目錄

作 品 說 明 書 2014 高 雄 市 第 54 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 科 ( 類 ) 別 : 農 業 及 生 物 科 技 組 別 : 高 職 組 作 品 名 稱 : 果 香 四 溢 - 植 物 香 精 萃 取 方 式 探 討 關 鍵 詞 : 水 果 皮 萃 取 香 草 編 號 :4504

目 錄 摘 要 1 壹 研 究 動 機... 2 貳 研 究 目 的... 2 參 研 究 設 備 及 器 材... 3 肆 研 究 過 程 或 方 法... 4 一 文 獻 探 討... 4 二 研 究 過 程... 8 伍 研 究 結 果... 14 陸 討 論... 17 柒 結 論... 19 捌 參 考 資 料 及 其 他... 20

摘 要 酯 類 化 合 物 一 般 都 帶 有 令 人 愉 悅 的 氣 味, 香 水 精 油 中 通 常 含 有 酯 類 ; 水 果 的 香 氣 也 是 由 酯 類 造 成 水 果 精 油 日 漸 被 廣 泛 的 使 用 在 食 品 醫 藥 等 產 品, 本 研 究 利 用 浸 泡 法 及 萃 取 法 提 取 果 皮 及 香 草 植 物 中 的 酯 類, 並 以 酒 精 濃 度 不 同 的 白 酒 作 為 萃 取 溶 劑, 比 較 其 萃 取 效 果 的 優 劣 ; 使 用 水 當 萃 取 溶 劑 因 易 滋 生 黴 菌 而 酒 精 有 殺 菌 的 效 果, 所 以 本 研 究 溶 劑 以 酒 精 溶 液 為 主 ; 其 有 效 力 約 為 水 溶 液 萃 取 法 的 2~5 倍 結 果 顯 示 : 萃 取 法 中 酒 精 成 分 越 高 的 溶 劑 萃 取 出 來 的 天 然 水 果 精 油 成 分 濃 度 越 高 香 味 越 濃, 依 序 為 ; 柳 丁 皮 > 檸 檬 皮 > 鳳 梨 皮 > 百 香 果 皮, 推 論 原 因 為 柑 橘 類 果 皮 所 含 的 酯 類 較 其 他 種 類 水 果 高 出 約 20%; 而 香 草 類 則 為 : 迷 迭 香 > 薄 荷 > 香 茅 > 九 層 塔 1

壹 研 究 動 機 近 幾 年 來 食 安 問 題 日 趨 嚴 重, 奶 粉 裡 添 加 三 聚 氰 氨 美 牛 裡 的 瘦 肉 精 塑 化 劑 毒 澱 粉 和 最 近 吵 得 人 聲 鼎 沸 的 胖 達 人 麵 包 裡 添 加 化 學 香 精 等, 讓 我 們 思 考 如 何 以 平 常 著 手 可 見 的 食 品 來 製 造 天 然 的 添 加 物, 因 此 我 們 想 起 基 礎 化 學 第 三 章 中 有 介 紹 到 如 何 應 用 酯 類, 並 且 我 們 想 到 平 日 營 養 午 餐 中 丟 棄 的 水 果 皮 含 有 許 多 酯 類, 可 以 拿 來 萃 取 成 天 然 食 用 香 精, 使 香 精 之 成 分 標 示 清 楚 並 讓 水 果 整 顆 都 有 價 值 另 外, 在 基 礎 生 物 的 第 四 章 裡 有 提 到 以 酒 來 釀 食 物, 所 以 我 們 利 用 酒 精 的 特 性 來 萃 取 酯 類 並 觀 察 不 同 濃 度 所 萃 取 之 效 果 有 何 差 別 除 了 水 果 外 我 們 也 使 用 香 草 來 當 萃 取 物, 因 為 我 們 曾 經 在 電 影 香 水 中 看 到 主 角 以 不 同 材 料 來 測 試 何 種 所 萃 取 出 的 香 氣 較 濃 香 精 通 常 帶 著 一 種 吸 引 人 的 香 氣 並 添 加 於 麵 包 及 其 他 食 品 中, 會 令 人 聞 香 而 來, 但 這 些 香 精 的 溶 劑 濃 度 越 高 是 否 就 越 香 呢? 我 們 也 十 分 好 奇 哪 種 水 果 和 香 草 所 萃 取 出 的 香 精 香 氣 較 香? 於 是 我 們 便 著 手 進 行 下 列 的 實 驗, 也 讓 我 們 更 了 解 香 精 的 成 分 為 何 貳 研 究 目 的 一 研 究 果 皮 中 酯 類 添 加 在 不 同 濃 度 的 酒 精 溶 劑 所 萃 取 的 效 果 好 壞 以 及 果 香 作 用 之 差 異 二 探 討 香 草 植 物 添 加 在 不 同 濃 度 的 酒 精 溶 劑 所 萃 取 的 效 果 好 壞 以 及 植 物 香 精 作 用 之 差 異 三 運 用 不 同 的 萃 取 法 萃 取 水 果 酯 類, 找 出 哪 種 方 法 較 能 萃 取 出 的 香 氣 較 濃 四 研 究 柑 橘 類 水 果 果 皮 萃 取 酯 類 在 食 品 添 加 上 的 可 行 性 五 研 究 以 酒 精 或 水 當 溶 劑 之 差 別 2

