全 文 ：205※工艺技术 食品科学 2007, Vol. 28, No. 12
收稿日期：2007-01-31 *通讯作者
基金项目：农业部农业结构调整重大技术研究专项(04-09-03B)；湖北省重点科技攻关项目(2005AA201C68)
作者简介：柴倩(1983-)，女，硕士研究生，研究方向为农产品加工化学。
超临界CO2流体及夹带剂萃取锦橙精油研究
柴 倩，乔 宇，范 刚，潘思轶*
(华中农业大学食品科技学院，湖北 武汉 430070)
摘 要：研究了夹带剂添加到超临界CO2流体萃取锦橙精油的工艺条件。获得萜烯烃类精油的最优工艺组合是：
夹带剂为乙醇，添加量为CO2摩尔百分流量的5%，40℃，16MPa，精油得率为59.03‰；获得低萜精油的最优
工艺组合是：夹带剂为乙酸乙酯，添加量为CO2摩尔百分流量的7%，45℃，16MPa，精油得率为8.79‰。运
用傅立叶变换红外光谱仪对超临界CO2流体萃取锦橙精油和加入夹带剂萃取锦橙精油的红外图谱进行了比较，证明
夹带剂在萃取过程中与锦橙精油中的不饱和键发生了反应，提高了超临界CO2流体对锦橙精油的提取率。
关键词：超临界CO2流体；夹带剂；锦橙精油；红外光谱
Extraction of Citrus Essential Oil from Jinchen P l by Supercritical CO2 Fluid and Modifiers
CHAI Qian，QIAO Yu，FAN Gang，PAN Si-yi*
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)
Abstract ：Different kinds of modifiers were chosen, which add to the process of extracting citrus essential oil in supercritical
CO2 fluid, the results showed that the technological conditions of the most amount of (d)-Limonene were ethanol, the ratio of mol
flow rate CO2 is 5%, extracting container temperature 40 ℃, extracting con ainer pressure 16 MPa, with 59.03‰ essential oil in
separating container I; the optimum technological parameters of de-terpene were ethyl acetate, the ratio of mol flow rate CO2 is
7%, extracting container temperature 45 ℃, extracting container pressure 16 MPa, with 8.79‰ essential oil in separating
container II. According to the FIR equipment, we may prove that modifiers and essential oil may make action in unsaturated chemical
bond. So it made the higher extraction ration than only use supercritical CO2 fluid.
Key words：supercritical CO2 fluid；modifiers；Jinchen essential oil；IR
中图分类号：TQ420.66 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2007)12-0205-03
超临界CO2流体具有良好的传质特性，可以大大缩
短相平衡所需时间；具有比液体快得多的溶解溶质速率，
具有比气体大得多的固体物质溶解和携带能力。但是超临
界CO2流体也有缺陷，CO2的分子结构决定了它对一定的
分离过程有很大的局限性：对于烃类和弱极性的脂溶性物
质的溶解能力较好，对于强极性的有机化合物则需加大萃
取压力或使用夹带剂来实现分离[1-2]。采用夹带剂可强化超
临界CO2萃取过程的选择溶解能力和提取速率，因此成为
当前研究的新动向[3]。近年来的研究表明，添加有机溶
剂，如乙醇、丙酮、乙酸乙酯等改变超临界CO2物理性
质，可以更加广泛有效的分离目标提取物[4]。因此超临界
CO2萃取技术特别适合不稳定产物和生理活性物质的分离
精制，在香料界具有广泛的应用前景[4]。
锦橙精油是天然精油的一种，其独有的天然柑橘香
味深受广大消费者的喜爱。但采用蒸馏等方法获得锦橙
精油的得率低。研究夹带剂添加到超临界CO2流体萃取
锦橙精油的工艺条件，供生产参考。
1 材料与方法
1.1材料与试剂
锦橙皮 湖北松滋洈水柑桔厂赵野桔园。
无水乙醇(AR) 天津市北方天医化学试剂厂；丙
酮(AR) 天津市富宇精细化工有限公司；乙酸乙酯(AR)
