作者简介: 胡文(19822) ,女,北京林业大学材料学院在读硕士研究生,主要从事林产精细化工研究。
　Vol. 12 ,No. 6 精细与专用化学品第12 卷第6 期
        何静　樊永明　吴玉英
      (北京林业大学材料科学与技术学院,北京100083)
     

        摘　要: 综述了植物性xx香料的香气、物质组成及抗氧化性,并结合实际对新技术在植物性xx香料提取过程中的应用状况进行了较为全面的论述,指出我国植物性xx香料开发中存在问题及解决途径。
关键词: xx香料; 超临界CO2 萃取技术; 液氮冷冻研磨技术; 微波辐射诱导萃取法
　　

        随着人们消费观念的改变,xx香料特别是植物性xx香料以其绿色、xx、安全、环保等特点日益得到人们的钟爱〔1 ,2〕。我国拥有丰富的植物性xx香料资源,约有500 多种芳香植物,广泛分布于云南、广西、贵州、湖北、广东等20 个省市,主要品种有柑桔类精油、薄荷属精油、香荚兰、半合成原料油、辛香料精油及油树脂等,另外,桉叶油、香叶油、熏衣草油、玫瑰油、桂花浸膏、墨红浸膏、茉莉浸膏和净油等也具有较高的产量〔3 ,4〕。我国植物性xx香料产品及出口概况详见表1 。

表1 　我国植物性xx香料产品及出口概况
产品名称产量/ t 出口金额/ 美元
松节油(8～10) ×104 —
柏木油(018～1 ) ×104 100～400
山苍子油> 2000 > 500
香茅油> 2000 > 500
桉叶油> 4000 > 500
茴油> 800 > 500
桂油> 500 > 1000
熏衣草油> 50 > 100
香根油> 50 50～500
香叶油> 100 > 100
黄樟油500～1000 > 100
柑油> 500 > 500

由于提取加工工艺落后,我国的香料资源只有部分被开发利用,很多植物性xx香料只能做到初步提取,而且产量和纯度都很低;甚至有一些产品被运到国外进行深加工,从而使我国被视为“潜在的香料大国”,这不仅导致国内市场植物性xx香料紧缺,而且严重浪费了我国的宝贵资源〔4 ,5〕。全面了解植物性xx香料的研究状况及提取技术,探讨我国植物性xx香料的发展途径与趋势,具有重要的现实意义。
1 　植物性xx香料的香气
1. 1 　香气的鉴定
香气是香料最重要的品质特征,其鉴定包括辨香与评香2 个方面。到目前为止,香料的感官检验仍是一种最可靠的鉴定方法〔5〕。林翔云等采用香品值、留香值及香比强值一起组成香料的3 个基本属性,用3 个值的乘积作为“综合评价分数”来考察香料的综合价值,所得结果与香料的市场销售价格直接相关,可作为香料香气鉴定的较好方法。
1. 2 　植物性xx香料的香气
植物性xx香料的原料为植物的花、叶、茎、根或果实,其种类十分丰富,例如:可提取芳香油的花有玫瑰、水仙等,可从叶和茎中提取的植物有薄荷、香叶等,可从树体中提取的有樟木、柏木等,可从根部提取的有香等,可从根茎中提取的有生姜、鸢尾等,可从种子中提取的有丁香、茴香等〔6〕。部分xx植物性香料的主要特征及应用见表2 。动物性xx香料如灵猫香、麝香等往往带有腥臭的动物香味,为甲基吲哚气息,浓度高时令人作呕,极度稀释后有温暖的动物浊鲜的香气,而植物性xx香料多无异味(极少数有辛辣味) ,更适于大多数人群。