參 研 究 設 備 及 器 材 一 實 驗 材 料 表 1 實 驗 材 料 材 料 高 粱 酒 米 酒 藥 用 酒 精 各 式 水 果 數 量 5L 5L 5L 適 量 高 粱 酒 米 酒 藥 用 酒 精 鳳 梨 檸 檬 柳 丁 百 香 果 二 實 驗 器 材 表 2 實 驗 器 材 項 目 器 材 名 稱 規 格 數 量 1. 燒 杯 500ml 5 個 2. 李 畢 氏 冷 凝 管 含 圓 底 燒 瓶 3 套 3. 分 液 漏 斗 300 ml 5 個 4. 鐵 架 含 鐵 環 鐵 夾 6 支 5. 粗 秤 天 平 兩 位 數 2 個 6. 果 汁 機 聲 寶 1 台 3

肆 研 究 過 程 或 方 法 一 文 獻 探 討 ( 一 ) 香 精 之 介 紹 天 然 香 精 是 一 種 萃 取 自 植 物 上 的 酯 類 且 在 室 溫 下 易 揮 發 的 油 性 物 質, 雖 名 為 天 然 產 物, 其 生 產 過 程 中 仍 需 經 過 再 次 純 化 以 去 蕪 存 菁, 例 如 : 原 精 樹 脂 酊 劑 花 露 水 等 然 而 芳 香 的 水 果 皮 經 由 揮 發 性 溶 劑 萃 取 之 後 會 呈 現 一 種 固 態 臘 狀 物 質, 稱 為 凝 香 體 (Concrete), 凝 香 體 含 相 當 程 度 的 非 揮 發 性 物 質 及 溶 劑 殘 留, 易 導 致 刺 激 或 過 敏 接 著 凝 香 體 可 經 由 酒 精 提 煉 得 到 液 狀 產 物, 提 煉 過 程 中 酒 精 經 真 空 吸 引 器 處 理 揮 發 所 留 下 的 液 體 精 油, 則 稱 為 原 精 (Absolute) ( 二 ) 香 精 之 萃 取 方 法 : 萃 取 香 精 的 方 法 有 下 列 幾 種 1 蒸 餾 法 (Distillation) 蒸 餾 法 是 現 在 最 常 見 的 精 油 提 煉 方 法, 有 95% 的 精 油 用 蒸 餾 法 提 煉 出 來 蒸 餾 法 最 早 使 用 於 中 古 世 紀 的 阿 拉 伯 人, 把 植 物 處 理 成 乾 燥 後, 在 容 器 底 部 加 熱 燃 燒 當 熱 氣 充 滿 在 容 器 中, 精 油 就 會 從 植 物 的 儲 油 細 胞 釋 放 出 來 並 隨 著 水 蒸 氣 通 過 上 方 的 冷 凝 管 進 入 冷 凝 器 中 冷 凝 器 是 一 個 螺 旋 形 的 管 子, 周 圍 環 繞 著 冷 水, 使 蒸 氣 冷 卻 轉 化 成 水, 流 入 下 方 的 收 集 瓶 中, 蒸 餾 的 精 油 比 重 較 水 重, 所 以 會 沉 在 水 與 油 的 混 合 物 的 底 部 現 在 蒸 餾 法 又 被 區 分 為 水 蒸 餾 法 和 蒸 氣 蒸 餾 法 圖 1 蒸 餾 爐 ( 取 自 : 化 學 群 科 中 心 ) 4

(1) 水 蒸 餾 法 (Water Distillation) 水 果 原 料 完 全 浸 泡 在 水 中, 然 後 進 行 加 熱 水 的 存 在, 可 以 避 免 精 油 的 過 熱 且 確 保 精 油 的 品 質 此 方 法 使 用 的 壓 力 和 溫 度 都 比 較 低, 所 以 特 別 適 用 於 橙 花 玫 瑰 等 對 熱 敏 感 之 精 油 不 過, 由 於 水 蒸 餾 的 過 程 較 緩 慢, 不 適 合 酯 類 含 量 高 的 精 油 植 物 ( 薰 衣 草 等 ) 圖 2 水 蒸 餾 法 ( 取 自 : 化 學 群 科 中 心 ) (2) 蒸 氣 蒸 餾 法 (Steam Distillation) 植 物 材 料 多 放 置 在 蒸 餾 器 內 的 篩 架 上, 藉 由 高 壓 蒸 氣 的 通 過, 蘊 藏 在 植 物 腺 體 中 的 精 油 被 釋 放 出 來, 蒸 散 至 水 蒸 氣 中 當 這 種 混 合 氣 體 沿 著 導 管 進 入 冷 卻 系 統 後, 蒸 氣 便 冷 凝 回 液 體 狀 態, 再 依 照 比 重 與 密 度 的 差 異, 分 離 為 精 油 與 花 水 ( Floral Water ) 圖 3 蒸 氣 蒸 餾 法 ( 取 自 : 化 學 群 科 中 心 ) 5

