柑橘類精油的提取及應(yīng)用現(xiàn)狀

1、包裝與食品機械2009年第27卷第1期柑橘類精油的提取及應(yīng)用現(xiàn)狀劉濤1,謝功昀2(1.黃島出入境檢驗檢疫局,山東青島2665552.雨潤集團,江蘇連云港222300觹摘要:柑橘精油是天然香料精油中的一大類,其主要成分是萜烯類、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;無色透明,具有誘人的橘香味,在食品以及化妝品行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用價值。本文主要介紹了柑橘類精油的物理性質(zhì);柑橘類精油的水蒸汽蒸餾法、壓榨法、溶劑提取法、超臨界萃取法等提取方法以及影響提取效果的各種因素;柑橘類精油在糖果飲料等食品,化妝品以及在飼料等行業(yè)中的的應(yīng)用現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞:柑橘;精油;提取;應(yīng)用中圖分

2、類號:TS255.4文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1005-1295(200901-0044-05The Current Condition of the Extraction and Application of Citrus Peel OilLIU Tao 1,XIE Gong 螄Yun 2(1.Huangdao Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Qingdao Shandong 266555,China;2.Yurun Group Co.,Ltd .,Lianyungang Jiangsu 222300,China Abstract :Th

3、ere is abundant Citrus Oil in the peel of citrus,which belongs to the category of natural spice oil,which consists of terpene,double-half-terpene and kinds of oxo-compounds,such as alcoholic,aldehyde,ester etc.The citrus oil is clear with little pigment and has an inviting oddor of citrus fruits,whi

4、ch is widely used in food and cosmetic industries.This paper mainly introduces the physical property of citrus oil and the extracting methods such like water steam distillation,squeezing,solvent extraction and super-critical extraction and dicusses the factors which affect the extraction.Also,the cu

5、rrent and prospect conditions of the citrus oil application in food,especially candy or beverage,and the cosmetic and fodder industries.Key words :citrus;peel oil;extraction;application觹收稿日期:2008-11-28作者簡介:劉濤(1982,男,山東濟南人,雙學(xué)士(食品科學(xué)與工程專業(yè),工商管理專業(yè),主要從事進出口食品檢驗檢疫工作。柑橘是熱帶、亞熱帶常綠果樹(除枳以外,屬蕓香科柑橘亞科。我國是柑橘的重要原產(chǎn)地之一

6、,柑橘資源豐富,優(yōu)良品種繁多,有4000多年的栽培歷史。據(jù)考證,直到公元1471年,橘、柑、橙等柑橘類果樹才從我國傳入葡萄牙的里斯本,公元1665年才傳入美國的佛羅里達。世界柑橘,年產(chǎn)量10282.2萬噸,面積10730萬畝,均居百果之首。我國是僅次于巴西和美國的第三大產(chǎn)柑橘國(1078萬噸,但加工水平遠落后于世界先進水平。柑橘果實色、香、味兼優(yōu),既可鮮食,又可加工成以果汁為主的各種加工成品,倍受消費者的青睞。柑橘的果皮率一般為22-28%1,早熟寬皮橘類果皮率低者僅為15%左右,文旦類的果皮率則可高達40%2,因種類和品種而異。果皮色素層是由外果皮的近表皮組織中產(chǎn)生大量油胞,其內(nèi)含有色素和芳

7、香油等,中皮含有果膠、苷類、糖類、維生素P 、E 、C 和半44項目冷榨柑橘油蒸餾柑橘油折光率(n D 201.4739 1.4735比旋光(D 20+9223+940纖維等,內(nèi)果皮含有纖維素等,因此,用皮渣作原料,可以制得芳香油、果膠、橙皮苷等用途廣泛的產(chǎn)品3。柑橘類精油存在于外果皮的油胞中(即油包層,還存在于花和葉之中,但以外果皮含量最豐富(13%4。柑橘精油是天然香料精油中的一大類,無色透明,具有誘人的橘香味。柑橘精油具有祛痰、止咳、平喘、促進胃腸蠕動、促進消化液分泌、鎮(zhèn)痛、溶解膽結(jié)石、抗菌消炎和去除自由基等作用5,柑橘精油是飲料、啤酒、糕點的矯味劑、賦香劑,在花露水、香水、香酯、牙膏、

8、香皂等日用品中也有廣泛的用途6,7。目前,柑橘在新鮮食用或加工生產(chǎn)罐頭、果汁等后,約產(chǎn)生30%40%的皮渣,這些皮渣中含有許多有用的成分。在我國大部分柑橘皮未加以合理利用,若將柑橘皮渣或質(zhì)次的柑橘整果經(jīng)過適當(dāng)?shù)奈锢怼⒒瘜W(xué)處理,可得到具有很高使用價值的柑橘香精油、天然類胡蘿卜素、果膠、黃酮甙(如橙皮甙、柚皮甙以及半合成衍生物甲基橙皮甙、二氫查爾酮和食用纖維素粉等天然食品添加劑、醫(yī)藥日化原料8。既可使廢棄的天然有機化學(xué)資源得到合理利用,又可大大提高經(jīng)濟價值。1柑橘類精油的性質(zhì)柑橘類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90%以上是萜烯類和倍半萜烯。

