天然植物香料提取加工工艺研究进展
１.王花俊 １.张峻松 ２.３.刘利锋
（１．郑州轻工业学院 食品与生物工程学院，河南 郑州 ４５０００２；２． 山东中烟工业公司技术中心青岛研究所， 山东 青岛 ２６６０００）
摘要：综述了制备天然香料的不同加工工艺技术及其优缺点， 并重点介绍了相对较新的工艺技术—旋转锥体柱蒸——馏方法的原理及应用。
关键词： 天然香料； 加工工艺； 研究
中图分类号： Ｓ５６ 文献标志码： Ａ
１ 天然植物香料提取的国内外现状
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高， 以及回归自然意识的增强， 人们的消费观念不断改变，天然香料以其绿色、安全和环保等特点， 日益受到人们的青睐。
从世界范围来看，香料香精工业的增长速度一直高于其他工业的平均发展速度， 世界天然香料产量近年来正以每年 １０％￣１５％的速度递增［１］。
从国内情况来看，高档天然香料基本依赖于进口， 香精香料工业及相关应用行业对高档天然香料的需求越来越迫切。
我国拥有丰富的植物性天然香料资源，有５００余种芳香植物广泛分布于２０个省（市，区），但由于提取加工工艺落后，只有部分香料资源被开发利用，很多植物性天然香料只能进行初步提取，而且收率和纯度都较低，甚至还有一些天然原料被销往国外进行深加工，不仅导致我国市场植物性天然香料紧缺，而且严重浪费了宝贵资源。因此天然香料的加工工艺一直是近年来研究的重点。
２ 天然植物香料的传统加工工艺技术
芳香植物中天然香料的传统提取方法主要有 水蒸气蒸馏法、溶剂浸提法、压榨法和吸附法 ４ 种。
２．１ 水蒸气蒸馏法
采用水蒸气蒸馏法生产天然香料主要有水中蒸馏、水上蒸馏和水汽蒸馏 ３ 种形式。在植物性天然香料生产中， 水蒸气蒸馏是最常用的一种技术， 该方法的特点是设备简单， 容易操作， 成本低、产量大； 但是水蒸气蒸馏法不适合用于在沸水中主香成分容易溶解、水解或分解的植物原料。基于水蒸汽蒸馏存在的问题， 人们开始致力于改进蒸馏设备， 出现了加压串蒸、连续蒸馏、带复馏柱蒸馏等提取形式， 从而避免了香味物质与水的长时间接触而被过多水解， 提高了提取回收率［２，３］
２．２ 溶剂浸提法
浸提法是用挥发性的有机溶剂将植物原料中的芳香成分浸取出来，使之溶解到有机溶剂中，然后蒸去溶剂的方法。其特点是可以不加热，在低温下进行，除了挥发性组分外，还可以提取其中重要的成分和不挥发性成分，但在去除溶剂时，有机溶剂萃取法会造成产品品质下降或有机溶剂残留，因此也限制了一些天然香料的应用范围。
２．３ 压榨法
压榨法一般用于对柑橘类植物精油的提取，其最大特点是生产过程在室温下进行，可以确保产品品质，香精香料的开发与应用。香气逼真， 但是压榨法的产率低。在我国香料生产企业中，目前常用的压榨法主要有平板式磨皮法和螺旋压榨法两种，但压榨法仅适用柑橘类植物精油的提取［４］。
２．４ 吸附法
吸收法生产天然香料的原理与浸提法相似，不同的是该法采用非挥发性溶剂或固体吸附剂。吸附法加工所需温度较低，芳香成分不易被破坏，产品香气质
量最佳。因此，在天然香料的生产中，特别适用于对一些名贵花朵香气成分的提取。吸附法的不足之处在于吸附剂的吸附容积小，当处理量大时，需耗用大量吸附剂，而且吸附剂需要再生，这也给生产过程的连续化和自动化操作带来一定的困难［５］。
３ 天然植物香料的新加工工艺技术
３．１ 微波辐照诱导萃取法
与常规蒸馏法和萃取法相比， 微波辐照诱导萃取法得到的产品品质最好， 色泽浅， 而且还体现出生产的高效率和高选择性， 以及不会破坏天然热敏物质的结构等优点， 其不足之处是只能获得部分主要组分［６］。
３．２ 超临界流体萃取法
超临界流体萃取是一种较新的萃取技术，是由萃取和分离两部分组合而成的，具有在较低的温度下操作、效率高、溶剂易分离等特点，同时用 ＣＯ２ 作萃取剂，萃取过程不发生化学变化，不燃烧、无异味、无臭、无毒、安全性高、价廉易得，不会造成环境污染。但是超临界流体萃取的原料并不适合于含水量过
大的水果类天然香精的制备， 且设备投资大， 技术要求高［７］。
３．３ 分子蒸馏技术
分子蒸馏技术是一种新型的液—液分离或精细分离的高新技术。分子蒸馏是在低氧惰性条件下进行的，具有蒸馏温度低，物料受热时间短，操作压力低