2 壓 榨 法 (Expression) 柑 橘 類 水 果 精 油 最 簡 單 的 萃 取 方 式 就 是 壓 榨 取 得, 壓 榨 過 程 完 全 不 用 加 熱, 其 萃 取 精 油 香 味 及 化 學 組 成 完 全 來 自 果 皮 本 身, 包 含 臘 等 非 揮 發 性 物 質, 故 保 存 期 限 較 短 (6~9 個 月 ), 但 蒸 餾 精 油 卻 可 保 存 兩 年 以 上, 而 壓 榨 法 又 分 成 三 種 方 法 (1) 人 工 海 綿 法 將 果 皮 浸 泡 於 溫 水 中 變 得 柔 軟 且 具 彈 性 後, 再 將 果 皮 曝 曬 於 空 氣 中 風 乾 接 著, 將 果 皮 放 在 兩 層 包 覆 海 綿 的 木 板 之 間 壓 榨 當 果 皮 油 囊 破 裂 後, 精 質 便 會 流 出 而 充 滿 在 海 綿 中 之 後, 再 將 精 油 從 海 棉 中 擠 出 過 濾, 即 可 (2) 手 工 釘 刺 法 將 整 顆 的 果 實 放 入 一 個 充 滿 小 尖 釘 的 漏 斗 型 容 器 內 旋 轉, 再 將 流 出 來 的 精 質 過 濾 即 可 (3) 機 械 冷 壓 法 將 果 實 投 入 一 個 內 有 幾 排 刺 磨 釘 的 滾 筒 內, 旋 轉 後, 將 萃 取 到 的 果 皮 至 入 離 心 器 中 分 離 即 成 3 溶 劑 萃 取 法 (Solvent Extraction) 某 些 纖 細 的 花 朵 或 是 植 物 的 樹 脂, 並 不 適 合 以 蒸 餾 法 萃 取 精 油 時, 會 利 用 一 些 揮 發 性 溶 劑 萃 取 其 芳 香 分 子, 這 種 方 式 稱 為 溶 劑 萃 取 法, 所 萃 取 到 的 芳 香 分 子 稱 為 原 精 (Absolute) 原 精 的 香 氣 非 常 濃 郁, 質 地 也 比 精 油 來 得 厚 重 而 濃 稠, 因 為 除 了 芳 香 分 子 外, 植 物 中 的 許 多 非 揮 發 性 成 份 ( 蠟 質 植 物 色 素 等 ) 也 一 起 被 萃 取 出 來 一 般 而 言, 溶 劑 萃 取 法 常 用 於 : (1) 樹 脂 類 樹 脂 是 樹 受 傷 後 所 流 的 液 體, 可 以 利 用 不 同 的 溶 劑 將 這 些 樹 脂 中 的 芳 香 分 子 萃 取 出 來, 而 其 中 最 常 用 的 就 是 碳 氫 化 合 物 ( 如 苯 己 烷 ) 或 是 乙 醇 最 後, 再 利 用 蒸 餾 方 式 去 除 溶 劑, 便 可 得 到 樹 脂 類 原 精 (2) 花 朵 類 將 花 瓣 放 置 於 密 封 容 器 中 的 篩 架 上, 再 注 入 液 體 溶 劑, 當 這 些 溶 劑 流 經 花 6

瓣 時, 會 溶 出 其 中 的 芳 香 分 子, 而 蒸 餾 這 些 溶 劑, 便 會 得 到 半 固 體 的 凝 香 體 (concretes) 接 著, 將 凝 香 體 置 入 酒 精 中, 加 溫 移 除 無 法 溶 解 在 酒 精 中 的 植 物 蠟 之 後, 再 以 低 溫 蒸 餾 去 除 酒 精, 即 可 得 到 原 精 ( 三 ) 各 類 香 精 萃 取 方 法 的 優 缺 點 表 3 不 同 萃 取 法 比 較 萃 取 法 優 點 缺 點 水 蒸 餾 法 蒸 氣 蒸 餾 法 壓 榨 法 溶 液 萃 取 法 1. 溫 度 不 超 過 100, 避 免 過 熱 而 破 壞 某 些 組 成 成 分 2. 在 化 學 實 驗 室 中 使 用, 只 需 簡 陋 的 設 備 就 能 萃 取 精 油 3. 微 生 物 汙 染 且 無 呈 色 物 質 干 擾 1. 生 產 時 較 為 經 濟, 耗 費 較 少 的 人 力 和 複 雜 的 萃 取 設 備 2. 快 速 且 降 低 對 精 油 化 合 物 的 傷 害 3. 適 於 萃 取 富 含 揮 發 性 單 雙 萜 烯 成 分 之 精 油 1. 使 用 的 儀 器 簡 單 不 會 造 成 高 溫 破 壞 2. 適 用 於 易 揮 發 的 油 品, 例 如 佛 手 柑 和 檸 檬 精 油, 該 經 由 因 為 含 有 高 劑 量 的 單 萜 烯 特 別 容 易 揮 發 1. 某 些 熱 敏 感 原 料 ( 如 花 卉 精 油 ) 或 無 法 藉 由 水 蒸 氣 蒸 餾 取 得 精 油 者 2. 較 完 整 的 化 學 組 成 成 分 3. 溶 劑 予 以 回 收 1. 冗 長 的 過 程 2. 進 一 步 純 化, 令 其 乾 燥 而 除 去 水 分 3. 成 分 的 分 子 量 最 多 不 超 過 225~250 1. 需 要 進 一 步 純 化, 令 其 乾 燥 而 除 去 水 分 2. 成 分 的 分 子 量 最 多 不 超 過 225~250 1. 只 適 合 用 來 萃 取 精 油 含 量 較 高 的 植 物 2. 富 含 蠟 質 保 存 期 限 短 3. 農 藥 殘 留 1. 必 須 先 搗 碎 再 萃 取 2. 溶 劑 農 藥 殘 留 7