国药集团化学试剂有限公司。
1.2仪器
超临界CO2萃取装置(HA221-50-06型) 江苏南通华
安超临界萃取有限公司；Nrcolet-SX-170傅立叶红外光
谱仪 美国Hicolet公司。
1.3方法
1.3.1方案设计
2007, Vol. 28, No. 12 食品科学 ※工艺技术206
以精油得率为考察指标，根据影响精油得率的四个
主要因素(夹带剂的种类、夹带剂添加量占CO2摩尔流量
百分比，萃取温度、萃取压力)设计了四因素三水平的
正交试验L9(34)。萃取时间为2h。
1.3.2精油得率测定
分离器I或分离器II的精油质量
精油得率(%)=————————————————×100
原料质量
2 结果与分析
2.1超临界CO2流体及夹带剂萃取锦橙精油工艺条件优化
由表1可知，4个主要因素对精油I得率的影响顺
序为A＞D＞C＞B，即夹带剂种类＞萃取压力＞萃取
温度＞夹带剂添加量占CO2摩尔流量百分比，最优工艺
组合为A1B2C2D2，即夹带剂为乙醇，夹带剂添加量占
CO2摩尔流量百分比为5%，萃取温度为40℃，萃取压
力为16MPa。4个主要因素对精油II得率的影响顺序为
B＞C＞A＞D，即夹带剂添加量占CO2摩尔流量百分
比＞萃取温度＞夹带剂种类＞萃取压力，最优工艺组合
为A3B3C3D2，即夹带剂为乙酸乙酯，夹带剂添加量占
CO2摩尔流量百分比为7%，萃取温度为45℃，萃取压
力为16MPa。
2.1.1夹带剂种类对精油得率的影响
从图1、2可以看出，乙醇对萜类精油的吸附作用
较强，乙酸乙酯对低萜类精油的吸附作用较强。这与
夹带剂本身的分子结构有关，乙醇的分子结构决定了它
是强极性溶剂，其对超临界CO2流体的极性改变作用最
大，对提高萜类精油得率的影响大。与其它两种夹带
剂相比，乙酸乙酯与低萜类精油在分子结构及性质上比
较相似，从而有利于提高低萜类精油得率。
2.1.2夹带剂添加量对精油得率的影响
从图1、2中可以看出，夹带剂的添加量占CO2摩
序号 A夹带剂种类 B夹带剂添加量(L) C萃取温度(℃) D萃取压力(MPa)分离器I精油(‰) 离器II精油(‰)
1 乙醇 CO2摩尔百分流量的3% 35 12 5.83 1.83
2 乙醇 CO2摩尔百分流量的5% 40 16 58.03 1.63
3 乙醇 CO2摩尔百分流量的7% 45 20 29.13 8.53
4 丙酮 CO2摩尔百分流量的3% 40 20 2.63 0.40
5 丙酮 CO2摩尔百分流量的5% 45 12 1.60 0.60
6 丙酮 CO2摩尔百分流量的7% 35 16 5.23 4.33
7 乙酸乙酯 CO2摩尔百分流量的3% 45 16 7.43 6.17
8 乙酸乙酯 CO2摩尔百分流量的5% 35 20 1.73 0.40
9 乙酸乙酯 CO2摩尔百分流量的7% 40 12 6.83 5.50
极差RI 88.53 45.47 54.70 56.43
优组合 A1 B2 C2 D2 59.03
RII 6.73 10.20 8.73 4.20
优组合 A3 B3 C3 D2 8.79
表1 正交试验结果与分析
Table 1 Results and analysis of orthogonal test
A夹
带
剂
种
类
乙
醇
丙
酮
乙
酸
乙
酯
B夹
带
剂
添
加
量
(
L
)
C
O2摩
尔
百
分
流
量
的
3
%
C
O2摩
尔
百
分
流
量
的
5
%
C
O2摩
尔
百
分
流
量
的
7
%
C萃
取
温
度
(℃
) 3
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D萃
取
压
力
(
M
P
a
)
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0
萃
取
率
(
%
)
图1 夹带剂分离精油I得率(‰)
Fig.1 Essential oil in separating container I with modifiers(‰)
A夹
带
剂
种
类
乙
醇
丙
酮
乙
酸
乙
酯
B夹
带
剂
添
加
量
(
L
)
C
O2摩
尔
百
分
流
量
的
3
%
C
O2摩
尔
百
分
流
量
的
5
%
C
O2摩
尔
百
分
流
量
的
7
%
C萃
取
温
度
(℃
) 3
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D萃
取
压
力
(
M
P
a
)
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萃
取
率
(
%
)
图2 夹带剂分离精油II得率(‰)
Fig.2 Essential oil in separating container II with modifiers(‰)
尔流量5%时，萜类精油得率高。夹带剂的添加量占CO2
摩尔流量7%时，低萜类精油得率高。表明夹带剂添加
量决定了提取精油的理化特性。
2.1.3萃取温度对精油得率的影响
207※工艺技术 食品科学 2007, Vol. 28, No. 12
由图1、2可知，在加入夹带剂的超临界CO2流体萃
