植物精油萃取概論 Essential Extraction 授課 : 歐明秋 2hr
內容大綱 歷史發展 蒸餾法 壓榨法 脂吸法 溶劑萃取法 二氧化碳萃取法 2013/8/1 All Rights Reserved by Michelle Ou 2
Essential Oils Definitions The term essential oil is used to refer to highly volatile substance isolated by steam distillation from an odoriferous plant of a single botanical species. Ref. The New Encyclopedia Britannica, 4, p. 563, Edited by R. P. Gwinn, 15th Edition.(1985). Essential Oils Fragrances 2013/6/18 All Rights Reserved by Michelle Ou 3
植物精油的本質 植物精油 (Essential Oil) 又稱植物精質或植物揮發油, 是芳香植物中含有濃厚氣味的物質 Essential 源自 Quintessence 大英牛津字典解釋 一種物質最主要濃縮的萃取 古文哲學及煉金術認為是 物質的靈魂 德語意為 虛無飄渺之油 8/1/2013 All Rights Reserved by Michell Ou 4
植物如何產生精油? 植物行光合作用產生精油 天上 太陽 ( 電磁能 )+ 地下 水分 植物藉由光合作用, 葉綠素 + 水分 + 二氧化碳 + 太陽光 葡萄糖 酵素分解 異戊二烯 (Isoprene, IPP), 再由異戊二烯衍生出萜烯 ( 如單萜烯 倍半萜烯 雙萜烯等 ), 幾乎所有的精油成分都由此衍生而來 8/1/2013 All Rights Reserved by Michell Ou 5
異戊二烯 isoprene C 5 H 8 系統命名 2- 甲基 -1,3- 丁二烯 (2- methyl-1,3-butadiene) H H H H C C 5 C C 1 2 3 4 H H H C H 2010/09/01 All Rights Reserved by Michelle Ou 6
萜烯命名 精油中萜烯分子不是含兩個就是三個異戊二烯單體, 首度發現萜烯分子有十個碳據此加以系統化命名, 稱單萜烯, 後來雖發現組成最小單元體是異戊二烯, 該名稱沿用已久 單萜烯 (monoterpene; mono=one)= 2 IPP 倍半萜烯 (sesquiterpene; sesqui=one & half) = 3 IPP 雙萜烯 (diterpene; di=two) = 4 IPP 叁萜烯 (triterpene; tri=three) 以上的化合物屬於蠟質成分, 一般很難在蒸汽蒸餾法所提煉的精油中被發現 2010/09/01 All Rights Reserved by Michelle Ou 7
植物精油的來源 精油存在於植物不同之部位 花朵 - 玫瑰 茉莉 橙花 洋甘菊 葉子 - 尤加利 茶樹 薰衣草 苦橙葉 絲柏 杜松 ( 針葉 ) 根部 - 岩蘭草 薑 樹皮 - 肉桂 黃樺 樹心 - 檀香木 花梨木 果皮 - 檸檬 萊姆 葡萄柚 佛手柑 苦橙 種子 - 藏茴香 芫荽 地下莖 - 纈草 花頂端 - 馬鬱蘭 球莖 - 蒜 樹脂 - 乳香 沒藥 安息香 8/1/2013 All Rights Reserved by Michell Ou 8
植物精油的來源 _ 續 精油不止存在於植物的一個部分 薰衣草精油 - 存於葉子與花朵 一種植物不止僅提煉一種精油 橙樹皮 - 苦橙 Bitter Orange 橙樹葉 - 苦橙葉 Petitgrain 橙樹花 - 橙花 Neroli 8/1/2013 All Rights Reserved by Michell Ou 9
植物精油的功用 精油具有吸引昆蟲授粉 防蟲 抗菌功效 保護植物得以生存的重要成分 植物精油並非植物維生的唯一物質 並非所有植物均含有精油 8/1/2013 All Rights Reserved by Michell Ou 10
萃取精油 精油是一種萃取自植物原料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 花露水等皆是 一年四季中的哪個季節 甚至是一天當中的哪個時段進行採收都是非常重要的關鍵 茉莉必須在黃昏摘取 玫瑰需在清晨露水尚未蒸發之前摘取 2013/8/1 All Rights Reserved by Michelle Ou 11
A brief history of essential oil extraction http://analytical.dk/uploads/brochure%20neos%20(rev.%2000-2010).pdf Around 2500BC Egyptians invented the fumigation Around 500 BC Greeks developed the Enfleurage 8 th Century The alembic by Avicenna 19 th -20 th Century Modern alembic,steam extraction, Cold pressing 16 th Century Florentine vase by Della Porta 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 12
Distillation( 蒸餾法 ) 最早追溯自 5000 年以前美索不達米亞 目前所用為中古世紀的阿拉伯人所發明 其技術由現今法國香水之郷格拉斯 (Grasse) 發揚光大 http://www.parisco.com.tw/dis.htm 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 13
