食品加工技术专业毕业论文柑橘类精油的提取及应用.docx

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食品加工技术专业毕业论文柑橘类精油的提取及应用

毕业论文

柑橘类精油的提取及应用现状

柑橘类精油的提取及应用现状

内容摘要

综述了国内外提取柑橘类精油的工艺方法（包括传统的水蒸气蒸馏法、冷榨法、有机溶剂浸提法，CO2超临界萃取法）和作用机理，以及提取所得香精油的出油率及香气成分，并在此基础上对我国柑橘类精油提取技术的前景进行了展望。

关键词:

柑橘；精油；蒸馏法；冷榨法；溶剂浸提；超临界流体萃取法

目录

一、概述1

2柑橘精油的提取方法及工艺1

2.1水蒸气蒸馏法....................................................2

2.1.1蒸馏法原理与工艺..............................................2

2.1.2蒸馏法的优点及存在问题........................................3

2.2冷榨法..........................................................3

2.2.1冷榨法的原理与工艺............................................4

2.2.2冷榨法的优缺................................................4

2.3超临界流体萃取法...............................................5

2.3.2超临界流体萃取法的优缺点.....................................5

2.4有机溶剂浸提法.................................................6

2.4.1有机溶剂浸提法的原理与工艺...................................6

2.4.2有机溶剂浸提法的优缺点.......................................7

3各种柑橘类精油提取方法的比较研究.................................7

4国内柑橘精油提取技术的展望.......................................8

5小结.............................................................8

三、参考文献9

柑橘类精油的提取及应用现状

一.概述

柑橘是世界上分布较广和产量较高的水果之一，原产于热带、亚热带雨林地区，性喜温暖潮湿的气候。

柑橘果实色、香、味兼优，鲜食和加工兼宜，经济价值很高，不仅富含糖和各种矿物质，还含多种维生素，其中尤以VC最多。

柑橘果皮是柑橘深加工后的副产物，如将果皮填埋或加工成饲料来处理，效果均不理想，而且商业意义不大。

因此世界上许多国家就如何利用柑橘废弃物进行了大量探索和研究。

柑橘副产物加工的重要途径之一便是精油的提取，这不仅充分利用了柑橘副产物，避免了资源损失，同时还开拓了新的市场，创造了价值。

柑橘果皮中含有香精油、纤维素、橙皮色素、果胶、橙皮苷等，这些物质在食品、化妆品和医药工业中都有重要的应用。

2柑橘精油的提取方法及工艺

2.1水蒸气蒸馏法

2.1.1蒸馏法原理与工艺

蒸馏法是一种传统的方法，分为水上蒸馏、水中蒸馏和直接蒸气蒸馏3种。

其原理是水分子向果皮细胞组织中渗透，置换出香精油，在水蒸气作用下，形成的油水共沸物同时被蒸馏出来，此过程同时存在3种不同的作用，即扩散、水解和热解作用。

柑橘皮精油具有沸点低、密度小、可随水蒸气挥发等特点，可利用这些特点用蒸馏法提取。

柑橘精油的提取工艺为：

先用破碎机将原料粉碎成3~5mm的细粒，即可放入蒸馏装置内提取精油；水分子容易向果皮细胞组织中渗透，置换出香精油，使精油向水中扩散，在水蒸气作用下形成油水共沸物同时蒸出，蒸馏出的油水混合物，静置后分离出油层，即可得到橘皮精油。

在陈志慧的研究中，柑橘最佳破碎粒度为4mm，用挥发油提取器提取橘皮油，提取完全时间为1.5h，加入质量分数为3％的NaCl，可提高出油率20％。

陈纯馨等人的研究中，柑橘破碎粒度为3mm，提取时间为2.5h，得油率为2.13％。

李建敏的研究中，柑橘破碎粒度为2~3mm，加入质量分数3％的NaCl，蒸馏120min，收集馏分，油水分离，采取常压静置，再进行离心分离，可除去大部分杂质，在精油中加入无水乙醇和水硫酸钠，置于冰箱中24h，进行深度纯化，得到橘属精油，水蒸气蒸馏鲜橘皮的得油率为2.0％；水蒸气蒸馏干橘皮的得油率为2.6％。

