香辛料提取物主要包括香辛料精油和油树脂。随品种、成熟度、产地等不同，不同香辛料的精油含量存在一定差异。通常草本香辛料含有1%～3%的精油，而种子香辛料的挥发油含量（3%～17%）显著高于草本香辛料。随贮藏时间的推移，香辛料本身的精油会有不同程度的挥发。若香辛料被磨成粉末状，则精油损失更大些，这主要因为精油细胞组织遭到破坏，空气接触面积增加的缘故。可作为提油原料的香辛料含油部位因种类的不同，在形态上有极大的差别。有的取其叶为原料，有的取其根、干或皮为原料，也有取其花或果为原料。根据原料形态上的不同，选用的加工方法必须与其适应。

与原香辛料相比，使用香辛料精油具有很多优势。香辛料精油所占空间较小；水分含量极低，可较长期的存放；可通过建立严格的质量标准，统一处理不同产地和不同季节的香辛料，使精油产品品质恒定；易于配方；香辛料精油中不含酶、鞣质、细菌和污物；精油制品颜色通常较浅，不会影响食品的外观；有些食品如酒类只能采用香辛料精油。

与原香辛料相比，使用香辛料精油也有不利之处：如对于采用水蒸气蒸馏所制得的香辛料精油，由于是在加热情况下所得，所以在加工过程中会损失部分挥发性成分，而非挥发性的风味成分却无法得到，有些水溶性的成分因溶于水而流失，有些热敏性的成分发生变化，因此其香味与原物有一些区别，有时还会带有一些蛋白质和糖类化合物受热分解产生的杂气；由于在香辛料精油加工过程中去除一些植物中的天然抗氧化剂，会使一些精油易于氧化，精油中的各种萜类在高温下容易发生氧化、聚合，需保存在冷暗处；在应用方面，精油使用过程中容易有掺假和以次充好现象；由于香辛料精油中呈香成分浓度高，需准确称量，目前常采用的是每克精油相当于多少原香辛料，这给使用带来一定难度；此外，精油难以在干的食品中分散；精油的使用有碍于某些食品的饮食习惯。

香辛料精油的微胶囊化是香辛料深加工的重要发展方向。香辛料精油的呈味主体为挥发性芳香油，不但挥发性强，而且易被氧化，所以保存和使用均受到很大的限制。采用微胶囊技术将挥发性精油制成稳定的微胶囊粉末，即通过微胶囊壁将挥发性精油与外界隔离开来，这样可有效地抑制精油的挥发和氧化，使其不易变质，而易于贮存；而且微胶囊化香辛料精油具有使用方便、易与其他固态调味料均匀混合、有效地控制香味物质的释放等优点。

一、香辛料精油

（一）水蒸气蒸馏（扩散）法

水蒸气蒸馏法是香辛料精油生产最为常用的方法，分为直接水蒸气蒸馏、水中蒸馏、水上蒸馏和水渗透蒸馏。直接水蒸气蒸馏法锅内不加水，将锅炉产生的蒸汽通入锅下部，蒸汽穿过多孔隔板及其上面的原料而上升。此法蒸馏原料量多，速度快，可通过锅炉产生的蒸汽来控制温度和压力，适于大规模生产。水上蒸馏又称隔水蒸馏。在蒸馏锅下部装一块多孔隔板，板下面盛水，水面距板有一定距离，水受热而成饱和水蒸气，穿过原料上升。在蒸馏过程中，原料与沸水隔离，从而减少水解作用。与直接水蒸气蒸馏相比，蒸汽来源不同，压力和温度不易控制。水中蒸馏法是将待蒸馏的原料放入水中，使其与沸水直接接触，该法简便易行、高效价廉，适合中、小型企业使用，尤其适用于易粘着结块、阻碍水蒸气渗入的品种，但存在糊焦、不利水解的因素。水渗透蒸馏，也称水扩散蒸馏法。该方法的水蒸气流向与传统蒸馏法的水蒸气流向相反，其特点是将冷凝器装在蒸馏锅下面，水蒸气自设备顶部进入蒸馏锅，通过加料盘架由侧面推进或滑出来进出料。带有精油的冷凝水自然地从底部进入冷凝器，经冷凝后通过油水分离器进行油水分离。水渗透蒸馏法缩短了蒸馏时间，节约了能源，而且不会使香气成分因水解而受损失，特别适合于具有游离油细胞的香辛料，如月桂、苦橙叶、白芷、芫荽、柠檬草等香辛料。

