全 文 ：杏仁精油提取工艺研究
马玉花 赵 忠 郭婵娟 李科友 马希汉 史清华 朱海兰
(西北农林科技大学林学院 杨凌 71210)
摘要 为确定水蒸气蒸馏提取杏仁精油的工艺参数,以正交试验和单因素试验相结合的方法对影响杏仁精油
提取率的水解时间、水解温度、蒸馏时间、加水量以及水解 pH等因素进行了研究。结果表明:杏仁精油提取的最
佳工艺为:水解时间1h,水解温度40℃,蒸馏时间60min,加水量1000mL,水解pH5。各因素影响杏仁油出油
率的顺序为:加水量>水解温度>蒸馏时间>水解pH>水解时间。最佳工艺验证试验的杏仁精油得率为7.25‰。本
研究结果为纯天然杏仁精油的提取工艺提供了技术参数。
关键词 苦杏仁 苦杏仁甙 杏仁精油 苯甲醛
文章编号 1009-7848(2007)01-0089-06
苦杏仁为蔷薇科植物杏 (Prunusarmeniaca
L.)、山杏(Prunusarmeniacavar.ansu)及西伯利
亚杏(PrunussibiricaL.)等的干燥成熟种子[1]。据
中国传统医书记载,杏仁性苦、温,有小毒,可止
咳、平喘、宣肺、润肠。苦杏仁中含有2%～4%的苦
杏仁甙[1],它具有降气止咳平喘的功效,可在苦杏
仁甙酶及樱叶酶等 β-葡萄糖苷酶的作用下依次
生成樱皮甙和扁桃腈,再分解成苯甲醛和氢氰酸
或在酸性条件下水解产生具有强烈的杏仁香气的
苯甲醛,即杏仁精油的主要成分。近年来,随着人
们对苯甲醛认识的逐步深入,它的应用也越来越
广泛,如作为食品添加剂、化妆品中的提香物质、
去污剂,还可作为树脂、油脂及其它化学药物的溶
媒,另外,它还常被作为中间体来合成药物制剂及
化学试剂。
据报道,1995年国际市场对苯甲醛的需求量
为7000吨[2]。近年来,随着消费者对天然食品的
崇尚,食品工业及化妆品工业对天然香料的需求
也日益增加,其中香草醛、苯甲醛以及肉桂醛是香
料工业最重要的醛类[3]。生物技术由于不受材料限
制、不产生有毒副产物而成为杏仁精油生产的替
代技术。国外研究表明丝状真菌有很高的合成芳
香物质的活性[4～5],如白腐担子菌、栓菌属的 T.
suaveolens菌株可以自主产生微量的苯甲醛[6～8]或
通过前体物质 L-苯丙氨酸生物转化得到苯甲
醛[9～11]。Lomascolo等用 T.suaveolensCBS334.85
菌株生物转化产生苯甲醛,并用 HP20树脂增加
合成产物的特异性,结果显示这种方法可以使苯
甲醛的生物量增加31倍[12],从而提示T.suaveolens
可作为天然苯甲醛生物转化的极具潜力的菌种。
值得注意的是,生物合成的苯甲醛成分单一、香气
刺鼻,无法模拟天然杏仁精油香气的自然、独特、
平和的特点,因而从苦杏仁中提取的天然、品质纯
正、香气独特的杏仁精油备受消费者的青睐。
目前,国外对苦杏仁中精油的提取是先用酸
性水水解苦杏仁甙,然后用水蒸气蒸馏提取。我国
对苦杏仁加工仅限于单一产品 (主要是杏仁蛋白
食品),废弃了其它副产品,尤其是将具有重要药
理作用及国际市场需求量很大的苯甲醛的前体物
质苦杏仁甙作为有毒物质丢弃,既浪费了资源,又
造成环境污染。因此,对高效提取杏仁精油工艺的
研究极为重要。
本研究以正交试验与单因素试验相结合,考
察水解时间、水解温度、水解 pH值、蒸馏时间以
及加水量对杏仁精油得率的影响,优选最佳工艺,
为纯天然杏仁精油的提取提供技术参数。
收稿日期:2006-07-05
基金项目:国家林业局948项目(No.2004-4-52)
作者简介:马玉花,女,1978年出生,博士生
通讯作者:赵忠
Vol.7 No.1
Feb.2007JournalofChineseInstituteofFoodScienceandTechnology
中 国 食 品 学 报第7卷 第 1期
2007年 2月
中 国 食 品 学 报 2007年第1期
A B C D E
1 1 1 1 1 1 5.85 5.65 11.5
2 1 2 2 2 2 7.50 7.90 11.40
3 1 3 3 3 3 5.90 6.10 12.00
4 1 4 4 4 4 4.90 5.20 10.1
因素
得率/% 得率/% 和/%
