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香料植物的综合利用
我国是香料香精生产和使用的大国,自古以来天然香料就是我国在国际上最有特色、最具竞争力也是最早大量出口创汇(天然樟脑就是一个很好的例子)的产业之一。但是,进入21世纪以后,我国的天然香料生产企业和种植天然香料的农户却没能“过上好日子”,经济效益总体欠佳,或时好时坏,究其原因,是因为各种香料植物的综合利用工作没有做好,有的至今没有开展综合利用。
天然香料主要来源于香料植物,从香料植物的各个器官(花、叶、茎、根、皮、果、籽等)和分泌物通过蒸馏、萃取、吸附、压榨等方法提取各种精油以后,副产相当于精油数十倍乃至数千倍重量的“残渣”、“废液”,长期以来或随便丢弃,或当柴烧,很少得到充分利用,甚为可惜。
一棵草木,精油只是大量生物质里的一小部分,也许它“最有价值”的并不只是这一点点精油,例如柑橘类(橙、柠檬、柑、橘、柚等)植物,人类大量种植它们最早、最大的目的在于其可食用的果肉,我们在收获、加工时除了得到果肉(果汁)外,还可以从果皮中提取价值很高的果胶、橙皮苷、类胡萝卜素等;从花、叶中可以制取黄酮、叶绿素、类胡萝卜素、活性多糖等;大量的枝干、根也很有利用价值。精油(虽然果肉、果皮、花、叶都含有精油)在这些加工工序中都是作为“副产品”得到的,只是该植物的“第二价值”、也许只能是“第三价值”或“第四价值”而已。
花精油植物的综合利用
花精油植物包含:玫瑰、月季、蔷薇、大花茉莉、小花茉莉、素馨、桂花、白兰、黄兰、广玉兰、木兰、辛夷、铃兰、兰花、梅花、水仙、番红花、牡丹、紫荆、栀子、百合、依兰依兰、玉簪、鹰爪、鸡蛋花、荷花、姜花、各种菊花、树兰(米兰)、丁(子)香、橙花、玳玳、柚花、各种柑橘花、樟花、红花、九里香、山苍子花、金针菜、缬草、岩蔷薇、薰衣草、刺槐、金合欢、紫藤、海桐、沙枣、紫罗兰、腊梅、辣木、月见草、夜来香、含笑、忍冬(金银花)、忽布(啤酒花)、香石竹(康乃馨)等等。这些香花大多比较宝贵,从中取得的精油也较贵重。最好采用超临界、亚临界二氧化碳或适当的有机溶剂萃取得到浸膏,再用乙醇提取净油,这样做一般得率会高一些。提取净油后的“残渣”还可以进一步从中提取色素(花青素、类胡萝卜素等)、多酚、黄酮等。
采用水蒸气蒸馏法提取精油时副产的“香露”有许多现已用于芳香疗法或配制化妆水,如玫瑰香露、桂花香露、玳玳花香露、薰衣草香露、芳樟香露等,得到好评,生产工厂也受益匪浅。蒸馏后的“残渣”可以提取色素(花青素、类胡萝卜素等)、多酚(黄酮、酚酸、原花青素等)、活性多糖、各种维生素(主要是维生素C、维生素E等)、矿物质等。这些成分都是非常宝贵的,可以作为高级化妆品、食品、保健品的添加剂。提取这些成分以后的“渣子”一般都含有较多的蛋白质、淀粉、膳食纤维等,可以提取利用或直接用作饲料。
目前我国只有玫瑰花、茉莉花、桂花和金银花的综合利用开展了一些前期工作,其它花的综合利用几乎都不受重视,令人痛惜。
叶精油植物的综合利用
叶精油植物——桉、樟、肉桂、天竺桂、月桂、松、杜松、柏、杉、桦、艾、蒿、龙蒿、薰衣草、杜鹃、芦荟、岩蔷薇、过路黄、灵香草、排香草、柠檬、橙、玳玳、柚、各种柑橘、百里香、地椒、薄荷、椒样薄荷、留兰香、藿香、广藿香、茴藿香、迷迭香、活血丹、胡卢巴、姜味草、荆芥、土荆芥、罗勒、丁香罗勒、香蜂花、牛至、甘牛至、马郁兰、香青兰、神香草、石荠苎、香薷、石香薷、小鱼仙草、鼠尾草、紫苏、香紫苏、吉龙草、益母草、冬青、木豆、地檀香、滇白珠、杜香、香茅、柠檬草、橘草、枫茅、芸香草、紫罗兰、艾纳香、苍耳、泽兰、佩兰、马鞭草、黄荆、山草果、细辛、天竺葵、互叶白千层(“茶树”)、稠李、烟草、欧芹、莳萝、芫荽、众香、菖蒲、树兰、九里香、降真、黄皮、山苍子、八角茴香、小茴香等等,它们的叶子大多是用水蒸气蒸馏法提取各种精油的,蒸馏后的“叶渣”目前都是就地当作燃料烧掉,虽然这也算是一种“综合利用”,但如果有机会分析一下“叶渣”的成分,就会觉得太可惜了。