1.主要设备

粉碎机、烘干机、蒸馏设备、冷凝器、油水分离设备等。

2.生产工艺流程

水蒸气蒸馏（扩散）法提取精油的典型工艺流程如下：

3.加工操作要点

（1）粉碎：物料粉碎度是影响蒸馏效果的要素之一。一般物料粉碎得越细，表面积越大，蒸馏效果越好；但若过细，则影响溶剂的穿流，反而不利于蒸汽通过和精油蒸馏，而且会吸水结块造成废渣清除困难。物料粒径一般控制在30～60目。通常一些香辛料的最适粉碎度为：八角60目，花椒40目，丁香60目，小茴香60目，芥末30目。

（2）蒸馏：加水量、蒸馏时间、堆积厚度是影响蒸馏效果的3个主要因素。每种香辛料所含的精油量是一定的，蒸馏时物料应全部浸于水中，精油通过水介质慢慢浸出，随蒸汽蒸发而挥发。这样，物料与水之间应有一个合适的比例：若加水量太少，物料浸润不充分，易结锅，发生焦糊现象；若加水量太大，则会增加蒸馏时间，耗费燃料，而且原料出油率并不增加，相反馏出液太多，部分精油与水乳化分散，造成油水分离困难，相对损失量增加。不同的香辛料加水量不同，八角、花椒、小茴香分别加8倍的水，丁香加10倍的水，芥末加6倍的水。

堆积厚度对出油率也有较显著的影响。若太薄，蒸汽通过速度快，渗透原料的作用不强，出油率不高，并且大量蒸汽凝结为水，均匀分散在水中形成乳化小油滴，精油相对损失量增大，致使分离后的精油量降低。但若堆积太厚，蒸汽通过困难，同样也对出油不利。

此外，蒸馏时间对出油率也有较大的影响，一般蒸馏1 h出油率可达到90%以上，蒸馏2 h出油率可达到95%～98%，蒸馏2～3 h可将香辛料中的精油提取出98%以上。

（3）油水分离：油水分离是蒸馏法生产香辛料精油工艺方法中一个非常重要而关键的步骤。目前先进的油水分离方法是采用分凝器，即改进的冷凝器和微型油水分离器的组合装置。油的沉降速度与油滴直径的平方、油水密度差成正比，与液体的黏度成反比。提高油水蒸气中油分的浓度，使冷凝后油滴有较大的直径，是实现油水快速分离的主要途径。实现油水快速分离所必需的油水蒸气中油分的浓度为同温度下油在水中溶解度的2～3倍。这样低浓度油分用分凝的方法就能达到。此外，适当地提高冷凝液的温度，使油水密度差与液体黏度的比值增大也能提高油水分离的速度。

另外，香辛料精油冷凝至一定强度后，就会和水产生乳化，一旦产生了乳化就难以实现快速分离。因此，采用分凝器实现快速分离精油的条件是：一方面要求油水蒸气中有较高的油分浓度，另一方面要控制冷凝液在发生油水乳化的温度之前实现油水快速高效分离。

4.水蒸气蒸馏法生产桂油

桂油为采用水蒸气蒸馏法从肉桂树的叶片、叶梗和细枝中所取得的精油。桂油主要成分为肉桂醛，含量达80%～95%，其余为乙酸肉桂酯、水杨醛、丁香酚、香兰素、苯甲醛、肉桂酸、水杨酸等。天然桂油主要用于医药、食品、饮科、香精香料行业，最大用量为软饮料业和口香糖，美国可口可乐、百事可乐已采用中国桂油作为辅料。2016年我国桂油出口总量达到5000 t以上，出口总额超过7000万美元。2017年桂油出口总量559.77 t，出口总额1134.56万美元。随着人们物质生活水平的提高，桂油在食品调味领域中的应用增加。

桂油生产采用水蒸气蒸馏法，其蒸馏工艺发展大致经过了3个阶段，第一个阶段为传统的水蒸气蒸馏，其工艺简单、设备简陋，得油率低，仅为0.13%～0.14%，造成严重的资源浪费；第二阶段为直接水蒸气蒸馏，得油率可达0.18%以上，但油水分离设备多，占地面积大，投入相对较大；第三阶段采用复馏工艺，该工艺采用双锅串蒸、连续多次分离手段，使桂油得率达到1.10%，能耗大幅降低，得油率大幅提高。

