植物性精油的提取技术
植物性精油的提取技术
香料是一种能被嗅感嗅出气味和被味感品出香味的物质，是用以调制香精的原料。植物性天然香料也称植物性精油(essential
oil)，是由植物的花、叶、茎、根和果实，或者树木的叶、木质、树皮和树根中提取的易挥发芳香组分的混合物。
1．发展历史
香料的发展历史悠久，从黄帝神农氏时代人们采集树皮、草根作为医药用品来驱疫避秽开始，现已有5000多年的历史。起初人们把这些有香味的物质作为敬神拜福，清净身心之用，也用于祭祀和丧葬方面，后逐渐用于饮食、装饰和美容。大约在8-10世纪，人们已经知道用蒸馏法分离香料。1370年第一种用乙醇提取的香水―匈牙利水(Eaudela
Reimed Hongarie)出现了，开始只是从迷迭香中蒸馏制得，其后才逐渐从薰衣草等植物中制得。自1420年，在蒸馏中采用蛇形冷凝器后，精油发展迅速，法国格拉斯(Grasse)因生产花油和香水，而成为世界著名的天然香料(特别是香花)的生产基地。此后各地逐步采用蒸馏提取精油，同时从柑桔树的花、果实及叶中提取精油，这样就从香料植物固体转变成液体，提取了植物中的精油，这是划时代的进展。18世纪后，由于有机化学的发展，人们在对天然香料的提取、成份分析等方面都取得了很大进步。随着天然香料应用范围不断扩大，香料工业急剧发展，天然香料提取技术也得到不断改进。
2．植物精油提取技术
2．1　榨磨法
该方法主要用于提取柑桔类果实精油，如柠檬油、甜橙油、香柠檬油、红橘油等。基本原理是采用冷磨或机械冷榨的方法将含芳香油较多的果皮中的芳香油分压榨出来，并喷水使油和水混合流出，再经高速离心机将精油分离出来。此法生产过程在常温下进行，确保了芳香油中萜烯类化合物不发生化学反应，从而使精油质量提高、香气逼真。该法传统上主要采用整果压榨法和果皮海绵吸收法，近代生产方法采用整果冷磨法和果皮压榨法。榨磨过程主要包括循环喷淋水、过滤与沉降、离心分离、榨磨后果皮处理几个工艺过程。
2．2　蒸馏法
2．2．1　水蒸气蒸馏
水蒸气蒸馏是使水蒸气连续地流过容器中样品混合物来进行蒸馏的方法。该法避免了精油长时间在高温下发生破坏分解、水解或聚合，使精油的质量和提取率都得到了一定程度的提高。水蒸气蒸馏法生产精油主要有水上蒸馏、水中蒸馏、直接蒸汽蒸馏(水气蒸馏)三种方式。
李玉媛等（1996年）分别采用水上蒸馏和水中蒸馏法多次提取云南拟单性木兰鲜叶精油，取精油平均得率进行比较，研究表明，水上蒸馏较好，不仅精油得率高，香味成分也较水中蒸馏法保留的好。罗曼等（1999年）采用隔层蒸馏代替水蒸气蒸馏法提取山苍籽油，不仅能够提高精油的提取率，并且所获香料油为无色透明，而靠蒸汽直接蒸馏的香料油茶褐色，即使经精馏，其精油仍呈深黄色。周荣琪（1995年）对果皮、枝叶、花等各类芳香植物的提取进行了实验，研究表明，蒸馏方式、加热方式、蒸汽速度、操作压力、操作温度等因素对出油率均有影响。Boutekedjiret等（2003年）采用蒸馏的方法对迷迭香精油进行提取，研究表明在各种蒸馏方式中以水蒸气蒸馏操作最为简单，不但可降低香料成分馏出温度，而且可防止分解或变质，薄荷油、桉叶油、迷迭香油等均可采用此法提取。该法设备简单，操作方便，但采用此法处理得到的香精只含有挥发成分，而味觉成分未被提取出，因此在植物类香精油的提取中使用较多。但蒸馏技术存在着操作温度较高、时间较长、低沸点和水溶性组分缺失较大的缺点。
2．2．2　水扩散法
水扩散法提取芳香精油这一新型的提取技术产生于20世纪90年代中期，与常规蒸馏相比，其进汽方式截然不同，水蒸气是在低压下自上而下的通过植物层，水扩散表示其中的一个过程(即渗透过程，指提取油从植物油腺中向外扩散的过程)，在重力作用下，水蒸气将油带入冷凝器，蒸汽由上往下作快速补充。水扩散装置具有易搬运、操作简单、节约蒸气、劳动强度低、精油产量高、质量好等优点。目前国内外对此技术的研究及其应用报道甚少，周荣琪（1995年）曾用公丁香对这项技术与水蒸馏做了对比实验，得到一些有参考价值的数据，对比结果表明，水扩散技术不仅具有得油率高、蒸馏时间短、能耗低、设备简单等优点，而且油质也较好。这是因为水扩散强化了蒸馏中的扩散作用，抑制了蒸馏中的不利因素水解和热解作用。
