揮發(fā)油提取分離技術的研究進展

1、揮發(fā)油提取分離技術的研究進展摘 要：揮發(fā)油作為一種生理活性物質(zhì)，具有廣泛的運用價值，目前應用于揮發(fā)油的提取技術有水蒸氣蒸餾法、超臨界CO2萃取法、輔助萃取法、同時蒸餾萃取法，分離方法有冷凍結晶法、色譜法、分子蒸餾法，各有不同的優(yōu)勢與特點，均得到了廣泛的應用。關鍵詞：揮發(fā)油；提取方法；分離方法揮發(fā)油又稱精油，是存在于植物中的一類具有芳香氣味、可隨水蒸氣蒸餾出來而又與水不相混溶的揮發(fā)性油狀成分的總稱。揮發(fā)油大都為一混合物，其組份較為復雜，以萜類成分多見，另外，還含有小分子脂肪族化合物和小分子芳香族化合物。含揮發(fā)油的中草藥非常多，從中提取的揮發(fā)油大多都具有一定的生理活性，其不僅在醫(yī)藥上具有重要的作用

2、，在化學工業(yè)、香料工業(yè)及食品工業(yè)上都具有廣泛的應用。因此，對揮發(fā)油的提取分離技術的不斷改進和提高就顯得尤為重要。1 提取方法1.1 水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法是指將含揮發(fā)性成分藥材的粗粉或碎片，浸泡濕潤后，直火加熱蒸餾或通入水蒸汽蒸餾，也可在多能式中藥提取罐中對藥材邊煎煮邊蒸餾，藥材中的揮發(fā)性成分隨水蒸氣蒸餾而帶出，經(jīng)冷凝后收集餾出液，再通過不同的方法或直接分層分取揮發(fā)油，一般需再蒸餾1次，以提高餾出液的純度和濃度，最后收集一定體積的蒸餾液；但蒸餾次數(shù)不宜過多，以免揮發(fā)油中某些成分氧化或分解。羅琴等采用正交實驗法優(yōu)化水蒸汽蒸餾法提取益智仁揮發(fā)油的提取工藝，其最佳提取工藝為加8倍水、浸泡4h、提取

3、6h，揮發(fā)油氣味芳香持久，具有明顯的抑菌作用。王文基等采用不同的浸泡提取液優(yōu)化水蒸氣蒸餾法提取云木香中的揮發(fā)油，發(fā)現(xiàn)利用飽和氯化鈉溶液可以將其提取率提高到3.80%，確定了提取云木香揮發(fā)油的最佳工藝條件。目前水蒸氣蒸餾法是最常見、應用最廣泛的一種揮發(fā)油的提取方法。1.2 超臨界CO2萃取法超臨界流體萃取法是利用氣體在超臨界狀態(tài)下兼有液體和氣體的雙重特點，既具有與氣體相當?shù)母邤U散系數(shù)和低黏度，又具有與液體相近的密度和對物質(zhì)良好的溶解能力，故能對多種物質(zhì)進行溶解浸取，減壓后溶解能力又極大降低，整個過程兼具提取和蒸餾雙重作用，目前最常用的超臨界流體為CO2。超臨界CO2萃取法與傳統(tǒng)水蒸汽蒸餾法相比，

4、具有萃取溫度低、系統(tǒng)密閉等優(yōu)點，操作方便，大大縮短了工藝流程，提高收率，降低成本，節(jié)約能耗。衛(wèi)強等采用超臨界CO2萃取法和水蒸氣蒸餾法從垂絲海棠葉中提取揮發(fā)油，并利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對其成分進行了分析，比較了以超臨界CO2萃取與水蒸氣蒸餾法提取的垂絲海棠葉揮發(fā)油成分及其抗氧化活性的差別。結果發(fā)現(xiàn)從超臨界CO2萃取的揮發(fā)油中有效成分含量更多，抗氧化活性更強。吳玉梅等研究了不同方法提取北沙參揮發(fā)油的差別，發(fā)現(xiàn)超臨界CO2萃取法提取揮發(fā)油的得油率高、提取時間短、有效成分含量多，是一種理想的提取方法。經(jīng)過大量的實驗研究，可以發(fā)現(xiàn)超臨界CO2萃取技術與水蒸氣蒸餾法相比，是一種更為理想的揮發(fā)油提取技術