①主要设备：双锅串蒸器、分凝器等。

②生产工艺流程。桂油生产的典型工艺流程如下：

③操作要点：先将桂枝叶剪碎，然后再用粉碎机粉碎至30～60目，将粉碎好的桂枝叶放入蒸馏釜中，加水量为桂枝叶的8倍左右进行蒸馏，蒸馏时间控制在2～3 h。将蒸馏出的油水蒸气混合物放在分凝器中，在油水乳化温度之前连续分离，收集得到成品桂油。

④质量标准：桂油质量应符合相关国家标准（SN/T 0905—2000）。桂油为淡黄至红棕色液体，具有中国天然桂油的特征香气，味觉为辛香的辣味，置于空气中极易氧化，颜色变深。桂油相对密度（20/20℃）：1.052～1.070，折光指数（20℃）：1.6000～1.6140。20℃时，1倍体积桂油在3倍体积的70%（V/V）乙醇中，应为澄清溶液。0.65%≤苯甲醛≤2.1%、0.2%≤水杨醛≤1.0%，65%≤反式肉桂醛≤88%，3%≤反式邻甲氧基肉桂醛≤12.5%，1.4%≤香豆素≤4%。

⑤注意事项：桂油易溶解各种树脂、蜡、橡胶或某些塑料，在生产中应避免与上述物质接触。另外，光线、空气和水分能促使桂油氧化变质，对桂油的质量有不利的影响。

桂油是由多种化学成分组成的复杂混合物，其主要成分是反式肉桂醛，桂油质量的高低，以含醛量为依据，含肉桂醛越高，桂油的质量越好。

5.水蒸气蒸馏法生产孜然精油

孜然种子具有强烈的特征香气，为传统的调味料，人类使用孜然作为调味料已有两千多年的历史。孜然主要用于肉制品的调味，可用于做汤、炖肉和烧肉，是我国新疆烤羊肉串不可缺少的调料。除此之外，也用于腌制品、调味酱、果酱和干酪等制品的调味。孜然精油为浅黄色至棕色液体，具强烈的孜然特征香气、有辛辣味。孜然精油主要由枯茗醛、桃金娘烯醛、α-萜品烯、β-蒎烯、对伞花烃等组成，具有抑菌、抗氧化、杀虫、降血糖等功能。孜然精油具有增提芳香、矫味抑味作用，可用于需要突出孜然风味的肉制品、调味品等，可用于食品香精、烟用香精、酒用香精。

①主要设备：蒸馏设备、粉碎机、提取罐、灌装机。

②生产工艺流程。

③操作要点：先将孜然种子粉碎成40目粉末，然后加入3倍或4倍的水进行蒸馏。加水量的多少对出油率有很大影响，加水量少，出油率低，易造成原料局部过热，甚至发生炭化，使精油质量变坏；加水量多，精油损失更大。常压蒸馏4 h便可得到全部精油，出油率为4.5%。

④注意事项：蒸馏时间不可过长。否则，低沸点的成分损失较大，对精油质量有影响，还浪费能源。

6.水蒸气蒸馏法生产八角茴香油

八角茴香油为用水蒸气蒸馏法从中国南方的八角树的果实和叶枝中提取的精油。八角茴香油主要成分是茴香脑（对丙烯基茴香醚），化学名为1-丙烯基-4-甲氧基苯，其次含有一定量茴香醛、茴香酸及少量的草蒿脑、β-石竹烯等。茴香油中，龙蒿脑、茴香脑和草蒿脑这些成分主要赋予八角茴香油茴香气味，赋予茴香油辛香和果香的香味特征；β-蒎烯、莰烯赋予其松脂香、樟脑气味；一些低含量成分赋予茴香油花香、木香等香味特征。八角茴香油用途广泛，使用方便，是家庭、餐馆最普遍使用的香料调味油，可为各种烤、涮食品增添美味。八角茴香油可用于各种灌肠、罐头鱼等肉类加工，用于烹制红烧鱼、肉。在做馅、丸子和炸酱时，加入适量八角茴香油有明显的调香作用。