2．3　溶剂浸提法
溶剂浸提法是用水、酒精、石油醚以及其他有机溶剂对芳香原料(包括含精油的植物各部分、树脂树胶以及动物的泌香物质等)作选择性的萃取，排除那些不重要的成分，有选择地提取香味物质。溶剂萃取法的优点是操作简单，且可通过选择不同的萃取溶剂而有选择地提取致香成分。如在苹果香精的萃取中，异戊烷对低级醇类的回收率就高于其它萃取溶剂。但从萃取液中有效地除去溶剂且尽量降低致香成分的损失是溶剂萃取法面临的重要问题。蒸馏-萃取装置(SDE法)使萃取溶剂的用量大幅度减少，较好地解决了在去除溶剂的过程中失去致香成分的问题。朱旗等（2001年）用SDE法提取的绿茶叶香精油中的香气总量、数量及回收率均优于普通溶剂萃取法，特别是醇类和酯类，香气成分尤为突出。与其他提取方法相比，浸提法不仅生产周期长，而且溶剂用量大，设备较复杂，密封程度要求较高，溶剂损耗也增加了产品的成本，因此浸提生产多用于较贵的品种(如茉莉、藏红花等)。
2．4　超临界CO2萃取法
超临界流体萃取(SFE)法是引进的一种新型提取分离技术，它利用一种超临界流体(SCF)，如CO2、乙烯、丙烷、丙烯、水等，使其在临界点附近某区域内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性，且对溶质的溶解能力随着压力和温度的改变在相当宽的范围内变动，这种流体可以是单一的，也可以是复合的。添加适当的夹带剂可以大大增加其溶解性和选择性。常用的萃取剂为CO2，因其无毒、不易燃不易爆、价廉，其极性类似乙烷。超临界CO2萃取技术更适合脂溶性、高沸点、热敏性成分,现广泛用于具有挥发性成分的研究。
超临界CO2萃取技术与一般传统分离方法相比较，具有其独特的优点。CO2临界温度31.4℃，临界压力7.28MPa。这样的性质使得超临界CO2萃取特别适用于天然植物中脂溶性挥发油、浸膏、树脂和热敏性产品的萃取。由于其近常温的操作温度，可几乎保留全部天然香气本香成分物质，故产品香气天然感好、香气纯正、色泽浅、无溶剂残留，产品质量高。另外提取过程简单，故分离过程中损失少，收率高，该法在天然植物有效成分的提取中具有越来越广泛的应用前景。符史良等（2002年）用超临界CO2萃取香草兰香料，研究了压力、温度、时间等因素对香料萃取率的影响，确定了从香草兰豆荚萃取香料的最佳工艺条件，并用高效液相色谱(HPLC)测定香料中香兰素的含量。Luiz等（2001年）以SCF-CO2为溶剂，在23-50℃、8.5-12MPa的条件下对柠檬香草精油的超临界萃取进行了研究，综合考虑萃取率、萃取速率和产品的质量，找到了最佳的操作条件：p=12MPa，t=40℃。所提取的产品充分保留了柠檬香草中的活性成分和其特有的香味。周江等（1998年）以超临界CO2为溶剂，采用SFE对香草兰中香兰素的提取进行了研究，得到的最佳萃取条件为55℃，39MPa，产品的提取率可达97.2%，所提取的香兰素充分保留了香草兰的营养成分和活性成分，并具有香草兰独特的香气。
研究者还尝试将超临界技术与其他分离技术相耦合。如Chang等（2000年）在提取分离绿茶精油时，将SFE技术与吸附分离技术相耦合，收到了提高分离效率之功效。
2．5　超声波萃取法