二 研 究 過 程 浸 泡 時 的 溶 劑 不 能 用 水, 因 為 浸 泡 時 間 長 用 水 的 話 果 皮 會 腐 爛, 另 外 在 放 置 時 間 中 需 適 時 搖 晃 選 擇 適 當 的 水 果 皮 及 香 草 依 次 放 好 選 擇 20% 的 米 酒 58 度 的 高 梁 酒 95% 的 藥 用 酒 精 及 水 當 溶 劑 並 用 三 種 不 同 方 法 來 萃 取 搖 晃 時 瓶 口 不 可 對 準 人, 若 要 取 得 更 佳 的 香 精 需 再 經 蒸 餾 純 化 浸 泡 法 : 將 水 果 皮 或 香 草 放 入 玻 璃 瓶 中 蒸 餾 法 : 將 果 皮 或 香 草 切 成 小 碎 片 放 入 圓 底 燒 瓶 中 萃 取 法 : 將 果 皮 或 香 草 倒 入 果 汁 機 中 打 成 汁 將 每 一 種 水 果 皮 或 香 草 倒 入 不 同 濃 度 的 酒 精 將 燒 瓶 架 在 鐵 架 上, 以 橡 皮 塞 塞 在 瓶 口, 再 把 溫 度 計 插 在 橡 皮 塞 中 將 其 用 濾 網 過 濾 倒 入 另 一 燒 杯 放 置 45 天 後 過 濾 即 可 完 成 圓 底 燒 杯 的 出 口 接 李 畢 氏 冷 凝 管, 以 酒 精 燈 蒸 餾, 水 從 上 方 流 入, 蒸 氣 從 下 方 出 水 口 流 出 形 成 循 環 ( 此 實 驗 的 溶 劑 不 宜 用 酒 精 因 酒 精 沸 點 比 水 低 ) 倒 入 分 液 漏 斗, 先 搖 晃 後 再 放 氣 接 著 架 在 鐵 架 上 放 置 一 段 時 間, 分 層 後 下 層 是 雜 質 上 層 是 所 需 之 香 精, 將 雜 質 流 出, 最 後 將 香 精 倒 出 8

( 一 ) 實 驗 設 計 1 浸 泡 法 實 驗 上 只 會 利 用 酒 精 與 水 來 進 行 萃 取, 因 為 其 食 用 上 的 因 素 只 利 用 此 兩 種 溶 劑 做 其 萃 取 的 條 件 操 作 步 驟 如 下 : (1) 將 香 草 植 物 或 果 皮 清 洗 切 碎 後 放 入 乾 淨 的 玻 璃 杯 內 (2) 以 酒 精 濃 度 20% 以 上 的 白 酒 或 是 藥 用 酒 精 倒 入 放 入 果 皮 的 玻 璃 杯 內, 蓋 上 蓋 子 後 均 勻 的 搖 晃, 使 所 有 的 基 材 都 能 全 部 浸 泡 到 溶 劑 ( 剛 浸 泡 基 材 的 萃 取 液 前 一 星 期 需 要 每 天 搖 晃 均 勻 ) (3) 將 玻 璃 瓶 移 到 陰 暗 處, 約 45 天 後 即 可 過 濾 使 用 將 香 草 放 入 玻 璃 瓶 中 將 酒 倒 入 玻 璃 瓶 中 將 玻 璃 瓶 放 置 一 段 時 間 2 萃 取 法 (1) 準 備 試 樣 取 乾 淨 果 皮 以 家 用 果 汁 機 加 以 打 碎 置 入 分 液 漏 斗 中 溶 液 進 行 萃 取 操 作 時, 首 先 將 一 支 乾 淨 的 分 液 漏 斗 置 於 具 有 防 撞 護 套 之 鐵 環 上, 關 好 底 部 的 活 栓, 於 分 液 漏 斗 下 方 放 置 一 個 空 燒 杯 以 接 盛 不 慎 洩 漏 的 溶 液, 瓶 上 方 放 置 一 漏 斗 將 溶 有 待 萃 取 物 的 溶 液 及 萃 取 溶 劑 透 過 漏 斗 依 次 分 別 加 入 於 分 液 漏 斗 中 (2) 放 氣 以 瓶 塞 塞 住 分 液 漏 斗 瓶 口, 但 切 忌 如 以 旋 轉 方 式 企 圖 向 內 旋 緊, 可 能 導 致 瓶 塞 無 法 拔 出 右 手 頂 住 瓶 塞, 將 漏 斗 倒 置 過 來, 以 左 手 控 制 活 栓, 將 活 栓 打 9