2.1.2蒸馏法的优点及存在问题

水蒸气蒸馏法用于柑橘皮中精油的提取，设备简单、容易操作、成本低，出油率较高，可达到1.2%~2.1%。

实验中所采用的水蒸汽蒸馏为水中蒸馏蒸馏均匀、一致、完全，而且水油冷凝液较快进入冷凝器，因此所得精油品质较好，有较佳的气味，其香气接近于鲜橙果香，色泽为黄色液体，蒸馏后的果皮可以继续用来提取果胶物质。

由于操作温度较高，会引起精油中热敏性化合物的热分解和易水解成分的水解，降低了精油品质，造成馏分损失，并且柑橘油在高温下易水解生成新的杂质，水解和热解作用是不利因素。

加热方式、蒸馏速度、破碎度、浸泡度、添加剂、操作温度等工艺条件对出油率均有影响。

2.2冷榨法

2.2.1冷榨法的原理与工艺

从柑橘植物的果皮中提取精油，目前大多以压榨或冷压法制得。

柑橘类果皮中精油位于外果皮的表层，含精油的油囊直径一般可达0.4~0.6mm，由较大、无管腺、周围无色壁、有退化的细胞堆积包围而成。

如果不经破碎，无论减压或常压，油囊都不易破裂，精油不易流出。

但橘皮在水中浸泡一定时间后，取出用手挤压，会有一股橘油喷射而出，这是因为水能渗入油囊中，使油囊内压增加，施加外压能使油囊破裂，从而精油射出。

因此，榨磨法的基本原理，就是利用有尖刺的突起物刺伤橘皮外果皮，使油囊破裂而释放出精油来。

用适量的喷淋水液把精油从该组织中洗脱下来，再通过筛网过滤与沉降，用转速为6000r/min的高速离心机分离，从而获得柑橘精油；还可采用溶剂萃取、真空分馏脱萜而得到脱萜柑橘精油。

原料选择必须是新鲜无霉烂的柑橘果皮。

预处理时先用清水浸泡，然后用浸泡剂（过饱和石灰水浸泡）浸泡，果皮与浸泡剂的质量比约为1∶4，浸泡时间12~20h。

用清水洗去残留在果皮表面上的浸泡剂，使pH值为7~8，接着进行均匀、衡量、连续或间歇的加料压榨。

在生产过程中要用水进行喷淋。

为防止压榨法生产过程中精油黏稠液（乳胶液）的生成，常在喷淋水中加入少许水溶性电解质（如硫酸钠等），其质量分数为0.2%~0.3%；还要用碳酸氢钠或乙酸，使喷淋液的pH值控制在7~8或6~7，弱碱性有利于抑制酶菌的活性，弱酸性可保护柑橘类精油中的有效成分。

从果皮上或碎皮上冲洗下来的油水混合液，都要经过粗滤和细滤。

粗滤多数采用连续旋转式圆筛过滤器，铜网网眼一般为24~60目，而细滤铜网网眼则为80~120目。

经过滤后，有时还需要通过多级隔板式沉降槽进行沉降，使其成为果胶盐类物质而逐渐沉降下来。

经过过滤或沉降后的油水混合液，还须经高速离心分离后才能获得精油。

高速离心分离机转速为6000r/min。

经过高速离心分离后得到的精油需要置于5~10℃低温处静置一段时间，使水和杂质充分沉淀下来，静置后分离出水和沉淀物，再经减压过滤除去细小的悬浮杂质，便可得到精油产品。

得到精油产品后，还需要对榨磨后的果皮进行处理，对精油除萜。

2.2.2冷榨法的优缺点

与水蒸气蒸馏法相比，冷榨法由于在室温下操作，未经热处理及精油中含有天然抗氧化物（如酚类物质），因此有较佳的气味，其香气更近于鲜橘果香，色泽为淡黄色液体，成分中含有较多醇类和较少柠檬醛。