超声提取的机制包括机械机制、热学机制及空化机制。超声萃取的空化作用是：存在于萃取液中的微气泡(空化核)在声场作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生激波，在波面处造成很大压强梯度，因而产生局部高温高压，温度可达5000K以上，压力可达上千个大气压，将植物细胞壁打破，香料得以浸出，从而提高萃取率。另外超声波次级效应，如机械震动、乳化、扩散、击碎、化学效应等，也能加速提取成分的扩散、释放并与溶剂充分混合而利于提取。选择合理的声学参数，使萃取液达到最大空化状态，才能获得良好的萃取效果。该法最大的优点是提取时间短、温度较低、收率高。郑海燕（2003年）用超声波法提取丁香花中的丁香油，结果表明该方法的收率比水蒸气蒸馏高7.8%。杨海燕等（1999年）在自制的超声萃取试验装置上进行了超声萃取宽叶缬草中香料的试验研究。正交试验显示，影响萃取吸光度值的主次因素为：萃取温度、萃取浓度、萃取时间。较优水平为萃取浓度10g/50mL、温度为45℃、时间2h。进行超声和不加超声对比试验表明，加超声比不加超声提高吸光度值12%-40%。
2．6　微波辐射诱导萃取技术
微波辐照诱导萃取法基本原理是促使香料植物组织的维管束和腺胞系统的细胞破裂，活性物质沿破裂的细胞自由流出，被萃取剂捕获并溶解其中的一个过程。微波萃取的方法一般分为常压法、高压法、连续流动法。与传统提取方法相比，新方法的特点是快速、节能、节省溶剂、污染小而且有利于萃取热不稳定的物质，可以避免长时间高温引起的物质的分解，特别适合于热敏性组分或从天然物质中提取有效成分。另外，微波萃取的传热与传质方向一致，因而加热均匀，萃取效率高。国外已有很多学者利用微波萃取香料，加拿大环境署Pare于1994年申请了美国专利，他们对薄荷、洋葱中的挥发油进行了提取。将剪碎的薄荷叶放入盛有正己烷的玻璃烧杯中，经微波短时间处理后，薄荷油释放到正己烷中，与传统的乙醇浸提相比，微波处理得到的薄荷油几乎不含叶绿素和薄荷酮。20s的微波诱导提取与2h的水蒸汽蒸馏、6h的索氏提取相当，且提取产物的质量优于传统方法。1991年Jean等在对熏衣草油进行微波提取时就获得了比水扩散技术多2.5%的乙酸芳樟酯和9.1%的芳樟醇。该方法与常规蒸馏法和萃取法相比，所得产品品质好、色泽浅、质地醇，而且微波辐射诱导萃取具有高效率、高选择性、不会破坏天然热敏性物质等优点。另有Chen等（1994年）以正己烷:乙醇提取迷迭香及薄荷叶中的挥发油为研究体系，系统研究了微波场中的温度分布，考察了物料量、微波功率、照射时间等对微波提取的影响，并研究了微波提取挥发油的动力学过程。
2．7　吸附法
吸附法生产天然香料基本上有两种形式，即非挥发性溶剂吸收法和固体吸附剂吸收法。与其他方法相比，吸收法加工过程温度低、芳香成分不易破坏，产品香气最佳。鲜花或食品所挥发的香气或香气成分宜采用吸收法进行捕集。但其存在手工操作多,生产周期长，生产效率低等问题。非挥发性溶剂吸收法根据吸收时的温度不同可分为温浸法和冷吸收法两种。温浸法所用非挥发性溶剂为精制的动物油脂、橄榄油、麻油等。冷吸收法所用非挥发性溶剂为精制的猪油和牛油。在冷吸收法摘除的残花中，仍含有一些芳香成分，可用挥发性溶剂浸提法提取制取浸膏。固体吸附剂吸收法是利用吸附香气成分的吸附剂提取低沸点的香气成分，其特点在于能富集、提取沸点低的香气成分，且不会破坏香气的组分和性质。但高沸点的组分较少，因此精油收率一般较低。多孔吸附树脂对极性较小的有机分子的有强吸附作用，因而主要用于头香制备。
微胶囊-双水相萃取技术
双水相萃取分离技术是近年来溶剂萃取技术与其他技术相结合产生的一种新的分离技术。双水相能有效分离细胞匀浆中的极微小碎片，提取醛、酮、醇等弱极性至无极性香味成分，提取过程不需加热和相变，分相时间短，能耗低。一直以来主要用于生物大分子物质、中草药有效成分的分离方面。刘品华（2000年）提出的微胶囊双水相法,把微胶囊技术和双水相萃取技术相结合，用于提取植物精油、能避免提取过程中的高温、氧化、聚合等情况发生，有效地保护了精油的天然组分，通过调整精油和盐的用量改变分配比，可控制囊化萃取物中精油的各种成分比，以达到有目的、最有效的、最佳分配比的囊化萃取。如采用微胶囊-双水相法提取薄荷油、丁香油、柠檬油等，选用环糊精作包裹材料，由于湿球效应，提高了囊心的耐热稳定性，与环境中的水分、氧气及紫外线等不良环境因子隔离，从而避免受其不良影响，能有效地保护目标产物在提取过程中的化学和物理性质指标。此技术应用前景较好。
