水蒸氣蒸餾甜橙油的工藝優(yōu)化、分析及應(yīng)用

劉鑫，譚燁，周紅審，王昊

（湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，湖北武漢430051）

水蒸氣蒸餾甜橙油的工藝優(yōu)化、分析及應(yīng)用

劉鑫，譚燁，周紅審，王昊

（湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，湖北武漢430051）

采用水蒸氣蒸餾法制備甜橙油，研究了物料比、提取溫度、提取時(shí)間等因素對(duì)甜橙油得率的影響，進(jìn)行最佳工藝優(yōu)化，并以氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行分離和鑒定。結(jié)果表明，其最佳工藝條件為：物料比1/8、提取溫度130℃、提取時(shí)間8 h，精油得率為0.495%；甜橙油主要成分為檸檬油精（93.00%）、芳樟醇（1.52%）、月桂烯（1.49%）、辛醛（0.42%）、α-蒎烯（0.39%）等物質(zhì)；將該香料用于卷煙加香，能夠明顯豐富煙香，減輕刺激，甜潤(rùn)煙氣，改善卷煙余味。

甜橙；水蒸氣蒸餾；氣相色譜-質(zhì)譜法；卷煙加香

甜橙（Citrus sinensis（Linn.）Osb.）為蕓香科（Rutaceae）柑橘亞科柑橘屬（Citurs）果樹(shù)，常綠小喬木，我國(guó)長(zhǎng)江流域以南各省區(qū)均有栽培。果肉可直接食用或制作橙汁，果皮富含黃酮、類(lèi)黃酮、類(lèi)胡蘿卜素、糖甙及有機(jī)酸等，是具有很高利用價(jià)值的植物資源[1-5]。從全果或果皮中提取的甜橙油具有典型的特征香氣，在煙草行業(yè)中被廣泛應(yīng)用[6]，能有效改善卷煙口感及煙氣狀態(tài)，增加果香香韻。本研究探討了水蒸氣蒸餾甜橙油的最佳方案，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析了其制香成分，并進(jìn)行了卷煙加香試驗(yàn)，旨在為提高甜橙油得率提供參考，將對(duì)其在卷煙中的應(yīng)用起到一定的指導(dǎo)作用，這對(duì)充分利用這一植物資源也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 儀器、試劑與材料

水蒸氣蒸餾裝置（50 L定制）：上海矩源機(jī)械設(shè)備有限公司；HP6890/5973型氣-質(zhì)聯(lián)用儀（配備WILEY和MAINLIB標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)）：美國(guó)Agilent公司；CP224s電子天平：德國(guó)賽多利斯；TRH-460-GD型恒溫恒濕箱：巨貿(mào)儀器（北京）有限公司。

甜橙（市售，產(chǎn)地湖北），所用試劑均為分析純。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 甜橙油制備工藝流程

甜橙→取皮→水蒸氣蒸餾提取→餾出液靜置→分濾→脫水→稱(chēng)重。

2.2 甜橙油最佳提取工藝的確定

2.2.1 蒸餾時(shí)間對(duì)出油率的影響

準(zhǔn)確稱(chēng)取甜橙皮各3.0 kg，加入24 kg純凈水，浸泡2 h，分別蒸餾4、6、8、10 h，重復(fù)3次，比較其出油率的差異，篩選出甜橙油提取的最佳蒸餾時(shí)間。

2.2.2 蒸餾溫度對(duì)出油率的影響

準(zhǔn)確稱(chēng)取甜橙皮各3.0 kg，加入24 kg純凈水，浸泡2 h，分別在120、130、140、150℃蒸餾8 h，重復(fù)3次，比較其出油率的差異，篩選出甜橙油提取的最佳蒸餾溫度。

2.2.3 加水量對(duì)出油率的影響

稱(chēng)取甜橙皮各3.0 kg，分別加入15、24、30、36 kg純凈水，浸泡2 h，130℃蒸餾8 h，重復(fù)3次，比較其出油率的差異，篩選出甜橙油提取的最佳加水量。

2.3 甜橙油的GC/MS分析

2.3.1 色譜條件

色譜柱：HP-5MS，50 cm×0.25mm×0.25μm；載氣：氦氣；進(jìn)樣溫度口：280℃；檢測(cè)器：FID，280℃；流量：空氣450mL/min，氫氣40mL/min；柱流速：40 cm/min；升溫：60℃（2min）4℃/min，240℃15℃/min，300℃（20min）；進(jìn)樣量：1μL；分流比：20∶1。