2 　植物性xx香料的组成
植物性xx香料通常是由数十种以上的有机化合物组成的混合物,到目前为止,从植物性xx香料中分离出来的有机化合物约3000 多种,它们的分子结构异常复杂,唐松云等将其大致分为以下4 类: ①脂肪族化合物; ②芳香族化合物; ③萜类化合物; ④含氮、硫化合物。
表2 　部分xx植物性香料的主要特征及应用
品　　种香气类型香气特征
综合评
价分数
应用领域
熏衣草油花香、清韵清香持久432 日化、香水等
玫瑰花油花香、甜韵甜韵芬芳4085 食用、化妆品等
檀香油非花香、干甜木香500 日化、调香精木香韵
香叶油非花香、蜜甜微青、400 化妆品蜜甜香韵持久
香石竹油花香、清甜韵丰满、厚实、1250 化妆品持久
紫丁香油花香、鲜幽韵清而新鲜50 调香精
金合欢花油花香、幽清韵清甜花香、562 调香精幽清
白兰花油花香、鲜韵清新鲜幽— 调香精
晚香玉花油花香、幽韵幽雅876 化妆品
芳樟油非花香、清甜41 精制原料清滋香韵
百里香油非花香、强烈粗糙58 日化、医药卫生草香韵
2. 1 　脂肪族化合物
脂肪族化合物在植物性xx香料中广泛存在。茶叶及其它绿叶植物中含有顺232己烯醇,由于它具有青草的清香,所以称为叶醇,可在调制香精时起清香香韵变调剂作用;甲基壬基酮是构成芸香油的主要成分,其含量最可达75 % ,因此得名芸香酮;乙酸苄酯在茉莉油中含量也可达到65 %。
2. 2 　芳香族化合物
植物性xx香料中也广泛存在芳香族化合物。玫瑰油中含有2. 8 %的苯乙醇,丁香油含80 %的丁香酚,百里香油中含50 %左右百里香酚,茴香油中含大约80 %的茴香脑,肉桂油中含有大约80 %的桂醛等。
2. 3 　萜类化合物
萜类化合物往往具有芳香气味,也是构成植物性xx香料的重要成分,而且是各种植物油的主体香成分。山苍子油中的柠檬醛约占70 % ,柏木油中的柏木烯约占80 % ,樟脑油中的樟脑约占80 % ,松节油中的蒎烯约占80 %。
2. 4 　含氮、硫化合物
含氮、硫化合物在植物性xx香料中含量极少,而是在肉类、谷物、豆类、花生、葱、蒜、可可、咖啡等
食品中常常存在。由于这类化合物具有极强的气味,因此含量虽少,但往往能对香料的香气产生极大的影响,应该加以重视。
3 　植物性xx香料的抗氧化性
在食品工业体系中,植物性xx香料的主要作用有: ①改善食品或饲料等的风味,增加食欲; ②xx或掩盖异味,保证食品气味和口味醇正爽快; ③给一些无味的食品增添香气和香味; ④给食品着色,使其变得美丽悦目; ⑤防止食物变质的抗氧化和xx作用; ⑥防治疾病的生理药理作用; ⑦调节植物生长的生理生化作用等。
植物性xx香料具有抗氧化能力,是因为其成分中含有酚羟基、不饱和双键及还原性原子等,这些成分除单独存在具有抗氧化作用外,它们组合在一起往往会产生协同作用,从而使组合后还原性增强。
如含有还原性原子的生物碱与酚类组合,由于生物碱的氮原子被酚类的氢质子化后,与氮原子结合的化学键变得松弛而易于断裂,电极电位值下降,导致酚更容易被氧化为醌,因此抗氧化能力增强。由此可见,植物性xx香料的抗氧化性来自本身所含的还原性成分以及潜在的还原能力。
刘晓庚等〔7〕用迷迭香、丁香、姜等对比试验表明,迷迭香抗氧化能力很强, 效果优于姜、BHA、BHT 和TPP。作为绿色食品的安全可靠的抗氧化剂,植物性xx香料具有广阔的应用前景。
4 　植物性xx香料的提取技术
植物性xx香料采自不同芳香植物的不同部位,因此提取方法和设备具有一定的复杂性。但植物性xx香料具有一个共同的特点就是具有挥发性,同时它们的主要成分多为萜类化合物及其衍生物,在物理和化学性质上有差异。利用这些性质,有效提取植物性xx香料的常用方法有蒸馏法、压榨法和抽提法〔8〕。