①主要设备：蒸馏装置、粉碎机、筛网、灌装设备。

②生产工艺流程。

③操作要点：先将干燥的八角茴香用粉碎机粉碎，过30目筛网。将粉碎后的八角茴香加入蒸馏锅中，直接用蒸汽加热，即将锅炉产生的高压饱和或过热蒸汽通入蒸馏锅内，使压力达到340 kPa左右。这样精油与水蒸气一起被蒸馏出来，通过冷凝器到油水分离器，而将精油分离出来，然后灌装即可。其出油率在10%～12%。

④质量标准：八角茴香油应符合GB 1886.140—2015。为无色至浅黄色澄清液体或凝固体，具有大茴香脑的特征香气。相对密度（20/20℃）：0.975～0.992，折光指数（20℃）：1.5525～1.5600。旋光度（20℃）：-2°～+2°。溶混度（20℃）：1体积茴香油混溶于3体积90%乙醇中，为澄清溶液。龙蒿脑≤5.0%，顺式大茴香脑≤0.5%，大茴香醛≤0.5%，反式大茴香脑≥87.0%。

⑤注意事项：水蒸气蒸馏速度快，加热至沸腾时间短，蒸馏持续时间短，香味成分在蒸馏中变化少，酯类成分水解机会小，这样可保证精油的质量。在蒸馏中如果油水分离器上方贮油管中的油层不再显示明显增加时，蒸馏即可终止。若采用鲜八角果实蒸馏精油，其出油率为1.78%～5%，蒸馏前需将八角果实绞碎。八角茴香油不宜久存，否则其茴香脑含量会降低，对烯丙基苯甲醚含量会增高，油的理化性质也会发生变化，但油中加入0.01%的丁基羟基甲苯，便可使其稳定。

八角茴香油宜包装在玻璃或白铁皮制的容器内，存放于5～25℃，空气湿度相对不超过70%的避光库房内。八角茴香精油在生产中按需使用，在不同食品中的参考使用量为：调味料96～5000 mg/kg，肉类制品1200 mg/kg，焙烤食品490～500 mg/kg。

7.水蒸气蒸馏法生产姜油

生姜油为用水蒸气蒸馏法从生姜的根茎中提取的精油。姜油用途广泛，食用简便，具有奇异的芳草辛辣味。姜油中主要含有姜酚、姜烯等成分，姜烯具有浓郁的芳香气味，主要用于食品及饮料的加香调味，姜酚是姜油中主要的辣味成分。生姜精油可用作食用香精，如用于草莓、菠萝、薄荷香精的制作；也可用于焙烘食品。

①主要设备：蒸馏装置、绞碎机、灌装设备。

②生产工艺流程。

③操作要点：将清洗绞碎的鲜姜放入装有热水的蒸馏锅中，使原料与热水直接接触，进行水中蒸馏。随着加热，水分向姜组织内渗入，姜油与水蒸气一起被蒸馏出来，通过冷凝器一起进入油水分离器，借油、水之间的相对密度差异，达到油水分离的目的。在蒸馏中，如果油水分离器上方贮油管中的油层不再明显增加时，蒸馏即终止。一般蒸馏时间为20 h，得油率为0.15%～0.3%。

④质量标准：生姜油质量应符合GB 1886.29—2015，为淡黄色至黄色液体，具有生姜特征香气。相对密度（20/20℃）：0.873～0.885，折光指数（20℃）：1.488～1.494，旋光度（20℃）：-45°～-26°。皂化值（以KOH计）≤20.0 mg/g，重金属（以Pb计）≤10.0 mg/kg，砷含量≤3.0 mg/kg。

⑤注意事项：如果用干姜做原料，应先将干姜粉碎，过30目筛，用直接水蒸气蒸馏法蒸馏，蒸汽压力维持在347 kPa，蒸馏时间16～20 h，得油率1.5%～2.5%。蒸馏时，干姜不宜粉碎过细，否则会因本身淀粉含量高而产生黏结块，降低出油率。装料时应做到疏松均匀。已粉碎的原料应迅速蒸馏，以免芳香成分挥发损失，影响出油率。

姜油在不同食品中的使用量：调味料13 mg/kg，肉类产品12 mg/kg，烘焙食品47 mg/kg，糖果14 mg/kg，冰淇淋20 mg/kg。

8.水蒸气蒸馏法生产胡椒油

胡椒油是选用优质天然胡椒粉提取的，为无色或略带黄绿色液体，芬芳温和，味辛辣。胡椒油具有辛辣味，用途广泛，用作烹饪佐料，可增加菜肴香味，增进食欲，是西餐中不可缺少的香料调味油。它与少量花椒油共同使用，有浓厚的川式麻辣风味，是烹饪川味菜的最佳调料。同时，也适用于油炸和焙烤小食品的调味、增香。胡椒油主要成分有蒎烯、月桂烯、胡椒醛、水芹烯、石竹烯、松油烯、二氢葛缕酮等。