所有植物的绿叶都含有丰富的叶绿素、类胡萝卜素,大多数还含有一种或多种有价值的药用或保健用物质,如多酚(黄酮、酚酸、花青素、原花青素等)、生物碱、木脂素、皂苷、活性多糖、有机酸、萜类化合物、甾醇、维生素等,只要通过分析,“找出”其中一个较有价值的成分,把它提取出来,都有可能创造很高的经济效益。如桉树叶大多含有较多的黄酮,提取桉叶油后的“渣”可以用热水、乙醇等浸取出黄酮,提纯后即得成品(芦丁),价值甚高,现在国内外需求量很大;香紫苏“渣”可提取香紫苏醇(用于制造降龙涎香醚和香紫苏内酯);薰衣草“渣”可以提取类胡萝卜素、叶绿素、维生素E、激素、脂肪酸酯等;各种松叶提取松叶油后都可以再进一步用有机溶剂提取“松叶(松针)浸膏”,这松叶浸膏富含叶绿素、类胡萝卜素、花青素、各种维生素、多酚、黄酮、甙类、萜类、粗蛋白、氨基酸、不饱和脂肪酸等等,现已开发作为一种保健品,具有镇静、镇痛、解热、抗炎、镇咳、祛痰、抗氧化、减缓衰老、抗疲劳、抗突变、降血脂、降血糖、降低总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇、利胆降压、抑菌等作用,当然也可以把浸膏里每一种成分分离出来利用,价值更高;艾蒿叶“渣”可以提取多酚(黄酮、酚酸、儿茶素等)、甾醇和多糖;迷迭香全草提取精油后再用有机溶剂提取鼠尾草酸、鼠尾草酚、迷迭香酚、表迷迭香酚、异迷迭香酚等抗氧化剂;提取精油后的“残渣”有的可以制作植物膳食纤维材料。
厦门牡丹香化实业有限公司对芳樟树叶的综合利用工作是一个很好的例子,已经从提取芳樟叶油后的“叶渣”制取类胡萝卜素、叶绿素铜钠、樟木脂素、樟叶黄酮、樟叶皂苷等,产生的经济效益是单单提取精油的数十倍。
枝干精油的综合利用
枝干精油植物包含:松、杜松、柏、桧、杉、樟、桦、芦笋、岩蔷薇、油楠、地檀香、杜鹃、黄荆、互叶白千层(“茶树”)、稠李、檀香、绿檀等。大的树干需要破碎成“木屑”才能用水蒸气蒸馏法提取精油,但蒸馏时间仍较长,消耗燃料多,得率较低,有些山区的农民用干馏法制取松、柏、杉的焦油(木馏油),副产木醋酸(对食品有增香、除臭及防腐作用,是一种香料兼防腐剂,用于肉类、鱼类、贝类干制品的增香防腐如熏火腿、洋火腿、香肠、鱼肉块、鱼香肠、鱼糕和鱼肉卷等,也用于沙丁鱼罐头、鳆鱼罐头和盐水火腿等,现在也用作饲料添加剂)和木炭(有的做成活性炭,价值更高)。松、柏、杉的焦油(木馏油)先用碱提取各种酚(愈创木酚、苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、4-乙基愈创木酚、二甲苯酚等)加以利用,余下的再精制为松、柏、杉精油。其它植物枝干的综合利用与叶子的利用有些相似,有的枝干含有价值较高的药用成分,可以用有机溶剂萃取蒸馏后的“残渣”加以利用。
叶精油植物和枝干精油植物提取各种“高价值”成分以后的“渣子”,一般的还可以用来种植食用菌,进一步提高它的利用价值。含半纤维素较高的“渣子”可以用水解法生产低聚木糖,这是一种很好的保健品,今后可能大量用作饲料添加剂;含纤维素较高的“渣子”可以用来造纸或制造各种人造板(纤维板、胶合板、木屑板等等),也可以考虑发酵制造沼气用来照明、发电等;含木质素较高的“渣子”可以考虑用氧化法制造香兰素和紫丁香醛;现在已经有办法用适当的溶剂、硫酸作催化剂把纤维素、半纤维素、木质素等高分子物质全部转化成液状的“多元醇”,用来制造醇酸树脂、胶合板等合成材料。
