芳香植物精油提取及加工的生態(tài)化模式探討

王 勇，姚 雷

（1.遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧 盤(pán)錦124010；2.上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海201101）

1 引言

芳香植物是兼有藥用植物和香料植物共有屬性的植物類(lèi)群，是指含有香精油、揮發(fā)油或難揮發(fā)樹(shù)膠的一類(lèi)香料植物［1］。芳香植物的用途很廣，是調(diào)味品、藥物和天然香料的主要來(lái)源。因芳香植物產(chǎn)品具有獨(dú)特的使用價(jià)值，以及大多不存在毒副作用等原因，其開(kāi)發(fā)和利用在國(guó)外發(fā)展迅速。

資源綜合利用是可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用的有效途徑。隨著野生資源的急劇減少和資源短缺現(xiàn)象日益突出，資源綜合利用也越來(lái)越受到人們的重視［2］。但是，芳香植物提取過(guò)程中的廢棄物沒(méi)有很好解決，提取過(guò)程不但有廢棄物產(chǎn)生，而且冷凝水不能循環(huán)利用，這樣不僅浪費(fèi)了資源，降低了芳香植物所創(chuàng)造的價(jià)值，而且污染了環(huán)境。因而研究芳香植物的生態(tài)化提取及加工的模式有著至關(guān)重要的作用。

2 芳香植物生態(tài)化提取及加工

2.1 芳香植物生態(tài)化提取技術(shù)

芳香植物精油提取方法主要有傳統(tǒng)方法（水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑浸提法和壓榨法）和新型清潔方法（微波誘導(dǎo)法、吸附法、分子蒸餾、超臨界水萃取、液體CO2萃取和超臨界CO2萃?。?。

水蒸氣蒸餾法提取精油早在16世紀(jì)的歐洲就已非常普遍，至今仍被人們沿用和改進(jìn)。有機(jī)溶劑浸提香料也是應(yīng)用較為廣泛的一種方法。但此方法易損失頭香，難以避免化學(xué)溶劑的殘留，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量，使這一資源的開(kāi)發(fā)利用受到限制。微波誘導(dǎo)法制取的精油品質(zhì)好，色澤淺，質(zhì)地純，但單獨(dú)用乙醇或己烷為介質(zhì)都只能獲得部分主要成分，即使兩種介質(zhì)一起使用，仍有一些主要成分無(wú)法提取出來(lái)。分子蒸餾方法對(duì)精制熱敏性、高沸點(diǎn)的天然精油有一定優(yōu)勢(shì)。超臨界水萃取的精油純度高，前后處理的要求較少；但萃取時(shí)溫度壓力都較高，對(duì)設(shè)備的腐蝕性較強(qiáng)，對(duì)熱敏性物質(zhì)的提取有一定限制。液體CO2對(duì)植物中所有的親脂性化合物都有很高的溶解能力，該法獲得的產(chǎn)品含蠟少，但選擇性差，而且選擇性地去除高相對(duì)分子質(zhì)量化合物比除蠟還難。超臨界CO2流體萃取技術(shù)是利用流體在超臨界狀態(tài)具有高溶解能力、高擴(kuò)散系數(shù)、低黏度的特性而進(jìn)行的有效成分提取的新技術(shù)。它對(duì)用一般傳統(tǒng)分離方法難以解決的低沸點(diǎn)、易水解、水溶、熱敏性物質(zhì)的分離顯出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但無(wú)法得到純度較高的產(chǎn)品，要取得高品質(zhì)精油需采用多級(jí)萃取，難免有化學(xué)溶劑的殘留。

綜合以上各提取方法，水蒸氣提取方法提取過(guò)程既不會(huì)有化學(xué)物質(zhì)的殘留，也不會(huì)造成香氣的流失及影響品質(zhì)，故筆者認(rèn)為水蒸氣蒸餾方法是最符合生態(tài)化提取的最佳方法。