開 先 放 氣 一 次, 旋 開 活 栓 前, 可 以 輕 拍 瓶 身 數 下, 讓 附 著 在 活 栓 處 的 液 體 順 利 流 下 (3) 搖 振 萃 取 放 氣 之 後 關 閉 活 栓, 在 密 閉 狀 態 下 將 分 液 漏 斗 劇 烈 搖 晃, 使 兩 個 不 互 溶 的 溶 液 混 合 兩 種 溶 劑 在 分 液 漏 斗 中 混 合 時, 密 閉 漏 斗 內 的 氣 壓 因 為 兩 種 溶 劑 的 飽 和 蒸 氣 壓 加 成 使 得 氣 壓 增 高 為 了 使 漏 斗 內 的 壓 力 回 復 到 大 氣 壓, 以 避 免 內 部 壓 力 的 增 高 而 造 成 洩 漏 的 可 能, 必 須 不 時 旋 開 活 栓 放 出 揮 發 的 蒸 氣, 大 約 每 搖 晃 五 次 放 氣 一 次, 這 樣 反 覆 操 作 數 次, 直 到 放 氣 時 沒 有 明 顯 氣 體 放 出 為 止 注 意, 放 氣 的 時 候, 分 液 漏 斗 的 開 口 必 須 朝 向 排 氣 櫃 內, 不 可 朝 向 其 他 人 或 者 是 自 己, 以 避 免 噴 出 物 造 成 危 險 (4) 靜 置 分 層 接 著 將 分 液 漏 斗 置 於 鐵 環 上, 並 盡 速 將 瓶 塞 取 下 以 與 大 氣 相 通 混 合 溶 液 會 分 離 為 上 下 兩 層, 密 度 大 的 溶 液 沉 於 下 方, 而 密 度 小 的 溶 液 浮 在 上 層 萃 取 水 溶 液 的 過 程 中, 如 果 不 確 定 哪 一 層 為 有 機 層, 可 以 在 分 液 漏 斗 中 滴 入 幾 滴 水, 觀 察 其 沉 降 至 那 一 層 以 判 斷 ; 或 少 量 取 出 任 何 一 層 溶 劑 於 小 試 管 中, 加 入 幾 滴 水 即 可 判 別 (5) 分 層 分 離 旋 開 分 液 漏 斗 下 方 之 活 栓, 使 下 層 的 液 體 由 分 液 漏 斗 的 下 管 慢 慢 流 出 到 收 集 瓶 中, 剩 餘 的 上 層 溶 液 則 由 上 端 倒 出 當 進 行 少 量 溶 劑 多 次 萃 取 時, 須 將 含 有 待 萃 取 物 的 原 始 溶 液 再 加 入 於 分 液 漏 斗 中, 加 入 新 鮮 的 萃 取 溶 劑, 重 覆 進 行 操 作, 並 且 將 多 次 萃 取 液 合 併 一 起 分 液 漏 斗 重 複 使 用 時 不 需 重 新 洗 淨 10

( 二 ) 操 作 步 驟 1 選 擇 適 量 的 鳳 梨 檸 檬 柳 丁 和 百 香 果 當 作 所 需 要 用 的 水 果 並 把 它 們 剝 皮 分 類 放 置, 香 草 也 依 次 放 置 2 選 擇 20% 的 米 酒 58 度 的 高 粱 酒 95% 的 藥 用 酒 精 跟 水 當 成 溶 劑 以 觀 察 不 同 濃 度 之 溶 劑 有 何 差 別 11

3 將 鳳 梨 的 皮 和 米 酒 以 100g : 100mm 的 比 例 放 入 果 汁 機 裡 打 成 汁, 製 作 完 米 酒 後 也 以 同 比 例 的 高 粱 酒 及 藥 用 酒 精 觀 察 其 差 別 4 將 果 汁 機 中 的 汁 倒 出 在 燒 杯 中, 並 以 濾 網 放 在 另 一 燒 杯 上 將 其 倒 在 濾 網 中 央 來 過 濾 雜 質 5 將 過 濾 完 之 燒 杯 中 的 液 體 倒 入 分 液 漏 斗, 等 分 層 後 將 上 層 香 精 倒 入 圓 底 燒 瓶 內 並 以 橡 皮 塞 塞 在 瓶 口, 將 溫 度 計 插 在 橡 皮 塞 中 架 在 鐵 架 上 使 其 在 經 蒸 餾 純 化 12

6 圓 底 燒 杯 的 出 口 接 李 畢 氏 冷 凝 器, 以 酒 精 燈 蒸 餾, 蒸 汽 會 從 下 方 出 水 口 流 出 形 成 循 環 7 將 其 餘 水 果 和 香 草 依 序 從 二 到 六 再 做 一 次 8 觀 察 不 同 水 果 及 香 草 蒸 餾 出 的 香 精 香 氣 有 無 差 別 9 使 用 不 同 濃 度 的 酒 或 水 製 作 出 的 香 精 有 無 差 別 10 觀 察 水 果 和 香 草 何 者 味 道 較 濃 13