5、。1.3 輔助萃取法輔助萃取法主要包括兩種超聲輔助萃取法和微波輔助萃取法。超聲波輔助萃取法是指利用超聲波的空化、沖擊和振動等效應增強物質(zhì)在溶劑中的擴散、遷移和釋放的速率，縮短提取時間，加速和增加藥材成分的提取，同時在提取過程中溫度升高不明顯，可抑制有效成分的揮發(fā)并保持提取物的固有風味。微波輔助萃取法是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)到達物料內(nèi)部的微管束和腺胞系統(tǒng)的過程。由于吸收了微波能，細胞內(nèi)部的溫度將迅速上升，從而使細胞內(nèi)部的壓力超過細胞壁膨脹所能承受的能力，結果細胞破裂，其內(nèi)的有效成分自由流出，并在較低的溫度下溶解于萃取介質(zhì)中。通過進一步的過濾和分離，即可獲得所需的萃取物。潘紅亮等利用超聲波輔助萃取

6、法和水蒸汽蒸餾法提取華細辛揮發(fā)油，并用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術對其化學成分進行比較，發(fā)現(xiàn)超聲輔助萃取法提取華細辛具有更好的提取效果。楊瀟等分別采用水蒸氣蒸餾法、無溶劑微波蒸餾法和超聲輔助溶劑萃取法從韓城大紅袍花椒中提取揮發(fā)油，通過對揮發(fā)油的色譜對比分析發(fā)現(xiàn)，采用超聲輔助萃取法可以獲取香味成分得率較高，風味更濃郁的花椒揮發(fā)油。許海燕等優(yōu)化了微波輔助提取秦嶺龍膽揮發(fā)油的工藝，并對揮發(fā)油成分進行GC-MS分析，發(fā)現(xiàn)微波輔助提取法用于提取秦嶺龍膽揮發(fā)油具有時間短、收率高、節(jié)約能耗等優(yōu)點，其優(yōu)化的工藝穩(wěn)定可靠，為秦嶺龍膽的進一步綜合開發(fā)利用提供了科學依據(jù)。吳林東等采用水蒸氣蒸餾法、微波輔助提取法提取天胡荽的

7、揮發(fā)油，用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對提取物的化學成分進行分析，結果發(fā)現(xiàn)，兩種提取法得到的揮發(fā)油主要成分基本相同，但是相對含量上有較大差別，微波輔助提取法提取的揮發(fā)油成分種類較多，提取效率高，更適合天胡荽揮發(fā)油的提取。阿卜拉江等研究了利用超聲微波協(xié)同工藝提取野薔薇根揮發(fā)油的最佳條件，并通過氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術對其成分進行了分析。發(fā)現(xiàn)在最佳的工藝條件下得率為3.88%，與理論計算值3.82%基本一致，說明此方法切實可行。目前對于超聲-微波輔助萃取技術，已經(jīng)有著大量的實驗支持，已逐漸發(fā)展成為一種廣泛應用的提取技術。1.4 同時蒸餾萃取法同時蒸餾萃取是通過同時加熱樣品液相與有機溶劑至沸騰來實現(xiàn)的，它是把樣品

8、的漿液置于一瓶中，連接于儀器左側，以另一燒瓶盛裝溶劑，連接于儀器右側，兩瓶分別電爐加熱、水浴加熱，水蒸氣和溶劑的蒸汽同時在儀器中被冷凝下來，水和溶劑不相混溶，在儀器U形管中被分開來，分別流向兩側的燒瓶中，結果蒸餾和提取同時進行，只需要少量溶劑就可提取大量樣品，香氣成分得到濃縮。付宇新等為確定樟樹葉揮發(fā)油最佳的提取方法，采用傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法、微波輔助蒸餾法、超聲波輔助蒸餾法和同時蒸餾萃取法提取樟樹葉揮發(fā)油，并用GC-MS法對其化學成分進行分析比較。結果表明后三者能夠提高揮發(fā)油提取率，但微波輔助蒸餾法和超聲波輔助蒸餾法相較于傳統(tǒng)方法又略顯復雜，成本投入增加，條件要求提高，同時蒸餾萃取法應用于樟樹揮

