包秀霞，廉 勇，包秀平

（1.呼和浩特民族學院環(huán)境工程系，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051；2.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學院蔬菜研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031；3.江西省進賢縣三中，江西 南昌 331700）

植物香氣成分是一個分子量較小的次生代謝物質(zhì)，是揮發(fā)性的液體，在植物學界把它稱之為植物精油。植物體中有很多精油類化合物，到目前為止，人們已知的含精油較豐富的主要植物為以下幾個科類，分別是木蘭科、柏科、桃金娘、禾本科、樟科、蕓香科、姜科和龍腦香科等[1]。精油分布于植物的營養(yǎng)器官（根、蓮、葉部），也分布于生殖器官（花、果），并且不同部位的精油含量有所不同。

有些植物的花、枝、葉、草、根、皮、莖、籽或果實等可作為天然香料。植物香氣的種類較多，但植物花香的香氣最為突出。因此，本文對植物花香氣成分的提取方法進行比較，以便提供不同植物香氣成分更有效的提取方法。

1 植物花香氣成分提取方法的比較

對植物花香氣的提取方法有很多，主要有壓榨法、同時蒸餾-萃取法（SDE）、減壓蒸餾萃取法（VDE）、頂空吸附法（HAS）、水蒸汽蒸餾法、吸附法、有機溶劑萃取法、超臨界CO2流體萃取法（SFE）、微波萃取法和固相微萃取法（SPME）等[2-5]。

1.1 壓榨法

據(jù)最新資料表明，利用壓榨法生產(chǎn)的香精油，色澤為淡黃色液體，出油率較低，為1.0%～1.6%，但有較佳的氣味，其香氣更接近于天然鮮橘果香，壓榨后的殘渣仍可用水蒸汽蒸餾法提取得到部分橘油，壓榨法適合于工業(yè)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)柑橘香精油，是通常采用手工法或機械法施加壓力后植物流出汁、液的一種方法，是一個傳統(tǒng)而又簡單的方法，一般柑橘屬植物采用壓榨方法[6]。人們常用的壓榨法有海綿法、銼榨法和機械壓榨法等，其中機械壓榨法是應用最廣的一種壓榨法[7]。該提取方法最大優(yōu)點為生產(chǎn)條件要求低，操作簡單，能在室溫條件下提??；該方法提取的精油成分主要有氧類化合物、醛類和萜類物質(zhì)，最終提取的精油里可能含有雜質(zhì)。

1.2 同時蒸餾-萃取法（SDE）

同時蒸餾-萃取法是對易揮發(fā)植物成分提取的一種方法，該方法先把水蒸汽和餾出液溶劑的蒸汽在密閉裝置中充分混合，操作較方便，而且香氣的回收率和提取率都較高[8]。同時蒸餾-萃取法是把低濃度的揮發(fā)性有機物濃縮成高濃度，該方法對生物體微量成分的提取效率較高，是一種全組分提取香精油的方法[9]。謝超等[10]采用這種方法萃取不同開放程度的臘梅花精油；熊敏等[11]提取蠟梅鮮花和干花中的揮發(fā)油時，采用了同時蒸餾-萃取法。SDE法是采用長時間的高溫蒸餾，對提取植物花中沸點較高的揮發(fā)性、半揮發(fā)性成分更為有效，但對水溶性的成分提取效果不明顯。

采用同時蒸餾-萃取法提取植物精油，僅需要少量的溶劑就可以實現(xiàn)對精油的高效率萃取，不但節(jié)約了成本，而且縮短了除去溶劑過程中所采用的高溫加熱的時間，可以實現(xiàn)對精油中易揮發(fā)組分較大程度的保留，無疑是精油提取較為理想的方法。

1.3 減壓蒸餾萃取法（VDE）

李小福等[12]比較同時蒸餾-萃取與減壓蒸餾萃取兩種方法提取香氣成分的檢測結果可以看出，同時蒸餾-萃取法回收率高，重復性較好，有利于香氣物質(zhì)的定量分析；減壓蒸餾萃取法雖然重復性和回收率較差，但能使香氣物質(zhì)在較低的溫度下?lián)]發(fā)逸出，避免香氣成分在高溫下可能發(fā)生的理化反應，可見減壓蒸餾萃取法能較真實地反映香氣成分的原始信息，可用于香氣成分的初步定性分析。