果肉、果实、果皮、荚果和籽类精油植物的综合利用
果肉、果实、果皮、荚果和籽类精油植物包含:甜橙、柠檬、柑、橘、柚、圆柚、越橘、番荔枝、番木瓜、菠萝、草莓、香荚兰、合欢、八角茴香、小茴香、胡卢巴、香芹、旱芹、白芥、辣椒、花椒、山苍子、芫荽、柏、紫穗槐、香榧、胡椒、肉豆蔻、草果、砂仁、黄葵、苍耳、茴芹、孜然等。柑橘和其它水果类(番荔枝、番木瓜、菠萝、草莓等)目前主要是采用压榨法得到果汁,再用高速离心机将精油分离出来,精油是生产果汁的“副产品”,果皮也是用压榨、离心法制取精油的,香气与果肉得到的不同。柑橘类果皮压榨后得到的“渣”可以提取黄酮(橙皮苷、新橙皮苷、柚皮苷、枳苷、川陈皮苷、新橙皮苷、柑橘素、二氢川陈皮素、甲基橙皮苷等)、柠檬苦素、生物碱(辛弗林、N-甲基酪胺等)、橘红多糖、果胶、类胡萝卜素、各种维生素等,其价值超过精油。提取精油后的砂仁“渣”含皂苷,可以提取利用。胡卢巴“渣”可以制取胡卢巴胶和薯蓣皂素。
种籽类提取精油后,有的含油脂量甚高,可以用压榨法或溶剂萃取法提取油脂。提取油脂后的“粕”一般蛋白质和淀粉含量较高,可以作饲料(加在其它饲料里喂养动物)。白芥提取芥子油(精油和油脂)后还可以提取各种甾醇和白芥子苷。小茴香提取精油和油脂后的“渣”还可以提取药用类黄酮。
八角茴香用水蒸气蒸馏法提取精油后的“残渣”含有超过10%的莽草酸,可以用甲醇等有机溶剂或水浸取、精制得到。莽草酸有抗炎、镇痛作用,通过影响花生四烯酸代谢,抑制血小板聚集,抑制动、静脉血栓及脑血栓形成,可作为抗病毒和抗癌药物中间体,还用于制造可有效对付致命的H5N1型禽流感病毒的药物“达菲”。
鳞茎精油植物的综合利用
鳞茎精油植物包含:葱、洋葱、蒜、薤等。用水蒸气蒸馏法提取精油后余下的“渣”含有大量的蛋白质、淀粉、膳食纤维、脂肪、各种维生素、类胡萝卜素、氨基酸、微量元素(尤其是硒、有机锗)等,营养丰富,仍然可以做成各种各样的菜肴、调味料、食品等——去掉强烈的辛辣味后往往更受一般人的欢迎。
提取精油后的洋葱“渣”含有较多的酚酸,食用对高血压、高血脂和心脑血管病人仍有很好的保健作用;洋葱是目前所知唯一含前列腺素A的食物,前列腺素A能扩张血管、降低血液黏度,因而具有降血压、减少外周血管和增加冠状动脉的血流量、预防血栓形成作用,对抗人体内儿茶酚胺等升压物质的作用,又能促进钠盐的排泄,可以考虑从提取精油后的洋葱“渣”提取前列腺素A;洋葱“渣”还含有一种名叫“栎皮黄素”9的物质,这是一种天然的血液稀释剂,是目前所知最有效的天然抗癌物质。
大蒜所含的多种成分中,其中几十种成分都有单独的抗癌作用。提取精油后的大蒜“渣”仍含有大量的蒜氨酸、大蒜辣素、大蒜新素、大蒜肽、胡蒜素等,蒜氨酸进入血液时便成为大蒜素,这种大蒜素即使稀释10万倍仍能在瞬间杀死伤寒杆菌、痢疾杆菌、流感病毒等。大蒜素与维生素B1结合可产生蒜硫胺素,具有消除疲劳、增强体力的奇效。大蒜素还能促进新陈代谢,降低胆固醇和甘油三酯的含量,并有降血压、降血糖的作用,故对高血压、高血脂、动脉硬化、糖尿病等有一定疗效。大蒜含有的肌酸酐是参与肌肉活动不可缺少的成分,对精液的生成也有作用,可使精子数量大增。大蒜“渣”还含有较多的黄酮、活性多糖、糖脂、蒜氨酸酶等,这些物质可以提取利用。
皮精油植物、树脂精油植物的综合利用
