植物中天然香料的提取及香料成分分析預(yù)習(xí)報(bào)告..

1、植物中天然香料的提取及香料成分分析預(yù)習(xí)報(bào)告摘要植物中蘊(yùn)含大量天然香料，報(bào)告就天然香料的基本知識(shí)與分類的進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。簡(jiǎn)明分析了蒸餾法、壓榨法、浸提法和吸收法四種提取方法的適用條件，優(yōu)缺點(diǎn)以及分離方法。為更好的對(duì)香料成分進(jìn)行分析，報(bào)告介紹了關(guān)于香料產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)和檢測(cè)方法。關(guān)鍵詞天然香料肉桂油水蒸氣蒸餾成分分析目錄1. 香料的基本知識(shí)21.1 香料的定義21.2 香料的分類21.2.1天然香料21.2.2合成香料22. 肉桂油的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)22.1 肉桂油的來(lái)源22.2 肉桂油的結(jié)構(gòu)32.3 肉桂油的特點(diǎn)33. 天然香料的提取方法33.1蒸餾法33.1.1水蒸氣蒸餾法33.2壓榨法43.3浸提

2、法（萃取法）53.4吸收法54. 香料產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)及其檢測(cè)方法。64.1檢驗(yàn)項(xiàng)目64.2檢驗(yàn)方法64.2.1 相對(duì)密度的測(cè)定64.2.2折射率的測(cè)定64.2.3乙醇中溶混度的確定74.2.4酸值的測(cè)定74.2.5酯值的測(cè)定84.2.6重金屬的測(cè)定94.2.7紅外光譜測(cè)定10參考文獻(xiàn)101. 香料的基本知識(shí)1.1 香料的定義香料是一種能被嗅感嗅出氣味和被味感品出香味的物質(zhì)，是用以調(diào)制香精的原料。植物性天然香料也稱植物性精油(essentialoil),是由植物的花、葉、莖、根和果實(shí)，或者樹(shù)木的葉、木質(zhì)、樹(shù)皮和樹(shù)根中提取的易揮發(fā)芳香組分的混合物。1.2 香料的分類以原料的來(lái)源可劃分為天然香料

3、和合成香料1.2.1天然香料指以動(dòng)植物的芳香部位為原料，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工制成的原態(tài)香材，其形態(tài)大多保留了植物固有的一些外觀特征，如香木塊、香木片等；或者是利用物理方法從天然原料中分離出來(lái)的芳香物質(zhì)，其形態(tài)常為精油、浸膏、凈油、香膏、酊劑等。自然界中現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的香料植物有3600余種，得到有效利用的約400余種。植物的根、干、莖、枝、皮、葉、花、果實(shí)或樹(shù)脂等皆可成香。動(dòng)物香料多為動(dòng)物體內(nèi)的的分泌物或排泄物。約有十幾種，常用的有麝香、靈貓香、海貍香和龍涎香4種。1.2.2 合成香料合成香料是以煤化工產(chǎn)品、石油化工產(chǎn)品等為原料，通過(guò)化學(xué)合成方法制取的有香味的化合物。目前世界上合成香料已達(dá)5000多種，常用

4、的產(chǎn)品有400多種。合成香料分類方法主要有兩種：一種是按官能團(tuán)分類，例如可分為酮類香料，醇類香料，酯、內(nèi)酯類香料，醛類香料、烴類香料、醚類香料、氰類香料以及其它香料；另一種是按碳原子骨架分類，可分為萜烯類、芳香類、脂肪族類、含氮、含硫、雜環(huán)和稠環(huán)類以及合成麝香類。合成香料工業(yè)已成為現(xiàn)代精細(xì)化工的重要組成部分。2. 肉桂油的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)2.1 肉桂油的來(lái)源肉桂為樟科植物肉桂的樹(shù)皮，性大熱，味甘辛，具補(bǔ)陽(yáng)、溫腎、祛寒、通脈、止痛功效，臨床上常用于補(bǔ)火助陽(yáng)、散寒止痛、活血通經(jīng)等，肉桂含1%左右的揮發(fā)油，其中桂皮中的油含量最高，主要成分為肉桂醛，具有鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、解熱、抗驚厥、增強(qiáng)胃腸蠕動(dòng)、利膽、抗腫瘤等

