全 文 ：189※工艺技术 食品科学 2007, Vol. 28, No. 09
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流体萃取锦橙精油研究
柴 倩，范 刚，潘思轶*
(华中农业大学食品科技学院，湖北 武汉 430070)
摘 要：以锦橙皮为实验材料，通过混合正交试验，优化了超临界CO2流体萃取锦橙精油的条件，探讨了原料
粒度、萃取温度、萃取压力、萃取时间、分离器压力及温度等因素对精油得率的影响。结果表明：采用二级分
离方法，得到萜烯烃类精油较多的最优工艺组合是：30目，32℃，16MPa，150min，分离器I温度40℃，分
离器I压力8MPa，分离器II温度40℃，精油得率为4.56‰；获得低萜精油的最优工艺组合是：30目，45℃，
12MPa，60min，分离器I温度45℃，分离器I压力10MPa，分离器II温度40℃，精油得率为3.78‰。
关键词：超临界CO2流体，萃取，锦橙精油
Extraction of Citrus Essential Oil from Jincheng P el by Supercritical CO2 Fluid
CHAI Qian，FAN Gang，PAN Si-yi*
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)
Abstract ：Through an orthogonal test on extraction of refined oil by supercritical CO2 fluid, the influence of several parameters
such as particle size, extracting temperature, extracting pressure and extracting time on extraction rate were studied. The results
showed that the technological conditions of the most amount of (d)-Limonene are particle size 30 mu, extracting container
temperature 32 ℃, extracting container pressure 16 MPa, time 150 minutes, separating temperature container I 45℃, separating
container I pressure 8 MPa, separating container II temperature 40 ℃, with 4.56‰ essential oil in separating container I; the
optimum technological parameters of de-terpene are particl size 30 mu, xtracting container temperature 45℃, extracting
container pressure 12 MPa, time 60 minutes, separating temperature container I 40℃, separa ing container I pressure 10 MPa,
separating container II temperature 40℃, maximum of extraction rate is up to 3.78‰ in sepa ing container.
Key words：supercritical CO2 fluid；extraction；Jinchen essential oil
中图分类号：TS201.1 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2007)09-0189-03
锦橙精油具有提神醒脑、令人愉悦的芳香气味[1]。
其主要成分是对精油香气贡献很小且易氧化的萜烯烃类
化合物，精油中比例较小的高级醇类、酮类、酯类等
含氧化合物是柑橘精油香味的主要来源。在生产上用两
步法获得低萜精油，即在传统方法如冷榨法从柑橘果皮
提取精油后，进一步采用真空蒸馏、溶剂萃取及吸附
法来获得无萜的浓缩精油[2]。该方法的缺点是提取率
低，如冷榨法(2‰～3‰)；而且浓缩油的风味与原来冷
榨油品质差异较大，无法再现锦橙精油的天然香气。
超临界CO2萃取技术是利用CO2临界点附近的超临
界区域内，与带分离混合物中的目标提取物具有特殊的
相平衡行为和传递性能、对目标提取物的溶解能力随压
力和温度的变化产生剧烈变化的特性，从而达到对目标
提取物分离的一项技术[3]。CO2的临界温度(31.06℃)和临
界压力(7.39MPa)相对容易达到，且具有无毒、不易燃
易爆、价格低廉、易于安全地从混合物中分离等优点，
使之成为一种理想的萃取剂。与传统提取柑橘精油的方
法相比，超临界CO2萃取技术具有许多独特的优点，如
萃取率高；操作参数容易控制；操作温度低，较好保
留香料的有效成分；不需要进一步浓缩等。本实验研究
超临界CO2萃取锦橙精油的最佳条件，以得到萜烯类精
油和低萜精油，为提高锦橙精油的提取率提供参考。
1 材料与方法
1.1材料
锦橙 湖北松滋洈水柑桔厂赵野桔园。
1.2仪器
HA221-50-06型超临界CO2萃取装置 江苏南通华安
2007, Vol. 28, No. 09 食品科学 ※工艺技术190
超临界萃取有限公司；NRE59-99型旋转蒸发仪 上海亚
荣生化仪器厂。
1.3方法
1.3.1方案设计
以精油得率为考察指标，采用混合正交试验表，
得到精油萃取的最优工艺组合。根据影响精油得率的四
个主要因素(粒度、萃取温度、萃取压力、萃取时间)
和三个次要因素(分离器I温度、分离器I压力、分离器
II温度)设计了四因素四水平与三因素二水平的正交试验
L16(44×23)，表1是试验因素水平表。在本试验中，超
临界CO2的摩尔流量为20L/h。
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流体萃取锦橙精油的条件工艺优化
混合正交试验结果见表2，从表中分析得到四个主
要因素和三个次要因素对精油得率的影响。
由表2可知，四个主要因素对精油I得率的影响顺
序为A＞C＞D＞B，即粒度＞萃取压力＞萃取时间＞
萃取温度，最优工艺组合为A3B1C3D4，即粒度30目，
萃取温度32℃，萃取压力16MPa，萃取时间150min。
三个次要因素对精油I得率的影响顺序为E＞G＞F，即
分离器I温度＞分离器II温度＞分离器I压力，最优工
艺组合为E1F1G2，即粒度30目，萃取温度45℃，萃取
压力12MPa，萃取时间60min。四个主要因素对精油II
得率的影响顺序为D＞A＞B＞C，即萃取时间＞萃取
粒度＞萃取温度＞萃取压力，最优工艺组合为