表2 正交试验结果及直观分析
Table2 Resultsandintuitionalanalysisoforthogonalexperiments
1.4 工艺流程
苦杏仁→超临界 CO2流体萃取杏仁油→残
渣→酸性水水解→水蒸气蒸馏→杏仁精油。
称取经超临界CO2流体萃取杏仁油后的杏仁
粉 200g,装入 3000mL烧瓶中,加水水解,用水
蒸气蒸馏提取精油,读取挥发油测定器中收集的
杏仁精油的毫升数,计算杏仁精油得率。
杏仁精油得率=杏仁精油体积(mL)×比重(g)/
杏仁粉质量(g)×1000‰
2 结果及讨论
2.1 正交试验结果
将正交试验数据进行统计分析,结果见表 2,
方差分析结果见表3。由表2可以看出,水解时间
k4>k2>k1>k3,水解温度k2>k1>k3>k4,蒸馏时间k2>
k3>k1>k4,加水量k2>k3>k1>k4,水解pHk2>k3>k1>
k4,因此,最佳工艺组合为A4B2C2D2E2,即水解时间
4h,水解温度 40℃,蒸馏时间 60min,加水量
1000mL,水解pH4。各因素的极差分别为0.1125、
0.7375、0.4、1.175、0.3375,表明加水量对杏仁精油
提取的影响最大。各因素对萃取率的影响主次为
D>B>C>E>A。方差分析表明加水量对精油得率的
影响在显著性水平0.05上极显著,水解温度对精
油得率的影响在显著性水平 0.05上显著,其它因
素对精油得率的影响均不显著。
1 材料和方法
1.1 材料
苦杏仁购自陕西省麟游县,经超临界CO2流
体萃取杏仁油后残渣备用。
1.2 仪器及设备
水蒸气蒸馏装置;天平,EB-280-12,SHI-
MADZU;酸度计,上海雷磁;粉碎机,9FZ-19型,
四川省井研县永兴机械厂;土壤分析筛,南京土壤
仪器厂;电热套,北京科伟。
1.3 试验设计
选择水解时间(A)、水解温度(B)、蒸馏时间
(C)、加水量(D)及水解pH(E)等影响杏仁精油得
率的因素,根据L16(45)正交表设计,做五因素四水
平正交试验,确定最佳工艺,因素及水平表见表
1。共完成16组试验,每组试验重复两次,并对各
因素对杏仁油萃取的影响做单因素试验。
水平 水解时间(A)/h 水解温度(B)/℃ 蒸馏时间(C)/min 加水量(D)/mL 水解pH(E)
1 1 30 30 500 3
2 2 40 60 1000 4
3 3 50 90 1500 5
4 4 60 120 2000 6
表1 正交实验因素水平表
Table1 Factorsandlevelsoftheorthogonalexperiment
90
第7卷 第1期
6 2 2 1 4 3 6.05 6.35 12.4
7 2 3 4 1 2 5.55 5.85 11.4
8 2 4 3 2 1 6.45 6.95 13.4
9 3 1 3 4 2 5.65 5.95 11.6
10 3 2 4 3 1 6.5 6.00 12.5
11 3 3 1 2 4 6.30 6.60 12.9
12 3 4 2 1 3 5.55 6.15 11.7
13 4 1 4 2 3 7.05 6.65 13.7
14 4 2 3 1 4 6.35 6.05 12.4
15 4 3 2 4 1 5.75 6.15 11.9
16 4 4 1 3 2 5.95 5.65 11.6
k1 49.0 48.7 48.4 47.0 49.3
k2 49.1 52.7 50.9 55.4 50.0
k3 48.7 48.2 49.4 48.0 49.8
k4 49.6 46.8 47.7 46.0 47.3
极差 0.113 0.738 0.400 1.175 0.338
5 2 1 2 3 4 6.15 5.75 11.9
因素
得率/% 得率/% 和/%
A B C D E
(续表2)
方差来源 离差平方和 自由度 均方 F F(0.05) 显著性
A 0.0525 3 0.0175 0.16 3.24
B 2.4025 3 0.8008 7.51 3.24 *
C 0.7225 3 0.2408 2.26 3.24
D 6.865 3 2.2883 21.45 3.24 **