酶提取法是根据植物细胞壁的构成，利用酶反应具有高度专一性的特点选择相应的酶，将细胞壁的组成成分(纤维素、半纤维素和果胶质)水解或降解，破坏细胞壁结构，使细胞内的成分溶解、混悬或胶溶于溶剂中，从而达到提取目的，且有利于提高提取率。酶可以在温和条件下分解植物组织，较大幅度地提高收率，是一项很有前途的新技术。梅长松等（2001年）用纤维素酶(CE)法提取松针中的天然香料，确定了酶法提取松针叶中有效成分的最佳工艺条件。与普通的水提取法相比，酶法具有提取条件温和,提取率高等优点，提取率可以提高40%以上。
3．植物精油的分离技术
分子蒸馏法
分子蒸馏(Molecular
Distillation)是一种在高真空度下(绝压0.133
Pa)进行分离操作的连续蒸馏过程。由于在分子蒸馏过程中待分离组分在远低于常压沸点的温度下挥发，以及各组分在受热情况下停留时间很短，能大大降低高沸点物料的分离成本，极好地保护热敏性物质。故该法特别适合于高沸点、热敏性的物料，尤其是挥发油类、有效成分对温度极为敏感的天然产物的分离，如玫瑰油、藿香油等。20世纪30年代国外出现分子蒸馏技术，并于20世纪60年代应用于工业化。国内于20世纪80年代中期开始分子蒸馏技术研发。许松林等（2001年）利用分子蒸馏的特点对多种精油进行一系列精制提纯研究，成功除去了产品中的杂味和颜色，避免了传统加工方法的缺陷。此外，该技术还具有工艺可调性能好、易于控制和可连续稳定生产等特点。目前，该技术已广泛应用于石油化工、食品香料等领域,特别适合于天然物质的提取与分离。
结晶法是利用低温冷冻的方法使精油中某些化合物呈固体状结晶析出，然后将固体物与其他液体成分分离，从而得到较纯的产品。该分离技术污染小，但是需要多次纯化才能达到所需产品要求，生产效率低，不适于工业推广应用。
化学分离法
化学分离法是根据精油中各组分的结构或官能团的不同用化学方法进行处理，使各组分得到分离的方法。
(1)碱性成分分离。将精油溶于乙醚，加硫酸或盐酸萃取，将分取的酸水层碱化，用乙醚萃取，蒸去乙醚即可得碱性成分。
(2)酚性、酸性成分分离。将精油溶于乙醚，先用浓度3%～5%的碳酸氢钠溶液直接进行萃取，分出碱水液，加稀酸酸化，用乙醚萃取，蒸发除去乙醚可得酸性成分；继续用浓度2%氢氧化钠溶液萃取，分取碱水层，酸化后，用乙醚萃取，蒸去乙醚可得酚性成分。
(3)醇类成分分离。将精油与邻苯二甲酸酐或丙二酸单酰氯反应生成相应的酯，形成酸性酯后用碳酸钠水溶液萃取，皂化，即得到原来的醇。
(4)醛、酮成分分离。除去酚、酸成分后的精油母液，水洗至中性，然后加亚硫酸氢钠饱和溶液，振摇，分出水层和加成物结晶；将结晶用酸或碱溶液处理，使加成物水解，再用乙醚萃取，可得醛或酮类化合物。
硅胶、氧化铝吸附柱色谱是分离精油成分的常用手段，将色谱法与分馏法结合应用效果更好。一般将分馏后得到的馏分溶于石油醚等溶剂中，通过氧化铝或硅胶柱，先用石油醚或乙烷将不含氧的萜类化合物洗脱，再在石油醚中逐渐增加乙酸乙酯或其他极性溶剂，分段收集，可以使含氧的萜类化合物逐一分离。对于精油中挥发性成分，气相色谱仍然是目前最常用的分离方法。用气相色谱填充柱来分离香气组分，柱效不高。David等报道了一种新的快速高分辨毛细管气相色谱法，该法在保证分离效果前提下，可以使分析时间大幅度减少，毛细管柱成为香气成分分离的主要柱型。对于精油中的非挥发性成分，其主要分离方法是薄层色谱和高效液相色谱。研究表明，采用高效液相色谱分离精油，可以避免气相色谱进样时可能会出现的分子重排和热分解等现象。但由于液体的黏度大，扩散系数小，因而分离速度慢；与此同时，超临界流体色谱出现并迅速发展，克服了气相和液相色谱的缺点，具有良好的应用前景。
植物精油的提取与分离技术.
