CN105419946B - 一种超高压联合水蒸气蒸馏提取玫瑰精油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高压联合水蒸气蒸馏提取玫瑰精油的方法，包括以下步骤：(1)超高压预处理：将鲜玫瑰花装于蒸煮袋中，向蒸煮袋中加入柠檬酸水溶液，混合均匀后，密封蒸煮袋；(2)将蒸煮袋置于超高压设备中进行超高压处理；(3)超高压结束后，进行水蒸气蒸馏。超高压联合水蒸气蒸馏技术比普通水蒸气蒸馏技术在相同的蒸馏时间内提高玫瑰精油得率4.0％～119.05％。精油中的甲基丁香酚含量降低75.9％。提取速度快，精油质量高，降低能耗。

Description

一种超高压联合水蒸气蒸馏提取玫瑰精油的方法

技术领域

本发明涉及一种玫瑰精油的提取方法，特别涉及一种超高压联合水蒸气蒸馏在酸性介质中提取玫瑰精油的方法。

背景技术

玫瑰精油是由玫瑰鲜花提取的名贵天然精油，其价格昂贵，素有“液体黄金”、“精油皇后”之美称。玫瑰精油中含有香茅醇、香叶醇、芳樟醇、苯乙醇、橙花醇、丁香酚、金合欢醇及其酯类、倍半萜及其衍生物等芳香类物质，是最常用的名贵花香原料，被广泛应用于食品、高档化妆品及烟草等领域中。目前在玫瑰精油提取方面有传统的水蒸气蒸馏提取法、有机溶剂萃取法；也有真空蒸馏法，溶剂提取法与超声波、微波等相结合的方法，CO₂超临界萃取技术以及分子蒸馏提取技术；还有有机溶剂萃取和分子蒸馏技术相结合的提取方法等。虽然报道的提取方法很多，但是这些提取技术存在着诸如出油率低，溶剂残留，纯度不高，工艺复杂，生产设备繁琐，生产成本高等问题。比较而言，水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油是目前国内外生产厂家常采用的方法。该方法是将含有挥发性成分的植物材料与水共同蒸馏，通过扩散作用使芳香化合物等亲油性成分从植物细胞中渗透出来，再与水组成两相混合物而被水蒸汽带出，经冷凝来获取挥发性成分的方法。与其他方法相比,水蒸气蒸馏设备简单、易操作、成本低、蒸馏精油品质好、用途广泛。但其由于破壁效果差，很难获得较高的提取率，精油得率一般在0.02％左右，且由于该方法要在较高温度下蒸馏几个小时，容易引起精油中某些成分的热分解损失及一些杂质含量增高，特别是甲基丁香酚含量的增多。水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油多数以鲜花为原料，玫瑰花从始花期到末花期历时25天，但盛花期则仅5天，鲜花产量的三分之二集中在盛花期，这就需要进行鲜花的贮存：“鲜花临时存放3天之内可用清水浸泡，10天之内可浸入10％的食盐水中，一个月内可用20％的食盐水浸泡保鲜”，“食盐水浸泡还可提高出油率”。也有些报道提出用氯化钾磷酸盐等溶液泡渍也可提高出油率，堆积让鲜花发热、采取发酵措施等均有提高出油率的效果。“水蒸汽蒸馏法提取玫瑰油出油率较低，根据玫瑰品种、花期、工艺不同，鲜花出油率在0.02％左右，最高可达0.045％”。

论文《不同提取方法对牡丹精油理化性质和成分的影响》公开了采用水蒸气蒸馏法、超声波辅助水蒸气蒸馏法和超高压提取法三种方法提取牡丹精油，研究不同提取方法对牡丹精油的理化性质和成分的影响。但是提取介质不是酸性介质，因为采用柠檬酸作为超高压和水蒸气蒸馏的提取介质，可通过适当酸水解反应，破坏玫瑰花中挥发性化合物与糖以配糖键结合形成的糖苷,有效增加了玫瑰精油得率。同时玫瑰花与牡丹花成分不同，其中玫瑰花中含有的甲基丁香酚(Methyl eugenol)是一种存在于玫瑰油中的天然成分，近年研究发现它是一种具有基因毒性和致癌性的成分，而玫瑰精油是广泛应用于食品、化妆品等领域中的产品。所以如何提高玫瑰精油得率的同时降低玫瑰精油中的有害物质的问题成为困扰广大科研工作者的难题。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种缩短提取时间、降低能耗、精油得率高、甲基丁香酚含量少的从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法。本发明的目的是提供一种有效增加玫瑰精油得率，降低甲基丁香酚含量的玫瑰精油提取方法。