①主要设备：蒸馏装置、粉碎机、筛网、灌装设备。

②生产工艺流程。

③操作要点：将晒干的黑胡椒用粉碎机粉碎，过40目筛网。把胡椒粗粉放入蒸馏锅中，进行水蒸气蒸馏，油水分离器上方贮油管中的油层不再明显增加时终止蒸馏。其出品率为15%左右。

④质量标准：胡椒油为无色或略带黄绿色液体，芬芳温和，味辛辣。

相对密度（20℃）：0.873～0.916，旋光度（20℃）：-10～+3，折光指数（20℃）：1.480～1.499，酸值11，酯值0.5～6.5，乙酯化后酯值12.0～22.4，不溶于水，可溶于10～15倍体积90%的乙醇中。

⑤注意事项：胡椒不宜粉碎过细，否则会因本身淀粉含量高而产生黏结块，降低出油率；装料时应做到疏松均匀；已粉碎的原料应迅速蒸馏，以免芳香成分挥发损失，影响出油率。

胡椒精油主要用于调配食用香精，在最终加香食品中浓度为0.1～140 mg/kg。胡椒油在不同食品中的使用量：调味料17 mg/kg，肉类产品40 mg/kg，糖果5.3 mg/kg，冰激凌0.10～20 mg/kg。胡椒精油不宜久存，应保存在密闭容器中，以免香气成分挥发。

9.水蒸气蒸馏法生产韭菜精油

韭菜因其独特飘逸的香气而成为人们喜好的香辛料。用水蒸气蒸馏法蒸馏出的韭菜精油略为辛辣，具有浓郁宜人的香气。一般1 kg鲜韭菜可生产出0.6～0.9 g精油，其化学成分与大蒜类似，主要为一些辛香的含硫化合物，在食品加工和烹饪中具有增香、去腥臭味等作用，是一种具有发展前途的新型调味精油。

①主要设备：蒸馏装置、粉碎机、分离器。

②生产工艺流程。

③操作要点：用于水蒸气蒸馏的鲜韭菜需粉碎，否则得油率低且需要较长的蒸馏时间。水蒸气蒸馏时加水量为原料质量的2～3倍。由于精油相对密度略大于水，所以精油集中在油水分离器底部，可以随时放出、收集。

④质量标准：韭菜精油为透明金黄色油状液体，具有浓郁的韭菜特征香气，相对密度（20℃）为1.04～1.08，在75%乙醇中混溶度为1：（8～13）。

⑤注意事项：粉碎后放置一段时间（约2 h）可提高产油率，可能是由于粉碎后有利于酶的作用，从而使精油物质增加。

水蒸气装置中的分离器应具有冷却冷凝功能，以降低精油在水中的溶解度，减少损失。

（二）超临界CO2萃取法

超临界CO2流体萃取分离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进行的，是一种集溶剂萃取和蒸馏法的优点为一体的天然产物提取分离技术。超临界CO2萃取法具有操作容易，有效防止香辛料中热敏性物质的氧化、逸散、分解，无溶剂残留等优点，用于有机物的分馏、精制，特别适应于难分离的同系物的分馏精制，也适于分离热不稳定物质。

1.超临界CO2萃取的基本原理

流体具有气体、固体和液体三相，在一定的温度和压力条件下可以相互转化。气体能被液化为液态的最高温度称为气体的临界温度，在临界温度下被液化的最低压力称为临界压力。当流体的温度和压力处于临界点以上时，气—液的分界面消失，体系的性质变得均一，介于气体和液体之间，即密度为气体的数百倍，接近液体，其流动性和黏度仍接近气体，扩散系数则大约为气体的百分之一，较液体大数百倍。因此，化学物质在其中的迁移或分配均比在液体溶剂中快，而且，通常溶剂密度增大，溶质的溶解度就增大，反之密度减小，溶质的溶解度就减小。所以，将温度或压力进行适当变化，可使其溶解度在100～1000倍的范围内变化，这一特性有利于从物质中分别萃取不同溶解度的成分，并能加速溶解平衡，提高萃取效率。

