学报：超临界ＣＯ ２ 萃取洋甘菊精油工艺研究

采用超临界 ＣＯ ２ 萃取洋甘菊，并通过分子蒸馏进行分离纯化。以洋甘菊精油提取率为指标，考察萃取压力、萃取时间、萃取温度等因素的影响，并通过 ３ 因素 ３ 水平正交试验获得最优工艺参数。结果表明，最优工艺参数为：萃取压力 ３０ ＭＰａ 、萃取时间 １２０ｍｉｎ 、萃取温度 ５０ ℃ ，经分子蒸馏分离后的洋甘菊精油提取率为４．１３％ 。所获得的洋甘菊精油具有无溶剂残留、香气强度高、香型逼真等优点，应用前景看好。

洋甘菊（ｃｈａｍｏｍｉｌｅ ）系菊科母菊属，原产欧洲，中国新疆等地也有大量栽培。由于洋甘菊的镇静作用，它被广泛用于花茶。此外，洋甘菊提取物还被广泛用于化妆品行业，作为护理产品的香料。洋甘菊中含有萜类、黄酮类、胆碱、香豆素、苹果酸、蛋白质、糖类、油脂和矿物质。洋甘菊精油中有１１６种化学物质已经被鉴定 ，其中包括２８种萜类（最主要的是 α－ 甜没药萜醇、兰香油薁、 α － 甜没药萜醇氧化物等）， ３６种黄酮类和其他５２种物质包括有机酸、香豆素、胆碱等。目前，国内外关于洋甘菊精油及相关产品提取工艺报道并不多，其中，朱栋梁等 采用水蒸气蒸馏法和同时蒸馏萃取法制备新疆产罗马洋甘菊油及进行成分比较；Ｋａｉｓｅｒ 等采用超临界ＣＯ ２ 萃取洋甘菊花并采用 β － 环糊精稳定化；兰卫等采用响应面法优化了德国洋甘菊中总黄酮提取工艺，提取率可达３４．７９２ｍｇ／ ｇ ；陈丽春等采用响应面分析法优化了有机溶剂回流法提取洋甘菊中的芹菜苷，工艺条件下芹菜苷提取率为２．１４％ ；付春雪等对产自黑龙江和新疆等地的罗马洋甘菊挥发油进行ＧＣ － ＭＳ 分析，发现洋甘菊挥发油性状相似，但成分含量差异较大；王金彪等 提供了一种超临界 ＣＯ２ 萃取洋甘菊提取物的方法，采用乙醇为夹带剂，萃取率为 ２．８％ 。采用超临界 ＣＯ ２ 萃取洋甘菊挥发性组分具有产物无溶剂残留，香气强度高，香

型逼真等优点，但由于产物中蜡质较多，精油与蜡质的分离困难，很难得到高品质精油。分子蒸馏是利用在高真空度下分子自由程不同而对物料进行分离，具有蒸馏温度低、物料不易氧化、传热效率高，无污染、无残留，所得产物纯净安全等优点，特别是能分离常规蒸馏不易分离的物质，因此广泛用于精油的纯化。如宋旺弟等采用分子蒸馏纯化薰衣草精油，在最优条件下薰衣草精油中乙酸芳樟酯、芳樟醇、乙酸薰衣草酯的纯度分别为 ４５．１１％ 、 ２５．５２％ 、 １４．２７％ ；胡安福等对分子蒸馏技术分离纯化佛手精油的工艺进行了研究，工艺条件下 α－ 蒎烯和主柠檬烯含量从４４．２％ 上升到 ７５．３％ ；胡雪芳等利用超临界联合分子蒸馏技术提取纯化孜然精油，孜然精油主要成分枯茗醛的含量由纯化前的 １１．４８％提高到３０．３０％ ，纯化效果理想；胡雪芳等采用超临界 ＣＯ ２ 萃取和分子蒸馏纯化初级巨尾桉叶精油，精制后１，８ － 桉叶油素和 α － 蒎烯的质量分数分别提高了 ７７．６２％ 和 ５６．７２％ 。

本研究采用超临界 ＣＯ ２ 萃取洋甘菊，并通过分子蒸馏进行分离纯化获得洋甘菊精油，选取萃取压力、萃取温度、萃取时间等主要因素对精油提取率的影响进行研究，在单因素试验的基础上设计３因素３水平正交试验，优化得到萃取工艺参数。由于添加夹带剂会增加后续分离溶剂的难度，因此本工艺未添加夹带剂。