2.3.2 質(zhì)譜條件

IE離子源，電子能量70 eV，掃描范圍50 amu～650amu，使用WILEY和MAINLIB譜庫(kù)檢索法定性，峰面積歸一化法定量。

2.3.3 甜橙油分析

取0.5μL甜橙油直接進(jìn)行GC/MS分析。

2.4 甜橙油的加香評(píng)吸

分別稱(chēng)取0.02（0.05%）、0.04（0.10%）和0.06（0.15%）g稀釋100倍的甜橙油,然后分別加入70%酒精至1.0 g，混勻后,用微量噴霧器均勻地噴加到40g煙絲上（20元空白）。將加料煙絲裝入密封袋內(nèi)，放置烘箱中40℃恒溫20min后卷制成煙支,放入恒溫（22± 1）℃恒濕[相對(duì)濕度為（60±2）%]箱內(nèi)平衡48h以上,由13人組成的評(píng)吸小組評(píng)吸。對(duì)照為僅噴加相同70%酒精的煙絲（20元空白）卷制的卷煙。

3 結(jié)果與分析

3.1 甜橙油最佳提取工藝的確定

3.1.1 蒸餾時(shí)間對(duì)出油率的影響

蒸餾時(shí)間對(duì)甜橙油出油率的影響結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 蒸餾時(shí)間對(duì)甜橙油出油率的影響Table1 The effects of distilling time on the extraction rate of sweet orange oil

從表1可以看出，隨著蒸餾時(shí)間的延長(zhǎng)，出油率不斷提高，在蒸餾8 h以?xún)?nèi)出油率速度增加快，8 h以后增加緩慢，10 h后精油量不再增加。理論上的蒸餾終點(diǎn)是指所得總精油不再隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加的這一刻時(shí)間。以蒸餾10 h的出油率作為理論出油率，可以發(fā)現(xiàn)：68.0%的精油是在蒸餾4 h時(shí)獲得的，6 h時(shí)的精油相當(dāng)于理論得率的84.8%，8 h時(shí)為95.1%，蒸餾過(guò)程中，出油率的增加并不是均勻進(jìn)行的，存在著先大后小的趨勢(shì)。在工業(yè)生產(chǎn)中，以理論得率的90.0%～95.0%作為蒸餾結(jié)束時(shí)間。因此，建議甜橙皮水蒸氣蒸餾的時(shí)間為8 h。

3.1.2 蒸餾溫度對(duì)出油率的影響

蒸餾溫度對(duì)出油率的影響結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，120℃和150℃蒸餾下的出油率較低外，130℃和140℃蒸餾下的出油率差異不顯著，但130℃蒸餾下出油率較高。蒸餾溫度是精油提取過(guò)程中一個(gè)比較重要的影響因素。蒸餾溫度過(guò)低，蒸餾速度慢，出油不徹底，必將影響出油率，蒸餾溫度過(guò)高，蒸餾速度過(guò)快，精油不能有效與水分離，且在水中的溶解量也隨之增大，勢(shì)必降低出油率，同時(shí)能耗也隨之增加，造成能源的浪費(fèi)。從節(jié)約和原料的觀點(diǎn)出發(fā)，蒸餾溫度130℃為最佳。

表2 蒸餾溫度對(duì)甜橙油出油率的影響Table2 The effects of distilling temperature on the extraction rate of sweet orange oil

3.1.3 加水量對(duì)出油率的影響

加水量對(duì)出油率的影響結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 加水量對(duì)甜橙油出油率的影響Table3 The effects of water addition on the extraction rate of sweet orange oil

從表3可以看出，加水量為24 kg時(shí)出油率較高，且用水量較小。加水量是精油提取過(guò)程中一個(gè)比較重要的影響因素。加水量過(guò)小，水散作用進(jìn)行不徹底，必將影響出油率；比例過(guò)大，精油在水中的溶解量也隨之增大，勢(shì)必降低出油率，同時(shí)能耗也隨之增加，造成能源的浪費(fèi)。從節(jié)約和原料的觀點(diǎn)出發(fā)，加水量為1/8最佳。

3.2 甜橙油GC-MS分析結(jié)果

甜橙油GC-MS分析結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 甜橙皮水蒸氣蒸餾蒸出物的總離子流圖Fig.1 TIC of steam distillates of sweet orange peel