但此法所得产品纯度低，可能含有水分、叶绿素、黏液质及细胞组织等杂质而呈混浊状态，同时很难将挥发油完全压榨出来，出油率较低，为1.0%~1.6%。

2.3超临界流体萃取法

2.3.1超临界流体萃取法的原理与工艺柑橘精油的主要成分是萜烯类、倍半萜烯类，以及高级醇类、醛类、酮类、酯类等组成的含氧化合物，其中95％以上是萜烯类和倍半萜烯类化合物，虽然含氧化合物占的比例很小，但却是柑橘精油香气的主要来源。

萜烯类化合物很容易因加工（如蒸馏、蒸发及贮存）不当而导致氧化及酶促反应，产生香芹酮、香芹醇等异味物，从而使精油品质下降，并缩短货架期。

因此生产上需要进一步浓缩香精，以脱除萜烯类化合物，这样不仅可提高柑橘油的风味强度，而且由于萜烯类浓度下降而提高了产品的稳定性和溶解性。

同时也由于产品体积的减小，可降低贮存和运输费用。

自20世纪80年代以来，超临界流体萃取技术发展十分迅速，该技术在柑橘加工上的应用也引起人们的重视，目前正从试验研究阶段向工业化生产过度，有的国家已开始实现商业性生产。

超临界流体萃取是一种新的萃取工艺，目前应用于少数名贵植物香料的萃取。

超临界CO2萃取技术特别适合不稳定产物和生理活性物质的分离精制，在香料界具有广阔的应用前景。

超临界CO2萃取技术是利用CO2在临界点附近的超临界区域内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，及对溶质的溶解能力随压力和温度微小变化能产生剧烈变化的特性，从而达到溶质分离的一项技术。

CO2的临界温度（31.3℃）和临界压力（7.15MPa）相对较低，且具有无毒、不易燃、不易爆、价格低廉及易于安全地从混合物中分离等优点，使之成为一种理想的萃取剂。

有文献指出，在压力20MPa下，较低的萃取温度对萃取有利；而在30MPa下，较高的萃取温度对萃取更为有利。

在压力20MPa下，40℃时的精油萃取得率要高于50℃时的萃取得率；相反，在30MPa下，温度升高引起的溶解能力提高，抵消了密度降低引起的溶解能力下降，前者占主导地位，此时高温有利于萃取的进行。

文献还指出原料处理方式、温度、压力、添加剂等因素对超临界萃取的影响，并且从精油得率高低，活性成分可能存在的热敏性，以及经济成本等角度来综合分析，认为选用新鲜干燥的柑橘果皮，以压强20MPa，温度40℃作为超临界CO2萃取柑橘果皮精油的条件最为合适，并且可以在萃取终点添加夹带剂来进行二次萃取，萃取率可提高到6.6％。

2.3.2超临界流体萃取法的优缺点

与传统提取橘皮精油的方法相比，超临界CO2萃取技术具有许多独特的优点，如萃取率高、操作参数容易控制、操作温度低、能保留香料的有效成分及不需要浓缩步骤等。

因此，超临界CO2萃取特别适合于对不稳定产物和生理活性物质的分离精制，在香料工业中具有广泛的应用前景。

超临界CO2萃取的过程中不会发生化学反应，且无味、无臭、无毒、安全性好；对大多数香气或香味物质的溶解性能好，萃取出来的天然香料品质极为优良，既保留了非常清晰的头香香韵的香气轮廓，又对分子量较大的香气组分或不挥发的味觉成分，萃取也比较安全，因而萃取物有很好的香气底蕴；由于超临界萃取所用的CO2在常温下是气体，极易与萃取物分离，所得产品中几乎无其残留量，安全、卫生。