9、雖然含氧化合物所占的比例很小,但卻是柑橘精油香氣的主要來源。由于萜烯類是不飽和烴類,對熱、光敏感,在空氣中迅速氧化,因此這類化合物很容易因為加工如蒸餾、蒸發(fā)及貯存不當(dāng)而導(dǎo)致氧化及酶促反應(yīng)產(chǎn)生香芹酮、香芹醇等異味物,從而使精油品質(zhì)下降,并縮短其貨架期。因此生產(chǎn)上需要進一步脫除萜烯類化合物,這樣不僅可提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和溶解性,而且可提高柑橘油的風(fēng)味強度,同時也由于體積的減小可以降低貯存和運輸費用。柑橘類精油主要有冷榨油和蒸餾油2種,其理化性質(zhì)稍有差異。冷榨油色澤為黃色液體,香氣近于鮮橘果香;蒸餾油為淡黃色液體,香氣稍差。其物理性質(zhì)見表1。2柑橘類精油的提取目前柑橘類精油的提取主要有水蒸汽蒸餾法、壓

10、榨法、和溶劑浸提法9。2.1水蒸汽蒸餾法水蒸汽蒸餾法是利用水蒸汽帶走易揮發(fā)油的原理來制備香精油。這樣得到的香精油也稱“熱油”。蒸餾法是最常用的方法,可分為共水蒸餾法與水蒸氣蒸餾法。前法詳見2005版中華人民共和國藥典附錄X D 10。該法操作最簡單,成本較低,是最常用的萃取方法。在破碎的橘皮上均勻地加入3%的固體NaCl 11,可以提高出油率約20%。國內(nèi)學(xué)者凌育趙14采用水蒸汽蒸餾法提取柑橘皮中的香精油,得率1.1%1.5%。通過桔柑皮中精油的提取實驗,采用揮發(fā)油提取器把水蒸氣蒸餾變成水蒸氣回流,不但減少一項熱源、降低了能源,而且具有安裝操作簡單、節(jié)約試劑、減少污染和縮短時間的優(yōu)點,有利于在

11、學(xué)生實驗中展開,改進后實驗現(xiàn)象明顯,教學(xué)效果好。2.2壓榨法壓榨法是最傳統(tǒng)的方法,其原理是以強大壓力壓榨柑橘皮,使其油胞破裂,導(dǎo)致油分流出。其具體過程就是對新鮮果皮進行壓榨處理,收集榨取物去除水分后即可得到柑橘精油,該法精油收率較低,但投資小。柑橘類精油是含有大量碳氫化合物的單萜類果實精油,由于水蒸汽蒸餾的溫度較高,易產(chǎn)生聚合變質(zhì)而降低精油質(zhì)量。因此常采用室溫下的榨磨法,即在室溫情況下,將柑橘皮磨破或把果皮油囊榨破使精油噴射出來,然后用適量的噴淋水液把精油從該組織中洗脫下來,再通過60100目的篩網(wǎng)過濾與沉降,用轉(zhuǎn)速為600r min 的離心機離心分離,而獲得柑橘類精油12。此種冷榨油的香氣更

12、近于鮮橘果香,壓榨后的殘渣仍可用水蒸氣法提取到部分橘油。對于榨磨法有專用的表1冷榨柑橘油和蒸餾柑橘油的物理性質(zhì)柑橘類精油的提取及應(yīng)用現(xiàn)狀劉濤,謝功昀45包裝與食品機械2009年第27卷第1期機械設(shè)備,如對柑橘整果通常用平板式磨皮機或M-K型磨皮機。而對于果皮則需先用飽和石灰水浸泡,再用螺旋壓榨機制取精油。鮮橘皮采用壓榨法提油,得油率為1.0%2.4%。干柑橘皮不宜用壓榨法提油。具體工藝流程如下:稀石灰水清洗稀硫酸鈉水噴淋柑橘皮浸泡沖洗壓榨沉淀過濾離心分離冷榨油2.3溶劑提取法溶劑提取法是利用低沸點的有機溶劑如己烷、乙醚、石油醚和乙醇等來浸泡柑橘皮從而把香精油提出來。這種方法的缺點是容易生成難以

