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  • 資訊 > 市場(chǎng)動(dòng)態(tài) > 天然植物香料提取技術(shù)綜述

    2023-04-24 來源:中國食品報(bào)
    天然香料是由自然界動(dòng)植物資源中得到的芳香物質(zhì),分布于植物體或動(dòng)物的腺囊中。天然香料的提取技術(shù)由來已久,目前在業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)技術(shù)和新興技術(shù)都有應(yīng)用。

    天然香料是由自然界動(dòng)植物資源中得到的芳香物質(zhì),分布于植物體或動(dòng)物的腺囊中。天然香料的提取技術(shù)由來已久,目前在業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)技術(shù)和新興技術(shù)都有應(yīng)用。

    在植物性天然香料生產(chǎn)中,水蒸氣蒸餾是最常用的一種技術(shù),該方法的特點(diǎn)是設(shè)備簡單、容易操作、成本低、產(chǎn)量大。除在沸水中主香成分容易溶解、水解或分解的植物原料外,絕大多數(shù)芳香植物均可用水蒸氣蒸餾法生產(chǎn)精油。

    水蒸氣蒸餾法生產(chǎn)精油主要有如下三種形式:水中蒸餾、水上蒸餾和水氣蒸餾。水中蒸餾加熱溫度一般為95℃左右,植物原料中的高沸點(diǎn)芳香成分不易蒸出;水上蒸餾和水氣蒸餾不適于易結(jié)塊和細(xì)粉狀的原料,但這兩種蒸餾法生產(chǎn)出的精油質(zhì)量較好;水氣蒸餾在工藝操作上對(duì)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,但其設(shè)備條件要求較高,需要附設(shè)鍋爐,適于大規(guī)模生產(chǎn)。此外,加熱方式、蒸汽速度、操作壓力、操作溫度等因素對(duì)出油率均有影響。

    浸提法則是用揮發(fā)性有機(jī)溶劑將植物原料中的芳香成分浸取出來,使之溶解到有機(jī)溶劑中,然后蒸去溶劑。其特點(diǎn)是可以不加熱、在低溫下進(jìn)行,除了揮發(fā)性成分外,還可以提取其中重要的不揮發(fā)成分。因此,多用于鮮花、樹脂以及香豆、棗子等的浸提加工。

    工業(yè)上主要有4種浸提方式:固定浸提、攪拌浸提、轉(zhuǎn)動(dòng)浸提和逆流浸提。

    固定浸提法可以保持原料靜止不動(dòng),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(dòng)浸提法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。逆流浸提法生產(chǎn)效率高,但是設(shè)備復(fù)雜、投資較大。

    影響浸提效果的因素有:浸提劑的種類、浸提溫度、浸提時(shí)間、浸提次數(shù)等。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,而且要考慮所選溶劑必須無高沸點(diǎn)殘留物。如在蘋果香精萃取中,異戊烷對(duì)低級(jí)醇類回收率高于其他萃取溶劑。

    壓榨法一般用于柑橘類植物精油的提取,其最大特點(diǎn)是生產(chǎn)過程可以在室溫下進(jìn)行,確保產(chǎn)品質(zhì)量。目前在我國香料生產(chǎn)企業(yè)中常用的壓榨法主要有整果冷磨法和螺旋壓榨法兩種。后者是最常用的現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備。

    吸收法生產(chǎn)天然香料的原理與浸提法相似,但是要采用非揮發(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(duì)于一些芳香成分容易釋放、香氣強(qiáng)的茉莉花、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)天然香料主要有非揮發(fā)性溶劑吸收法和固體吸附吸收法。

    冷凍結(jié)晶法是利用低溫冷凍方法使精油中某些化合物呈固體狀結(jié)晶析出,然后將固體物與其他液體成分分離,從而得到較純的產(chǎn)品。結(jié)晶提取分離技術(shù)污染小,但是需要多次純化才能達(dá)到所需產(chǎn)品要求,生產(chǎn)效率低。

    新興的提取分離技術(shù)包括:分子蒸餾法、超臨界C02萃取法、微波輔助萃取法、加速溶劑萃取法、超聲提取法、色譜法等。

    分子蒸餾法是在高真空條件下對(duì)高沸點(diǎn)、熱敏性物料進(jìn)行分離的有效方法,具有操作溫度低、真空度高、受熱時(shí)間短、分離程度及產(chǎn)品收率高等優(yōu)點(diǎn)。

    分子蒸餾法的操作溫度遠(yuǎn)低于物質(zhì)常壓下的沸點(diǎn)溫度,且物料被加熱時(shí)間非常短,不會(huì)對(duì)物質(zhì)本身造成破壞,因此廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、輕工、油脂等工業(yè)中,用于濃縮或純化高分子量、高沸點(diǎn)、高黏度物質(zhì)及熱穩(wěn)定性較差的有機(jī)化合物。工業(yè)化分子蒸餾裝置可分為三種:自由降膜式、旋轉(zhuǎn)刮膜式和機(jī)械離心式。

    超臨界流體萃取法由萃取和分離兩部分組合而成,具有在較低的溫度下操作、效率高、溶劑易分離等特點(diǎn),同時(shí)用CO2作萃取劑,萃取過程不發(fā)生化學(xué)變化,不會(huì)造成環(huán)境污染。

    超臨界流體萃取法主要用于啤酒花萃取和少數(shù)名貴植物香料的萃取。

    目前,超臨界流體萃取的實(shí)際應(yīng)用還很有限,主要是設(shè)備投資費(fèi)用大、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足,這就需要加強(qiáng)超臨界流體萃取方面的基礎(chǔ)研究,建立更加可靠、通用的分析模型,以便發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

    微波輻射誘導(dǎo)萃取技術(shù)在食品萃取工業(yè)和化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用研究雖然起步晚,但發(fā)展很快。與現(xiàn)有其他萃取技術(shù)相比,微波萃取技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì),不僅可有效提取物料中的有用成分,而且反應(yīng)速度快、產(chǎn)率高、省時(shí)等。

    加速溶劑萃取技術(shù)是通過提高溫度和增加壓力來進(jìn)行有機(jī)溶劑的自動(dòng)萃取。與其他萃取方法相比,該技術(shù)具有溶劑用量少、快速、基體影響小、效率高、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)。目前主要用于藥物、食品等領(lǐng)域,在天然產(chǎn)物提取中應(yīng)用較少,需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。

    超聲提取技術(shù)是利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈空化效應(yīng)、機(jī)械振動(dòng)、較高的加速度、乳化、擴(kuò)散、擊碎和攪拌作用,增大物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)頻率和速度,增加溶劑穿透力,從而加速有效成分進(jìn)入溶劑,促進(jìn)提取的進(jìn)行。超聲波提取法具有提取時(shí)間短、產(chǎn)率高、條件溫和等優(yōu)點(diǎn),主要用于食品行業(yè)及中藥有效成分的提取,具有廣闊的應(yīng)用前景。

    色譜法可分為薄層色譜法、柱色譜法和逆流色譜法。天然香料的組分可分為揮發(fā)性和非揮發(fā)性,可根據(jù)組分的性質(zhì)選擇不同的色譜提取分離。對(duì)于揮發(fā)組分,氣相色譜法是常用的分離方法。

    除上述分離方法外,天然產(chǎn)物分離還有膜分離法和毛細(xì)管電泳法等。膜分離技術(shù)因在常溫下操作無相變、能耗低等優(yōu)點(diǎn),特別適用于熱敏性物質(zhì)和生物活性物質(zhì)的處理,因而在天然產(chǎn)物有效成分分離提取中有著廣闊的應(yīng)用前景。


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