天然香料概论

闫浩亮   生命科学学院·河南农业大学

摘要：芳香植物通过释放香气不仅可以达到美化和净化环境的目的，而且它们放出的香气还可以使人身心愉悦，给人们生活增添许多特殊的美感，更有利于人们的身心健康。植物性天然香料即是利用芳香植物通过各种方法提取的物质。本篇论文就天然香料植物及其工业加工方法、在生产生活的应用作简单的介绍。

关键词：天然香料； 加工； 概述

1、香料植物概述及应用历史

1.1天然香料植物概述

天然香料是指从自然界生长的含有芳香物质的动物或植物中依靠物理方法来分离或提炼出来的芳香物质。植物性天然香料是以植物的花、叶、枝、皮、根、茎、草、果、籽、树脂等为原料，经水蒸气蒸馏法、压榨法、浸提法或吸收法制取的产品。可以分为下列品种：

A.香辛料（spice）：自古以来就在食物中作为调料使用，既有香又有味，如桂皮、大茴香、生姜等。

B.树脂油（oleoresin）：用溶剂浸提香辛料，除去溶剂后得到的半流体或树脂状芳香物质。如大茴香等提取的油树脂。

C.精油（essential oil）：一般是用水蒸气蒸馏法从芳香植物的花、叶、果实、茎、根等不同部位提炼出来的芳香油状液体。如香茅油、丁香油等。

D.浸膏（concrete）：用溶剂从芳香植物花朵中浸提出来的芳香物质，除去溶剂后得到的膏状物。如桂花、白兰、墨红浸膏等。

E.酊剂（tincture）：在常温或加热条件下将芳香物质用乙醇浸渍而成。如烟叶、甘草等酊剂。

此外还有香膏、浓缩物等其他植物性天然香料形式。

1.2天然香料植物应用历史

人们自古就有利用天然香料的习惯。在古代文明发达的中国、埃及、印度和巴比伦都早在五千年前已开始使用香料，最早是为了祭奠祖先或葬礼中采用，也被当作药物治疗疾病。后来出现了国家机构和宗教组织，为了表示仪式的庄严隆重，在一些祭天祀神的典礼上使用香料。印度出产广为人知、极受人们喜爱的檀香木，在很早的时候就用在佛教仪式上

中国在夏、商、周时期已有香料使用，根据传说，神农氏尝百草，教人利用植物驱虫治病。另外，芳香植物被用在祀神、敬天、丧葬仪式中。在春秋战国时期的文献中有许多关于天然香料植物应用的例子，最早的国别史《国语》中有“入芝兰之宝，久而不闻其香”。最早的编年体史书《左传》中可以看到“兰有国香”

的记载。著名诗人屈原所作《离骚》中有“扈江离与辟芷兮，纫秋兰以为佩”、“ 杂申椒与菌桂兮，岂惟纫夫蕙茝”等多处关于芳香植物的记载。汉代《汉官典礼》中记载着用熏香的方法让官服沾上香气。隋唐时期，香料已成为达官贵人的奢侈品。那时的典籍中就有关于龙脑、郁金香等天然香料调配后加入墨、蜂蜡、金箔中赋香的记载。宋朝进士洪刍曾写有专门论著《香品》、香事、香法，其中记载八十余种香料。随着历史的发展，香料制作工艺的改进，成本逐渐降低，香料的利用也逐渐平民化，清朝时期香料的使用已进入寻常百姓家。

国外使用香料的历史也很悠久。埃及艳后Cleopetra就在沐浴时加入香料以香体、润肤。埃及闻名于世的木乃伊就是用等裹尸作除味防腐之用。《圣经》中记载耶稣出世是东方博士送乳香以示高贵。法国皇帝路易十六被称为“香料之王”，他命人用香料将宫廷的家具、墙壁等都加上香味。