安徽农业科学.
高献礼李超植物性香料提取技术的研究进展中国食品添加剂
案例：薰衣草花精油的提取
一、实验目的
1．了解植物性精油的提取技术；
2．学习和掌握薰衣草花精油的提取方法和操作过程。
二、实验原理
薰衣草(Lavender)属紫系唇形科(Labiatae)，是一种多年生香料植物，植株干后有浓郁香气，素有“香料之王”的称号，是当今世界重要的香精原料。薰衣草花穗提取出的精油清香扑鼻、浓郁芬芳，用途非常广泛，具有驱虫、除异味、抗菌、镇静、催眠、缓解精神压力等作用。薰衣草是兼有药用植物和香料植物共有属性的植物类群之一。薰衣草精油的化学成分复杂，含有多种的化合物，通过气相色谱－质谱联用的方法可鉴定出42种化合物。薰衣草精油的主要成分是芳樟醇(26.59%)、乙酸芳樟酯(23.01%)、乙酸薰衣草酯(10.80%)和薰衣草醇(5.44%)，这四种化合物总含量占65.84%，另外还有一定量的反式-石竹烯(3.80%)和氧化石竹烯(3.48%)，其余多为烯烃、醇和酯类化合物。
精油的提取方法有很多种，归纳起来有如下九种：榨磨法、水蒸气蒸馏法、有机溶剂浸提法、超临界CO2萃取法、超声波辅助萃取法、微波辐照诱导萃取法、吸附法、微胶囊-双水相萃取法和酶提取法。提取出来的精油通常包含有多种的化学成分，其中有些是非精油成分，特别是色素，影响外观，需要对其进行分离纯化。精油的分离方法有：分子蒸馏法、冷冻结晶法、化学分离法和色谱法等。现代精油的提取技术趋向于提取更充分、分离产品纯度更高。
水蒸汽蒸馏装置
本实验采用了有机溶剂蒸馏法和微波辐照辅助法超声波辅助法提取薰衣草花的精油。
1．有机溶剂蒸馏法
有机溶剂蒸馏法是用有机溶剂对芳香原料(包括含精油的植物各部分、树脂树胶以及动物的泌香物质等)作选择性的蒸馏，排除那些不重要的成分，有选择地提取香味物质。有机溶剂蒸馏法的优点是操作简单，且可通过选择不同的萃取有机溶剂而有选择地提取致香成分。
2．微波辐照辅助提取法
微波辐照辅助提取法是促使香料植物组织的维管束和腺胞系统的细胞破裂，活性物质沿破裂的细胞自由流出，被萃取剂捕获并溶解其中的一个过程。微波辐照辅助的方法一般分为常压法、高压法、连续流动法。与传统提取方法相比，新方法的特点是快速、节能、节省溶剂、污染小而且有利于萃取热不稳定的物质，可以避免长时间高温引起的物质的分解，特别适合于热敏性组分或从天然物质中提取有效成分。另外，微波辐照辅助提取的传热与传质方向一致，因而加热均匀，萃取效率高。
三、实验仪器和用品
家用微波炉；恒温培养振荡器；蒸馏装置或回流装置；抽滤装置；
100mL锥形瓶；100mL烧杯；100mL量筒；保鲜纸
四、实验材料和试剂
实验材料：薰衣草干花
试剂：正已烷
五、操作步骤：
1．有机溶剂蒸馏法：
&&& 薰衣草干花粉碎过40目筛，称取10g，于250mL平底烧瓶中，按料液比1：15加入正已烷150mL，置于摇床内在50℃、100次/min振荡浸提4h。然后在水浴锅中进行加热回流提取。提取温度为55℃，提取时间为30min。取出冷却至室温，抽滤，滤出提取液置于500mL圆底烧瓶（旋转蒸发仪上使用的烧瓶，并且事先称好重量为W1）中，在-0.80Mpa和40℃～45℃条件下进行旋转蒸发浓缩到小体积，回收溶剂，挥尽溶剂，称重W2。按下式计算薰衣油提取率：
薰衣草精油提取率=（（W2-W1）g/干花的重量g）×100%
2．微波辅助提取法