关于超临界CO2萃取橘皮精油，国内外有很多报道。

虽然超临界流体萃取法能有效地提高香精油的提取率及产品品质，但设备昂贵，操作技术要求较高，需要专门技术人员操作，难以实现工业化生产。

2.4有机溶剂浸提法

2.4.1有机溶剂浸提法的原理与工艺

有机溶剂浸提法是根据橘皮中各种成分在溶剂中的溶解性质，选用对活性成分溶解度大，对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，将有效成分从组织内溶解出来的方法。

溶剂浸提过程是一种物质传递过程。

首先是溶剂由物料表面向内部组织渗透，同时对细胞原生质的精油进行选择性溶解，溶入溶剂中的精油连同溶剂再扩散到细胞外。

当溶剂加入到已适当粉碎的橘皮中时，溶剂由于扩散、渗透作用，通过细胞壁逐渐进入细胞，溶解了可溶性物质，形成了细胞内外的浓度差，从而使细胞内的浓溶液不断向外扩散，溶剂又不断进入组织细胞中，如此多次反复，直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡时，将此饱和溶液滤出，继续多次加入新溶剂，就可以把所需要的成分近乎完全溶出或大部分溶出。

溶剂的种类是影响浸提结果的最主要因素，它需要对有效成分有良好的选择性，有较低的黏度。

前者在于对有效成分有相对大的溶解度，对不必要的成分和果胶、色素等应尽量少溶出，以利于香精油的浓缩提纯；后者能使橘皮颗粒易扩散，组分易溶出，此外还必须易于回收。

我国目前常用的溶剂有：

石油醚、乙醚、乙醇、苯、氯仿、二氯乙烷和丙酮等。

浸提法一般用沸点低的石油醚，所得的柑橘精油品质较好。

陈纯馨分别用正己烷、石油醚和异丙醇进行了比较试验，结果证明，选用不同的溶剂对精油的提取效果（如脱色效果、外观、香味、色素、果胶溶出量等）是不一样的，以正己烷的提取效果最好，石油醚次之，异丙醇最差。

2.4.2有机溶剂浸提法的优缺点

该方法的优点在于精油得率高、脱色效果好，缺点是有机溶剂残留、有毒、萃取时间长、效率低。

3各种柑橘类精油提取方法的比较研究

对各种提取方法所得的香精油进行质量测定，采用折光仪、气相色谱仪定量测定产品折光率、纯度，通过感官定性比较产品颜色、气味和透明度。

采用水蒸气蒸馏法提取鲜橘皮香精油，精油得率为1.2%~2.1%；采用压榨法提取香精油，精油得率为1.0％~1.6%。

不同的提取法其产品的物理性质稍有差异，利用压榨法生产的精油，因未经热处理以及油中含有天然抗氧化物（如酚类物质），与水蒸气蒸馏油比较，有较佳的气味，其香气更接近于鲜橘果香，为淡黄色液体，压榨后的残渣仍可用水蒸气蒸馏法提取，得到部分橘油；蒸馏法提取的精油为无色液体，香气稍差。

值得注意的是，干柑橘皮不宜采用压榨法来提取香精油。

与水蒸气蒸馏法相比，有机溶剂浸提最大的特点是加工过程中受热温度较低，香料受热而分解的程度较轻；原料中的高沸点香料成分也极易被浸提出来，因而产品能在较大程度上保留原料的头香与底香，使得产品香气成分完整，品质较高，一些含量较低的香料也宜用浸提法加工。

此外，食品香料中含有的不挥发性香气成分只有采用浸提法才能提取出来。

采用超临界CO2萃取柑橘香精油的工艺是可行的，萃取效率高且萃取时间较短。

与常规有机溶剂浸提法相比，其萃取物色味纯正，较好地保留了柑橘精油的香气成分，无溶剂残留。

但超临界CO2萃取法技术含量较高，对技术设备要求较高，经济成本较高，而且该提取方法易受多种因素影响，原料颗粒度、温度、时间、CO2流量等，都是影响萃取率的主要因素。