9、發(fā)油提取使得提取時間縮短，提取效率顯著提高，能源消耗降低，又減少了有機溶劑的使用量，同時獲得揮發(fā)油的化學組成也比較穩(wěn)定，從而得出同時蒸餾萃取法為一種有效提取植物性揮發(fā)油的方法，該方法既能節(jié)省時間，降低成本，操作簡便快速，又能保證揮發(fā)油的品質(zhì)和成分的穩(wěn)定性。2 分離方法2.1 冷凍結晶法冷凍結晶法是在低溫下使揮發(fā)油中某些化合物呈固體狀結晶析出，使得固液分離，然后將固體物與其他液體成分分離開來，從而得到較純的產(chǎn)品。這種方法操作簡單，污染小，但是效率低，需要純化多次，才能得到較好的效果。2.2 色譜法色譜法是廣泛應用于揮發(fā)油的分離及成分分析的一種方法，其中包括柱色譜、薄層色譜、氣相色譜等。柱色譜中以

10、硅膠和氧化鋁吸附柱色譜應用的最為廣泛，洗脫劑一般采用石油醚或者己烷混以不同比例的乙酸乙酯組成。薄層色譜使用于那些特別難分離的揮發(fā)油，吸附劑一般選擇中性氧化鋁。氣相色譜法，尤其是氣液色譜的聯(lián)用的分離效果較好，能成功地將微量樣品的揮發(fā)油中各成分分開，獲得單一成分。目前，對中藥材揮發(fā)油進行分析最有效的手段就是氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術，GCMS聯(lián)用技術可以對提取液進行成分分析和檢測，其靈敏度高、分離效能好，在中藥分析領域的應用越來越受到重視。肖炳坤等采用水蒸氣蒸餾法提取山梔茶揮發(fā)油，并通過GC-MS技術分析鑒定其化學成分，結果從揮發(fā)油中共分離鑒定了56個化學成分，占揮發(fā)油總量的72.1%，并得出了各個化學

11、成分的相應百分含量，為有效控制山梔茶藥材質(zhì)量、開發(fā)利用民族用藥提供科學依據(jù)。程滿懷等采用超臨界CO2萃取技術提取了黃山花楸果、葉和莖中的揮發(fā)油，并通過GC-MS鑒定，用峰面積歸一化法計算各組分的相對含量，比較其在化學成分及含量上的差異，結果首次從3種不同部位的揮發(fā)油中分別鑒定出61、41、35種化學成分，并且發(fā)現(xiàn)其成分在種類和含量上都存在一定差異。戴衛(wèi)波采用水蒸氣蒸餾法提取了12個不同產(chǎn)地艾葉的揮發(fā)油，并運用GC-MS對其化學成分進行定性，定量分析，比較了不同產(chǎn)地的艾葉揮發(fā)油的含量差異。2.3 分子蒸餾法分子蒸餾是一種在高真空下操作的蒸餾方法，利用料液中各組分蒸發(fā)速率的差異，對液體混合物進行分

12、離，它是一種高新技術。當液體混合物沿加熱板流動并被加熱，輕、重分子會逸出液面而進入氣相，由于輕、重分子的自由程不同，因此，不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動距離不同，若能恰當?shù)卦O置一塊冷凝板，則輕分子達到冷凝板被冷凝排出，而重分子達不到冷凝板沿混合液排出。這樣，達到物質(zhì)分離的目的。宋慶武等通過水蒸氣蒸餾法得到細辛油，利用分子蒸餾技術對細辛油進行拆分，得到不同餾分物，并進行氣相色譜-質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)分子蒸餾技術能有效對原油成分進行拆分，為揮發(fā)油充分利用提供新的理論基礎。李瓊等為提高姜黃揮發(fā)油中的姜黃酮與姜黃烯的含量，采用多級分子蒸餾的方法對姜黃揮發(fā)油進行精制，最后經(jīng)五次蒸餾后，將姜黃油中姜黃酮和姜黃烯