蒸餾時機 香蜂草 玫瑰一經採收即刻進行蒸餾 甘菊花瓣蒸餾前必須乾燥處 廣霍香蒸餾前還必須經過乾燥及發酵 http://www.lovelifewitheo.com/wpcontent/uploads/2010/07/istock_000002976049xsmall.jpg 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 14
水蒸餾法 (Water Distillation) http://en.wikipedia.org/wiki/file:condensers.jpg 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 15
蒸汽蒸餾法 (Steam distillation) 植物直接被水蒸汽團團圍住, 精油因蒸汽熱度而突破儲油細胞釋放出來 http://www.lotuspress.com/lotusbrands/tiferetonline/eo01.html 2013/8/1 All Rights Reserved by Michelle Ou 16
精油蒸餾產率 100 kg 新鮮植物蒸餾所得精油量 Eucalyptus globulus 2 ~ 3 kg Lavande officinale Marjolaine à conquilles Géranium roast Méllisse officinale Rose de Dammas ~ 1 kg 200 ~ 400 g 100 ~ 300 g 15~ 20 g 3 ~ 8 g 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 17
家庭蒸餾精油 許多舊版芳聊書籍會鼓勵在家自行蒸餾植物精油 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 18
Expression( 壓榨法 ) 佛手柑檸檬萊姆等柑橘類水果精油最簡單的萃取方式是壓榨取得 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 在美國, 柑橘精油屬於果汁工業的副產品, 許多較次等柑橘精油摻有壓榨果汁後之果皮再行蒸餾過的劣等精油 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 19
Enfleurage( 脂吸法 ) 這種方法曾經大量運用在香水工業, 特別是萃取一些花瓣植物精油 ; 如茉莉 橙花 晚香玉 珍貴的花朵香味會被蒸汽破壞, 不能用蒸餾法萃取 香水之城 (Grasse) 仍有少數蒸餾廠以脂吸法萃取精油, 供觀光客參觀 http://www.mimifroufrou.com/scentedsalamander/200 6/09/scented_images_still_images_fr.html 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 20
香花香氣以油脂吸附裝置 2013/8/1 All Rights Reserved by Michelle Ou 21
凝香體與原精 芳香植物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 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, 留下的液體精油, 稱為原精 (Absolute) 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 22
超臨界二氧化碳萃取法 sc co 2 超臨界流體 Supercritical Fluid (SCF) 是在超過臨界壓力 (Pc) 和臨界溫度 (Tc) 的條件下形成的, 利用傳統的氣體增加壓力或提高溫度都可形成超臨界流體 SCF 常採用液態二氧化碳來作為流動相, 然而它對極性和高分子量化合物的萃取效率並不好, 因此可藉由在非極性超臨界流體中加入少許的極性有機溶劑 ( 如甲醇 ) 來增強對溶質之溶解度及改變選擇性 2013/8/1 All Rights Reserved by Michelle Ou 23
超臨界二氧化碳萃取法 1980 年發明, 萃取的植物精油非常接近植物原有的芳香植物組成 使用設備數量龐大且器材昂貴, 因此用此法萃取的精油價格相當昂貴 將 CO 2 壓力增壓, 此高壓氣體可以溶解植物中的芳香精油, 當壓力降低 CO 2 由液態變為氣態, 液霧態的精油即被分離蒐集, 較無溶劑殘存之虞, 但 CO 2 屬酸性氣體, 質疑會破壞精油中化學物質 http://www.instrument.com.cn/netshow/c11039.htm 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 24
Supercritical (SC) CO 2 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 25
超臨界二氧化碳萃取法 該方法所萃取的精油萜烯類含量低, 酯類較高, 並且會出現一些蒸餾法無法萃取的大分子物質 (220 以下 ) 精油中萜烯類物質是透過蒸餾程序而變化產生, 超臨界二氧化碳萃取精油雖然較接近植物原精, 但未必就好 以薑精油為例 : 超臨界二氧化碳萃取的精油氣味強, 卻也容易刺激敏感性肌膚, 且價格非常昂貴 2013/8/1 All Reserved by Michelle Ou 26