薰衣草干花粉碎过40目筛，称取5g，于250ml三角瓶内，按料液比1：15加入正已烷150mL，充分浸润后置于微波炉内，微波处理条件：微波功率为中档（484W），辐射时间5min，固定频率2450MHz。一定时间后，取出冷却至室温，抽滤，滤出提取液置于500mL圆底烧瓶（旋转蒸发仪上使用的烧瓶，并且事先称好重量为W1）中，在-0.80Mpa和40℃～45℃条件下进行旋转蒸发浓缩到小体积，回收溶剂，挥尽溶剂，称重W2。按上式计算薰衣油提取率。
六、结果计算
按公式计算出二种方法的精油提取率，并加以比较及分析。
七、思考题
1．用有机溶剂蒸馏法和微波辐照辅助提取法来提取薰衣草精油各有何优缺点？
2．有机溶剂蒸馏法中增加了振荡浸提的步骤有何好处？
3．微波辐照辅助提取法来提取薰衣草精油的过程中应注意哪些问题？
植物精油的提取与分离技术.
安徽农业科学.
2.高献礼,李超.
植物性香料提取技术的研究进展.
中国食品添加剂.
3.杨少馀,冯丽娇,罗志刚.
薰衣草精油的提取及成分鉴定.
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咖啡碱( Caffeine)，又名茶素或咖啡因，1827年由Oudry首次在茶叶中发现。化学名为1，3，7-三甲基-2，6-二氧嘌呤，其化学式为C8H10N4O2，相对分子量为194.2，易溶于热水、氯仿、二氯甲烷，能溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯和冷水，难溶于乙醚和苯。熔点为235~238℃，在120℃以上开始升华，到180℃可大量升华成针状结晶。固态下咖啡碱为白色粉末，无臭，味苦，有风化性。咖啡碱属于生物碱，具有与大多数生物碱一样的特性，在272～274nm处有最大吸收峰。与1%钼酸纳的浓硫酸液（Frohde试液）作用显橙色，1%钼酸铵的浓硫酸液（Mandelin试液）作用显黄色。咖啡碱是茶叶中含量最高的生物碱，一般含量为2%～4%，是茶叶特征性物质之一。在茶叶中，咖啡碱的含量随茶树的生长条件及其品种的不同而有所不同，一般遮光栽培条件下，茶树中咖啡碱含量比较高，细嫩茶叶比粗老茶叶含量高，夏茶比春茶含量高。大量研究发现，咖啡碱具有兴奋神经中枢，消除疲劳，助消化，减弱酒精、烟碱、吗啡等物质的毒害，增加肾脏血流量，利尿和强身等作用。因此，咖啡碱在食品（主要是饮料行业）和医药行业得到了广泛的应用。
一、咖啡碱的提取制备方法
由于咖啡碱在食品和医药等行业得到广泛应用，而茶叶中的咖啡碱含量相比一般的植物含量高，因而，对从茶叶中提取咖啡碱的研究比较多，尤其是对夏秋茶咖啡碱的提取利用。目前，从茶叶中提取制备咖啡碱的方法主要有溶剂萃取法、升华法、离子沉淀法、柱层析法、超声波提取法和超临界萃取法等。在咖啡碱的整个提取工艺中已不局限于单个提取方法的使用，而往往是两种或多种方法综合使用，可达到更好的提取咖啡碱，以及提高咖啡碱产品纯度的效果。
1．传统提取方法
(1)溶剂萃取法。溶剂萃取法的原理是利用咖啡碱易溶于乙醇、热水、氯仿等溶剂的性质，将茶叶中的咖啡碱和其他杂质进行分离的方法。该法的关键工艺主要有浸提、去杂，去有机溶剂和重结晶。具体操作为：茶叶或茶末经乙醇浸提一段时间，之后过滤，滤渣再经乙醇浸提1次，合并两次的滤液，加入稀硫酸调pH到2.5～3.0，絮凝沉淀去除植物胶质等杂质，过滤，滤液加MgO去杂，之后过滤，浓缩，加Ca( OH)2饱和液调pH到9.0～9.2，冷却结晶，过滤得到的晶体再用热水溶解，加入活性炭脱色，再经浓缩，重结晶，干燥得到含有一分子结合水的咖啡碱结晶体。此法的缺点在于工序太多，造成咖啡碱的多次损失，从而导致咖啡碱提取率的降低和提取成本的提高。