E 0.5725 3 0.1908 1.79 3.24
误差 1.7075 16 0.1067
总和 0.4929 31
表3 正交试验方差分析表
Table3 Varianceanalysisoforthogonalexperiment
图1 各因素对杏仁精油得率的影响曲线
Fig.1 Theefectoffactorsontheyieldofalmondessentialoil
注:“*”表示差异显著;“**”表示差异极显著。
杏仁精油提取工艺研究 91
中 国 食 品 学 报 2007年第1期
精
油
得
率
/‰
图3 水解温度对精油得率的影响
Fig.3 Theefectofhydrolysistemperature
onyieldofessentialoil
2.2 单因素试验结果
正交试验设计是一种高效率、快速、经济的试
验设计方法。该试验设计是根据正交性从全面试
验中挑选出部分有代表性的点做试验,因而试验
所选出的组合是较好的,但并非是最优的。此外,
由于试验条件的限制,正交试验中各因素所设置
的水平不够多,试验的最佳因素组合并不一定是
实际生产中的最佳条件,因此还需对各因素进行
单因素试验,选出杏仁精油提取的最优工艺。
单因素试验条件为:水解时间 1h,水解温度
18～22℃(室温),蒸馏时间 1h,加水量 1000mL,
水解pH3。各因素对杏仁精油得率的影响曲线见
图2～图6。
2.3 讨论
2.3.1水解时间对精油得率的影响 由正交试验
得出最佳水解时间为4h,但在水解1～4h间,杏
仁精油得率变化较小,仅为0.02mL。由图2可看
出,水解0～1h,精油得率增加较快;1h以后,再延
长水解时间精油得率增加较少,因而确定杏仁精
油提取的最佳水解时间为1h。
2.3.2 水解温度对精油得率的影响 苦杏仁中含
有苦杏仁酶,苦杏仁甙可在苦杏仁酶的作用下水
解产生苯甲醛。适宜的温度可增加酶的活性,从而
提高精油得率。水解温度对精油得率的影响见图
3。当温度低于40℃时,随着温度的升高,精油得
率增加;当温度高于 40℃时,出油率随着温度的
上升而降低。正交试验也显示了同样的结果,因而
最佳水解温度为40℃。
2.3.3 蒸馏时间对精油得率的影响 一般情况
下,随着蒸馏时间的延长,精油得率会逐渐增加,
但单因素试验及正交试验结果均显示,在蒸馏1h
内,精油得率随蒸馏时间的增加而增加;蒸馏 1h
后,随着蒸馏时间的增加,精油得率反而降低,这
可能是由于随着蒸馏时间的延长,部分精油重溶
于水中。另外,由于所用挥发油测定器通气口与接
油部分液面较接近,可能会有部分精油挥发,导致
精油得率降低,因此最佳蒸馏时间为1h。
2.3.4 加水量对精油得率的影响 图5为加水量
对杏仁精油得率的影响曲线。在加水量500～1000
mL之间时,精油得率随加水量的增加而增加;当
加水量大于1000mL时,精油得率随着加水量的
增加而降低。这是由于水量增加导致精油在水中
的溶解度增大,从而使精油得率降低。正交试验所
得结果与单因素试验结果一致,因而最佳工艺中
加水量为1000mL。
图2 水解时间对精油得率的影响
Fig.2 Theefectofhydrolysistimeonyieldofessentialoil
图4 蒸馏时间对精油得率的影响
Fig.4 Theefectofdistilingtimeonyieldofessentiloil
92
第7卷 第1期
8
7
6
5
4
3
2
1
0
500 1000 1500 2000 2500
加水量/mL
图5 加水量对精油得率的影响
Fig.5 Theefectofwateraddingamount
onyieldofessentialoil
精
油
得
率
/‰
参 考 文 献
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杏仁精油提取工艺研究
2.3.5 水解 pH对精油得率的影响 苦杏仁甙在
酶、酸、碱等条件下均可发生水解,但不同条件下
的水解产物不同,如在弱酸性条件或酶的作用下
会产生苯甲醛,而在强酸性条件和碱性条件下均
不产生苯甲醛[13]。有研究表明:pH条件对酶活性