4. 1 　传统提取方法
xx香料的提取方法包括榨磨法、水蒸气蒸馏等: 植物性xx香料及其提取技术法、挥发性溶剂浸提法和吸附法等。各种方法所产生的香料产品有如下几种:
(1) 精油　将xx香料用水或蒸气蒸馏,或机械研磨后得到的有香气的产品。
(2) 浸膏　树脂含量低的新鲜植物用挥发性非水溶剂萃取,在部分真空和适中温度下蒸发去除溶剂后得到的香气浓缩物。
(3) 净油　将浸膏经乙醇反复萃取,萃取液经冷却过滤,在部分真空和适中温度下蒸去大部分乙醇后得到的高浓度香料。
(4) 辛香油树脂　用挥发性非水溶剂萃取干性辛香料,然后在部分真空和适中温度下蒸发去除溶剂后得到的香料产品。
在传统提取方法过程中,不可避免要经历加热过程,从而导致植物性xx香料中某些热敏性或化学不稳定性成分被破坏,因而改变了xx香料的独特香韵和风味。随着科学技术的进步,新技术不断应用于植物性xx香料的提取过程中,成为获得高品质xx香料的有效工艺手段。
4. 2 　新的香料提取技术
(1) 超临界CO2 萃取技术　1978 年,超临界流体萃取作为一种新型分离技术受到了人们的极大关注,从1988 年以来,我国对该技术特别是超临界CO2 萃取技术的研究空前活跃,开辟了一个全新的领域,成为多学科交叉的研究热点〔9 ,10〕。现在,这项技术不仅应用于xx香料、色素、药用成分等生物活性物质的提取,而且广泛应用于精油、果汁、咖啡、蔬菜、酒等的浓缩及药品分析〔11～14〕。
超临界CO2 萃取技术广泛应用于植物芳香成分的提取、水果蔬菜香气成分的萃取和浓缩、鲜花芳香成分的提取等植物性xx香料的提取工艺流程中,表现出强大的生命力。该方法所得产物具有传统工艺所无法比拟的优点: ①含有较多的汉阳化合物和较少的单萜烃; ②产品有较多的头香成分,因为该技术萃取在低温下进行; ③产品底香较好,香气持久; ④有效防止热敏性及化学不稳定性组分被破坏;⑤更适于辛香料的萃取。另外,虽然高压条件下的超临界CO2 萃取技术设备投资与运行费用较高,但对于香料而言,因该技术所得产品质量较高,附加值高,整个过程具有较好的经济性。廖传华等〔15〕研究表明,超临界CO2 萃取技术具有很好的操作规模效应。
(2) 液氮冷冻研磨技术　美国通士( Tone’s) 公司于1980 年提出液氮冷冻法来研磨含精油成分较高的物质,成功地解决了常温研磨所存在的“打滑”及升温现象〔16〕。这项技术主要是利用液氮从液态转化为气态时
可产生- 112 ℃的低温这一特性,在加工物料时将液氮喷洒在物料的表面,使其温度在8s 内迅速降到- 70 ℃左右,从而使物料的物理性能(如脆性、韧性等) 发生改变,使物料更加容易粉碎。与常温研磨相比,液氮冷冻研磨具有以下优点:
①研磨时温度降低到0～200) ,可使植物性xx香料中主要的调味物质的挥发性降低,研究表明其芳香物质的损失仅为常温研磨下的1/ 300～1/ 400 ; ②液氮包围着香料,使风味成分的氧化变质作用降到{zd1}; ③改变了研磨香料颗粒的物理结构,从而使其在产品中得到更好的保护。
(3) 微波辐射诱导萃取法　微波辐射诱导萃取植物性xx香料是工业微波应用的新成就。早在1991 年,Jean 等在对熏衣草油进行微波提取时就获得了比水扩散技术多2. 5 %的乙酸芳樟酯和9. 1 %的芳樟醇〔17〕。该方法与常规蒸馏法和萃取法相比,所得产品品质好、色泽浅、质地醇,而且微波辐射诱导萃取具有高效率、高选择性、不会破坏xx热敏物质等优点。在不同萃取条件下香柏油10 种主要成分的萃取效率见表3 。

表3 　在不同萃取条件下香柏油10 种主要成分的萃取效率%萃取条件汽馏法微波辐照乙醇介质微波辐照己烷介质
1 2. 02 0 2. 64
2 15. 19 0 14. 10
3 61. 30 3. 15 59. 79
4 10. 90 0 11. 10
5 3. 05 0 3. 68
6 1. 86 0 0
7 1. 92 0 5. 03
8 0. 92 0 3. 85
9 0. 97 39. 60 0
10 1. 26 54. 30 0

4) 生物技术　生物技术制备香料可概括为3个方面: ①植物组织与细胞培养; ②微生物生产香料; ③酶法生产香料〔18〕。在植物性xx香料行业,·由于大部分植物性香料油及生鲜食品的香气成分是生物新陈代谢的产物,所以可将微生物、酶反应应用于香料生产,这方面已经有不少的成功实例。植物性xx香料提取技术的革新本质就是注重质量、效率和效益,并要考虑调香的可行性。我国植物性xx香料的开发具有资源丰富,种类繁多的优势,但仍有以下问题值得注意:
(1) 资源　我国拥有丰富的植物性xx香料资源,精油出口占世界总额的8 %～10 % ,但我们仍要注意到资源的有限性,实行综合开发,{zd0}限度地开发利用现有资源;另一方面,我国的资源品种相对单一,目前出口在1000 万美元以上的产品仅有薄荷脑、薄荷素油、桂油和桉叶油,因此,在开发利用当前资源的同时,应注意新产品的开发与培育。
(2)技术　植物性xx香料强调xx,要求在提取过程中不能对香料的色、香、味及其它性质有任何损伤,我国现有的技术能力远远不能满足xx香料提取的要求。本文综述的几项新技术多为国内科研院所或少数生产单位采用,远没有大范围广泛推广。同时新技术本身仍有缺陷,需要在使用过程中改良创新。
(3) 市场　我国的植物性xx香料资源的分布与市场的发达程度不协调。植物性xx香料是我国香料工业的优势,产品主要是用来出口。因此,建立健康完善的销售渠道与网络,{zd0}限度地促进植物性xx香料产地的经济发展,是香料工业必须考虑的问题。□

参考文献
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