伍 研 究 結 果 本 研 究 探 討 不 同 濃 度 白 酒 及 95% 酒 精 萃 取 果 皮 與 香 草 植 物 中 的 酯 類 之 可 行 性 ; 橘 子 皮 檸 檬 皮 以 及 柚 子 皮 是 不 花 分 文 廢 物 再 利 用 的 天 然 芳 香 劑, 將 這 些 果 皮 放 在 房 間 的 一 角 落, 就 會 飄 散 出 清 香 宜 人 的 氣 息 用 火 點 燃 果 皮, 則 可 以 驅 除 惱 人 的 蚊 子, 不 用 擔 心 化 學 藥 劑 影 響 健 康 的 問 題 萃 取 法 並 不 能 獲 得 極 純 淨 的 產 物, 故 由 萃 取 所 得 之 初 產 物 需 再 進 一 步 蒸 餾 純 化 精 製 我 們 將 果 皮 切 碎 研 細 並 將 香 草 清 洗 乾 淨 後 各 別 浸 入 20% 50% 的 白 酒 及 95% 酒 精 溶 液 中, 經 封 瓶 後 將 瓶 內 容 物 不 停 甩 轉 或 經 歷 一 段 時 間 後 取 其 上 部 浸 液 倒 於 濾 紙 再 濾 出 清 液, 即 可 取 得 果 皮 內 含 可 以 溶 於 酒 精 之 各 種 成 分 一 利 用 不 同 方 法 提 取 果 皮 精 油 結 果 ( 一 ) 萃 取 實 驗 : 不 同 溶 劑 果 皮 種 類 分 液 漏 斗 是 萃 取 時 所 使 用 的 容 器, 它 的 下 端 有 一 個 單 孔 活 栓, 在 上 端 則 有 一 瓶 塞 可 封 住 瓶 口 使 用 之 前 先 檢 查 瓶 塞 和 活 栓 是 否 緊 密 接 合, 加 入 水 測 試 是 否 會 洩 漏, 如 果 有 洩 漏, 可 將 活 栓 鎖 緊 一 些 分 液 漏 斗 的 活 栓 通 常 為 磨 砂 玻 璃 接 口, 本 實 驗 瓶 塞 避 免 塗 抹 凡 士 林 以 免 污 染 溶 液, 用 水 稍 微 潤 濕 一 下 磨 砂 的 部 分 即 可 取 代 凡 士 林 的 功 能 分 液 漏 斗 的 容 積 必 須 足 夠 容 納 所 有 的 試 樣 溶 液 和 萃 取 溶 劑, 還 需 要 有 剩 餘 的 空 間 以 便 於 萃 取 時 的 搖 動, 通 常 溶 液 的 體 積 不 要 超 過 分 液 漏 斗 四 分 之 三 的 容 積 萃 取 結 果 依 本 組 成 員 以 嗅 聞 方 式 判 定 如 下 表 : 表 4 果 皮 依 不 同 溶 劑 萃 取 結 果 水 果 種 類 米 酒 高 粱 酒 95 度 藥 用 酒 精 水 ( 對 照 組 ) 鳳 梨 皮 中 間 味 果 香 濃 郁 果 香 濃 郁 淡 檸 檬 皮 中 間 味 果 香 濃 郁 果 香 濃 郁 淡 柳 丁 皮 中 間 味 果 香 濃 郁 果 香 濃 郁 淡 百 香 果 皮 中 間 味 果 香 濃 郁 果 香 濃 郁 淡 14

萃 取 溶 劑 是 用 來 將 試 樣 溶 液 中 的 某 一 個 特 定 組 成 分 選 擇 性 的 溶 解 離 選 擇 萃 取 溶 劑 時, 須 要 考 慮 下 面 幾 項 因 素 : 選 擇 對 被 萃 取 物 質 有 較 大 溶 解 能 力 的 溶 劑 1. 萃 取 溶 劑 與 原 來 的 溶 劑 必 需 不 互 溶 2. 選 用 沸 點 較 低 的 溶 劑 以 便 萃 取 後 較 容 易 與 萃 取 的 物 質 分 開 且 較 容 易 回 收 3. 萃 取 溶 劑 不 可 與 被 萃 取 物 質 發 生 不 可 逆 的 化 學 變 化 此 外, 價 格 便 宜 操 作 簡 便 不 可 燃 以 及 無 毒 性 等, 也 是 選 擇 溶 劑 應 該 考 量 的 因 素 ( 二 ) 浸 泡 法 : 不 同 溶 劑 果 皮 種 類 浸 泡 結 果 依 本 組 成 員 以 嗅 聞 方 式 判 定 如 下 表 : 表 5 果 皮 依 不 同 溶 劑 浸 泡 結 果 水 果 種 類 米 酒 高 粱 酒 95 度 藥 用 酒 精 水 ( 對 照 組 ) 鳳 梨 皮 中 間 味 果 香 濃 郁 果 香 濃 郁 不 適 用 檸 檬 皮 中 間 味 果 香 濃 郁 果 香 濃 郁 不 適 用 柳 丁 皮 中 間 味 果 香 濃 郁 果 香 濃 郁 不 適 用 百 香 果 皮 中 間 味 果 香 濃 郁 果 香 濃 郁 不 適 用 二 利 用 不 同 方 法 來 提 取 香 草 精 油 結 果 ( 一 ) 萃 取 實 驗 : 不 同 溶 劑 香 草 表 6 香 草 植 物 依 不 同 溶 劑 萃 取 結 果 香 草 種 類 米 酒 高 粱 酒 95 度 藥 用 酒 精 水 ( 對 照 組 ) 迷 迭 香 中 間 味 香 氣 濃 郁 香 氣 濃 郁 淡 薄 荷 中 間 味 香 氣 濃 郁 香 氣 濃 郁 淡 香 茅 中 間 味 香 氣 濃 郁 香 氣 濃 郁 淡 九 層 塔 中 間 味 香 氣 濃 郁 香 氣 濃 郁 淡 15

