全 文 ：西北林学院学报 2007, 22( 2): 134～ 137
Journal of No r thw est Fo r estry Univ e rsity
一种快速提取丁香油的新方法
⒇
陆志科 1, 2 , 黎 深 2
( 1.天津大学 药物科学与技术学院 ,天津 300072; 2.广西大学 林学院 ,广西南宁 530005)
摘 要: 用回流提取法、水蒸汽蒸馏法、快速提取法对丁香花蕾中丁香油提取进行了比较 ,并确定丁
香花蕾中丁香油的最佳提取方法和条件。结果表明 , 快速提取法比回流提取法、水蒸汽蒸馏法提取
效率高 ,快速简便。快速提取法提取丁香油的最佳条件为: 原料与水比为 1∶ 10,提取回流时间为 90
min,产品收率达 12. 96% ,且含丁香酚 95. 38% 。
关键词: 丁香油 ; 快速提取 ; 分离 ; 新方法
中图分类号: S685. 21 文献标识码: A 文章编号: 1001-7461( 2007) 02-0134-04
The New Method fo r Quick Steam Dis tillation of Clove Oil
LU Zhi-ke
1, 2 , LI Shen2
( 1. School of Pharmaceuticals and Biotechnology , Tianj in University , Tianj in 300072,Ch ina;
2. Col lege of Forestr y , Guang xi Univer sity , Nann ing , Guang xi 530005,China )
Abstract: Three methods w ere compared o f prepa ring clov e oil: in Lilac, the methods a re ethanol refluxing
ex t raction, normal steam distillation and quick distillation, and to ascertain out a bet ter method and opti-
mum operating condi tions. The results show ed that quick distilla tion a re superio r to ethanol refluxing ex-
traction and no rmal steam distil lation, and the method w as fast and simple. The best condi tions of the
method w ere: the ra tio of clove powder to w ater: 1∶ 10, and time of distillation: 90 min, the yield of the
oil 12. 96% w ith the content o f eugenol in clove oi l 95. 38% .
Key words: clov e oil; quick disti ll a tion; separation; new method
丁香 ( Syzygium aromat icum )属桃金娘科常绿
乔木 ,广泛分布于马来群岛和非洲 ,我国广东、广西
等地有栽培。其干燥花蕾的挥发油 (精油 )称丁香油 ,
丁香油是一类重要的活性成分 ,为淡黄或无色的澄