13、分離的水和溶劑混溶的乳濁液。即使使用與水不混溶的溶劑,生產(chǎn)效率也是低的,同時存在著溶劑殘留問題。在生產(chǎn)上還要增加蒸餾裝置來除去有機溶劑得到香精油。此法成本較高,不宜工廠生產(chǎn),僅在研究工作中采用。此法關(guān)鍵在于所選用的溶劑必須對有效成分有較好的選擇性和較低的粘度,較好的選擇性能使有效成分有相對大的溶解度,較低的粘度能使之有更大的擴散速度。具體工藝流程如下:柑橘皮粉碎石油醚提取過濾濾液真空濃縮精油粗產(chǎn)品無水乙醇溶解冷凍抽濾濾液真空濃縮精油鄭旭煦等15的研究表明,冷磨萃取法優(yōu)于索氏提取法和浸提萃取法;冷磨萃取法適宜的工藝條件為:攪拌時間為20分鐘,石油醚溶劑與冷磨液體積比為2:5,萃取次數(shù)為1次;香精

14、油得率為1.92%,其中含檸烯86.36%。龔盛昭等16進行了從沙田柚果皮提取精油的研究,得到了柚皮精油提取的最佳工藝條件:用石油醚為提取溶劑,料液比為24:1,回流提取兩次,每次提取60分鐘。精油得率約1.96%,相對密度0.857,旋光度+97,折光率1.4765。楊榮華17采用溶劑萃取法提取柚子果皮的精油,經(jīng)氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)機分析,共鑒定出71種揮發(fā)性物質(zhì)。國內(nèi)外學(xué)者如林正奎18曾分析了沙田柚果皮冷壓精油的成分,發(fā)現(xiàn)主要含檸檬烯(95%,月桂烯為1.7%,-萜品烯含量極低,未檢測到萜品油烯和香葉醇。陳純馨等26采用微波輻射法提取橙皮、柚皮的揮發(fā)油。結(jié)果表明最佳的萃取條件為: 100g果皮

15、在微波功率360W下,用300ml正己烷萃取50秒,柚皮油得率為1.73%,橙皮油得率為0.65%。龔盛昭等27進行了微波輔助提取柚皮精油的實驗。結(jié)果表明,石油醚是微波輔助提取柚皮精油的最佳溶劑,液料質(zhì)量比、物料含水率、粒度、微波功率等因素對微波輔助提取柚皮精油有較大影響。柚皮精油提取的最佳工藝為:物料粒度60目,物料含水率7.4%,總液料質(zhì)量比14:1,微波功率300W,提取兩次,每次微波輻射時間3分鐘。精油精制后產(chǎn)率約2.09%,精油純度99.0%。與傳統(tǒng)的直接加熱提取法相比,微波輔助提取法所用時間僅為直接加熱提取法的1/20。2.4超臨界萃取法超臨界萃取是利用超臨界流體為萃取劑提取液體或

16、固體中某些有效成分的分離技術(shù)。最常用的超臨界流體是二氧化碳,萃取劑回收方便并易除盡。由于它在低溫?zé)o氧環(huán)境下進行,適于提取各種熱敏性和易氧化物質(zhì),耗能低,無溶劑污染問題,萃取的得率高,已廣泛在食品和香料工業(yè)上應(yīng)用。采用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)則可明顯提高柑橘精油得率12。研究發(fā)現(xiàn),應(yīng)用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)從檸檬皮中回收精油,精油產(chǎn)率可達0.9%,且其精油組成與冷榨油有明顯不同,表現(xiàn)在用超臨界二氧化碳萃取的精油中含有較多的醇類和較少的檸檬醛。劉雄等21通過單因素和正交實驗研究了超臨界CO2萃取柚皮精油的最佳工藝條件為:原料粒度60目,萃取時間1小時,流量20kg/h,溫度40,壓力16MPa。對柚

17、皮精油采用二級分離脫萜的適宜的工藝條件為:分離器壓力9MPa,溫度45;分離器的壓力5MPa,溫度50,分離器精油得率為1.32%。孫愛東等22采用甜橙皮作為實驗材料,研究了超臨界狀態(tài)下粉碎度、溫度及壓力對油脂萃取率的影響,為批量生產(chǎn)提供了依據(jù)。Mira等23以CO2為溶劑用超臨界法萃取柑橘精油。經(jīng)分析,眾多萃取成分中以氧化化合物萜烯、檸檬油精、芳樟醇為主。檸檬油46精適宜的萃取操作條件是12.5MPa與308K,在此條件下其在精油中含量超過99.5%。研究還發(fā)現(xiàn),快速萃取時橘皮顆粒粒徑低于2mm較為合適。粒徑越小,萃取物中烯含量越高,而萜烯、芳樟醇的含量越低。所以控制粒徑可以有效地控制萃取物