13、的質(zhì)量分數(shù)提高到80%以上，總得率為30.29%，結果表明多級分子蒸餾技術使得姜黃酮和姜黃烯分別與其他成分依次分離，為姜黃揮發(fā)油的分離提純提供了一條新途徑。3 結語目前，對于揮發(fā)油的提取分離已經(jīng)有許多成熟的技術，縱觀上述的這些方法，在提取方面，水蒸汽蒸餾法不適用于對熱不穩(wěn)定成分的提取，長時間與水共沸易使一些熱敏物質(zhì)發(fā)生聚合、氧化等反應導致變性，并且操作時間長，提取效率低；超臨界流體萃取法中二氧化碳的臨界溫度比較低，所以對熱敏性成分比較理想，又可提高揮發(fā)油的品質(zhì)；超聲波輔助萃取法產(chǎn)生的強烈振動、高加速度、強烈空化效應、熱效應、攪拌作用等，都可以加速藥物有效成分進入溶劑，從而提高提取效率，縮短提取

14、時間，節(jié)約溶劑，并且免去了高溫對提取成分的破壞；微波輔助萃取法具有提取時間短、得率高、操作成本低、溶劑用量少、安全、節(jié)能、設備簡單、選擇性高等優(yōu)點，微波輔助萃取法還可直接對新采集的藥材進行提取而不需要進行干燥等預處理；同時蒸餾萃取法裝備比較復雜，但提取效率比較高，并且能夠直接起到分離的效果。在分離方面，冷凍法生產(chǎn)效率不高，有其應用限制；色譜法是目前比較常用的方法，柱色譜、薄層色譜法和氣相色譜法應用比較廣泛，并且可以和多種新技術聯(lián)用，使得揮發(fā)油的分離鑒定迅速準確；分子蒸餾法既提取又分離，是一種高新技術途徑。多種的新技術的出現(xiàn)，使得揮發(fā)油的提取變得更加的簡單有效，相信隨著各種新技術的廣泛使用和聯(lián)用

15、，將會使得揮發(fā)油的提取分離變得更加廣泛。參考文獻：1溫悅,宋潔. 揮發(fā)油提取分離研究概況 J.綜述報告,2011,20(5):78-80.2劉華鋼等.中藥揮發(fā)油類成分提取分離研究概況J.遼寧中醫(yī)藥學報,2009,11(11):5-8.3羅琴,李星. 益智仁揮發(fā)油的水蒸氣蒸餾法提取工藝優(yōu)化及其體外抑菌活性的研究 J.華西藥學雜志,2011,26(2):147-149.4王文基,張震芳. 水蒸氣蒸餾法提取云木香中的揮發(fā)油J.工業(yè)技術,2015(3):67-107.5衛(wèi)強,李前榮. 超臨界CO2萃取法與水蒸氣蒸餾法提取垂絲海棠葉揮發(fā)油成分及其抗氧化活性的比較 J.中成藥,2015,37(11):25

16、50-2554.6吳玉梅,馮蕾. 不同方法提取北沙參揮發(fā)油的GC-MS分析 J. 內(nèi)蒙古中醫(yī)藥,2015,07(121):118-119.7潘紅亮,歐陽天贄. 水蒸氣蒸餾法和超聲輔助提取法提取華細辛揮發(fā)油的比較 J.食品科學,2011,32(10):190-193.8楊瀟,芮光偉等. 三種不同方法提取花椒揮發(fā)油中化學成分的GCMS/AMDIS比較分析 J.中國調(diào)味品,2014,39(5):118-122.9許海燕,鄭伶俐等. 微波輔助提取秦嶺龍膽揮發(fā)油的工藝優(yōu)化 J.中醫(yī)藥導報,2015,21(20):31-35.10吳林冬,楊曉艷等. 水蒸氣蒸餾法與微波輔助萃取法提取天胡荽揮發(fā)油的比較研究 J.遵義醫(yī)學院學報,2012,35(3):196-199.11阿卜拉江,阿布力孜. 野薔薇根揮發(fā)油超聲-微波協(xié)同提取工藝優(yōu)化及GC-MS分析 J.云南大學學報（自然科學版）,2015,37(2):285-294.12付宇新,章挺等. GC-MS分析不同方法提取的樟樹葉揮發(fā)油成分 J.南方林業(yè)科學,2015,43(3):6-11.13肖炳坤,楊建云,黃榮清等. 山梔茶揮發(fā)油成分的GC-MS分析 J.中藥材,2015,38(7):1436-1438.14程滿環(huán),畢淑峰等. GC-MS分析黃山花楸不同部位的揮發(fā)油 J.華西藥學雜志,2015,30(6):703-706.15戴衛(wèi)波