5、作用。他們大量用于視頻、飲料、果糖、化妝品和香料工業(yè)，是一種很重要的芳香油。2.2 肉桂油的結(jié)構(gòu)肉桂油中的主要祖墳是肉桂醛（70%95%）及少量的丁香酚、乙酸肉桂酯、水楊醛、香蘭素、苯、甲醛、肉桂酸、水楊酸等。肉桂醛，分子式：C9H80。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：C6H5CHCHCH0。密度：1.046-1.052熔點(diǎn)（°C）：-7.5°C。折光率（20C）：1.619-1.623比重（25/25C）：1.046-1.050酸值：1.0%沸點(diǎn)（°C）：253（常壓）。外觀：無(wú)色或淡黃色液體。2.3 肉桂油的特點(diǎn)香氣：有強(qiáng)烈的桂皮油和肉桂油的香氣，溫和的辛香氣息，不應(yīng)有辣味，香氣強(qiáng)

6、烈持久。桂醛較桂醇香氣清強(qiáng)。沸點(diǎn)：肉桂醛沸點(diǎn)較高，但蒸汽壓也較高、易揮發(fā)。溶解性：難溶于水、甘油和石油醚，易溶于醇、醚中。能隨水蒸氣揮發(fā)。穩(wěn)定性：在強(qiáng)酸性或者強(qiáng)堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定，易導(dǎo)致變色，在空氣中易氧化。3. 天然香料的提取方法3.1 蒸餾法芳香成分多數(shù)具有揮發(fā)性，可隨水蒸氣逸出，經(jīng)冷凝后因其水溶性很低而易與水分離。因此水蒸氣蒸餾是提取天然香料應(yīng)用最廣的方法，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、成本低。但由于提取溫度較高，會(huì)引起精油中熱敏性化合物的熱分解和易水解成分的水解而破壞，香氣會(huì)或多或少受到影響。有水蒸氣蒸餾所得的香料的留香性和抗氧化性也常常較差。采用此法處理得到的香精只含有揮發(fā)成分，而味覺(jué)成分未被提

7、取出，因此在植物類香精油的提取中使用較多。但蒸餾技術(shù)存在著操作溫度較高、時(shí)間較長(zhǎng)、低沸點(diǎn)和水溶性組分缺失較大的缺點(diǎn)。3.1.1 水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾是使水蒸氣連續(xù)地流過(guò)容器中樣品混合物來(lái)進(jìn)行蒸餾的方法。該法避免了精油長(zhǎng)時(shí)間在高溫下發(fā)生破壞分解、水解或聚合，使精油的質(zhì)量和提取率都得到了一定程度的提高。水蒸氣蒸餾法生產(chǎn)精油主要有水上蒸餾、水中蒸餾、直接蒸汽蒸餾（水氣蒸餾）三種方式。呈如下：原料表面潤(rùn)濕T水油向水中擴(kuò)散一形成精油與水的共沸物一精油與水蒸氣同時(shí)蒸卜子向細(xì)胞組織中滲透置換精油水的作用或微量溶解出一冷凝一油水分離一精油。-水中蒸枷熱溫度為95°C左右，嶺物原料中的高沸點(diǎn)香成分不