18、的成分與含量。超臨界萃取可發(fā)生精油成分的分餾,能減少或消除可降解精油的萜烯化合物,這是傳統(tǒng)方法不能比擬的。Gerard24在研究了純香精油組分在CO2中溶解性能的基礎(chǔ)上,提出了在壓力為8MPa和溫度為6070的條件下能有效分離出萜烯烴類化合物。Robey等25研究認(rèn)為,在10.3MPa和60的條件下操作,能濃縮檸檬油中的含氧化合物,萜烯烴類成分含量較少。Philip研究發(fā)現(xiàn),應(yīng)用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)從檸檬皮中回收精油,產(chǎn)率可高達0.9%,且其精油組成與冷榨油有明顯不同,前者含有較多醇類和較少檸檬醛。對葡萄柚皮精油化學(xué)組成進行的分析表明,葡萄柚皮精油中含有萜類化合物、醇類、醛類、酮類、酯類、酸

19、類及非揮發(fā)性組分等約40余種,尤以萜類的苧烯含量最為豐富,它占精油總量的90%以上,其次為-月桂烯。3柑橘類精油提取的影響因素柑橘類精油的提取率主要決定于柑皮的品種、皮的厚薄、油泡的多少及油泡的含油量。柑橘皮的破碎度對出油率有較大的影響。破碎度越高,即顆粒越小,香精油越易蒸出。因為顆粒越小,果皮總面積越大,與溶劑接觸面積越大,則越易滲出精油,顆粒為35mm為佳。當(dāng)顆粒太小時,會造成“沖團”現(xiàn)象13,降低出油率。4柑橘類精油的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢關(guān)于一些柑桔類果實果皮精油、果核的抗氧化活性最近已有報道,Chio等人28研究了34種柑桔精油對自由基的清除活性,發(fā)現(xiàn)所有的精油對自由基有17.7%64.

20、0%的清除效果。Boc-co等人29研究了7種柑桔果實果核和整個果皮的甲醇提取物在香茅醛體系中的抗氧化活性,發(fā)現(xiàn)桔、甜橙和柚果核的甲醇提取物有較高的抗氧化活性。Ruberto等30在對植物精油所含成分的抗氧化活性研究中發(fā)現(xiàn)多數(shù)單萜類碳氫化合物表現(xiàn)出明顯的對脂質(zhì)體系的保護作用,其中以萜品油烯、-和-萜品烯的活性最高,從這一結(jié)果分析沙田柚果皮精油活性較低的原因可能因其含非常低量的-萜品烯和不含萜品油烯和香葉醇所造成。柑橘類精油在食品工業(yè)上運用得相當(dāng)廣泛,從清涼飲料、糖果、餅干、點心、冰淇淋,到日化工業(yè)的古龍香水、牙膏香精及家用清潔劑,是一種非常重要而且廣受歡迎的天然香料。目前,全世界一年柑橘類香精

21、油的需求量約為18000噸,其中60%70%供食品工業(yè)使用,其余則用于化妝品、芳香清潔劑和殺蟲劑31,32。近年來,世界柚子生產(chǎn)呈快速上升趨勢。由于柚香精油具有獨特優(yōu)雅的芳香,會使人產(chǎn)生一種新鮮、爽快感,可以起到植物芳香療法的作用,因此,已被廣泛用于飲料、果醬、糕點等加工食品及浴用劑、化妝品工業(yè)中。國內(nèi)外柚香精油市場的需求量以每年18%左右的速度增加。柑橘皮除用于提取精油外,還可以用于提取果膠、色素、生物類黃酮、纖維素等有效成分。利用微生物發(fā)酵,栽培食用菌、開發(fā)乳酸飲料、生產(chǎn)適合豬、牛的高蛋白飼料及根據(jù)人體的膳食營養(yǎng)平衡原理采用酶工程技術(shù)開發(fā)柑橘功能果醋33。實踐證明,實行柑桔廢棄物的綜合利用

22、,不僅能提高資源利用率,節(jié)本增效,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,同時保護生態(tài)環(huán)境也具有積極的作用。作為一種農(nóng)業(yè)廢棄物,柑桔廢棄物有明顯的優(yōu)勢:一是產(chǎn)量大,來源廣泛;二是原料價格便宜;三是原料地集中,幾乎都在食品廠內(nèi);四是具有社會、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益,既可減緩對環(huán)境的污染又可提高柑桔廢棄物的利用價值。參考文獻:1姚兆敏.圖解柑橘學(xué)M.北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,2000.251-265.2安登魁,藥物分析M.北京:人民衛(wèi)生出版社,1982.160-166.柑橘類精油的提取及應(yīng)用現(xiàn)狀劉濤,謝功昀47包裝與食品機械2009年第27卷第1期歡迎預(yù)訂2009年廣告!聯(lián)系電話:0551-*53358183中國柑橘使用技術(shù)

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