明油状物 ,难溶于水 ,易溶于醇、醚或冰醋酸中 ,比重
为 1. 038～ 1. 060。丁香油主要成分为丁香酚 ,还有
部分乙酰丁香酚、反式 -石竹烯、反式-丁香烯等。丁
香油对多种致病性真菌、杆菌、流感病毒具有抑制作
用 ,具有驱虫、健胃、抗惊厥、降低血压、抑制呼吸等
功效 [1 ] ,主要用于脾胃虚寒、呃逆呕吐、食少吐泻、心
腹冷痛等的治疗 [ 2-4 ]。丁香酚 ( eugenol , 4-烯丙基 -2-
甲氧基苯酚 )作为一种重要香料工业原料 , 主要用
于合成异丁香酚、苄基异丁香酚 [5 ] ,丁香和丁香油作
为香料工业原料在食品、医药、日化产品、烟草、酒类
中应用广泛 [6, 7 ]。丁香油的传统提取方法是水蒸气蒸
馏法 ,也有采用乙醇回流法、乙醇蒸气蒸馏法 [8 ]、微
波加热提取法 [ 9]、超声波提取 [ 10]、超临界 CO2萃
取 [11 ]等方法从丁香花蕾中提取丁香油的报道。本研
究根据丁香油的性质和特点设计出一种新型快速提
取分离丁香油的新方法并进行了试验。
1 材料与方法
1. 1 仪器和试剂
WAY-1S数字阿贝折射仪 (上海精密科学有限
公司物理光学仪器厂 ) ; JY1002电子台秤 (上海精密
科学有限公司天平仪器厂 ) ;丁香酚 (标准品 ,购自中
国药品监督局 ) ;丁香花蕾 (购自南宁医药总公司 )研
碎过 30目筛 ,混匀、备用。其他为国产分析纯试剂。
⒇ 收稿日期: 2006-10-08 修回日期: 2006-11-06基金项目:广西大学青年科研基金 ( DD180011)作者简介:陆志科 ( 1964-) ,男 ,广西邕宁人 ,博士后 ,副教授 ,主要从事天然产物化学、药物化学方面的教学与研究。
样品送广西进出口商品检验技术研究所检测 (采用
GC-M S法测定样品中丁香酚含量 )
1. 2 实验方法
1. 2. 1. 新工艺仪器设备和实验
1. 2. 1. 1 新工艺仪器设备装置 (图 1)。
图 1 设备装置
Fig. 1 Diag rammatic sketch of th e new meth od
( 1)工艺流程的选择及采取措施 为了解决丁
香油乳化性、油水难分离、蒸油慢问题 ,提高丁香油
的出油率 ,采用了不同实验方案 ,找出原因并采取措
施解决。①乳化问题实验发现 ,温度升高时乳化现象
消失 ,溶液变清 ,油水介面清晰 ,但一旦温度降低乳
化现象又出现 ,据此对实验进行调整把冷凝器进行
倒装与油水分离器融为一体。使蒸馏过程中 ,在倒装
冷凝器内油水蒸汽的进口就是冷凝液的出口 ,使冷
凝液有较高的温度 70～ 90℃ ,使油水在乳化之前实
现自动油水分离。 ②丁香油的密度比水重 在蒸馏
过程中油水混合蒸汽经冷凝器冷凝后形成油珠 ,油
珠在溶液中沉降速度为: _+ = d2 (ds-d) /18_式中:
_+ 为油珠沉降速度 , d为油珠直径 ,ds为油的密度 ,d
为水密度 ,_ 为液体的粘度在冷凝液保持在较高的
温度时 ,油水密度差变小 ,但油的粘度也变小 ,而且
变小的幅度更大 ,同时由于分凝器的作用 ,油水蒸汽
中油分浓度较高 ,冷凝后油滴直径比较大 ,油就能从
冷凝液中快速沉降分离 ,带有少量油分的水回到分
凝器与蒸汽进行传质、传热、使油分又蒸出 ,从而解
决了油水分离难的问题。③蒸油慢问题 实验发现 ,
在丁香油蒸馏过程中蒸馏出油的快慢决定于油的扩
散速度 Us= K (Ci - C )。 Us是油的扩散速度 , K为
常数 ,Ci是油在丁香粉颗粒中的浓度 ,C是油在水中