本发明采用以下技术方案：

一种超高压联合水蒸气蒸馏提取玫瑰精油的方法，包括以下步骤：

(1)超高压预处理：将鲜玫瑰花装于蒸煮袋中，向蒸煮袋中加入质量浓度为0.5％～3％的柠檬酸水溶液，所述玫瑰花与柠檬酸水溶液的质量比例为1.0：1.5～2.5，混合均匀后，密封蒸煮袋；

(2)将蒸煮袋置于超高压设备中进行超高压处理；

(3)超高压结束后，将密封袋内的料液投入到蒸馏瓶中，进行水蒸气蒸馏。

步骤(1)中，所述鲜玫瑰花为平阴1号玫瑰花，平阴1号玫瑰花为当年4月下旬～5月初晨间采摘的含有花萼、子房等完整的新鲜玫瑰花。采用初晨采集的完整新鲜玫瑰花，香气成分含量较高。

所述玫瑰花与柠檬酸水溶液的质量比例为1.0：1.5～2.5，所述柠檬酸水溶液的质量浓度为0.5％～3％。柠檬酸含量较高的话，影响玫瑰精油的品质；较低的话玫瑰精油的提取效果不理想。

优选的，所述玫瑰花与柠檬酸水溶液的质量比例为1.0：2.0，所述柠檬酸水溶液的质量浓度为0.5％，经过大量实验验证与分析，上述优选条件下提取的玫瑰花精油的效果最好。

步骤(2)中，根据玫瑰花特有的成分性质，将超高压处理的条件设置为：压力100～500MPa、保压时间4～8min、温度23～30℃；优选条件为：压力300～500MPa、保压时间6min、温度25℃，进一步优选的压力500MPa。经过大量实验验证与分析，上述优选条件下提取的玫瑰花精油的效果最好。

步骤(3)中，水蒸气蒸馏法的优选条件为：去离子水作为蒸汽源；控制加热温度为100～105℃(优选102℃)，以保证水蒸气持续稳定的输出；设置蒸馏瓶的保温温度为95～99℃(优选99℃)，以控制蒸馏瓶内蒸发的速率；蒸馏时间为1～2h(优选为2h)；用冷却水循环装置控制冷凝水流速与温度，以控制冷凝速率；经过大量实验验证与分析，上述优选条件下提取的玫瑰花精油的效果最好。

普遍认为采用超高压技术会将植物细胞壁破坏，使植物细胞的有效成分更好的扩散出去，提取得到的有效成分含量和种类普遍增加，但是本发明根据玫瑰花特有的性质，采用超高压联合水蒸气在酸性介质中的蒸馏技术，不但提高了本发明中的玫瑰精油的得率，同时玫瑰花中含有的有害成分－甲基丁香酚含量降低，提高了玫瑰精油的品质和安全性。

本发明的有益效果是：

(1)采用超高压预处理，玫瑰花组织的细胞壁破坏程度加大，促进细胞内的精油成分穿过细胞的各种膜，有利于精油成分扩散到提取介质中，使低沸点有效成分在水蒸气蒸馏时能够快速挥出。

(2)根据玫瑰花特有的成分性质，在超高压预处理和蒸馏过程中，提取介质采用柠檬酸水溶液，目的是通过适当酸水解，可分解玫瑰花中挥发性化合物与糖以配糖键结合形成的糖苷，有效增加了玫瑰精油得率。经过实验验证与分析，采用其他提取介质使得精油提取效果不好，并且有的还会污染精油，降低精油质量。

(3)超高压联合水蒸气蒸馏技术比普通水蒸气蒸馏技术在相同的蒸馏时间内提高玫瑰精油得率4.0％～119.05％。提取速度快，降低能耗。如果延长蒸馏时间，得率还会再提高，但如果使用燃煤锅炉烧水蒸汽，污染加大，能耗加大。