(2)升华法。升华法是利用咖啡碱在120C以上开始升华，到180℃大量升华，冷却后形成针状结晶的原理来实现茶叶中咖啡碱的提取。升华法的优点在于工艺简单，工序少，整个提取制备过程不带入三氯甲烷、铅等有毒物质，所得到的产品纯度不含结晶水，而且纯度较高。目前升华法提取制备咖啡碱的工艺主要有两种：一种是先升华提取，再经过重结晶纯化；另一种是先经过预处理，去除一部分杂质后，再进行升华提取纯化。前者的具体操作为：茶叶或茶末经加温至180℃以上升华，冷却得到咖啡碱粗品，咖啡碱粗品再经热水溶解，漂洗之后的咖啡碱溶液静置冷却，之后过滤，滤液经结晶．再在100℃下干燥，可得到含有一分子结合水的咖啡碱产品。该工艺简单易行，操作方便，但是由于升华后得到的咖啡碱粗品中含有大量的烟气、杂醇油乃至碳化物等杂质，仅经过漂洗和结晶难以有效去除，从而导致该工艺制备的咖啡碱的纯度和提取率不高。后者的具体操作为：茶叶或茶末先经一定浓度的乙醇萃取后，为提高提取工艺的得率，滤渣再用一定浓度的乙醇萃取1次，合并两次的滤液，然后经过真空旋转蒸发回收乙醇，浓缩液中加入稀硫酸絮凝沉淀去杂，过滤，滤液蒸干后得到固态物，再加温至180℃以上进行升华提取并提纯咖啡碱。此工艺得到的咖啡碱的纯度可达99.96%，而且升华前的预处理所用的乙醇可经真空旋转蒸发回收，可大大降低提取制备咖啡碱的成本。
(3)沉淀法。离子沉淀法的原理是利用某些金属离子能沉淀咖啡碱浸提液中的茶多酚，从而间接完成咖啡碱的提纯。该工艺是将茶叶或茶末加入一定浓度的乙醇在一定温度下浸提一定的时间，然后过滤，得到的滤液经真空减压浓缩，浓缩液经冷却后，加入低浓度的金属离子溶液沉淀茶多酚，过滤得到的滤液加入质量为茶原料质量25%～30%的生、熟石灰(2.3)混合物，搅拌均匀后干燥脱水，置于升华器内在常压或减压条件下升华提纯咖啡碱。沉淀茶多酚的离子络合沉淀剂主要有氯化钙、氧化钙和氯化锌等，也有采用铅和铝等金属离子来沉淀去除茶多酚的报道。此法的操作工艺简单，可行性强，但采用金属离子络合去除茶多酚的效果不甚理想，从而影响了咖啡碱产品的纯度。
在以上咖啡碱的传统提取制备技术中，现常采用溶剂萃取法或沉淀法富集茶叶中的咖啡碱，同时在一定程度上可去除茶叶中的杂质，然后通过升华法来实现咖啡碱的纯化制备。
(1)柱层析技术。柱层析技术因为是绿色和低能耗提取技术，故在很多物质的提取工艺中都得到广泛的应用，采用柱层析技术纯化茶叶咖啡碱的技术也得到大量而深入的研究。其原理是利用各种吸附剂（柱填料）与洗脱剂进行吸附一解吸附的过程来实现茶叶提取液中咖啡碱与其他成分的分离。具体工艺流程是，先将茶原料用热水或一定浓度的乙醇溶液浸提一定时间，得到的浸提液经过浓缩后，采用柱层析技术实现咖啡碱与杂质的分离纯化。浓缩液上柱后，可以是杂质被柱填料吸附，而咖啡碱未被吸附而实现分离，或是咖啡碱被柱填料吸附，杂质先于咖啡碱从填料中解吸附下来，最后用洗脱剂将咖啡碱洗脱，从而实现咖啡碱与其他杂质的分离。如大须博文等将处理的硅藻土用二氯甲烷拌浆后填入分离柱中，将乌龙茶提取液注入柱中，吸附10min后用二氯甲烷淋洗对咖啡碱进行解吸附，可得到纯度达98%的咖啡碱产品。Horita H通过大量实验研究筛选出Toyopearl HW-40柱，采用15%的乙醇溶液淋洗解吸附咖啡碱。具体操作是茶叶或是茶鲜叶经80%的乙醇浸提后，浸提液浸入到Toyopearl HW-40柱中，先用去离子水淋洗去除糖类、色素等杂质，然后用15%的乙醇淋洗解吸附咖啡碱，得到纯度大于97%的咖啡碱产品。此外还有Ryuta S在碱性条件下用合成的吸附剂吸附茶多酚纯化咖啡碱。