结果与分析

１．超临界ＣＯ ２ 萃取洋甘菊精油单因素影响

１．１　 萃取压力

        在萃取温度４０℃ ， ＣＯ ２ 流量２４Ｌ／ ｈ ，萃取时间１２０ｍｉｎ条件下，分别选择萃取压力为１５ 、 ２０ 、 ２５ 、 ３０ 、 ３５ 、 ４０ＭＰａ ，考察萃取压力对精油提取率的影响（图２ ）。随着萃取压力增加，ＣＯ ２ 的密度增加，溶解能力也随之增加。但当压力增加到一定程度后，ＣＯ ２ 的密度增加变慢，溶解能力的增加也随之变缓。而且当压力增大到３５ＭＰａ及以上时，洋甘菊中蜡质溶出明显增多，后续分离较困难。通过单因素试验发现，萃取压力为２５ 、 ３０ 、３５ＭＰａ较为适宜。

１．２　 萃取温度

        在 ＣＯ２ 流量 ２４Ｌ ／ ｈ ，萃取时间 １２０ ｍｉｎ ，萃取压力２５ＭＰａ条件下，分别选择温度为３５ 、 ４０ 、 ４５ 、 ５０ 、 ５５ 、 ６０ ℃ ，考察萃取温度对精油提取率的影响（图３ ）。在较低的超临界 ＣＯ２ 压力下，萃取温度升高会降低流体密度，溶解能力会减弱，但产物中蜡质含量少，后处理简单。在较高的超临界 ＣＯ２ 压力下，萃取温度升高可提高萃取剂的扩散系数，对弱极性有机物质的溶解力大增，同时萃取出的副产物也大大增加，蜡质含量明显增加。温度从３５℃上升至４５ ℃ ，精油提取率逐渐升高；但超过４５℃以后提取率则呈下降趋势。因此，萃取温度选择为４０ 、 ４５ 、 ５０℃范围较为适宜。

１．３　 萃取时间

        在ＣＯ２ 流 量 ２４Ｌ ／ ｈ 、萃 取 压 力 ２５ ＭＰａ 、萃 取 温 度４０℃条件下，考察萃取时间对洋甘菊精油提取率的影响（图４ ）。萃取初期，洋甘菊浸膏的收率随时间的增加迅速增加，该条件下，萃取１２０ｍｉｎ后浸膏的提取率随时间的增加明显变缓，再继续延长萃取时间，操作费用也会随之增大。而且，在萃取初期，从感官上判断，所得浸膏产品的质量较好，得到的浸膏产品颜色为深蓝色，香气较浓；萃取后期，所得萃取物颜色微偏黄，流动性也相对差，这可能是由于萃取时间过长，导致蜡质在产品中的相对量增加，而使初提物的质地下降。因此，萃取时间选择为９０ 、 １２０ 、 １５０ｍｉｎ范围较为适宜。

２、正交试验设计及分析

２．１　 正交试验设计

        通过单因素试验得到各影响因素的水平范围，精油提取率为主要指标，设计 Ｌ ９ （ ３３ ）正交试验表并进行试验，因素和水平见表１ 。

２．２　 正交试验结果及分析

        根据表１因素和水平进行正交试验，获得不同条件下洋甘菊精油的提取率，并对试验结果进行极差分析，结果见表２ 。

从极差分析结果可知，各因素对洋甘菊精油提取率的影响依次为：萃取压力 ＞ 萃取时间 ＞ 萃取温度，萃取压力为３０ＭＰａ 、萃取时间为１２０ｍｉｎ 、萃取温度为５０℃ ，洋甘菊精油提取率高。在此条件下进行重复试验，洋甘菊精油的提取率为 ４．１３％ 。

结  论

采用超临界ＣＯ ２ 萃取洋甘菊，通过分子蒸馏进行分离纯化获得精油。以洋甘菊精油提取率为指标，考察萃取压力、时间、温度等因素的影响，并通过 ３ 因素 ３ 水平正交试验获得最优工艺参数。结果表明，最优工艺参数为：萃取压力３０ＭＰａ ，萃取时间１２０ｍｉｎ ，萃取温度５０℃ ，经分子蒸馏分离后的洋甘菊精油提取率为 ４．１３％ 。所获得的洋甘菊精油具有无溶剂残留、香气强度高、香型逼真等优点，应用前景看好。

文章原作：浙江科技学院 生物与化学工程学院

                  杨志祥 毛建卫  王永江  邵云东

文章摘自：浙江科技学院学报