8、外，在直接加熱方式中易出現(xiàn)糊焦現(xiàn)象。水上蒸餾和水氣蒸餾不適于易結(jié)塊和細(xì)粉狀的原料，但這兩種蒸餾法生產(chǎn)出的精油質(zhì)量較好；水氣蒸餾在工藝操作上對(duì)溫度和壓力的變化可自行調(diào)節(jié)，生產(chǎn)出的精油質(zhì)量最佳，但其備條件要求較高，需要附設(shè)鍋爐，于大規(guī)模生產(chǎn)。此外，加熱方式、蒸汽速度、操作壓力、操作溫度等因?qū)Τ鲇吐示杏绊?。分離方法：油水混合物經(jīng)冷凝回流，從冷凝管回流下來(lái)的冷凝水和精油落下被收集的滴液漏斗中，油水分層，油在上層，排空水層，重復(fù)操作幾次，降溫將水盡量分離出來(lái)，剩下產(chǎn)品可以入回收瓶中保存。3.2壓榨法用壓榨法可以從例如檸檬、柑橙等果實(shí)中提取香精油。此類果實(shí)的香味成分包藏在果皮油囊中，用壓榨機(jī)械將其壓迫就

9、可把芳香油擠出。經(jīng)分離和澄清可得壓榨油。壓榨加工通常在常溫下進(jìn)行，香料油中的成分很少被破壞，因而可保持天然香味，但制得的油常帶顏色，而且含有蠟質(zhì)。基本原理是采用整果冷磨法和果皮壓榨法將含芳香油較多的果皮中的芳香油分壓榨出來(lái)，并噴水使油和水混合流出，再經(jīng)高速離心機(jī)將精油分離出來(lái)。此法生產(chǎn)過(guò)程在常溫下進(jìn)行，確保了芳香油中萜烯類化合物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使精油質(zhì)量提高、香氣逼真。該法傳統(tǒng)上主要采用整果壓榨法和果皮海綿吸收法，近代生產(chǎn)方法采用整果冷磨法和果皮壓榨法。榨磨過(guò)程主要包括循環(huán)噴淋水、過(guò)濾與沉降、離心分離、榨磨后果皮處理幾個(gè)工藝過(guò)程。壓榨法一般用于柑橘類植物精油提取，其最大特點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程可以在

10、室溫下進(jìn)行，確保產(chǎn)品質(zhì)量，使其香氣逼真。通過(guò)水蒸氣蒸餾和壓榨法比較實(shí)驗(yàn)提取柑橘香精油的結(jié)果表明，利用壓榨法生產(chǎn)的香精油，出油率較低為1.0%1.6%，但氣味佳，其香氣更接近于天然鮮橘果香，色澤為淡黃色液體，壓榨后的殘?jiān)钥捎盟魵庹麴s法提取得到部分橘油。如若使用低成本、低能耗、一般效率的工藝路線來(lái)提取柑橘香精油，建議采用壓榨法生產(chǎn)。但是壓榨法操作復(fù)雜，出油率低，不適于工業(yè)推廣。分離方法：榨出物用布氏漏斗抽濾，得油水混合物，放入離心機(jī)分離，將上層油層分離出來(lái)。后在58°C低溫靜置一星期。待雜質(zhì)下沉后將上層清油吸出即可得質(zhì)量較好的油品。3.3 浸提法（萃取法）適用于芳香成分易受熱破壞或易

11、溶于萃取溶劑的香料，目前主要用在鮮花上。通常是將鮮花至于密封容器中，用有機(jī)溶劑冷浸一段時(shí)間，然后將溶劑在適當(dāng)減壓下蒸餾回收，得到鮮花浸膏。其特點(diǎn)是可以不加熱，在低溫下進(jìn)行，除了揮發(fā)性組分外還可以提取其中重要的、不揮發(fā)生性成分。這樣得到的香料香氣一般比較齊全，留香持久。但也含色素和蠟質(zhì)，并且水溶性較差。必要時(shí)，萃取可在適當(dāng)加熱的條件下進(jìn)行。工業(yè)上主要有四種浸提方式：固定浸提、攪拌浸提、轉(zhuǎn)動(dòng)浸提和逆流浸提。固定浸提原料靜止不動(dòng)，保持了鮮花組織不受損失，有利于提高產(chǎn)品的香氣質(zhì)量，不足之處是生產(chǎn)效率較低。轉(zhuǎn)動(dòng)浸提是我國(guó)目前普遍使用的浸提方式，但其僅使用于花瓣較厚的進(jìn)口原料。逆流浸提生產(chǎn)效率高，但是設(shè)備