減壓蒸餾萃取法是一種常用的香氣提取方法。提取主要步驟是首先把樣品放入燒瓶中（連接于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀），再加入蒸餾水，加熱至微沸后停止，然后把燒瓶放入水浴鍋中（溫度50℃），減壓蒸餾后收集冷凝液，再利用重蒸乙醚進行萃取。減壓蒸餾萃取法是在較低溫度下運行，因此避免了高溫對植物花香氣成分的影響，最終提取的植物精油能較好地反映原料的香氣特征[13]。采用減壓蒸餾萃取法提取植物香氣成分時，消耗大量的樣品和藥品，而且樣品處理時間也長。因此，該方法已經(jīng)被其他提取方法所代替。

1.4 頂空吸附法（HAS）

早在20世紀70年代，Jennings等人首次報道了頂空氣體捕集分析的方法，是直接取液體或固體物質(zhì)中的揮發(fā)性成分的方法（聯(lián)用氣相色譜分析的一種方法），該方法分為靜態(tài)和動態(tài)頂空分析方法。靜態(tài)頂空分析方法——直接吸取樣品頂空的氣體注入氣相色譜儀進行分析的方法，該方法主要定性分析于復雜樣品揮發(fā)性成分，其優(yōu)點是操作較簡便，能省水、避免高沸點或非揮發(fā)性物質(zhì)引起污染；缺點是所提取的香氣量相對較少，限制了植物花中有些微量成分的提取。動態(tài)頂空法——對香氣物質(zhì)進行吸附濃縮后加熱，采用GC-MS進行測定分析。朱旗等提取綠茶的香精油時采用了同時蒸餾-萃取法和頂空吸附法兩種方法，并進行對比，結果表明，頂空吸附法提取的香精油具有綠茶的板栗香味，能較好地反映綠茶香氣的特征，但在吸入空氣的過程中也產(chǎn)生了一些反面作用[14]。雖然頂空吸附法能全面地反映植物花花香的真實成分，但對花香氣的真實氣味有一定的影響。因此，頂空分析技術的關鍵是如何富集足夠濃度的試樣。

1.5 水蒸汽蒸餾法

歐洲水蒸汽蒸餾技術早在16世紀已普遍應用于提取植物香精油實驗過程中。水蒸汽蒸餾方法——先把植物組織放入蒸餾裝置中，然后加蒸餾水，通過蒸餾揮發(fā)性成分，經(jīng)過冷凝后獲取植物的精油。該方法優(yōu)點是：操作較簡便、成本較低、提取量較大，至今大多數(shù)研究者們也采用該方法來提取植物香氣成分，是目前實驗室中對植物精油定量、定性分析最為廣泛的一種提取方法。由于其具有設備簡單、操作安全、不污染環(huán)境、成本低、避免了提取過程中有機溶劑殘留對油質(zhì)造成影響等特點，是有效提取植物揮發(fā)油的重要方法。但是，由于存在原料易受熱、易焦化，或使成分發(fā)生變化，所得揮發(fā)油的芳香氣味也可能變味，往往降低作為香料的價值等局限性，降低了其一定的使用價值[15]。

楊少馀[16]等對薰衣草香氣成分提取時，采用了水蒸汽蒸餾法，提取了58種組分，并對水蒸汽蒸餾裝置進行了優(yōu)化、創(chuàng)新，該優(yōu)化裝置提高了精油出油率，降低了能耗，并保持了精油的品質(zhì)。