( 二 ) 浸 泡 法 : 不 同 溶 劑 香 草 表 7 香 草 植 物 依 不 同 溶 劑 浸 泡 結 果 香 草 種 類 米 酒 高 粱 酒 95 度 藥 用 酒 精 水 ( 對 照 組 ) 迷 迭 香 中 間 味 香 氣 濃 郁 香 氣 濃 郁 不 適 用 薄 荷 中 間 味 香 氣 濃 郁 香 氣 濃 郁 不 適 用 香 茅 中 間 味 香 氣 濃 郁 香 氣 濃 郁 不 適 用 九 層 塔 中 間 味 香 氣 濃 郁 香 氣 濃 郁 不 適 用 我 們 也 有 以 蒸 餾 法 去 製 作 香 精, 發 現 蒸 餾 法 不 可 以 酒 精 當 溶 劑 因 為 酒 精 的 沸 點 較 水 低 ( 約 78 ), 而 果 皮 中 的 酯 類 沸 點 比 水 跟 酒 精 都 高, 因 此 用 酒 精 當 溶 劑 時 無 法 將 果 皮 中 的 酯 類 完 全 蒸 餾 出 來 就 以 蒸 發 完, 所 以 香 氣 比 以 水 當 溶 劑 淡 上 許 多 經 過 約 一 星 期 左 右 後, 本 組 成 員 以 嗅 聞 方 式 判 定 發 現 柳 丁 皮 和 迷 迭 香 的 香 氣 最 濃 烈, 百 香 果 皮 和 九 層 塔 香 氣 最 淡, 另 外 我 們 使 用 酸 鹼 試 紙 來 測 量 不 同 濃 度 的 酒 精 在 浸 泡 前 與 浸 泡 後 的 酸 鹼 差 別, 發 現 原 本 的 酸 鹼 值 : 乙 醇 = 米 酒 > 高 粱 酒, 放 入 其 他 香 草 或 水 果 後 酸 鹼 值 大 致 都 會 提 升 0.5~1 左 右 圖 4 萃 取 前 後 溶 劑 ph 值 比 較 實 驗 16

陸 討 論 植 物 可 以 用 溶 劑 蒸 餾 壓 榨 浸 泡 等 方 法 萃 取 出 植 物 精 油, 蒸 餾 壓 榨 這 些 程 序 本 身 並 沒 有 化 學 汙 染, 所 以 植 物 精 油 可 以 說 是 全 植 物 成 分, 但 一 千 公 斤 的 水 果 可 能 做 得 出 八 百 公 斤 的 果 汁, 卻 不 一 定 能 得 到 一 公 斤 的 精 油, 可 想 而 見 精 油 的 成 本 更 高 於 果 汁 ; 因 此 很 多 食 品 加 工 產 品 會 添 加 便 宜 的 化 工 香 料, 影 響 民 眾 健 康 本 研 究 探 討 以 白 酒 萃 取 果 香 精 油 的 可 行 性, 希 望 能 將 產 品 直 接 用 來 添 加 在 食 品 製 造 過 程, 例 如 麵 包 烘 焙 麵 條 生 產 天 然 無 毒 的 食 品 溶 劑 法 亦 稱 共 沉 澱 法 將 植 物 或 果 皮 研 碎 溶 解 於 有 機 溶 劑 中, 蒸 去 有 機 溶 劑, 即 可 得 到 產 品 常 用 的 有 機 溶 劑 有 氯 仿 無 水 乙 醇 95% 乙 醇 丙 酮 等 本 法 的 優 點 為 避 免 高 熱, 適 用 於 對 熱 不 穩 定 或 揮 發 性 高 的 水 果 精 油 酯 類 本 研 究 以 市 面 常 見 的 米 酒 高 梁 酒 及 藥 用 酒 精 作 為 萃 取 溶 劑, 實 驗 對 照 組 則 以 水 做 為 溶 劑 實 驗 結 果 顯 示 : 酒 精 濃 度 越 高 對 果 皮 和 香 草 中 的 酯 類 成 分 萃 取 效 果 越 好 表 8 果 皮 在 不 同 溶 劑 中 萃 取 優 劣 比 較 水 果 種 類 米 酒 高 粱 酒 95 度 藥 用 酒 精 水 ( 對 照 組 ) 鳳 梨 皮 普 通 優 優 少 檸 檬 皮 普 通 優 優 少 柳 丁 皮 普 通 優 優 少 百 香 果 皮 普 通 優 優 少 表 9 香 草 在 不 同 溶 劑 中 萃 取 優 劣 比 較 香 草 種 類 米 酒 高 粱 酒 95 度 藥 用 酒 精 水 ( 對 照 組 ) 迷 迭 香 普 通 優 優 少 薄 荷 普 通 優 優 少 香 茅 普 通 優 優 少 九 層 塔 普 通 優 優 少 17