2.2 芳香植物生態(tài)化加工模式

生態(tài)化提取裝置的提取原理如圖1所示，收獲原材料后得鮮花枝葉，可經(jīng)兩種途徑獲得產(chǎn)品。途徑一，可經(jīng)留香干燥、留香滅菌技術(shù)獲得芳香植物干燥產(chǎn)品，包括干燥花葉、香飾香品、調(diào)味料。同時(shí)廢棄的秸稈可經(jīng)發(fā)酵還田作農(nóng)肥。途徑二，將鮮花枝葉放入蒸溜釜中，由鍋爐提供水蒸氣，蒸溜釜中材料沸騰后產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)入冷凝管，冷卻水由進(jìn)水口進(jìn)入，蒸溜釜中的蒸氣經(jīng)冷卻后進(jìn)入油水分離器，冷凝水可經(jīng)涼水塔冷卻后再次進(jìn)入冷凝管，從而實(shí)現(xiàn)冷凝水的循環(huán)利用。進(jìn)入油水分離器的液體，出現(xiàn)分層，上部的為精油，下部的為芳香蒸溜水，經(jīng)包裝可依次制成各種精油、花水等產(chǎn)品。蒸溜釜蒸餾后剩下的煎湯經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、噴霧干燥兩個(gè)過(guò)程，可制成生物農(nóng)藥；同時(shí)也可經(jīng)精細(xì)加工做成食品添加劑。殘?jiān)?jīng)烘干、粉碎可制成動(dòng)物飼料。

3 芳香植物生態(tài)化提取及加工的生態(tài)學(xué)分析

芳香植物生態(tài)化加工體系的本質(zhì)是模擬了生態(tài)系統(tǒng)的捕食食物鏈和腐食食物鏈原理，按照能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)循環(huán)的一般規(guī)律，在原有食物鏈中引入新的鏈環(huán)，延長(zhǎng)或完善食物鏈組合，增加第二、等三級(jí)產(chǎn)品，提高資源利用率。這樣做提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了副產(chǎn)品的利用率和經(jīng)濟(jì)效益，也提高了能量的利用和轉(zhuǎn)化效率?？傮w來(lái)講是利用植物有機(jī)體為營(yíng)養(yǎng)源，通過(guò)有機(jī)能、化學(xué)能來(lái)分解植物體，將有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)物質(zhì)的過(guò)程。在深加工過(guò)程中利用食物鏈加環(huán)原理，添加一些能使廢棄物循環(huán)再利用的設(shè)備，這樣做提高了該體系中能量和物質(zhì)的循環(huán)的效率，使芳香植物的深加工體系真正成為一個(gè)無(wú)廢物、無(wú)污染物的排放，所有副產(chǎn)物都轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的生態(tài)化加工工藝。

圖1 芳香植物精油提取及加工的生態(tài)化模式

4 芳香植物生態(tài)化提取及加工的前景

在以前的芳香植物加工過(guò)程中，對(duì)花水、煎湯、殘?jiān)葟U棄物未進(jìn)行有效利用，不僅浪費(fèi)了資源，也污染了環(huán)境。該工藝是集芳香植物生態(tài)化栽培技術(shù)、生態(tài)化提取加工、留香干燥滅菌包括生態(tài)產(chǎn)品精油、花水、生物農(nóng)藥、有機(jī)肥料、干燥花、調(diào)味品、香飾品等產(chǎn)品為一體的物質(zhì)多重循環(huán)利用的生態(tài)工藝，也是完全實(shí)現(xiàn)精油副產(chǎn)物——芳香蒸餾水、煎湯、殘?jiān)鹊脑倮茫?shí)現(xiàn)冷凝水的循環(huán)利用，從而達(dá)到加工系統(tǒng)無(wú)任何廢棄物、污染物排放的完全生態(tài)型的加工工藝。因而該工藝是一種能有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速、健康發(fā)展的重要生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)，也是一種能使農(nóng)業(yè)更好地走生態(tài)化、高附加值、健康化的發(fā)展方向的生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)。

［1］吳卓珈，徐哲民，李春濤.芳香植物的研究進(jìn)展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，33（12）：2393～2396

［2］白 音，包英華，王羽梅，等.粵北地區(qū)芳香植物資源及其綜合利用對(duì)策［J］.資源開(kāi)發(fā)與市場(chǎng)，2005（21）.