1.6 吸附法

通常的吸附法分為油脂冷吸法、吹氣吸附法和過柱吸附法。油脂冷吸法——首先把花蕾平鋪于涂有脂肪基的玻璃板上24 h后，把脂肪基刮下來，然后用石油醚浸提，用乙醇進行低溫條件下冷凍和過濾后除去脂肪和蠟，最終得理想的精油。吹氣吸附法——是采用樹脂來吸附，按照物質(zhì)的相似相溶原理，吸附樹脂骨架內(nèi)表面性質(zhì)不同的吸附物質(zhì)，從而分離不同的香氣。過柱吸附法——采用吸附能力強、化學穩(wěn)定性好、力學強度高的活性炭作為吸附材料，可提取香氣成分[17]。目前，已開發(fā)出了用微波加熱輔以惰性氣體吹掃放出吸附于活性炭的香氣成分的裝置，即熱解析儀。同理，可把一些具有強擴散性的易揮發(fā)物質(zhì)在低溫條件下收集到冷捕管中，然后在常溫下脫附，如郭友嘉等將parapak-Q制備柱插入到-30℃的半導體冷陷中，低溫捕集到了茉莉花的頭香，然后用重蒸乙醚收集香氣成分，再于室溫下短時間揮發(fā)乙醚[18]，此法需根據(jù)提取物質(zhì)的不同選擇合適的吸附劑。

1.7 溶劑萃取法

溶劑萃取法——低沸點的有機溶劑與植物材料放入提取器中，進行加熱并提取，通過減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，最后提取精油的方法。劉寶全等[19]對柚皮精油進行提取時，采用石油醚、正己烷和環(huán)己烷等三種有機溶劑進行了對比分析，結果表明，溶劑為石油醚的提取效率為最高。麥秋君[20]以乙醇為溶劑，采用GC-MS測定方法萃取桂花凈油的香氣成分，并分析出酮類、醇類、高級脂肪酸和酯類等成分。揮發(fā)性有機溶劑萃取法由于加工受熱溫度低，能保持植物原料原有的香氣，化學穩(wěn)定性強，可以提高精油質(zhì)量。但揮發(fā)性有機溶劑萃取法也會造成浸提溶劑的殘留，從而影響浸膏或精油的真實香氣。

該方法優(yōu)點為：設備較簡單，提取率較高；缺點為：溶劑的消耗量較大，殘留浸提溶劑，所以影響精油的真實香氣。

1.8 超臨界CO2流體萃取法（SFE）

超臨界CO2流體萃取法在1975年就已應用于茶葉香氣成分的提取，隨著該法在應用上的不斷發(fā)展，技術也越來越趨于完善[21]。因為CO2的臨界溫度為31℃，超臨界CO2萃取法可以在接近室溫的狀態(tài)下對茶葉的香氣物質(zhì)進行提取，而且整個過程都是在CO2的籠罩下進行的，能有效地防止熱敏性物質(zhì)的氧化和降解，它萃取出來的香精油成分與原料中的幾乎完全相同，但它對設備的要求較高。

目前，國外應用于植物精油萃取和天然產(chǎn)物開發(fā)上最廣泛、最先進的萃取分離技術為超臨界CO2流體萃取法，其中CO2是最常用的超臨界流體。該方法設備投資較大，工藝技術要求較高。桂花、菊花[22]、含笑[23]等植物花提取香精油時，利用超臨界CO2萃取技術萃取天然香精香料，可以有效地保持所提取芳香成分的純度和天然香味。該方法與常規(guī)的水蒸汽蒸餾法和有機溶劑萃取法相比較，具有速度快、效益高、無污染、質(zhì)量好、有選擇性和適合熱敏性及生物活性物質(zhì)提取等優(yōu)點，是一種具有潛在力的分離提取方法。

1.9 微波萃取法

微波輔助萃取是利用微波能加熱來提高萃取效率的一種新技術，它是通過偶極子旋轉(zhuǎn)和離子傳導兩種方式里外同時加熱的技術[24]。微波萃取法具有設備簡單、適用范圍廣、萃取效率高、節(jié)省試劑和污染小等優(yōu)點，可以避免長時間高溫引起的物質(zhì)分解，升溫快速均勻，大大縮短萃取的時間[23]。李焱等人采用微波萃取法、水蒸汽蒸餾法和同時蒸餾-萃取法提取花椒葉中揮發(fā)油，結果顯示，微波萃取法的提取率為最高。早在20世紀20年代末，Jean等對薰衣草精油進行提取時，采用微波提取法，并獲得了比水擴散技術多的乙酸芳樟醋和芳樟醇。研究者們對微波輻照誘導萃取法與常規(guī)蒸餾法和萃取法之間進行了比較研究，結果顯示，微波輻照誘導萃取法提取到的精油品質(zhì)為最佳。