的浓度。故在蒸馏锅与冷凝器之间添加一个分凝器 ,
在蒸馏过程中在蒸锅内油不断从丁香粉颗粒扩散到
水中 ,水蒸汽将丁香粉颗粒中的丁香油带出 ,含丁香
油的蒸汽经分凝器时 ,在分凝器内 ,从油水分离器返
回的水 ,在向下流的过程中 ,与从蒸馏锅上升的油水
蒸汽不断接触 ,进行传热和传质 ,使蒸汽中的水被部
分冷凝 ,放出的潜热又使返回的水层中的油分汽化 ,
于是进入冷凝器的油水分离器中油分浓度提高 ,而
回到蒸馏锅的水中油分浓度则很低 ,由于气液平衡 ,
使锅内水量保持恒定 ,使浓度差 (Ci - C )变大 ,使扩
散的推动力增大 ,蒸油速度加快。
( 2)主要仪器设备及安装: 粉碎机 ( 1台 ) ,蒸馏
锅 500 mL,分凝器 1× 30 cm,冷凝器 1× 60 cm ,油
水分离器 40 m L
1. 2. 1. 2 新工艺的实验 取 20 g丁香于蒸馏锅
中 ,加蒸馏水 200 m L,采用油浴加热 ,回流提取一定
时间后 ,从设备出油口放出丁香油相 ,用无水
Na2 SO4干燥、称重、计算产率。
1. 2. 2 对比实验方法
1. 2. 2. 1 不加分凝器法 ,即设备中不加分凝器 ,其
他与新工艺相同
1. 2. 2. 2 水蒸汽蒸馏法
取 20 g丁香于烧瓶中 ,加蒸馏水浸泡过夜 ,用
水蒸汽蒸馏提取 ,直至馏出液约 200 mL为止 ,共耗
时 3. 5 h,放置冷却后用 NaCl盐析 ,分出油状物 ,再
用无水 Na2 SO4干燥、称重、计算产率。
1. 2. 2. 3 乙醇回流法
在 250 mL圆底烧瓶中 , 加入 20 g丁香和 200
mL 95%的乙醇 , 微沸下回流 60 min, 过滤。滤液用
5%的 NaOH 30 mL固定 ( p H= 9～ 10) ,过滤 ,蒸除
乙醇 , 每次用 30 m L乙醚萃取 3次 ; 水层用 6
mo l /L盐酸酸化 ,调溶液 pH= 5,每次用 30 mL乙醚
萃取 3次 ,合并萃取液 ,用无水 Na2 SO4干燥 ,蒸除
乙醚 ,得产品、称重、计算产率。
2 结果与分析
2. 1 不同实验方法结果的比较
为了与快速提取法相比较 ,先用水蒸汽蒸馏法、
不加分凝器法、乙醇回流法对丁香油进行了提取 ,平
行 3次提取实验 (表 1) ;折光率 ( 20℃ ): nD 20= 1. 540
4, 确定产品为丁香酚 [12, 13 ]。乙醇是一种常用的香料
溶剂 ,可以与丁香酚形成氢键 ,丁香酚在乙醇中的溶
解度大 ,且乙醇对植物细胞的渗透力强 , 提取率高。
但乙醇回流法回流时间不能太长 ,回流时间长 , 溶
解的胶质成分增多 , 可能会导致丁香酚的收率下
降。 另一方面 ,除鞣质外 ,淀粉、胶质、蛋白质等难溶
于乙醇。 因此利用乙醇回流法提取丁香酚的关键是
如何除去乙醇提取液中的鞣质。丁香酚在水中的溶
解度较有机溶剂大 ,浸出率较高 ,但淀粉、胶元蛋白、
135第 2期 陆志科等 一种快速提取丁香油的新方法
鞣质等易溶于水 ,在后续分离处理过程中 ,尤其在加
热过程中易产生胶体 ,进一步分离非常麻烦 ,用丁香
酚加碱后生成丁香酚钠 ,溶解固定在碱液中 ,而鞣质
难溶于碱性高浓度乙醇 ,将鞣质滤除 ,用乙醚或石油
醚将挥发性植物油和生物碱等提取除去 ,再经酸化 ,
丁香酚从碱液中游离出来 ,用溶剂萃取 ,蒸发溶剂即
得丁香酚。实验比较结果表明 , 4种方法所提取丁香
油的主要成分是相同的 ,快速提取丁香油的浸出率
最高达 11. 84% ,水蒸汽蒸馏法的浸出率最低为 10.
