(xù)地流過容器中樣品混合物來進(jìn)行蒸儲的方法。該法避免了精油長時間在高溫下發(fā)生破壞分解、水解或聚合，使精油的質(zhì)量和提取率都得到了一定程度的提高。水蒸氣蒸儲法生產(chǎn)精油主要有水上蒸儲、水中蒸儲、直接蒸汽蒸儲（水氣蒸儲）三種方式。水的作用過程如下：原料表面潤濕一水分子向細(xì)胞組織中滲透一水置換精油或微量溶解一精油向水中擴(kuò)散一形成精油與水的共沸物一精油與水蒸氣同時蒸出一冷凝一油水分離一精油。水中蒸儲加熱溫度為95c左右，植物原料中的高沸點香成分不易

8、蒸出；另外，在直接加熱方式中易出現(xiàn)糊焦現(xiàn)象。水上蒸儲和水氣蒸儲不適于易結(jié)塊和細(xì)粉狀的原料，但這兩種蒸儲法生產(chǎn)出的精油質(zhì)量較好；水氣蒸儲在工藝操作上對溫度和壓力的變化可自行調(diào)節(jié)，生產(chǎn)出的精油質(zhì)量最佳，但具備條件要求較高，需要附設(shè)鍋爐，于大規(guī)模生產(chǎn)。止匕外，加熱方式、蒸汽速度、操作壓力、操作溫度等因?qū)Τ鲇吐示杏绊?。分離方法：油水混合物經(jīng)冷凝回流，從冷凝管回流下來的冷凝水和精油落下被收集的滴液漏斗中，油水分層，油在上層，排空水層，重復(fù)操作幾次，降溫，將水盡量分離出來，剩下產(chǎn)品可以入回收瓶中保存。3.2 壓榨法用壓榨法可以從例如檸檬、柑橙等果實中提取香精油。此類果實的香味成分包藏在果皮油囊中，用壓榨

9、機(jī)械將其壓迫就可把芳香油擠出。經(jīng)分離和澄清可得壓榨油。壓榨加工通常在常溫下進(jìn)行，香料油中的成分很少被破壞，因而可保持天然香味，但制得的油常帶顏色，而且含有蠟質(zhì)?；驹硎遣捎谜淠シê凸赫シ▽⒑枷阌洼^多的果皮中的芳香油分壓榨出來，并噴水使油和水混合流出，再經(jīng)高速離心機(jī)將精油分離出來。此法生產(chǎn)過程在常溫下進(jìn)行，確保了芳香油中菇烯類化合物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使精油質(zhì)量提高、香氣逼真。該法傳統(tǒng)上主要采用整果壓榨法和果皮海綿吸收法，近代生產(chǎn)方法采用整果冷磨法和果皮壓榨法。榨磨過程主要包括循環(huán)噴淋水、過濾與沉降、離心分離、榨磨后果皮處理幾個工藝過程。壓榨法一般用于柑橘類植物精油提取，具最大特點是

10、生產(chǎn)過程可以在室溫下進(jìn)行，確保產(chǎn)品質(zhì)量，使其香氣逼真。通過水蒸氣蒸餾和壓榨法比較實驗提取柑橘香精油的結(jié)果表明，利用壓榨法生產(chǎn)的香精油，出油率較低為1.0%1.6%,但氣味佳，其香氣更接近于天然鮮橘果香，色澤為淡黃色液體，壓榨后的殘渣仍可用水蒸氣蒸餾法提取得到部分橘油。如若使用低成本、低能耗、一般效率的工藝路線來提取柑橘香精油，建議采用壓榨法生產(chǎn)。但是壓榨法操作復(fù)雜，出油率低，不適于工業(yè)推廣。分離方法：榨出物用布氏漏斗抽濾，得油水混合物，放入離心機(jī)分離，將上層油層分離出來。后在58低溫靜置一星期。待雜質(zhì)下沉后將上層清油吸出即可得質(zhì)量較好的油品。3.3 浸提法（萃取法）適用于芳香成分易受熱破壞或易