(4)超高压联合水蒸气蒸馏技术缩短了蒸馏时间，与普通水蒸气蒸馏技术相比在相同的蒸馏时间内精油中的甲基丁香酚含量降低了75.9％。

(5)根据玫瑰花的性质，采用超高压联合水蒸气蒸馏技术，使得本发明不需要采用抗氧剂或者防腐剂(采用氯化钠溶液、碱液或者苯二酚稀溶液预处理花瓣)抑制玫瑰花有效成分的氧化过程，使得精油品质提高。

(6)超高压联合水蒸气蒸馏技术所提取的精油，经GC-MS进行分析，芳樟醇、苯乙醇、香叶醇、玫瑰醚、香茅醇、丁香酚、橙花醇、二十一烷、二十三烷等9个代表平阴玫瑰精油特点的主要香气成分均含有，并且在低沸点组分的百分含量保留上有明显提高，高沸点组分出现下降。

附图说明

图1：水蒸气蒸馏玫瑰精油的总离子流图，a：甲基丁香酚。

图2：超高压联合水蒸气蒸馏玫瑰精油的总离子流图，a：甲基丁香酚。

具体实施方式

本发明中的玫瑰精油含量的计算：

按体积比6﹕1的比例向馏出液中加入乙醚-石油醚(2:1)混合有机溶剂进行萃取，共3次；合并萃取液，经减压浓缩，完全挥发有机溶剂后，用精度为0.01mg的天平精确称重，按以下公式进行精油得率的计算：P＝m/M×100％

式中：

P----精油得率，％；

m----玫瑰精油的质量，g；

M----玫瑰花的质量，g。

本发明中甲基丁香酚含量的测定及精油成分的定性分析：

GC-MS分析：色谱分析条件：检测器为TIC，毛细管柱型号为DB-5MS(30.0m×0.25mm×0.25um)。升温程序:进样口温度为250℃，50℃保持3min，10℃/min升温到270℃，保持5min；进样量：lμL，分流比为5:1。

质谱条件：EI离子源，电子能量70EV，离子源温度：230℃，溶剂延迟：5min，全扫描范围为30-500amu；成分定性定量：参照NIST05谱库，根据保留时间，峰面积及样品匹配度。

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，但发明的实施方式不限于此。

实施例1

将鲜平阴玫瑰花，加入料液比1.0﹕2.0(以重量计)的比例加入质量浓度为0.5％的柠檬酸水溶液，混合均匀后，平齐液面处密封聚乙烯蒸煮袋，置于压力超声提取釜中；压力500MPa、保压时间6min、温度25℃。超高压结束后，将密封袋内的料液投入到蒸馏瓶中，进行水蒸气蒸馏，去离子水作为蒸汽源；控制加热温度为102℃，以保证水蒸气持续稳定的输出；设置蒸馏瓶的保温温度为99℃，以控制蒸馏瓶内蒸发的速率；用冷却水循环装置控制冷凝水流速与温度，以控制冷凝速率；蒸馏时间为2h；将自冷凝管流出的第一滴馏出液开始计时，蒸馏时间为2h。收集馏出液，进行油水混合物的分离；精密称重，计算玫瑰精油得率。

对照试验1：上述工艺条件不进行超高压预处理，直接用水蒸气蒸馏，蒸馏时间为2h，进行对照试验，测定精油得率。

经测定得到，未经超高压处理得到的玫瑰精油得率为0.0126％，经过超高压预处理得到的玫瑰精油得率为0.0276％。可见与直接水蒸气蒸馏提取法相比，超高压预处理玫瑰精油得率提高了119.05％。