A3B4C2D1，即粒度30目，萃取温度45℃，萃取压力
12MPa，萃取时间60min。三个次要因素对精油II得率
的影响顺序为G＞F＞E，即分离器II温度＞分离器I压
力＞分离器I温度，最优最优工艺组合为E2F2G2，即分
离器Ⅰ温度45℃，分离器I压力10MPa，分离器II温
度40℃。
2.2因素对精油得率的影响
一个因素在不同水平下的均值kI1kI2kI3⋯⋯的水平
趋势图，从中分析得到因素变化与精油得率的关系。
表1 正交设计
Table 1 Orthogonal design
水平 A粒度(目数) B萃取温度(℃) C萃取压力(MPa)D萃取时间(min)E分离器I温度(℃) F分离器I压力(Mpa)G分离器II温度(℃)
1 10 32 10 60 40 8 35
2 20 35 12 90 45 10 40
3 30 40 16 120
4 40 45 20 150
试验号
因素 指标
A B C D E F G 分离器I精油(‰) 分离器II精油(‰)
1 1 1 1 1 1 1 1 0.06 0.43
2 1 2 2 2 1 2 2 0.23 0.57
3 1 3 3 3 2 1 2 1.37 0.60
4 1 4 4 4 2 2 1 1.17 0.87
5 2 1 2 3 2 1 1 0.87 0.77
6 2 2 1 4 2 2 2 0.37 0.73
7 2 3 4 1 1 1 2 1.20 1.43
8 2 4 3 2 1 2 1 0.90 0.60
9 3 1 3 4 1 1 2 4.17 1.83
10 3 2 4 3 1 2 1 2.70 0.53
11 3 3 1 2 2 1 1 0.03 0.40
12 3 4 2 1 2 2 2 1.93 3.46
13 4 1 4 2 2 1 2 0.26 0.33
14 4 2 3 1 2 2 1 0.37 0.73
15 4 3 2 4 1 1 1 1.03 0.70
16 4 4 1 3 1 2 2 0.07 0.90
极差RI 1.78 0.43 1.57 1.33 0.50 0.15 0.31
优组合 A3 B1 C3 D4 E1 F1 G2 4.56
极差RII 0.94 0.82 0.77 1.03 0.12 0.24 0.60
优组合 A3 B4 C2 D1 E2 F2 G2 3.78
表2 正交试验结果
Table 2 Orthogonal test results
191※工艺技术 食品科学 2007, Vol. 28, No. 09
图1、2分别表示精油I和精油II在不同萃取条件下的
趋势图。
2.2.1粒度对精油得率的影响
粉碎有利于萃取，因为破碎后油胞与CO2接触充
分。但当粒度减小到一定程度后，影响精油得率的关
键因素为精油与CO2之间的传质阻力，而且原料力度过
死，不仅增加了原料与处理的难度，还会在萃取釜内
造成“结块”现象，降低提取率。
由图1、2可知，随着粒度减小，精油I和精油II
得率逐渐增加，粒度减小到40目时，精油I和精油II
得率降低。
2.2.2萃取温度对精油得率的影响
萃取温度是影响精油得率的重要参数。它对溶质的
溶解度有两个相反的影响，主要体现在对CO2溶解度和
溶质挥发度影响。一方面，温度升高，溶质挥发度增
强，使精油得率增大，另一方面，温度升高，CO2密
度降低，导致CO2流体的溶剂化效应下降，精油得率
下降。因此精油得率的高低取决于在此温度下何种状态
占优势。
由图1、2可知，超临界CO2流体萃取过程中，随
着萃取温度的上升，精油I和精油II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和精油
II得率逐渐增加。
2.2.3萃取压力对精油得率的影响
萃取压力是影响精油得率的另外一个重要参数，主
要从溶解度和溶质选择性两方面考虑。一方面，溶剂
CO2的密度随压力增加而增加，对溶质的溶解能力也增
加。另一方面，压力变化会影响超临界CO2流体对精
油组分的选择性。
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。
2.2.4萃取时间对精油得率的影响
根据一般的实验情况，CO2流量一定时，萃取时
间与精油得率呈正比关系，时间延长，精油得率也相
应提高。当物质中的目标成分萃取完全时，时间对得
率的影响将变小。
由图1、2可以看出，由于精油I和精油II的性质
差别大，精油I和精油II得率经过最低点后，随着时间
的增加，精油I和精油II得率也逐渐增加。但是精油II
多为极性物质，与超临界CO2流体的性质相反，所以
随着时间的增加，得率总体上是降低的。
2.3感官分析
精油I为淡黄色液体，香气较淡，挥发性很强，
放置在空气中，精油品质不断下降，可以推断主要成
分是萜烯烃类化合物。
精油II为橘红色液体，具有浓烈的天然甜橙香气，
挥发性比较差，可以推断主要成分是高级醇类、醛类、
酮类、酯类等含氧化合物。
3 结 论
超临界CO2萃取得到萜烯类精油较多的最优工艺组
合是：粒度30目，萃取温度32℃，萃取压力16MPa，
萃取时间150min，萃取温度45℃，萃取压力12MPa，
萃取时间60min。得到低萜类精油较多的最优工艺组合
是：粒度30目，萃取温度45℃，萃取压力12MPa，
萃取时间60min，分离器I温度45℃，分离器I压力
10MPa，分离器II温度40℃。
参考文献：
[1]刘红梅. 超临界流体萃取植物精油的研究[J]. 化学工业与工程, 2003,
20(4): 243-247.
[2]GOTO M, SATO M, KODAMA A, et al. Application of supercritical
fluid technology to citrus oil processing[J]. J Physica B, 1997: 167-170.
[3]高余朵, 李保国. 超临界CO2萃取芦柑精油的研究[J]. 食品与机械,
2004, 20(6): 22-24.
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力(MPa)
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图1 超临界CO2萃取分离精油I得率
Fig.1 Extraction rate of essential oil I
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温度(℃)
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(目数)
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D时间
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图2 超临界CO2萃取分离精油 II得率
Fig.2 Extraction rate of essential oil II