12、復(fù)雜，投資較大，維修也有較大難度。影響浸提效果的因素有：浸提劑的種類、浸提溫度、浸提時(shí)間、浸提次數(shù)等。不同香料有不同的最佳浸提條件，選擇正確的浸提劑尤為重要，不僅要考慮芳香原料成分和產(chǎn)品質(zhì)量要求，并按“相似相溶”原則選擇最適宜的溶劑，還要考慮所選溶劑必須無(wú)高沸點(diǎn)殘留物。分離方法：先對(duì)浸出液進(jìn)行減壓分餾，趕走大部分溶劑，后置于恒溫水浴中加熱繼續(xù)蒸發(fā)溶劑，直至完全蒸除。冷卻后可得油狀或軟膏狀產(chǎn)品。3.4 吸收法吸收法生產(chǎn)天然香料原理與浸提法相似，只是吸收法采用非揮發(fā)性溶劑或固體吸附劑。吸收法加工溫度低，芳香成分不易破壞，產(chǎn)品香氣質(zhì)量最佳。因此，在天然香料的生產(chǎn)中，對(duì)于一些芳香成分容易釋放，香氣強(qiáng)的

13、茉莉花、蘭花、橙花等名貴花朵，可以采用吸收法加工，生產(chǎn)一些受歡迎的高檔香料。吸收法生產(chǎn)天然香料主要有兩種形式，非揮發(fā)性溶劑吸收和固體吸附吸收法。吸收法的不足之處在于吸附劑吸附容易小，當(dāng)處理量大時(shí)需耗用大量吸附劑，吸附劑需要再生也給生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化、自動(dòng)化操作帶來(lái)一定困難。4. 香料產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)及其檢測(cè)方法。4.1 檢驗(yàn)項(xiàng)目感官檢驗(yàn)：香氣、香味和外觀的鑒定。物理常數(shù)的測(cè)定：相對(duì)密度，折射率，旋光度，熔點(diǎn)，凝固點(diǎn)，閃點(diǎn)，沸點(diǎn)，乙醇中溶混度，蒸發(fā)后殘留物的定量測(cè)定?；瘜W(xué)常數(shù)測(cè)定：酸值，酯值，醇量，羰值，酚量。毒理檢驗(yàn)：Pb含量官能團(tuán)檢測(cè)：紅外光譜法4.2 檢驗(yàn)方法4.2.1 相對(duì)密度的測(cè)定在20

14、°C時(shí)，一定體積試樣的質(zhì)量與20°C時(shí)同樣體積的蒸餾水的質(zhì)量比。其表示符號(hào)是d20。20(a) 儀器設(shè)備玻璃比重瓶：25ML。標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)：050C(0.1°C/刻度)恒溫水?。?0C±0.2C。分析天平：準(zhǔn)確度萬(wàn)分之一，0.0001。(b) 比重瓶準(zhǔn)備：洗凈：鉻酸洗液蒸餾水乙醇丙酮或乙醚。(c) 蒸餾水稱重新煮沸并冷卻到20C左右的蒸餾水注入比重瓶中，放入恒溫水浴恒溫30分鐘，擦干，稱重。(d) 待測(cè)樣品的稱重樣品瓶倒空洗滌干一裝入樣品一恒溫一擦干一稱重。(e) 結(jié)果表示m-md20=020m-m10式中：m0空比重瓶的質(zhì)量(g)ml裝入蒸餾水后比重瓶的