现代，随着生活水平提高，人们更是懂得生活舒适、环境美化，生活中几乎每天都会用到加香产品。香料植物的应用空前广泛了。α

1.2植物香料制作技术的发展

自从人类发现芳香植物之后对其利用的方法就不断改进。大约在公元前3000年前人们发明了原始的蒸馏器，用以提取植物中的芳香物质；17~18世纪，随着显微技术的进步，人们逐渐认识和鉴定了不少芳香物质的化学组成，并对芳香物质的提取方法进行不断的改进。1835年，Robigvet首先用溶剂法提取芳香物质成功，并逐步实现工业化生产；而浸提工艺的工业化最早是1870年在法国格拉斯地区开始实施。Louis Maximilien Rowre 进行了集中萃取方法的研究，并于1837年向维也纳展会提供几种浸膏。20世纪50年代之后James和Martin发明了气相色谱法，其后相继在香料行业中使用。20世纪70年代，苏联科学家使用液态CO2对芳香物质进行分离提取，创造了超临界CO2提取法；近年来，随着科学技术的迅猛发展，对芳香物质的分离提取方法也有了很大的发展。如精油的深加工采用的分子蒸馏技术，使那些沸点较高、色泽较深、粘度大、香气粗糙的精油和一些净油类产品得到精制、提纯和脱色。采用气相色谱—质谱—数据系统联用技术等的应用使天然香料的开发利用如虎添翼，迅猛发展。

2、主要香料植物及成分介绍

2.1主要香料植物介绍

香料植物种类繁多，下面就我国主要香料植物作一下介绍。我国拥有丰富的植物性天然香料资源, 据不完全统计，我国有103个科、288个属的500 余种芳香植物广泛分布于20 个省( 市, 区)。我将收集到关于我国香料植物资源分布情况的资料进行整理，将品种、产地、主要成分、提取方法、用途等信息汇集成表，如下：

  表1   不同香料植物品种的产地、主要成分、提取方法及主要用途

天然香料的香气及香味来源于其含有的特殊化学成分，而天然香料有数百种之多，各种化学成分不胜枚举，但所有香成分按其元素组成及官能团的差别可以分为五大类：萜烯类化合物、具有苯环结构的芳香族化合物、脂肪族化合物、具有氮、硫杂原子的杂环化合物、具有巨环、内酯结构的特殊化合物。下面就各类别化合物及其代表物质进行简单介绍。

2.2.1萜烯类化合物：萜烯类化合物在自然界广泛存在，所有萜烯类化合物的分子结构都有一个共同的特点，都可以写成（C5H8）n的通式，其中n=2,3,4等。可以看作异戊二烯的多聚体。下面简单介绍几种本类芳香物质：

表2：

表3：

表4：

表5：

表6：

3.1香料植物加工前的预处理

一般香料植物在加工前需进行必要的处理，使其尽量保持采集时的所含精油的有效成分及其质量，防止芳香植物中的芳香成分发香或香气发生变化，还能提高加工速度获得最佳的加工效果。不同的香料植物所需的预处理不同，发酵、破碎、、及浸泡是最常用的预处理方法，在此对不同香料植物的预处理方法就不再一一赘述。

3.2常用的天然香料植物的加工提取方法

天然香料的基本加工方法有水蒸气蒸馏法、萃取法（浸提法）、压榨法、吸附法等，随着技术的发展，超临界萃取和分子蒸馏技术也已在天然香料加工中得到应用。下面简单罗列常用技术的基本原理及应用方面等内容对植物性天然香料的加工技术进行简要的介绍。

3.2.1水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法操作最简单，成本较低，是最常用的萃取方法。水蒸气蒸馏技术是在工业中最大量使用的古老工艺，主要的问题是收率（出油率）比较低，没有能够充分地从原料中提炼出尽可能多的精油。此外，在水蒸气蒸馏的过程中使用的高温会破坏精油中的某些成分，导致出产的精油品质不高。

　a．水蒸气蒸馏法原理 

香料与水构成精油与水的互不相溶体系，加热时，随着温度的增高，精油和水均要加快蒸发，产生混合体蒸气，其蒸气经锅顶鹅颈导入冷凝器中得到水与精油的液体混合物，经过油水分离后即可得到精油产品。 

　b． 蒸馏方式 

水中蒸馏 ：原料置于筛板或直接放入蒸馏锅，锅内加水浸过料层，锅底进行加热。 

c．水上蒸馏：(隔水蒸馏)原料置于筛板，锅内加入水量要满足蒸馏要求，但水面不得高于筛板，并能保证水沸腾至蒸发时不溅湿料层，一般采用回流水，保持锅内水量恒定以满足蒸气操作所需的足够饱和整齐，因此可在锅底安装窥镜，观察水面高度。 