的影响很大[14～15]。本研究选用HCl调pH值至1～6
的酸水以及自来水做试验,结果表明,pH=1时未
得到精油;pH=2～5时,随着pH值的增大,精油得
率增加;当pH>5时,随着pH值的增大,精油得率
降低;当pH=8时精油得率为零,因此单因素试验
的最适pH值为5。正交试验结果显示最佳pH值
为 4,但与 pH5时的精油得率仅相差 0.025‰,因
此最佳工艺中水解pH值为5。
3 验证试验
对由正交试验和单因素试验确定的最佳工艺
参数做验证试验,试验条件为:水解时间 1h,水
解温度40℃,蒸馏时间60min,加水量1000mL,
水解 pH5,杏仁精油得率 7.25‰。该结果较已报
道的精油得率低[16～17]。这是因为文献报道的精油是
通过水蒸气蒸馏后经乙醚萃取所得,萃取较完全,
而本研究的精油是通过油水自然分离所得,因而
前者得率比后者高。另外,乙醚萃取时去除溶剂不
一定完全,或多或少会有溶剂残留,导致结果偏
大。
4 结论
(1)将正交试验和单因素试验相结合,运用统
计分析对影响水蒸气蒸馏杏仁精油出油率的主要
因素进行分析,结果表明,水蒸气蒸馏提取杏仁精
油的最佳工艺参数为:水解时间1h,水解温度40℃,
蒸馏时间60min,加水量1000mL,水解pH值5。
(2)方差分析表明加水量对精油得率的影响
最显著,其次为水解温度,其它因素对精油得率的
影响均不显著。
(3)本试验杏仁精油得率为7.25‰。该法生产
的杏仁精油香气浓郁,无溶剂残留。
93
中 国 食 品 学 报 2007年第1期
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StudiesontheExtractionTechnologyofBiterAlmondEssentialOil
MaYuhua ZhaoZhong GuoChanjuan LiKeyou MaXiHan ShiQinghua ZhuHailan
(ColegeofForestry,NorthwestSci-TechUniversityofAgricultureandForestry,Yangling712100)
Abstract Inordertodeterminethetechnologicalparameterofessentialoilextractedfrombiteralmondbywetdis-
tilation,factorsinfluencedtheoilyield,suchashydrolysistimeandtemperature、distilingtime、wateraddingamount
andhydrolysispH,etc.werestudiedwithorthogonalandsinglefactor’sexperiments.Resultsshowedthattheoptimized
technologicalparametersare:hydrolysistime1h、hydrolysistemperature40℃、distilingtime60min、wateradding
amount1000mLandhydrolysispH5.Theorderoftheinfluencingsignificanceoftheparameterstestedis:wateradding
amount>hydrolysistemperature>distilingtime>hydrolysispH>hydrolysistime.Theoilyieldateficientconditionswas
7.25‰.Theresultprovidedthetechniqueparameterfornaturalessentialoilextraction,andlaythefoundationforthe
fulutilizationofalmondresourceandindustrializationproductionofalmondessentialoil.
Keywords Biteralmond Amygdalin AlmondessentialoilBenzaldehyde
94