24% 。
表 1 不同提取方法对产品收率的影响
Table 1 Ef fects of the di fferen t meth ods on the yield of the oil /%
提取序号 1 2 3 平均值
水蒸汽蒸馏法 10. 24 10. 06 10. 41 10. 24(nD20= 1. 540 4)
精油收率 不加分凝器法 10. 42 10. 16 10. 34 10. 31(nD20= 1. 540 4)
乙醇回流法 10. 07 10. 66 10. 83 10. 52(nD20= 1. 540 4)
快速提取新方法 11. 98 11. 58 11. 96 11. 84(nD20= 1. 540 4)
2. 2 快速提取分离法中各种因素对产品收率的影响
2. 2. 1 提取时间对收率的影响
在其他条件相同的情况下 ,对样品按 1. 2. 1. 2
方法进行不同提取时间的回流处理 ,结果显示 (表
2) ,提取回流时间越长 ,收率越大 ,但 90 min后 ,差
异很小 ,所以快速提取分离回流合适时间为 90
min。
表 2 不同提取时间对产品收率的影响
Table 2 Ef fects of th e di f feren t time of disti llati on on the
yield of the oil
提取时间
/min
30 60 90 120 150 180
精油收率
/%
9. 43 11. 96 12. 72 12. 78 12. 92 12. 98
2. 2. 2 样品预先浸泡时间的影响 在其他条件相
同的情况下 ,对样品进行不同时间的预浸泡 ,然后按
1. 2. 1. 2方法提取 ,提取时间为 90 min,结果显示
(表 3) ,预浸泡时间越长 ,收率越大 ,但超过 24 h后 ,
差异很小 ,所以预先浸泡时间选为 24 h。
表 3 不同预先浸泡时间对产品收率的影响
Table 3 Ef fects of the di fferen t time of presoaking on th e
yield of the oil
浸泡时间
/h
6 12 24 36
精油收率
/%
12. 14 12. 68 12. 90 12. 96
2. 2. 3 丁香原料与水的比率对产品收率的影响
由表 4可见 , 以水为溶剂提取 ,提取分离回流时间
选为 90 min,溶液中原料与水的比率对丁香油收率
也有影响 , 水的比例增大收率提高 , 但原料与水比
为 1∶ 10后 ,差异不大 ,最佳原料与水比为 1∶ 10。
表 4 丁香粉与水配比对产品收率的影响
Table 4 Ef fects of th e ratio of clov e powd er to w ater on the
yield of th e oi l
原料比 1∶ 6 1∶ 8 1∶ 10 1∶ 12
精油收率 /% 11. 98 12. 24 12. 72 12. 88
2. 2. 4 快速提取法的最佳条件和产品收率 根据
试验结果 ,综合各种影响因素 ,快速提取法提取丁香
中丁香油的最佳条件为: 室温下 ,先将样品浸泡 1昼
夜 ,提取分离回流时间选为 90 min,每 30 min放出
油层 1次 ,用无水 Na2 SO4干燥后 ,分离出精制丁香
油。 平行 3次实验 , 分别 得丁香油 2. 594 g
( 12. 97% )、 2. 584 g ( 12. 92% )、 2. 596 g ( 12. 98% ) ,
平均收率 12. 96% ,与水蒸汽蒸馏法相比 ,收率提高
2. 72%。
2. 3 精油中主要成分的检测
通过硅胶薄层层析 ( TLC) (展开剂∶乙酸乙酯
∶石油醚∶醋酸= 1∶ 30∶ 0. 1,显色剂∶ 1%高锰酸
钾溶液或 Pauly试剂 ) ,并与标准品相比 , 4种方法
得到的丁香油 ,其主要斑点丁香酚的位置一致 ( R f
= 0. 3) ,气味也一致 ,证明 4种方法得到的主要成分
是一致的。不同提取方法提取的丁香油产品经广西
进出口商品检验技术研究所检测 (表 5) ,检测结果
表明 ,采用本新工艺方法提取的丁香油最高含丁香
酚量可达 95. 38% 。
表 5 不同样品中的丁香酚含量
Table 5 Th e con tent of eugenol in th e di f feren t sample
丁香油样品序号 1# 2# 3#
丁香酚含量 /% 91. 98 95. 24 95. 38
注: 1# -水蒸汽蒸馏法 , 2# -乙醇回流法 , 3# -快速提取法
136 西北林学院学报 22卷
3 结论与讨论
比较 4种提取丁香油方法 ,提取丁香油的主要
成分是相同的 ,主要差别在于提取的效率。实验结果
表明 ,快速提取法通过加一分凝器与油水分离器 ,与
倒置冷凝器有机地结合起来 ,可以大幅度提高丁香
油的出油率 ,可直接从油水分离器取油 ,不存在油水
乳化问题。 产品质量好 ,含丁香酚量可达 95. 38%。
该工艺流程设备结构简便 ,油水能自动快速分离、得
油率高 ,解决了我国丁香油生产向来蒸油慢、油水难
分离 ,乳化严重等关键性的问题 ,可以取代经典的水
蒸汽蒸馏技术 ,也可以用于提取比重比水重的其他
芳香油 ,而且操作工艺简单 , 适合工业化生产。
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137第 2期 陆志科等 一种快速提取丁香油的新方法