皮精油植物:肉桂、柏、杉、桦、厚朴、稠李等,这些植物的树皮用水蒸气蒸馏法提取精油后,一般含有较多的多酚,可以用水浸取法把多酚提取出来,其中有许多可以作保健品或功能性食品添加剂,价值最低的制作栲胶,余下的“渣”同枝干精油植物的利用类似。
树脂精油植物:安息香、秘鲁香、吐鲁香、苏合香、枫、没药、乳香、龙脑香、沉香、阿魏等,这些树脂制取纯净的净油后留下的“渣”都可以粉碎(或加入木料中粉碎)用作熏香材料,安息香、秘鲁香、吐鲁香、苏合香、枫等树脂有时含有较多的香兰素,可以考虑提取这种“天然香兰素”提高经济效益。
根和根茎精油植物的综合利用
根和根茎精油植物:甘松、缬草、甘草、樟、松、杉、香根草、败酱草、山败酱、马蹄香、狗脊、降香、茅香、姜、姜黄、高良姜、莪术、郁金、山奈、苍术、木香、土木香、当归、欧当归、川芎、莎草(香附子)、沙针、菖蒲、人参、鸢尾等,这些植物许多是药材,提取精油后的“残渣”仍然含有药用成分,如甘松“渣”含缬草萜酮、甘松新酮、甘松酮、甘松醇、青木香酮、广藿香醇、β-广藿香烯、甘松香醇、β-橄榄烯、甘松环氧化物、甘松香酮、异甘松新酮、甘松新酮二醇、甘松呋喃、去氧甘松香醇、甘松二酯、齐墩果酸、熊果酸、谷甾醇等;缬草“渣”含缬草素(可作安眠和降血压药物)、缬草碱、鬃草宁碱、缬草生物碱、猕猴桃碱、缬草宁碱等生物碱,尚含缬草三酯、异戊酰氧基二氢缬草三酯、缬草环臭蚁醛酯甙、咖啡酸、绿原酸、黄酮、谷甾醇等;甘草“渣”含有甘草甜素、甘草皂甙、黄酮、酚酸、香豆精、生物碱、甘草新木脂素、谷甾醇、甘草多糖等;当归“渣”含阿魏酸、豆甾醇、谷甾醇、钩吻萤光素等;欧当归“渣”含绿原酸、咖啡酸、香豆素衍生物等;山奈“渣”含山奈酚、山奈素和皮香豆素;川芎“渣”含4-羟基苯甲酸、咖啡酸、香荚兰酸、阿魏酸、瑟丹酸、大黄酸、香荚兰醛、匙叶桉油烯醇、β谷甾醇等;姜黄“渣”含姜黄素、双去甲氧基姜黄素、去甲氧基姜黄素、二氢姜黄素、姜黄新酮、姜黄酮醇、原莪术二醇、莪述双环烯酮、去氢莪术二酮、姜黄酮、甜没药姜黄醇、莪术烯醇、异原莪术烯醇、莪术奥酮二醇、原莪术烯醇、表原莪术烯醇、姜黄多糖、菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇、胆甾醇、苦味素等;高良姜“渣”含黄酮、皂苷等;人参“渣”含有大量的人参皂甙、甾醇及其甙类;等等。这些成分可以提取出来用于医药、保健品、色素、功能性食品添加剂和化妆品添加剂等。
根茎一般含有大量的淀粉,所以提取精油后的根茎可以粉碎、筛分制取淀粉,用于各种工业上的用途。
姜用压榨法、水蒸气蒸馏法、有机溶剂和二氧化碳萃取法得到精油或净油后的“残渣”都含有较多的姜辣素(分解生成姜酮、姜烯酮)、呋喃大牻牛儿酮,2-哌啶酸及天冬氨酸,谷氨酸,丝氨酸等多种氨基酸等,还含有大量的淀粉,可以单独提取出来利用。姜油“残渣”可以制作上好的植物膳食纤维产品。
提取精油后的鸢尾根茎粉和山奈根茎粉可作熏香材料,也用于制作香囊内容物。
用超临界、亚临界二氧化碳提取各种辛香料的油树脂已经现在不是什么“新事物”了,这种方法可以一步到位把辛香料里面水溶性、醇溶性和油溶性物质全部提取出来,还可以利用“分步降压”法把萃取到的物质按极性“切分”开,就像精馏法一样,更有利于辛香料的综合利用。例如辣椒,原来用水蒸气蒸馏法得到的精油只有香味,没有辣“味”,现在用超临界二氧化碳萃取,得到的浸膏、净油色香味俱佳,既包含了全部的香味物质,辣椒素一点不少,色素(辣椒红,属于类胡萝卜素)也全在其中。用这种浸膏再分步提取精油、辣椒素和类胡萝卜素也是很有价值的。其它辛香料如胡椒、花椒、姜、姜黄、藏红花、大蒜、葱和洋葱等用超临界、亚临界二氧化碳提取都与辣椒相似,是目前公认最好的提取方法。