(2)微波萃取技术。微波萃取技术是近年发展起来的一种能有效提高萃取率的新技术，它的原理是利用在微波场下，各物质组分因为其本身的结构特性而导致其在吸收微波能力上的差异，从而被选择性加热而从基体或是体系中选择性分离出来，进入到介电常数较小，微波吸收能力相对较差的萃取溶剂体系中。一般的萃取介质有水、乙醇和正己烷等，而出于成本和安全角度，水和乙醇在工艺中多被采用。目前，微波萃取技术已在茶叶咖啡碱提取工艺中得到广泛应用。茶叶原料经粉碎后，加入一定比例的热水或是其他萃取介质，在微波场间隔作用数次，然后过滤，滤液经浓缩得到粗咖啡碱，粗咖啡碱经升华进一步纯化。研究表明，萃取介质对咖啡碱的提取效率影响不大，而微波作用方式对其提取效率有较大的影响。张燕瑜以98%的乙醇为萃取介质，直接一次在微波中作用3～4min，之后过滤得到的滤液加入一定量的生石灰得到粉状物，经升华得到咖啡碱产品，此法的提取率达到1.2%以上。农容丰等以水为萃取介质，提取率可达到1.40%。陈志慧以95%的乙醇为萃取介质，采用微波间隔作用方式，每次1min，共作用7次，咖啡碱的提取率可达到0.77%。
(3)超临界萃取法。超临界萃取技术(SFE)是近年发展起来的一种新型分离技术。其原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而实现分离。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。
超临界CO2萃取法就是采用CO2作为超临界流体介质来实现目标物与杂质的分离。CO2作为超临界流体介质有以下优点：①CO2的临界温度和压力都比较低，CO2的临界温度为31℃，压力为7.4MPa，条件温和，比较适合工业化生产；②对有机物的溶解能力强，选择性好，在超临界条件下，温度或压力值的一个较小的变化就会引起CO2流体密度的大幅度改变，从而影响物质在CO2流体中溶解度的变化；③CO2来源广泛，成本较低；④CO2无毒，易实现与产品的分离，可有效减少制备工序和降低成本。
超临界CO2萃取法的工艺流程为茶叶原料（或是磨碎茶叶）放入密闭的萃取罐，然后通入CO2，通过高压泵系统加压，使得系统压力达到设定要求之后，停止加入CO2，通过泵的压力实现CO2在茶叶中的循环，之后泵人夹带剂（一定浓度的乙醇），并适量补充系统中CO2的量，使得系统的压力达到设定压力和温度之后，开始循环萃取茶叶中的咖啡碱（图1）。循环萃取完毕之后从解析罐出料口得到浅黄色的咖啡碱初产品。在此过程中，可以通过改变夹带剂的浓度和萃取的压力和温度来实现茶叶中多种成分的萃取分离，提高咖啡碱的萃取率和得率，有效地减少咖啡碱产品中的杂质，简化后续的纯化步骤，进一步提高咖啡碱产品的纯度。
图1& 超临界C02萃取法制备咖啡碱工艺路线
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