取过程中，随着萃取温度的上升，精油I 得率逐渐降低，
在降至最低点后，又随着萃取温度的上升，精油I 得率
逐渐增加。精油II与精油I得率随萃取温度的变化相反。
2.1.4萃取压力对精油得率的影响
分析图1、2得到，萃取压力在分别达到最优压力
条件时，精油I和精油II得率最大。在达到最优压力之
前，精油I和精油II得率随着萃取压力的增大而增大，
在达到最优压力之后，精油I和精油II得率随着萃取压
力的增大而降低。
2.2萃取锦橙精油的感官分析
精油I为淡黄色液体，由于浓缩去除夹带剂，天然
气味受到影响，品质有所下降，挥发性很强。
精油II为橘红色液体，由于浓缩去除夹带剂，天
然气味受到影响，品质有所下降，挥发性很差。
2.3萃取锦橙精油的傅立叶红外光谱分析
初步推断乙醇作为夹带剂与精油分子发生了缔合反应。
3 结 论
3.1添加夹带剂超临界CO2萃取得到萜烯类精油较多的
最优工艺组合是：夹带剂为乙醇，夹带剂添加量占CO2
摩尔流量百分比为5%，萃取温度为40℃，萃取压力为
16MPa。得到低萜类精油较多的最优工艺组合是：夹带
剂为乙酸乙酯，夹带剂添加量占CO2摩尔流量百分比为
7%，萃取温度为45℃，萃取压力为16MPa。
3.2添加夹带剂超临界CO2萃取得到萜烯类精油得率有
了较大的提高，对萜类精油的提取率达到了59.03‰。
参考文献：
[1] 樊文乐, 武文洁. 超临界萃取中夹带剂的概述[J]. 食品科技,
2004.
[2] 臧志清, 周端美, 林述英. 超临界二氧化碳萃取红辣椒的夹带剂筛
选[J]. 农业工程学报, 1999, 15(2): 208-212.
[3] DIAZ S, ESPINOSA S, BRIGNOLE E A. Citrus peel oil deterpenation
with supercritical fluids optimal process and solvent cycle design[J]. J of
Supercritical Fluids, 2005, 35: 49-61.
[4] 廖传华, 黄振仁. 夹带剂对超临界CO2萃取过程的影响[J]. 香料香
精化妆品, 2004: 34-37.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
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1
透
过
率
(
%
)
波数(cm－1)
图3 锦橙精油(超临界CO2流体萃取)红外光谱
Fig.3 IR spectrogram of Jinchen essential oil
(supercritical CO2 fluid extraction)
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率
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%
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图4 锦橙精油(乙醇为夹带剂)红外光谱
Fig.4 IR spectrogram of Jinchen essential oil
(modifier with ethanol)
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图5 锦橙精油(丙酮为夹带剂)红外光谱
Fig.5 IR spectrogram of Jinchen essential oil
(modifier with acetone)
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4000 3000 2000 1000
透
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率
(
%
)
波数(cm－1)
图6 锦橙精油(乙酸乙酯为夹带剂)红外光谱
Fig.6 IR spectrogram of Jinchen essential oil
(modifier with ethyl acetate)
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0
2
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2
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3
4
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4
6
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9
4
7
8
6
.
4
9
由图3～6可以看出，在3000cm－1附近OH的伸缩
振动受到了很大影响，可以初步推断是发生了氢键键合
作用，提高了精油的提取率。在2000～1000cm－1范围
中添加乙醇萃取与超临界CO2萃取有较大的差别，可以