11、溶于萃取溶劑的香料，目前主要用在鮮花上。通常是將鮮花至于密封容器中，用有機(jī)溶劑冷浸一段時間，然后將溶劑在適當(dāng)減壓下蒸餾回收，得到鮮花浸膏。其特點是可以不加熱，在低溫下進(jìn)行，除了揮發(fā)性組分外還可以提取其中重要的、不揮發(fā)生性成分。這樣得到的香料香氣一般比較齊全，留香持久。但也含色素和蠟質(zhì)，并且水溶性較差。必要時，萃取可在適當(dāng)加熱的條件下進(jìn)行。工業(yè)上主要有四種浸提方式：固定浸提、攪拌浸提、轉(zhuǎn)動浸提和逆流浸提。固定浸提原料靜止不動，保持了鮮花組織不受損失，有利于提高產(chǎn)品的香氣質(zhì)量，不足之處是生產(chǎn)效率較低。轉(zhuǎn)動浸提是我國目前普遍使用的浸提方式，但其僅使用于花瓣較厚的進(jìn)口原料。逆流浸提生產(chǎn)效率高，但是設(shè)備

12、復(fù)雜，投資較大，維修也有較大難度。影響浸提效果的因素有：浸提劑的種類、浸提溫度、浸提時間、浸提次數(shù)等。不同香料有不同的最佳浸提條件，選擇正確的浸提劑尤為重要，不僅要考慮芳香原料成分和產(chǎn)品質(zhì)量要求，并按“相似相溶”原則選擇最適宜的溶劑，還要考慮所選溶劑必須無高沸點殘留物。分離方法：先對浸出液進(jìn)行減壓分餾，趕走大部分溶劑，后置于恒溫水浴中加熱繼續(xù)蒸發(fā)溶劑，直至完全蒸除。冷卻后可得油狀或軟膏狀產(chǎn)品。3.4 吸收法吸收法生產(chǎn)天然香料原理與浸提法相似，只是吸收法采用非揮發(fā)性溶劑或固體吸附劑。吸收法加工溫度低，芳香成分不易破壞，產(chǎn)品香氣質(zhì)量最佳。因此，在天然香料的生產(chǎn)中，對于一些芳香成分容易釋放，香氣強(qiáng)的

13、茉莉花、蘭花、橙花等名貴花朵，可以采用吸收法加工，生產(chǎn)一些受歡迎的高檔香料。吸收法生產(chǎn)天然香料主要有兩種形式，非揮發(fā)性溶劑吸收和固體吸附吸收法。吸收法的不足之處在于吸附劑吸附容易小，當(dāng)處理量大時需耗用大量吸附劑，吸附劑需要再生也給生產(chǎn)過程連續(xù)化、自動化操作帶來一定困難。4 .香料產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)及其檢測方法。4.1 檢驗項目感官檢驗：香氣、香味和外觀的鑒定。物理常數(shù)的測定：相對密度，折射率，旋光度，熔點，凝固點，閃點，沸點，乙醇中溶混度，蒸發(fā)后殘留物的定量測定?；瘜W(xué)常數(shù)測定：酸值，酯值，醇量，好值，酚量。毒理檢驗：Pb含量官能團(tuán)檢測：紅外光譜法4.2檢驗方法4.2.1 相對密度的測定在20c

14、時，一定體積試樣的質(zhì)量與20c時同樣體積的蒸儲水的質(zhì)量比。其表示符號是dloo(a)儀器設(shè)備玻璃比重瓶：25ML。標(biāo)準(zhǔn)溫度計：050c(0.1C/刻度)恒溫水?。?0c±0.2C。分析天平：準(zhǔn)確度萬分之一，0.0001。(b)比重瓶準(zhǔn)備：洗凈：銘酸洗液蒸儲水乙醇丙酮或乙醴。(c)蒸儲水稱重新煮沸并冷卻到20c左右的蒸儲水注入比重瓶中，放入恒溫水浴恒溫30分鐘，擦干，稱重。(d)待測樣品的稱重樣品瓶倒空一洗滌一干燥一裝入樣品一恒溫一擦干一稱重。20d20(e)結(jié)果表示式中：m0空比重并O勺質(zhì)量(g)ml裝入蒸儲水后比重瓶的質(zhì)量(g)m2裝入樣品后比重瓶的質(zhì)量(g)4.2.2 折射率的測