对照试验2：上述工艺中的超高压的提取介质柠檬酸水溶液替换为同等质量的水，玫瑰精油得率为0.0151％。

对照试验3：上述工艺中的超高压的提取介质柠檬酸水溶液替换为质量分数为4％的氯化钠溶液，玫瑰精油得率为0.0209％。

对照试验4：上述工艺中的超高压的提取介质柠檬酸水溶液替换为质量分数为5％的醋酸溶液，玫瑰精油得率为0.0189％。

对照试验5：上述工艺中的超高压的提取介质柠檬酸水溶液替换为石油醚，玫瑰精油得率为0.0235％。

经过试验可得，本发明中超高压预处理的提取介质为柠檬酸水溶液，与其他介质相比，明显增加了玫瑰精油的得率。

实施例2

将鲜平阴玫瑰花，加入料液比1.0﹕1.5(以重量计)的比例加入质量浓度为1％的柠檬酸水溶液，混合均匀后，平齐液面处密封蒸煮袋，置于压力超声提取釜中；压力300MPa、保压时间8min、温度30℃。超高压结束后，将密封袋内的料液投入到蒸馏瓶中，进行水蒸气蒸馏。去离子水作为蒸汽源；控制加热温度为102℃，以保证水蒸气持续稳定的输出；设置蒸馏瓶的保温温度为99℃，以控制蒸馏瓶内蒸发的速率；用冷却水循环装置控制冷凝水流速与温度，以控制冷凝速率；蒸馏时间为2h；将自冷凝管流出的第一滴馏出液开始计时，蒸馏时间为2h。收集馏出液，进行油水混合物的分离；精密称重，计算玫瑰精油得率。

对照试验：上述工艺条件不进行超高压预处理，直接用水蒸气蒸馏，蒸馏时间为2h，进行对照试验，测定精油得率。

经测定得到，未经超高压处理得到的玫瑰精油得率为0.0126％,经过超高压预处理得到的玫瑰精油得率为0.0215％。可见与直接水蒸气蒸馏提取法相比，超高压处理玫瑰精油得率提高了70.63％。

实施例3

将鲜平阴玫瑰花，加入料液比1.0﹕2.5(以重量计)的比例加入质量浓度为2％的柠檬酸水溶液，混合均匀后，平齐液面处密封蒸煮袋，置于压力超声提取釜中；压力100MPa、保压时间6min、温度30℃。超高压结束后，将密封袋内的料液投入到蒸馏瓶中，进行水蒸气蒸馏。去离子水作为蒸汽源；控制加热温度为102℃，以保证水蒸气持续稳定的输出；设置蒸馏瓶的保温温度为99℃，以控制蒸馏瓶内蒸发的速率；用冷却水循环装置控制冷凝水流速与温度，以控制冷凝速率；蒸馏时间为2h；将自冷凝管流出的第一滴馏出液开始计时，蒸馏时间为2h。收集馏出液，进行油水混合物的分离；精密称重，计算玫瑰精油得率。

对照试验：上述工艺条件不进行超高压预处理，直接用水蒸气蒸馏，蒸馏时间为2h，进行对照试验，测定精油得率。

经测定得到，未经超高压处理得到的玫瑰精油得率为0.0126％，经过超高压预处理得到的玫瑰精油得率为0.0131％。可见与直接水蒸气蒸馏提取法相比，超高压处理玫瑰精油得率提高了4.0％。

甲基丁香酚含量的比较：

对实施例1中的两种提取方法提取的玫瑰精油中甲基丁香酚采用GC-MS分析,经面积归一法定量分析，结果见表1、图1，2。在直接水蒸气蒸馏方法中甲基丁香酚的含量为0.533％，在超高压联合水蒸气蒸馏中，甲基丁香酚的含量为0.303％，降低了75.9％。

表1甲基丁香酚含量的比较

精油主要成分的比较：

对两种提取方法提取中可以代表平阴玫瑰精油特点的9个主要香气成分进行GC-MS分析，经面积归一法定量分析，结果见表2、图1、2。

表2玫瑰精油中主要成分比较

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种超高压联合水蒸气蒸馏提取玫瑰精油的方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)超高压预处理：将鲜玫瑰花装于蒸煮袋中，向蒸煮袋中加入柠檬酸水溶液，混合均匀后，密封蒸煮袋；所述玫瑰花与柠檬酸水溶液的质量比例为1.0：1.5～2.5，所述柠檬酸水溶液的质量浓度为0.5％～3％；

(2)将蒸煮袋置于超高压设备中进行超高压处理，压力100～500MPa、保压时间4～8min、温度23～30℃；

(3)超高压结束后，进行水蒸气蒸馏。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(1)中，所述玫瑰花与柠檬酸水溶液的质量比例为1.0：2.0。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(1)中，所述柠檬酸水溶液的质量浓度为0.5％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(2)中，压力300～500MPa，保压时间6min，温度25℃。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(3)中，去离子水作为蒸汽源。

6.如权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(3)中，控制加热温度为100～105℃。

7.如权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(3)中，设置蒸馏瓶的保温温度为95～99℃。

8.如权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(3)中，蒸馏时间为1～2h。