利 用 溶 劑 法 提 取 時, 選 擇 溶 劑 的 原 則 是 : 相 似 相 溶, 相 似 指 的 是 極 性 相 似, 即 所 選 溶 劑 的 極 性 要 與 所 提 取 成 分 的 極 性 相 似 常 見 溶 劑 的 極 性 大 小 順 序 是 : 水 > 乙 醇 甲 醇 丙 酮 > 丁 醇 > 乙 酸 乙 酯 > 氯 仿 > 乙 醚 > 苯 > 環 己 烷 > 石 油 醚, 從 植 物 果 皮 中 提 取 酯 類 成 分 時, 由 於 存 在 多 種 成 分 之 間 的 相 互 增 溶 作 用, 因 此 萃 取 效 果 的 好 壞, 通 常 依 提 取 要 求 目 的 成 分 及 雜 質 的 性 質 差 別 以 及 溶 劑 的 溶 解 能 力 來 確 定 本 研 究 結 果 顯 示 : 柑 橘 類 果 皮 出 油 率 比 鳳 梨 百 香 果 要 多 出 約 20% 表 10 果 皮 出 油 率 比 較 水 果 種 類 米 酒 高 粱 酒 95 度 藥 用 酒 精 水 ( 對 照 組 ) 鳳 梨 皮 普 通 多 多 少 檸 檬 皮 普 通 多 多 少 柳 丁 皮 普 通 多 多 少 百 香 果 皮 普 通 多 多 少 浸 泡 法 中 我 們 使 用 可 食 用 且 常 見 的 酒 精 或 水 當 溶 劑, 但 因 酒 類 的 成 本 較 為 昂 貴 所 以 我 們 另 外 嘗 試 以 橄 欖 油 當 溶 劑 去 浸 泡 水 果 及 香 草 天 然 水 果 香 精 的 用 途, 一 般 用 於 香 氛 化 妝 品 或 添 加 於 飲 用 水 中 增 加 口 感, 生 產 技 術 也 都 由 歐 美 進 口 有 鑒 於 市 場 上 對 水 果 的 多 元 利 用, 本 組 同 學 想 藉 著 從 便 宜 取 得 容 易 的 果 皮 原 料 中 提 取 出 酯 類 成 分, 如 此 可 大 幅 降 低 價 格, 並 在 市 場 上 更 具 競 爭 性 18

柒 結 論 多 數 的 酯 類 都 具 有 香 味, 是 水 果 中 香 味 的 來 源 本 研 究 結 論 如 下 : 一 從 果 皮 中 自 製 酯 類 香 精 與 市 面 購 買 之 成 份 並 無 太 大 差 異 二 柑 橘 類 果 皮 出 油 率 比 鳳 梨 百 香 果 要 多 出 約 20% 三 酒 精 濃 度 越 高 對 果 皮 和 香 草 中 的 酯 類 成 分 萃 取 效 果 越 好 四 浸 泡 法 須 長 時 間 靜 置, 果 皮 會 有 腐 敗 現 象, 不 宜 用 水 作 為 萃 取 溶 劑 五 萃 取 法 用 水 當 溶 劑 香 氣 較 酒 精 淡 六 蒸 餾 法 的 溶 劑 不 宜 用 酒 精 而 是 水, 因 水 的 沸 點 比 酒 精 高 七 浸 泡 法 的 水 果 香 氣, 柳 丁 皮 > 檸 檬 皮 > 鳳 梨 皮 > 百 香 果 皮 八 浸 泡 法 的 香 草 香 氣, 迷 迭 香 > 薄 荷 > 香 茅 > 九 層 塔 九 浸 泡 法 或 萃 取 法 香 草 的 香 氣 都 較 水 果 濃 烈 十 萃 取 法 較 浸 泡 法 複 雜, 且 還 需 經 過 蒸 餾 才 能 得 到 較 純 的 產 物, 但 相 對 香 氣 也 較 濃 烈 十 一 酒 精 溶 劑 在 浸 泡 後 的 酸 鹼 值 大 致 都 會 提 升 19

捌 參 考 資 料 及 其 他 一. 化 工 群 科 中 心 2013 年 12 月 7 日, 取 自 http://www.slvs.tc.edu.tw/125/20130802093848.pdf 二. 魏 明 通, 無 機 化 學,2001 年 10 月, 五 南 圖 書 出 版 社 三. 邱 吉 爾 鄭 文 輝, 有 機 化 學 實 驗,2005 年 8 月, 新 文 京 開 發 出 版 有 限 公 司 四. 張 惠 玲, 有 機 化 學 實 驗,2004 年 9 月, 新 文 京 開 發 出 版 有 限 公 司 五. 廖 明 淵, 化 學 實 驗 - 環 境 保 護 篇,1999 年 6 月, 文 京 開 發 出 版 有 限 公 司 六. 國 科 會 高 瞻 自 然 科 學 教 學 資 源 平 台, 取 自 http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=4530 七. 維 基 百 科 2011 年 1 月, 取 自 http://zh.wikipedia.org/zh-hant/%e8%83%b6%e5%8e%9f%e8%9b%8b%e7%99%bd 八. 梁 家 有 機 農 場 部 落 格 - 認 識 天 然 香 精 2007 年 8 月, 取 自 http://www.greencom.com.tw/lj/node/135 九. 奇 摩 知 識 家 2005 年 4 月, 取 自 http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1405101315501 十. 洪 偉 章 李 金 枝, 化 妝 品 原 料 與 功 能,2006 年 10 月, 藝 軒 圖 書 出 版 社 20