蒸餾法優缺點比較 萃取法優點缺點 水相蒸餾法 蒸氣蒸餾法 溶劑萃取法 壓榨法 超臨界萃取 保持溫度不超過 100, 避免過熱而破壞某些組成成分 容易在化學實驗室中使用, 只需簡陋的設備就能萃取精油 不受微生物污染且無呈色物質干擾 大量生產時較為經濟, 耗費較少的人力和複雜的萃取設備 快速, 且降低對精油中化合物的傷害 適於萃取富含揮發性單 雙萜烯成分之精油 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 較完整的化學組成成分 溶劑予以回收 使用的儀器簡單且不會造成高溫破壞 適用於易揮發的油品, 例如佛手柑和檸檬精油, 該精油因為含有高劑量的單萜烯特別容易揮發 沒有溶劑殘留的問題 得到高品質油品 類似活生生的植物 較多高音調之成份 低溫 高萃取率 完全無汙染及具高濃縮倍率 耗時冗長的過程 需要進一步純化, 令其乾燥而除去水分 成分的分子量最多不超過 225~250 需要進一步純化, 令其乾燥而除去水分 成分的分子量最多不超過 225~250 必需先行倒碎再萃取 溶劑 農藥殘留 只適合用來萃取精油含量較高的植物 富含蠟質等其他雜質, 保存期限短 農藥殘留 設備昂貴且複雜 高壓下操作具有危險性及需要高技術 2013/8/1 All Rights Reserved by Michelle Ou 27
精油進出口統計 資料來源 : 財政部關稅總局統計資料庫查詢 億元 貨物價值 公噸 貨物重量 60 6,000 50 5,000 40 30 20 10 4,000 3,000 2,000 1,000 進口 出口 0 2008 2009 2010 2011 2012 0 2008 2009 2010 2011 2012 進口金額逐年成長 (44 53 億元 ) 重量逐年遞減 (917 834 公噸 ) 出口金額逐年萎縮 (55 25 億元 ) 出口重量逐年萎縮 (5059 1561 公噸 ) 2013/8/1 All Rights Reserved by Michelle Ou 28
課程用書及参考書目 課程用書 ( 線上試閱 ) 歐明秋 游銅錫 林麗雲 (2009) 精油化學 台北市 : 華杏書局有限公司 参考書目 Sue Clarke(2002, April), Essential Chemistry for Safe Aromatherapy, Churchill Livingstone; 1 edition, ISBN: 978-0443064852 E. Joy Bowles(2004, April), The Chemistry of Aromatherapeutic Oils, Allen & Unwin Academic; 3rd edition, ISBN: 978-1741140514
萃取過程觀摩學習 (Video)
Anti-infectious effects Strong antibacterial and antifungal properties. Components Bacteria type Linalool Bacteri ( 細菌 ) Geraniol Fungi ( 真菌 ) Menthol Terpinen-4-ol Linalool α-terpineol half of the 18 bacteria and 12 fungi Escherichia coli, ( 大腸桿菌 ) Staphylococcus aureus ( 金黃色葡萄球菌 ) Candida albicans ( 白色念珠球菌 ) Terpinen-4-ol Pseudomonas aeruginosa ( 綠膿桿菌 ) All Rights Reserved by Michelle Ou 31
Anti-infectious Products http://www.savesafe.com.tw/prodimg/110 0/346/00/1100346_00_main.jpg http://blog.sina.com.tw/myimages/135/25991/images/1155713688_0.jpg All Rights Reserved by Michelle Ou 32
單方精油依官能基分類查詢索引 官能基 常見精油 單萜烯 Monoterpenes Bergamot Grapefruit Lemon Frankincense Orange, sweet 倍半萜烯 Sesquiterpenes Cedarwood Chamomile, G. Ginger Meyrrh Ylang Ylang 單萜烯醇 Monoterpenols Geranium, bourbon Rose(Bulgaria) Neroli Thyme, linalol Rosewood 倍半萜醇 Sesquiterpenols Patchouli Sandalwood Vertiver 雙萜烯醇 Diterpenols Clary sage 酚 Phenol Basil(Vietnam) Clove bud Thyme, thymol Cinnamon leaf 酚醚 Phenyl Methyl Ether Basil Sweet fennel Tarragon 醛 Aldehydes Cinnamon bark Lemongrass May chang Citronella Melissa 酮 Ketones Rosemary(camphor) Camphor Sage Spearmint 酯 Esters Clary sage Lavender Lavendin Camomile, R Petitgrain 香豆素 Coumarins Bergamot Lime Orange, Sweet Jasmine Mandarin 氧化物 Oxides Eucalyptus Tea Tree Rosemary Cajeput
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