d．直接蒸气蒸馏：在筛板下安装一条带孔环行管，由外来蒸气通过小孔直接喷出，进入筛孔对原料进行加热，但水散作用不充分，应预先在锅外进行水散，锅内蒸馏快且易于改为加压蒸馏。 

e．水扩散蒸气蒸馏：这是近年国外应用的一种新颖的蒸馏技术。水蒸气由锅顶进入，蒸气至上而下逐渐向料层渗透，同时将料层内的空气推出，其水散和传质出的精油无须全部气化即可进入锅底冷凝器。蒸气为渗滤型，蒸馏均匀、一致、完全，而且水油冷凝液较快进入冷凝器，因此所得精油质量较好、得率较高、能耗较低、蒸馏时间短、设备简单。

3.2.2浸提法

　浸提法是将香成分浸取出来, 使之溶解到有机溶剂中, 然后蒸去溶剂的方法。浸提法也是去萃取的一种，萃取是利用相似相溶原理，通过系统中不同组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作，根据所提取的组分的不同，可分为浸提法（固—液萃取法）和萃取法（液—液萃取法）。

a．浸提法（固—液萃取法）：将样品浸泡在溶剂中，将固体样品中的某些组分浸提出来的方法。 

b．萃取法（液—液萃取法）：利用被提取组分在互不相溶的两溶剂中分配系数不同而达到分离。浸提法是用挥发性的有机溶剂将植物原料中的芳

有机溶剂萃取技术是相对新兴的技术，其特点是可以不加热, 在低温下进行,除了挥发性组分外, 还可以提取其中重要的成分和不挥发性成分。与水蒸气蒸馏技术相比能够达到更高的收率，目前已经开始大量应用于工业生产。此技术的主要问题在于在生产过程当中需要大量使用到有机溶剂，主要包括甲醇、乙醇、乙醚等等。这些有机溶剂通常都是容易挥发、着火、爆炸和中毒的高度危险化学品，对生产环境的安全要求极高。在生产过程当中引入有机溶剂，如果在萃取过程当中没有能够百分之百的将其去除，则会大幅度地改变植物精油的物理和化学特性，直接影响精油的质量。此外，在生产过程当中大量的使用有机溶剂很容易造成严重的环境污染。

3.2.3.压榨法

压榨法也是从植物芳香原料提取精油的方法之一, 其最

大特点是生产过程在室温下进行, 可以确保产品品质, 香气逼真, 但是压榨法的产率低。不过采用这种方法的品种不多, 应用范围不及水蒸气蒸馏法广泛。主要用于制造柑桔类的精油, 如柠檬、甜橙、香柠檬以及白柠檬等的果皮均采用此法。压榨法在加工过程中, 并不受热因此又称为冷榨法。在国外所采用的冷榨法实际上都是整果的冷磨法, 国内食品厂主要采用磨果机进行冷磨提取柑桔油, 或散皮采用螺旋压榨法。

3.2.4.吸附法

吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分 具有选择吸附的能力， 具有选择吸附的能力，使其富集在吸附剂表面， 而从混合物中的分离的的过程。

吸收法生产天然香料的原理与浸提法有些相似, 不同的是该法采用非挥发性溶剂或固体吸附剂。吸附法加工所需温度较低, 芳香成分不易被破坏, 产品香气质量最佳。因此, 在天然香料的生产中, 特别适用于对一些名贵花朵香气成分的提取。吸附法的不足之处在于吸附剂的吸附容积小, 当处理量大时, 需耗用大量吸附剂, 而且吸附剂需要再生, 这也给生产过程的连续化和自动化操作带来一定的困难。典型的吸附过程包括四个步骤：待分离的料液 通入吸附剂 吸附质被吸附 在吸附剂表面 吸附质解吸 吸附剂再生 料液流出

3.2.5 超临界流体萃取法

　一种流体(气体或液体),当其温度和压力均超过其相应临界点值,则称该状态下的流体为超临界流体。流体与常规溶剂相比,优势在于其密度近似于液体,黏度近似于气体(低黏度)。表现为对溶质的溶解度高,似气体、易扩散,传质效率高等特点。萃取兼具精馏和液-液萃取的特点,操作参数易于控制,溶剂可循环使用,尤其适合于香料等热敏物质的分离,能实现无溶剂残留的特点。目前,超临界萃取常使用的萃取剂为CO2。超临界流体萃取是由萃取和分离两部分组合而成的, 具有在较低的温度下操作、效率高、溶剂易分离等特点, 同时用CO2作萃取剂, 萃取过程不发生化学变化, 不燃烧、无异味、无臭、无毒、安全性高、价廉易得, 不会造成环境污染。但是超临界流体萃取的原料并不适合于含水量过大的水果类天然香精的制备, 且设备投资大, 技术要求高。