1.10 固相微萃取法（SPME）

固相微萃取法是采樣、萃取、濃縮的非溶劑型萃取的先進綜合技術，首先從樣品中或樣品上方的頂空氣體中直接吸附萃取的待測物，然后在色譜儀上進行分析。由于萃取頭和溫度的不同，香氣成分提取率也有差異，曹慧等[25]從金桂中分析出20種香氣成分，采用了50/30 um DVB/CAR/PDMS萃取頭。Li等[26]對臘梅花揮發(fā)油進行提取時，采用了頂空固相微萃取技術。該方法優(yōu)點為：檢測速度快、操作簡便而且不用溶劑；主要提取揮發(fā)性、半揮發(fā)性物質(zhì)時使用該方法的較多。Wang等[27]從桂花花朵香氣中檢測出了11種化合物（分子量＞250），主要采用固相微萃取法。李祖光等[28]在室溫條件下測定了桂花花朵的香氣成分，主要采用固相微萃取法，最終提取的化合物（分子量＞250）很少。

2 不同提取方法的比較

不同的提取方法對植物花香氣成分的提取率存在一定的差異，各有利弊。如壓榨法所提取得到的植物精油主要成分為含氧類化合物、醛類及萜類物質(zhì)，該物質(zhì)在高溫條件下很容易被破壞或變質(zhì)；同時，蒸餾-萃取法采用長時間高溫蒸餾，對提取植物花中沸點較高的揮發(fā)性、半揮發(fā)性成分更為有效，但對水溶性成分的提取率相對較低；減壓蒸餾萃取法對植物花香氣物質(zhì)的提取需要大量的試樣和試劑，而且樣品處理周期也較長；頂空吸附法在一定程度上能反映出植物花花香的真實成分，但對植物花香氣還有一定的影響；水蒸汽蒸餾法因要求的溫度過高導致鮮花內(nèi)一些芳香物質(zhì)被破壞，該方法操作簡單、成本低、產(chǎn)量大；溶劑（如石油醚、乙醇）萃取法能保留植物花的主要香氣成分，最后殘留下的有機溶劑影響花香成分的真實性；微波蒸餾萃取法的提取率較高，其中有效成分比例較低，也影響植物花朵的香氣成分；超臨界CO2萃取法的優(yōu)點為提取香氣成分的相對含量高于其他的提取法，且香氣成分更濃郁逼真，缺點為要求高檔次設備，因此很難產(chǎn)業(yè)化；固相微萃取法由于采用的萃取頭和溫度的不同，植物花香氣成分提取率有所差異。

3 展望

香氣作為花朵重要品質(zhì)指標之一，越來越受到人們的關注，植物花香氣提取技術正在趨于完善和成熟，但仍然受到溫度、壓力等因素的影響。現(xiàn)有的提取方法在生產(chǎn)中都具有一定的可行性，但是都存在一定的不足。因此，我們要利用各種提取方法的優(yōu)點來綜合分析植物花香氣的全組分。

近年來，利用基因工程的方法改良植物花香已有報道，如臘梅的法呢基焦磷酸合成酶基因[29]、白姜花的倍半萜合成酶基因[30]等花香基因相繼被克隆。因此，為了更完整地提取不同植物花香氣成分，本研究對前人研究的植物花香氣成分的提取方法進行了比較，并探索適合于各類花香氣成分提取的綜合性、創(chuàng)新性的方法。

參考文獻：

［1］龐建光，張明霞，韓俊杰.植物精油的研究及應用［J］.邯鄲農(nóng)業(yè)高等?？茖W校學報，2003，20（1）：26-28.

［2］李永菊.茶葉香氣的提取方法［J］.茶葉科學技術，2006（4）：15-16.

［3］朱 旗，施兆鵬，任春梅.香氣提取方法對綠茶主要生化成分的影響［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2001，27（4）：292-294.

［4］李紹佳.枇杷花香氣成分及精油研究［D］.福州：福建農(nóng)林大學，2012.

［5］黃 英，劉曉博，司輝清.臘梅花精油的提取方法與應用前景［J］.北方園藝，2013（4）：188-191.

［6］孫 鵬，劉文文.植物精油提取和應用的研究進展［J］.甘肅科技，2007，23（5）：139-142.

［7］蘇曉云.壓榨法在精油提取中的應用［J］.價值工程，2011（1）：51-52.