4国内柑橘精油提取技术的展望

作为世界上主要的柑橘生产国之一，我国有着丰富的柑橘果皮资源。

柑橘皮渣是柑橘工业的副产品，占柑橘总质量的30％~45％。

目前，对皮渣的处理已成为国内柑橘加工企业的头号难题。

全国每年产生皮渣500×104t以上，仅湖南省柑橘皮渣产量就高达65×104t。

近年来，欧美和日本等发达国家为了提高原料综合利用率，降低成本，提高附加值，相继从柑橘果品中分离提取出许多功能性成分，开发成系列高附加值产品，用于食品、化工、保健品和化妆品等领域。

柑橘果皮是分离、提取香精油产品的良好原料，精油用途广泛，主要用于食物香料、香皂、洗涤剂、香水、化妆水等产品中。

实现柑橘果皮资源的综合利用和柑橘加工过程的零排放，彻底消除污染，保护环境，大大提高柑橘加工的效益，充分利用柑橘果皮生产出高附加值的产品，对提高原料利用率、降低生产成本、提升企业经济效益和满足消费者需求都十分重要。

我国提取精油的技术与发达国家有着一定差距。

要提高精油的产量及品质，应考虑选择优良的精油含量丰富的原料，同时应引进先进技术与设备；对出油率高的柑橘品种进行研究及栽培，从原料上保证精油的品质；还需要采取最高效率、最低成本、最好经济效益的方法进行提取。

因此，可考虑以下措施：

①选择几个适栽区，集中建立较大规模的柑橘类商品生产基地；②选取优良、无病毒苗木繁殖；③大力发展以优质柑橘香精油为主产品的加工业，搞好综合利用；④加强科技投入，依靠科技进步，推动我国柑橘业的发展。

我国柑橘业落后的主要原因之一是相关科技不发达。

因此必须在柑橘优良砧穗的选育引进、无病毒苗木繁殖、优质高产栽培技术推广、商品化处理，以及加工新技术、新设备的选用等方面强化科技投入；我国柑橘类精油单产远低于世界先进水平，因此必须在优良品种选育、优质高产栽培技术采用等方面下大力气。

提高我国柑橘加工水平和产品品质，需要研制或引进先进的技术设备，采用超临界CO2流体提取香精油等新技术，生产高质量的产品。

可以相信，以市场为导向，充分利用我国生态优势，抓住机遇，大力发展我国的名优柠檬和柠檬香精油等加工产品，前景十分光明。

5小结

柑橘类精油的化学成分都为热敏性物质，除含有大量易于变化的萜烯类成分外，其主要香成分醛类受热也容易氧化、变质。

因此柑橘精油提取技术必须符合柑橘的物理特性。

柑橘精油提取方法的研究，在于研究成本低、效益高、精油得率高的提取方法。

因此开发研究新方法，在原有的方法上不断改进，是拓宽精油市场的重要途径。

参考文献

[1]凌育赵水蒸气蒸馏法提取桔柑皮中的香精油[期刊论文]-广东化工2005（04）

[2]林进能;黄士诚;陈沛扬天然实用香料的生产和应用1991

[3]孙宝国;何坚香料化学与工艺学2004

[4]汪秋安;单扬柑桔类果皮资源的综合利用研究1999（05）

[5]林进能天然食用香料生产与应用1991

[6]凌关庭食品添加剂手册1997

[7]肖崇厚中药化学1997

[8]石桂凤;朱玉昌柑橘皮综合利用的实用技术1989（05）

[9]中国柑橘使用技术精编1997

致谢

首先药感谢我的指导老师张昕教授，论文从选题到定稿，都倾注了张老师大量的心血，在此向张昕老师表示我最诚挚的敬意和感谢！

其次我要感谢教过我的老师们，是你们让我学到了很多专业知识，对我的论文起到了相当大的作用！

再次我要感谢在这次论文中对我帮助很大的冯旭，李超，等同学，是你们的帮助让我的论文不断完善，不断提高！