超临界、亚临界二氧化碳提取各种辛香料后余下的“残渣”一般含有较多的蛋白质、淀粉,可作饲料(加到其它饲料里喂养动物)。
香料植物非产油部位的综合利用
如栀子的果实可以制取各种食用色素;黄葵的根、茎可制取黄葵蜀胶;牡丹的干燥根皮是一种中药,秋季采挖根部,除去细根,剥取根皮,晒干即为“丹皮”,生用或炒用,《本草纲目》称丹皮“滋阴降火,解斑毒,利咽喉,通小便血滞。”牡丹酚(丹皮的主要药用成分)有抗炎作用和镇静、降温、解热、镇痛、解痉等中枢抑制作用及抗动脉粥样硬化、利尿、抗溃疡等作用,牡丹皮的甲醇提取物有抑制血小板作用,对高血压有显著疗效,牡丹的茎、叶可以治疗血瘀病;柠檬的根和叶含伞形花内酯、东莨菪素、槲皮素、马栗树皮素和根皮素;甘草的叶含黄酮化合物——新西兰牡荆甙、水仙甙、烟花甙、芸香甙(芦丁)、异槲皮甙、紫云英甙、乌拉尔醇、新乌尔醇、新乌拉尔醇、乌拉尔宁、乌拉尔素、槲皮素、乌拉尔新甙等,甘草的地上部分分离可得到东莨菪素、刺芒柄花素、黄羽扇豆魏特酮、刺酮素以及甘草宁等;洋葱的根、叶含有较多的酚酸、黄酮和活性多糖,洋葱皮含有山奈苷和山奈酚——这些成分都可以提取出来作药用或保健品用;有许多香料植物的种子含油脂较多,如樟科、松科植物的大部分品种、侧柏、榧、化香树、白桦、无花果、观光木、瓜馥木、苦楝、香椿、黄连木、青香木、紫椴、花椒、茶、番木瓜、白木香、待霄草、藤五加、灯台树、华山矾、夹竹桃、藿香等的种子都可以用来制取油脂,供各种工业上的用途;金合欢等树干分泌出的树胶,成分与阿拉伯胶相同,可作阿拉伯胶使用;木本香料植物的枝干作为木材、人造板、造纸、熏香材料、烧炭(包括活性炭)、种植食用菌等使用众所周知,这里就不介绍了。
有些香料植物单单提取精油可能没有经济效益或者效益不高,开展综合利用后经济效益大大提高,从“没有价值”变成“大有利用价值”,例如“杂樟”,江南的许多城市每年修剪掉大量的“杂樟”枝叶,收集起来用水蒸气蒸馏法提取“杂樟油”,价值不高,所以长期以来不受重视。把这“杂樟油”通过精馏得到各种单体香料如桉叶油素、樟脑、芳樟醇、松油醇、各种萜烯等分别出售,价值高得多了;蒸馏精油以后副产的“残渣”再进一步提取叶绿素、类胡萝卜素、其它色素、黄酮、木脂素、皂苷等,其经济效益更加提高,变“无利可图”为“有利可图”。樟籽的利用也类似:先蒸馏提取樟油,再榨取或用有机溶剂提取得到油脂,这种油脂可以用来制造各种表面活性剂——现在山苍子油的综合利用最好也是走这一条路线。芸香草以前用作食用香料植物,后来发现它所含的生物碱有微毒性,现在是制取它的精油,再从中提取2-壬酮和甲基壬酮,用于合成其它高级香料和药物。
反过来,有的植物目前只利用了它的一些“有价值”部分,剩下的“残渣”如果含有香气成分的话,也可以考虑从中提取精油,创造更大的经济效益。如有些桉树现在只是用其树干,枝叶没有利用,如果把它们集中起来蒸馏提取“杂桉叶油”(可以再通过精馏得到桉叶油素、各种萜烯、萜醇等)将是一笔不小的财富;柑、橘、橙、柚、柠檬等果树在修剪时丢弃的大量枝叶也可以集中在一起蒸馏提取精油,增加一笔可观的收入;有许多水果制成果汁在浓缩时可以回收一部分精油,降低生产成本;木材加工厂每年副产大量的木屑,有的木屑(松、杉、樟等)香气很浓,把它们收集起来蒸馏或干馏提取香料,也可以增加收入。
(林翔云厦门牡丹香化实业有限公司)
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