15、定光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，光的方向就會發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱之為光的折射。(a)儀器設(shè)備：阿貝折光儀恒溫水?。?0C±0.2C(b)結(jié)果計算：n：0=nd0.004(t-20)如果在測定折光率時未用恒溫水浴，采用下式校正：式中nd是操作溫度T是所測出的折射率。4.2.3 乙醇中溶混度的確定在20c時，當(dāng)1體積的某種精油和V體積一定濃度的乙醇水溶液的混合液澄清透明，并且再將此濃度的乙醇溶液漸漸加入至總?cè)莘e為20容積而仍能保持澄清時，則認(rèn)為此精油能與V體積或更多容積的此濃度的乙醇水溶液溶混。實驗用1ml試樣溶于3m170%(V/V)的乙醇溶液中。4.2.4 酸值的測定酸值(AM:中和

16、1g精油中所含的游離酸時所需KOH的質(zhì)量/mg。(a)試劑及設(shè)備用酚丈或酚紅作指示劑，0.1mo1/LKOH中和95%L醇，使之成中性。KOH0.1mol/LKOH醇溶液及0.5mol/LKOH勺乙醇溶液。在測定酸值之前24小時內(nèi)應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定。指示劑：2g酚酥配成1000ml溶液；0.4g酚紅配成1000mol乙醇溶液。滴定管：50ml或25ml,刻度為0.1ml。分析天平、錐形瓶、水溶等常用設(shè)備(b)測定方法準(zhǔn)確稱取2g精油樣品(準(zhǔn)確到0.5mg),置于100ml錐形瓶中，加入5ml95%中性乙醇溶解。力口5滴酚酥指示劑，用0.1mol/L或0.5mol/L標(biāo)準(zhǔn)KOH醇溶液滴定。堿液滴加速度應(yīng)

17、均勻，每min約30滴，錐形瓶要不斷震蕩。第一次出現(xiàn)在10s內(nèi)不消失的紅色即為終點。錐形瓶中的溶液可以用來測定酸值。如果在所測定的精油中含有酚類化合物，應(yīng)采取酚紅指示劑。(c)結(jié)果計算酸值可按下列計算：56. 1CV酸值(AV)=W對于含有大量游離酸的精油，使用0.5mol/LKOH乙醇溶液滴定為宜。MaMb游離酸含量()=20W=100W式中：V滴定試樣中所耗KOH容液體積，ml;C-KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(0.1mol/l或0.5mol/l)a中和所用0.5mol/lKOH溶液體積，mol；b中和所用0.5mol/lKOH溶液體積，ml;VW-試樣的質(zhì)量，g;M酸的分子量：如果是二元酸，計算結(jié)

18、果應(yīng)除以2,如果是三元酸，計算結(jié)果應(yīng)除以3。4.2.5酯值的測定酯值(EV):中和lg精油中酯在水解釋放出酸所需要的KOHffi量(mg)。測定原理：在規(guī)定的條件下，用過量的標(biāo)準(zhǔn)KOH乙醇溶液水解精油中的酯類，然后用標(biāo)準(zhǔn)鹽溶液滴定過量的堿。(a)試劑和制備：中和乙醇、KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液、指示劑均與酸值所用試劑相同。標(biāo)準(zhǔn)鹽酸濃度為0.5mol/l。皂化瓶(100200mol)、分析天平、滴定管、移液管、水溶等所用設(shè)備。(b)測定方法：準(zhǔn)確稱取2g精油樣品(準(zhǔn)確到0.5mg),置于100ml皂化瓶中，加入5ml中性乙醇和5滴酚吹指示劑。0.1mol/l標(biāo)準(zhǔn)KOH溶液中和試劑中所含游離酸，然后用移液管準(zhǔn)

