脐橙精油浓缩方法研究

脐橙精油的浓缩方法研究摘要：现在市场上销售的脐橙精油基本是粗制精油，在品质香气等方面都较落后于国外的精油。本文结合课题组的前期研究，论述了利用分子蒸馏技术浓缩粗制柑橘类精油的原理，阐述了对柑橘类精油进行浓缩精制的必要性和益处，探讨了采用分子蒸馏技术浓缩脐橙精制方法与高倍浓缩精油的发展前景。关键词：分子蒸馏、浓缩精制、脐橙精油正文我国现已有多家脐橙深加工公司能大批量提取粗制脐橙精油，但精油的浓缩技术和工艺同国际先进水平仍然有很大异，特别是如何提高精油中的有效成分等问题一直是精油浓缩的重大研究课题。以分子蒸馏技术获得高倍浓缩的脐橙精油，较其他浓缩技术---蒸馏法、溶剂法、超临界CO2技术等，更绿色，时间使用更短，经济效益更大，更适合大规模生产。1.1分子蒸馏技术分子蒸馏(moleculardistillationtechnology)又叫短程蒸馏(shortpathdistillationtechnology)，是一种高效、新型的绿色液一液分离技术。其原理是在高真空条件下，根据不同物质分子的运动平均自由程不同的特点，将各类物质分离开来。分子蒸馏技术不同于一般蒸馏技术，具有操作温度低，真空度高，受热时问短，分离程度高，工艺清洁环保等特点，能够实现远离沸点下的操作，极好地保护热敏性物质，大大降低高沸点物料的分离成本[533，因而能成功地解决高沸点、热敏性物料的分离提纯问题[541，在天然产物分离纯化方面具有很大的优越性。尤其对于沸点高、热敏性、易氧化的柑橘类精油的分离具有无可比拟的优势。1.1.1分子蒸馏原理根据分子运动理论，液体混合物的分子受热后运动会加剧，当接受到足够能量时，就会从液面逸出而成为气相分子。随着液面上方气相分子的增加，有一部分气体就会返回液体。在外界条件保持恒定情况下，最终会达到分子运动的动态平衡，即从宏观上看，达到了平衡。根据分子平均自由程式知，不同种类的分子，由于其分子有效直径不同，故其平均自由程也不同，即不同种类分子，从统计学观点看，其逸出液面后不与其他分子碰撞的飞行距离是不同的。分子蒸馏的分离作用就是利用液体分子受热会从液面逸出，而不同种类分子逸出后其平均自由程不同这一性质来实现的。分子蒸馏技术的核心是分子蒸馏装置。1.1.2分子蒸馏过程分子蒸馏原理如图1所示，其蒸馏过程分为五个步骤：(1)物料在加热面的液膜形成。(2)分子在液膜表面上的自由蒸发。(3)分子从加热面向冷凝面运动。(4)分子在冷凝面上的捕获。(5)馏出物和残留物的收集。粗制脐橙精油经过分子蒸馏，并通过GC—MS测定浓缩物中的氧化物及醛类的含量．对浓缩前后的产品进行了感官分析，可以通过操作变量优化分子蒸馏实验条件，得到高质量浓缩精油的可能性。2、脐橙精油浓缩精制的必要性柑橘类精油中的醇类、醛类、酯类和酮类等含氧化合物组分是柑橘类精油香味的主要来源，但它们的含量一般在10％以下；而由碳氢构成的萜烯烃类化合物含量占总量的90％以上，但该类物质对柑橘类精油的香气贡献较小，其中柠檬烯是代表成分，含量占此类化合物的90％左右。柠檬烯对柑橘类精油香气的贡献很小，且对光和热不稳定，易被空气中的氧气氧化，导致精油香气质量下降。从精油中部分去除对香味贡献不大的萜烯类物质，能够提高精油的香味价值，延长柑橘类精油的储藏时间。此外，柑橘类精油浓缩精制还有如下作用：其一，在保持相同赋香程度的情况下．添加量大大降低．对原有底物的物性和产品质量影响较小。其二，浓缩后体积大大减少，相应的运输、贮藏等成本也会随之下降。其三，浓缩过程中分离出的萜烯烃类副产物可用于其它途径，如可研制以柠檬烯为主要组分的高效电子洗涤剂、环保降解剂及农药等。目前国内的柑橘精油基本上未进行浓缩，产品品质不高，市场升值空间非常有限。而国外市场上已出现五倍以上浓缩的相关产品，因此对我国柑橘类精油进行精制浓缩，能提高产品的香气价值，增加国际竞争力。3、分子蒸馏技术在脐橙精油浓缩的应用利用分子蒸馏浓缩精制柑橘类精油，近几年在我国已经有了成功的例子。国内外实验室对柑橘精油中提取浓缩柠檬烯建立了十分详细的理论数据模型，可以在得到柠檬烯的同时，提高精油的浓缩倍数，为脐橙精油浓缩精制提供了很好的详细的实验参考。目前，国内外有很多采用分子蒸馏分离纯化或精制天然精油的报道。Vora等E55]用分子蒸馏在57℃一62℃．10mmHg的条件下浓缩10倍和25倍的Valencia和Midseason橘皮精油，并用GC和GC—MS分析了挥发性物质的浓度。Lopes等哪!研究了分子蒸馏的温度、真空度及流速等参数对5倍浓缩甜橙精油化学成分的影响，并通过GC—MS检测出54种化合物，在五倍浓缩精油中．柠檬烯的含量从开始的95．4％降低到89．1％一92．1％。Giane等跚采用分子蒸馏对巴西橘皮精油进行脱萜浓缩。在操作温度分别为50℃，65℃和80℃，气压分别为10，20和30mbar的条件下，进行半连续模型的自动化分子蒸馏，并通过GC—MS测定浓缩物中的氧化物及醛类的含量．对浓缩前后的产品进行了感官分析．提出了通过操作变量优化分子蒸馏实验条件，得到高质量浓缩精油的可能性。Stephan{583等利用真空蒸馏浓缩柑橘类精油．确定在压力为1000MPa．分流比为1：1的条件下，得到瓦伦烯含量达到20．5％的柑橘浓缩精油。Zeboudj‘5叫等用刮膜蒸发器来浓缩甜橙精油。并运用响应面法优化其浓缩工艺，最终产品中含氧化合物的浓缩倍数达到18．2。