水扩散法提取植物芳香油

郑卫东 马春生

水扩散法提取植物芳香油

郑卫东 马春生

《高中生物（选修1）》“生物技术实践”的专题6“植物有效成分的提取”课题1“植物芳香油的提取”是生物技术实践的重要学习内容，通过该课题的学习与实践，能够加深学生对植物有效成分的认识、增进对实验原理的理解，锻炼学生设计和安装实验装置的能力，培养学生的科学思维能力，养成良好的科学素养。

教材中介绍了 “植物芳香油的提取” 常用的水中蒸馏、水上蒸馏、水气蒸馏等方法。

教材中推荐的实验方法是水中蒸馏法。其实验的优点是：装置简单、易于装配、操作简便。 缺点是：控制稍难，会出现原料糊焦和有效成分水解等问题。为克服水中蒸馏法的缺点，更高效提取植物芳香油，笔者对该实验进行了改进，用水扩散法提取植物芳香油。

水扩散法也叫水扩散蒸气蒸馏。即利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，与常规蒸馏相比，其进汽方式不同，水蒸气是在常压下自上而下的通过植物层，首先将料层内的空气向下推出，水扩散还存在渗透过程，植物芳香油在水蒸气的作用下，从植物油腺中向外扩散，在上部稍大的水气压力（上部进水气和下部冷却的原因，使上部压力略大于下部）及重力作用下，水蒸气将植物芳香油带入冷凝器，蒸气由上往下作快速补充。芳香油无须全部气化即可到达装置底部并进入冷凝器。水扩散蒸馏装置具有易安装、操作简单、节约蒸气、蒸馏均匀、一致、蒸馏速率高、蒸馏产物收集率高、精油产量高、质量好等优点。

一、实验原理与装置

在圆底烧瓶内产生水蒸气进入三口烧瓶，水蒸气首先将装置内的空气向下推出，并在常压下自上而下地通过植物层，经过渗透扩散等过程，将挥发性较强的植物芳香油携带出来，在重力及蒸气压力差的作用下，水蒸气将植物芳香油带入冷凝器，冷凝后，锥形瓶内收集得油水混合物。

图1 水扩散蒸馏装置

二、实验操作

按图1安装装置，在圆底烧瓶内加入适量的水和少量沸石。从三口烧瓶的中间口加入经过洗涤并沥干的花瓣，加入少量的水，水量以倒置后水充满三口烧瓶的3个瓶颈为准。连接好实验装置，并保证气密性完好。加热产生蒸气进行实验，实验过程中如果产生蒸气过快，使装置内压力过大时，可打开A处活塞以减压并适时关闭，如果感觉三口烧瓶内的压力较大，可打开安全管下的B处活塞减压。实验结束时先打开A处活塞，使装置内外压强一致，然后熄灭酒精灯。取锥形瓶内的水油混合物进行观察和进行后续实验。

三、实验注意事项

连接圆底烧瓶和三口烧瓶之间的导管从左向右要略微抬高些，使冷凝的水能够回流到圆底烧瓶中。如果实验时此处导管中冷凝水较多，可打开A处活塞排水。

三口烧瓶的3个瓶颈内都用玻璃丝填充。最好在加入的植物原料中也拌有玻璃丝，以保持上下通导。在做实验时也可用铝箔加工成细丝来替代玻璃丝。

进气导管及安全管上部管口不要太规则，或者在管口上缠绕铝条或铜丝，以防植物原料堵塞管口（不可用铁丝，因为铁丝可能与水气及植物有效成分发生反应）。

注意防止橡皮塞脱落。实验前要塞紧，同时可用橡皮筋缠绕或加棉线缠绕捆扎，以防内压过大时胶塞及导管向下脱落，也可用铁丝夹将其固定。

四、对比分析

用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油，通常分为水中蒸馏

(如图2所示)、水上蒸馏、水气蒸馏(如图3所示)。现将的水扩散法与这三种方法的优缺点加以比较分析(见表1)：

表1

实验操作及温度控制易操作控制稍难易操作不用控制易操作易控制易操作易控制用水量 较多 较多 少 少受热时间 较长 较短 短 短糊焦、热分解、热水解 可能 一般不会 一般不会 一般不会得油率 低（不能全部馏出） 高 低（部分冷凝回流且不易再气化） 高

五、结束语

水扩散法是在通常使用的水蒸气蒸馏的基础上改进设计的，与水蒸气蒸馏相比，特点是馏出物无需全部气化即可进入冷凝装置。具有原理简单、构思新颖、设计合理、便于安装、操作简便、高效节能等优点。充分考虑了实验过程的安全性等问题，采用防暴沸、防脱落、防堵塞、保通导、保安全等措施，保证了高质量、高收率。今后还待进一步做以下的研究：适用范围、产物收集率。即哪些植物适合用此法进行芳香油的提取；用此法提取各种植物有效成分的收集率是多少。

稿件编号：P1104084

郑卫东，本科，中教高级。马春生，本科，中教高级。

江苏省南京田家炳高级中学。