15、質(zhì)量(g)m2裝入樣品后比重瓶的質(zhì)量(g)4.2.2 折射率的測(cè)定光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，光的方向就會(huì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱之為光的折射。(a) 儀器設(shè)備：阿貝折光儀恒溫水浴：20°C±0.2°C(b) 結(jié)果計(jì)算:呼°二nt+°.°°4(七-2°)如果在測(cè)定折光率時(shí)未用恒溫水浴，采用下式校正：式中nd是操作溫度T是所測(cè)出的折射率。4.2.3 乙醇中溶混度的確定在20C時(shí)，當(dāng)1體積的某種精油和V體積一定濃度的乙醇水溶液的混合液澄清透明，并且再將此濃度的乙醇溶液漸漸加入至總?cè)莘e為20容積而仍能保持澄清時(shí)，則認(rèn)為此精

16、油能與V體積或更多容積的此濃度的乙醇水溶液溶混。實(shí)驗(yàn)用1ml試樣溶于3ml70%(V/V)的乙醇溶液中。4.2.4 酸值的測(cè)定酸值(AV):中和1g精油中所含的游離酸時(shí)所需KOH的質(zhì)量/mg。(a) 試劑及設(shè)備用酚酞或酚紅作指示劑，0.1mol/LKOH中和95%乙醇，使之成中性。KOH：0.1mol/LK0H乙醇溶液及0.5mol/LKOH的乙醇溶液。在測(cè)定酸值之前24小時(shí)內(nèi)應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定。指示劑：2g酚酞配成1000ml溶液；0.4g酚紅配成1000mol乙醇溶液。滴定管：50ml或25ml，刻度為0.1ml。分析天平、錐形瓶、水溶等常用設(shè)備(b) 測(cè)定方法準(zhǔn)確稱取2g精油樣品(準(zhǔn)確到0.5m

17、g),置于100ml錐形瓶中，加入5ml95%中性乙醇溶解。力口5滴酚酞指示劑，用0.1mol/L或0.5mol/L標(biāo)準(zhǔn)KOH乙醇溶液滴定。堿液滴加速度應(yīng)均勻，每min約30滴，錐形瓶要不斷震蕩。第一次出現(xiàn)在10s內(nèi)不消失的紅色即為終點(diǎn)。錐形瓶中的溶液可以用來(lái)測(cè)定酸值。如果在所測(cè)定的精油中含有酚類化合物，應(yīng)采取酚紅指示劑。(c) 結(jié)果計(jì)算酸值可按下列計(jì)算:56.1xCxV酸值(AV)=W對(duì)于含有大量游離酸的精油，使用0.5mol/LKOH乙醇溶液滴定為宜。MxaMxb游離酸含量(%)=20xW=100xW式中：V滴定試樣中所耗KOH溶液體積，ml；CKOH標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(0.1mol/l或0.5

18、mol/l)a中和所用0.5mol/lKOH溶液體積，mol；b中和所用0.5mol/lKOH溶液體積，ml；W試樣的質(zhì)量，g；M酸的分子量：如果是二元酸，計(jì)算結(jié)果應(yīng)除以2，如果是三元酸，計(jì)算結(jié)果應(yīng)除以3。4.2.5 酯值的測(cè)定酯值(EV):中和lg精油中酯在水解釋放出酸所需要的KOH的量(mg)。測(cè)定原理：在規(guī)定的條件下，用過(guò)量的標(biāo)準(zhǔn)KOH乙醇溶液水解精油中的酯類，然后用標(biāo)準(zhǔn)鹽溶液滴定過(guò)量的堿。(a)試劑和制備：中和乙醇、KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液、指示劑均與酸值所用試劑相同。標(biāo)準(zhǔn)鹽酸濃度為0.5mol/l。皂化瓶(100200mol)、分析天平、滴定管、移液管、水溶等所用設(shè)備。(b)測(cè)定方法：準(zhǔn)確稱取