（真空度高），分离程度及产率高，产品品质好，天然物质的成分在蒸馏前后不会有太大变化，分离后的产品可避免有机溶剂污染等优点；特别适应于对高沸点、热敏性以及易氧化物料的分离纯化。该技术已经广泛应用于石油化工和食品香料等领域，特别适应于天然物质的提取与分离［８］。
以上各种制备天然香料的方法各有其优缺点， 并且分别适合不同的对象， 为获得天然逼真、具有独特香韵的高品质香料提供了有力保证。但是由于天然果味香料自身的特性， 如香味物质含量低、挥发性高、易裂解等， 以上各种方法还有不尽人意的地方， 广大科研工作者一直在探索适合果味香料的新加工工艺方法。
对于大多数水果而言， 由于香味挥发性物质的含量较低， 无法实现水和油的分层， 挥发物只存在于水相中。这些在水相中的香味挥发物无法直接用于香精的调配。如何将这些香味成分分离浓缩，得到果汁香气成分的浓缩物，是调配水果香韵香精必须解决的一个问题。要解决这一问题，制备果味香料时应在不损坏芳香物质的前提下，将它们分离提取，并以浓缩的形式保存，使之尽量接近水果在食用时所具有的香气，但利用上述几种方法均不能有效解决果味香精的分离和提取问题。
３．４ 旋转锥体柱蒸馏方法
旋转锥体柱蒸馏方法 （ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ Ｃｏｎｅ Ｃｏｌｕｍｎ，ＳＣＣ） 是 天 然 香 料 提 取 中 使 用 较 为 前 沿 的 技 术 ，Ｓｙｋｅｓ［９］， Ｐｙｌｅ［１０］等人对此技术进行了较为详细的报道。旋转锥体柱分离装置的核心是 ＳＣＣ 分离柱，人们将其认为是蒸馏或反萃取柱，它属于填充柱、板式柱和泡罩柱等传质装置的一种。其主体部分是１个中心带转轴的直立不锈钢柱体， 内部由交替的旋转锥和固定锥堆叠而成，旋转锥与轴相联，固定锥安装在圆柱的内壁上。工作时，物料沿锥体表面层层落下，蒸汽在真空下把来自液体或浆类物质的香气和可溶性物质萃取分离出来。
ＳＣＣ 最大的特点是，由于锥形碟片旋转，离心作用可将产品摊铺成薄膜，这样蒸汽可将产品中需要提取的挥发性物质完整地提取出来。同时，由于蒸汽同产品薄膜的充分接触，相互进行了充分的传热和传质，也能将需要萃取出的可溶性物质完全萃取出来，溶于溶剂中。这样既可分离出挥发性物质，也可萃取出可溶性物质。在同样的能耗下，ＳＣＣ 系统提取出的挥发性物质最完全，萃出的可溶性物质最多。据报导，ＳＣＣ 效率比填充柱高 ４￣５ 倍，可以处理各种形态（ 含很黏的） 的物料。ＳＣＣ 的分离时间很短，操作温度可控制在 ３０￣１２０ ℃。这些优点使它在处理热敏性的有香成分时，能保持其天然风味， 这正是 ＳＣＣ 受到广泛关注的主要原因之一［１１］。
这种方法２０世纪３０年代在美国发展迅速，近年在澳大利亚又得到了改良，并获得了较大规模的应用。２０世纪 ８０年代末，澳大利亚公司Ｆｌａｖｏｕｒｆｅｃｈ 应用 ＳＣＣ 蒸馏新技术，成功地从牛奶中分离出带有青草风味的化合物。
１９９２ 年， ＳＣＣ蒸馏技术被商业化，并成功地应用在欧洲的酿酒工业，利用它从发酵酒中分离出大量的酒精，也可以从酒中提取有香成分，用来制造所谓的没有酒精的饮料酒［１２］。该技术目前正得到广泛的认可，２００４年受到国际葡萄与葡萄酒组织的推荐，美国、智利和澳大利亚已经允许使用这种技术。不少国家已经使用 ＳＣＣ 来生产高质量的速溶咖啡和茶饮料。
Ｆｌａｖｏｕｒｆｅｃｈ称ＳＣＣ提取的茶叶萃取物中，Ｅ－２－己烯醛及芳樟醇的含量比其他方法高６倍，而比另一些具有茶风味的醛类等高达１５ 倍；用ＳＣＣ分离出的西红柿萃取物更具天然感；同样ＳＣＣ在柑橘工业、草药、辛香料等领域均有广泛的应用前景。此后 ＳＣＣ被广泛地应用在食品和香料香精工业的有关领域。
ＳＣＣ特别适用于汽提和保存果味香味物质，以及萃取可溶性物质。其优点主要有：①提取出的挥发性物质最完整，回收的量最多；②萃取出可溶性物质的时间最短，且含量最高；③适用产品黏度非常大，黏度高达２００００ｃｐｓ的产品也可适用；④能耗低。
目前，ＳＣＣ在２０多个国家被使用，应用领域广泛。世界著名的香精香料公司均采用与此法相应的设备生产果味天然香精香料。国际上著名公司已应用该技术进行香料工业化生产。但是国内对该技术的引进应用至今几乎是空白。
通过开展对ＳＣＣ法生产香味香精的研制和广泛应用，一定能够为提供质量一流的天然香料产品起较大的作用，并能有效地利用我国的天然资源，提高天
然水果资源的应用价值和经济价值。 |