19、確加入0.5mol/lKOH乙醇溶液10ml,裝上長100cm、直徑約1cm的空氣冷凝管，在水浴上回流加熱1h,以使精油中所含酯類充分皂化。皂化完畢后，在室溫下冷卻1520min加入3滴酚吹指示劑，用0.5mol/l鹽酸滴定。為了測定消耗的堿液量，應(yīng)同時作空白實驗。在皂化瓶中用5ml乙醇代替精油試樣，其他在操作均于上述相同。兩次實驗所用的酸液的差數(shù)即相當(dāng)于精油中酯類皂化所需堿液量。(c)結(jié)果計算酯值(EV)=56. 1 QM -V)W28.01 aW假如精油主要為一元酯，則酯含量為:酯含量()=Mm酯值56. 1M a20W對二元酯，計算結(jié)果應(yīng)除以2;對于三元酯，計算結(jié)果應(yīng)除以3式中：V0空白

20、實驗耗費0.5mol/l鹽酸溶液體積，ml;V試樣測定耗用0.5mol/l;A皂化所用0.5mol/lKOH溶液體積，ml;C標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液濃度，0.5mol/l;W試樣白質(zhì)量，g；M酯的分子量；56.1KOH勺分子量.4.2.6重金屬的測定（a）含鉛量的測定測定原理在酸性（pH34）條件下，試樣中的重金屬離子與硫化氫作用，生成棕黑色物質(zhì)，與同法處理的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，做限量試驗。測定步驟1、標(biāo)準(zhǔn)色溶液的配制：用移液管取2mL鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液，加入50mL納氏比色管中，用量筒加入0.5mL乙酸溶液，加水稀釋至25mL,再加入10mL飽和H2s溶液后，搖勻，于暗處靜置10min。2、試樣的測定：稱取2g

21、試樣，精確至0.1g,置于50mL蒸發(fā)皿中，于沸水浴上蒸干，先用小火炭化，然后于550C灰化。冷卻后，加0.5mL乙酸溶液，溶解后加20mL蒸儲水，必要時過濾。置于50mL納氏比色管中，力口1滴酚吹指示劑，用氨水溶液調(diào)至淡紅色，加0.5mL乙酸溶液，加入10mL飽和H2s水溶液，加水至50mL,搖勻，在暗處放置10min。用目視比色法比較試樣溶液和標(biāo)準(zhǔn)色溶液的顏色，若10min內(nèi)試樣顏色不深于標(biāo)準(zhǔn)色溶液顏色，則試樣重金屬含量（以Pb計）即為合格。（b）含種量的測定測定原理先以KI、SnCl2將五價As還原為三價As。然后，與新生態(tài)氫（由鋅粒與酸作用生成）作用生成神化氫，神化氫使澳化汞試紙產(chǎn)生黃色至橙色的色斑。最后比較試樣種斑和標(biāo)準(zhǔn)神斑的顏色，判斷試樣的含種量是否合格。1、測種裝置玻南測種管上部裝TT乙酸鉛棉花下部插入橡皮塞中使小孔恰好在橡皮賽下露出。澳化汞試紙固定于玻璃測種管上端平面與玻璃帽下端平面之間。王-3利砂把0-也口工壽-福E*吃2、分析天平、沸水浴、馬弗爐、干燥器。3、蒸發(fā)皿50mL瓷質(zhì)蒸發(fā)皿。測定步驟試樣種斑的制備1、稱取1g香精試樣，精確至0.1g,置于50mL蒸發(fā)皿中，加1g氧化鎂及5mL硝酸鎂溶液，同時取同量的氧化鎂及硝酸鎂溶液作空白，在水浴上蒸干后，用