按上述GC-MS條件對(duì)水蒸氣蒸餾蒸出物進(jìn)行分析鑒定，其總離子流圖見(jiàn)圖1，經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索及人工解析質(zhì)譜并與標(biāo)準(zhǔn)圖[7]核對(duì)，水蒸氣蒸餾蒸出物共鑒定出29個(gè)成分，主要有：檸檬油精、芳樟醇、月桂烯、辛醛、α-蒎烯、萜品醇等，峰面積歸一化法定量測(cè)出它們的相對(duì)含量，結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4的分析結(jié)果可知，其主要成分為檸檬油精，可賦予卷煙新鮮的果香；芳樟醇和萜品醇是煙草中本身含有的致香物質(zhì)，芳樟醇用于煙用香精中能增加花香、清香，提調(diào)辛香韻味，與煙香諧調(diào)，修飾和矯正自然風(fēng)味，吸味柔和；松油醇能與煙草的香味諧調(diào)，和合果香和辛香，改善煙氣的新鮮風(fēng)味；辛醛有強(qiáng)烈、尖刺的水果香氣，稀釋時(shí)有未成熟柑橘似的香氣和令人愉快的甜橙香氣[8]。

表4 水蒸氣蒸餾法提取甜橙皮的揮發(fā)油化學(xué)成分分析結(jié)果Table4 Chemical composition of steam distillates of sweet orange peel

續(xù)表4水蒸氣蒸餾法提取甜橙皮的揮發(fā)油化學(xué)成分分析結(jié)果Continue table4 Chemical composition of steam distillates of sweet orange peel

3.3 甜橙油加香評(píng)吸效果

把稀釋100倍的甜橙油按0.05%、0.10%和0.15%的施加量分別用微量噴霧器均勻地噴加到40 g煙絲上（20元空白）并卷制成煙支，在恒溫恒濕箱內(nèi)平衡48 h后，由13人組成的評(píng)吸小組評(píng)吸，對(duì)照為僅噴加相同70%酒精的煙絲（20元空白）卷制的卷煙，其評(píng)吸結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 甜橙油不同加香量評(píng)吸效果Table5 The tobacco smoking quality of sweet orange oil

由表5可知，加香量為0.05%時(shí)，稍豐富煙香且柔和煙氣，能增加清甜果香香韻，甜感明顯，余味變化不大，而加香量達(dá)到0.15%時(shí)，在增加清甜果香香韻及甜感的同時(shí)煙草本香被掩蓋，故最佳加香量為0.10%。

4 結(jié)論與討論

1）對(duì)影響水蒸氣蒸餾甜橙油出油率的物料比、蒸餾溫度、蒸餾時(shí)間等因素進(jìn)行分析，結(jié)果表明，甜橙油的最佳提取工藝為：物料比1/8、提取溫度130℃、提取時(shí)間8 h，精油得率0.495%。

2）GC/MS分析結(jié)果表明，甜橙油主要成分為檸檬油精（93.00%）、芳樟醇（1.52%）、月桂烯（1.49%）、辛醛（0.42%）、α-蒎烯（0.39%）等物質(zhì)。

3）甜橙油的卷煙加香實(shí)驗(yàn)證明其主要作用是：豐富煙香，改善香氣質(zhì)，增加果香香韻，減輕刺激，甜潤(rùn)、柔和煙氣，改善卷煙余味等。

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Study on the Extraction，Analysis and Application for Sweet Orange Oil by Steam Distillation

LIU Xin，TAN Ye，ZHOU Hong-shen，WANG Hao
（China Tobacco Hubei Industrial Co.，Ltd.，Wuhan 430051，Hubei，China）

The research aimed to study the extraction of sweet orange oil by steam distillation.The effects of adding water，distilling temperature，distilling time on the extraction rate were studied，and by GC-MS on its chemical constituents were separated and identified.The results show that the optimum extraction technological conditions of sweet orange oil as follows：Adding water 8 times，distilling temperature130℃，and distilling time 8 h.The extraction rate was 0.495%.The main components were efficiently separated and detected，including limonene，linalool，Myrcene，Octanal，pinene，etc.these products could be enrich the tobacco flavor，reduce the irritancy of smoke and improve sweet taste obviously by directly adding to the tobacco.

sweet orange；steam distillation；GC-MS；cigarette flavoring

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.010.017

2012-10-06

劉鑫（1981—），男（漢），工程師，碩士，主要從事煙用天然香精香料工作。