3.3．6分子蒸馏技术

分子蒸馏技术是一种新型的液—液分离或精细分离的高新技术。分子蒸馏是在低氧惰性条件下进行的, 具有蒸馏温度低, 物料受热时间短, 操作压力低( 真空度高) , 分离程度及产率高, 产品品质好, 天然物质的成分在蒸馏前后不会有太大变化, 分离后的产品可避免有机溶剂污染等优点; 特别适应于对高沸点、热敏性以及易氧化物料的分离纯化。该技术已经广泛应用于石油化工和食品香料等领域, 特别适应于天然物质的提取与分离。

4.天然香料产品的应用。

香料与人们的生活息息相关，是生活水平的重要标志，伴随着社会发展程度的不断提高，对香料的需求量也不断增加，对香料及其提取物的质量要求也越来越高。现代文明人高质量的生活离不开香料及其产品，正是由于香料及其产品的应用才使化妆品有了魅力，使巧克力有了更大的吸引力，使香烟有了诱惑力，使香水有了魔力。天然香料及其加工品已广泛应用于生活的各个方面，以下是天然香料在食品、香烟、日化用品及其他方面应用的简介。

4.1、在食品方面的应用：食用香料是指所有直接或间接进入人或动物口中的加香产品中使用的香料物质。可用在食用香精、调味料、食品添加剂及餐具洗涤剂等方面。如在一些食品、糕点、 糖果、酒类、饮料中加入 微量的薄荷香精，即具有 明显的芳香宜人的清凉气 味，能够促进消化、增进 食欲。 作为食品添加剂使用 的糖果、糕点主要有清凉 薄荷糕、健胃八珍糕、薄 荷糖、棕子糖、口香糖、 润喉糖等；使用薄荷产品 的酒类、饮料主要有薄荷 酒、薄荷茶、薄荷露、薄 荷清凉饮料以及具有解酒 作用的薄荷蜂蜜水等

4.2、在烟草中的应用：作为矫味剂使用，烤烟时加入薄荷脑，可以明显减弱烟草的辛辣刺激味，变得温和而高雅。作为香味增强剂，加入2-甲基戊酸、3-甲基戊酸、异戊酸等科室香味增强、提高烟劲。

4.3、在日化用品中的应用：加香杀菌剂在牙膏、牙粉、漱口水等口腔 清洁用品中的用量较大在冷霜、 剃须膏、须后水、花露水、香 水、香皂、在洁面乳、面膜、洗发膏、洗发水、洗手液、沐 浴露、防晒霜等护肤化妆品和洗涤用品中也有少量应用。在空气清新剂、卫生杀菌、杀虫剂、面巾、卫生巾以及除臭杀菌的鞋垫、保健内衣、被褥等 家庭卫生用品中加入适量薄荷 脑油，既收清凉芳香之功效， 又有杀菌消毒之妙用。

4.4、天然香料在其他方面的应用：

a．天然香料在香气疗法中的应用。芳香物质释放出来的挥发性物质吸入人体或芳香物质与人体直接接触后可引发人体一系列生理反应，已达到治病、防病、保健或振奋精神的目的。这种使用香料进行治疗的方法很早就在生活中应用，如我国的熏香疗法。

b．在环境中的应用：随着生活水平提高，对室内芳香剂的需求逐年增加。天然香料及其提取物被制作成室内芳香剂、除臭剂、香笼、香袋等广泛应用在我们的日常生活中。

c．在动物饲料中的应用。天然香料植物不仅可以是动物饲料更美味，使动物食欲增强，还可以增强它们的消化能力，目前在鸡饲料、猪饲料、牛饲料中都有应用

参考文献：

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王花俊 张峻松    刘利锋  天然植物香料提取加工工艺研究进展 农产品加工学刊 2008（3）

马宗魁          天然植物香料的提取方法  牙膏工业2009.3第十九卷第一册

天然化学作业

    姓名：闫浩亮

学号：0916103024

班级：09级生物工程一班院系：生命科学学院