19、2g精油樣品(準(zhǔn)確到0.5mg)，置于100ml皂化瓶中，加入5ml中性乙醇和5滴酚酞指示劑。0.1mol/l標(biāo)準(zhǔn)KOH溶液中和試劑中所含游離酸，然后用移液管準(zhǔn)確加入0.5mol/lK0H乙醇溶液10ml，裝上長(zhǎng)100cm、直徑約1cm的空氣冷凝管，在水浴上回流加熱1h,以使精油中所含酯類充分皂化。皂化完畢后，在室溫下冷卻1520min加入3滴酚酞指示劑，用0.5mol/l鹽酸滴定。為了測(cè)定消耗的堿液量，應(yīng)同時(shí)作空白實(shí)驗(yàn)。在皂化瓶中用5ml乙醇代替精油試樣，其他在操作均于上述相同。兩次實(shí)驗(yàn)所用的酸液的差數(shù)即相當(dāng)于精油中酯類皂化所需堿液量。(c) 結(jié)果計(jì)算酯值（EV）=56.1%CV0-V）28

20、.01xaW假如精油主要為一元酯，則酯含量為：酯含量(%)=曽對(duì)二元酯，計(jì)算結(jié)果應(yīng)除以2；對(duì)于三元酯，計(jì)算結(jié)果應(yīng)除以3式中：V0空白實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)0.5mol/l鹽酸溶液體積，ml；V試樣測(cè)定耗用0.5mol/l；A皂化所用0.5mol/lKOH溶液體積，ml；C標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液濃度，0.5mol/l；W試樣的質(zhì)量，g；M酯的分子量；56.1 KOH的分子量.4.2.6 重金屬的測(cè)定(a) 含鉛量的測(cè)定測(cè)定原理在酸性(pH34)條件下，試樣中的重金屬離子與硫化氫作用，生成棕黑色物質(zhì)，與同法處理的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，做限量試驗(yàn)。測(cè)定步驟1、標(biāo)準(zhǔn)色溶液的配制：用移液管取2mL鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液，加入50mL納氏比色管

21、中，用量筒加入05mL乙酸溶液，加水稀釋至25mL，再加入10mL飽和H2S溶液后，搖勻，于暗處?kù)o置10min。2、試樣的測(cè)定：稱取2g試樣，精確至01g，置于50mL蒸發(fā)皿中，于沸水浴上蒸干，先用小火炭化，然后于550°C灰化。冷卻后，加05mL乙酸溶液，溶解后加20mL蒸餾水，必要時(shí)過(guò)濾。置于50mL納氏比色管中，加1滴酚酞指示劑，用氨水溶液調(diào)至淡紅色，加05mL乙酸溶液，加入10mL飽和H2S水溶液，加水至50mL，搖勻，在暗處放置10min。用目視比色法比較試樣溶液和標(biāo)準(zhǔn)色溶液的顏色，若10min內(nèi)試樣顏色不深于標(biāo)準(zhǔn)色溶液顏色，則試樣重金屬含量(以Pb計(jì))即為合格。(b) 含

22、砷量的測(cè)定測(cè)定原理先以KI、SnCl2將五價(jià)As還原為三價(jià)As。然后，與新生態(tài)氫(由鋅粒與酸作用生成)作用生成砷化氫，砷化氫使溴化汞試紙產(chǎn)生黃色至橙色的色斑。最后比較試樣砷斑和標(biāo)準(zhǔn)砷斑的顏色，判斷試樣的含砷量是否合格。1、測(cè)碑裝置2、分析天平、沸水浴、馬弗爐、干燥器。3、蒸發(fā)皿50mL瓷質(zhì)蒸發(fā)皿。玻璃測(cè)碑管上部裝有乙酸鉛棉花下部插入橡皮塞中使小孔恰好在橡皮塞下露出。溴化汞試紙固定于玻璃測(cè)砷管上端平面與玻璃帽下端平面之間。III兀雜形齟；2竦皮進(jìn)】測(cè)定步驟試樣砷斑的制備1、稱取1g香精試樣，精確至01g,置于50mL蒸發(fā)皿中，加1g氧化鎂及5mL硝酸鎂溶液，同時(shí)取同量的氧化鎂及硝酸鎂溶液作空白，在水浴上蒸干后，用小火加熱炭