［8］陳悅嬌，王冬梅，鄧煒強，等.SDRP和SDE法提取烏龍茶香氣成分的比較研究［J］.中山大學學報（自然科學版），2005，44（S）：275-278.

［9］劉力恒，王立升，沈 芳，等.茉莉花精油的研究進展［J］.大眾科技，2007，97（9）：124-125.

［10］謝 超，王建暉，龔正禮.臘梅釋香過程中香氣成分的分析研究［J］.茶葉科學，2008，28（4）：282-288.

［11］熊 敏，周明芹，向 林，等.臘梅花揮發(fā)油成分的GCMS 分析［J］.華中農(nóng)業(yè)大學學報，2012，31（2）：182-186.

［12］李小福，殷全玉.同時蒸餾萃取和減壓蒸餾萃取方法提取煙葉香氣成分的比較［J］.中國科技論文在線，2008，3（9）：672-676.

［13］黃玉清，陳藝欣，田厚軍.植物香氣成分提取方法的研究進展［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學，2012，40（7）：245-247.

［14］朱 旗，施兆鵬，任春梅.采用頂空吸附法研究速溶綠茶香氣在加工中的變化［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2001，27（2）：97-99.

［15］劉繼鑫，王克霞，李朝品.水蒸汽蒸餾法提取中藥揮發(fā)油存在的問題及解決方法[J].時珍國醫(yī)國藥，2008，19（1）：97-98.

［16］楊少馀，馮麗嬌，羅志剛.薰衣草精油的提取及成分鑒定［J］.廣東化工，2007，34（9）：109-112.

［17］葉秋萍，金心怡，徐小東.茉莉花精油提取技術的研究進展［J］.熱帶作物學報，2014，35（2）：406-412.

［18］郭友嘉，戴 亮，楊蘭萍，等.福州小花茉莉全花期中的花源質(zhì)量穩(wěn)定性研究：I精油化學成分分析［J］.色譜，1993，119（4）：191-196.

［19］劉寶全，王劍鋒，范圣第.柚皮精油的溶劑提取與GCMS 分析［J］.保險與加工，2010，10（4）：58-60.

［20］麥秋君.桂花凈油化學成分分析［J］.廣東工業(yè)大學學報，2000，17（1）：73-75.

［21］王華夫.茶葉香型與芳香物質(zhì)［J］.中國茶葉，1989（2）：16-17.

［22］金建忠，童建穎.超臨界CO2萃取杭白菊揮發(fā)油的工藝研究［J］.食品科學，2010，31（14）：125-127.

［23］汪洪武，劉艷清，魯湘鄂，等.含笑花揮發(fā)油的超臨界二氧化碳萃取及氣相色譜－質(zhì)譜分析［J］.理化檢驗（化學分冊），2007，43（7）：537-539.

［24］盧彥芳，張福成，蔣 曄，等.微波輔助萃取應用研究進展［J］.分析科學學報，2011，27（2）：246-252.

［25］曹 慧，李祖光，沈德隆.桂花品種香氣成分的GC/MS指紋圖譜研究［J］.園藝學報，2009，36（3）：391-398.

［26］LiZ G，CaoH，LeeM R，etal.Analysisofvolatile compounds emitted from Chimonanthus praecox （L.）link in different florescence and QSRR［J］.Chromatographia，2009（70）：1153-1162.

［27］WangLM，LiT，JinW W，etal.Variationsinthe components of Osmanthus fragrans （L.）essential oil at differentstages offlowering ［J］.Food Chemistry，2009，114（1）：233-236.

［28］李祖光，曹 慧，朱國華，等.三種桂花在不同開花期頭香成分的研究［J］.林產(chǎn)化學與工業(yè)，2008，28（3）：75-80.

［29］Xiang L，Zhao K G，Chen L Q.Molecular cloning and expression of Chimonanthus praesox farnesyl pyrophosphate synthase gene and itspossible involvementin the biosynthesis of floral volatile sesquiterpenoids［J］.Plant Physiol Biochem，2010，48（10-11）：845-850.

［30］李瑞紅，范燕萍，余讓才，等.白姜花倍半萜合成酶基因的克隆及表達［J］.園藝學報，2008，35（10）：1527-1532.