有机物的密度随压力增高而上升，随温度升高而下降，特别是在临界点附近压力和温度的微小变化都会引起气体密度的很大变化；在超临界流体中物质的溶解度在恒温下随压力升高而增加，而在恒压下溶解度随温度升高而下降，这一性质有利于从物质中提取某些易溶解的成分；而超临界流体的高流动性和高扩散能力，则有助于溶解的各成分之间的分离，并能加速溶解平衡，提高萃取效率。

超临界CO2萃取法的特点非常适合于香辛料精油的生产。由于水蒸气蒸馏法所需的温度较高，会破坏原料的部分风味，而有机溶剂提取法不可避免地会造成溶剂在产品中的残留，因此超临界流体萃取与常规提取法相比其产品更具特色。超临界流体只需改变温度和压力，就改变了超临界流体的溶剂性质，根据不同温度或压力，选择萃取物的范围不同，低压下可萃取低分子精油成分，随着压力的升高，可萃取物质的范围也随之扩大。

超临界流体萃取高沸点物质的能力，随流体密度增加而提高。当保持密度不变时，萃取能力随温度上升而提高。在一定程度上，产率随萃取时间而增加。超临界流体与萃取物分离后，只要重新压缩就可循环利用。超临界流体萃取技术是高压技术，对设备要求较高。在食品中选用超临界CO2为萃取剂，符合食品卫生标准。CO2具有纯度高、化学性质稳定、无毒、无致癌性、沸点低、便于从产品中清除、廉价易得等优点。

2.萃取工艺

随着超临界萃取研究领域的不断拓宽，超临界萃取的工艺及设备不断革新，现在已由过去的单一分离器发展为多级串联分离器，由相同原料可以生产不同等级的产品。一般萃取香辛料精油时，原料都是经过粉碎的固体粉末，如果需要对一些精油进一步精炼或再分离，也可以是液体原料。其工艺操作过程主要有3种方式：间歇法、半连续法和连续法。

间歇法是超临界CO2流体与被萃取原料静态作用一定时间之后再进行分离的萃取方式。萃取过程的推动力是组分在超临界CO2流体中的饱和浓度与组分在超临界CO2流体中实际浓度的差值。此法耗时长（一般为几个小时），不适合与被萃取物和固体基质有亲和力的物质的萃取，在香辛料精油的萃取中使用不多。

半连续法操作过程：原料加入萃取器后固定，超临界CO2流体用泵连续通入萃取器，萃取后含有精油的超临界CO2流体引出，进入分离器中，减压分离出萃取物。为了减少精油中大分子量杂质组分，可设计2个，甚至多个分离器串联，分别采用不同压力和温度条件，分步去除杂质，提高萃取效果。在香辛料精油的萃取中，半连续法最为适宜，应用也最为广泛。

连续法主要用于液体进料的萃取过程，如从压榨柑橘类水果皮中提取精油的操作，或精油组分的进一步分馏。此法由于原料的限制，使用范围相对有限。

3.选择萃取剂的原则

在保证特定产品要求的前提下，尽量选择具有较低的临界温度和压力、化学性质稳定、惰性、安全、来源广、价格低的萃取剂。在食品工业中采用CO2为萃取剂。

4.夹带剂的使用

最初，超临界流体萃取是采用单组分纯气体，如CO2、N2O、C2H6等，由于其局限性，如对某些物质的溶解度低，选择性不高，分离效果不理想，溶解度对温度、压力变化不够敏感等，导致对某些成分萃取效果并不理想。这可以通过添加少量的夹带剂来修饰，夹带剂的作用是提高溶剂对极性组分的亲和力，它们在超临界CO2流体中的溶解度较低，能增加萃取分离效率，但萃取结束后，必须设法除去精油中的夹带剂，而蒸除夹带剂时可能会导致易挥发成分的损失及氧化等。常用的夹带剂有水、甲醇、乙醇和丙酮等。在食品香辛料的萃取中，可以将风味上能够配合的两种香辛料混合物作为萃取原料，一种香辛料作为另一种香辛料萃取时的夹带剂，这种混合工艺能明显改善两种产品的分离效果。

5.超临界CO2萃取香辛料精油的影响因素

影响超临界CO2萃取的因素主要有原料粒度、萃取压力、萃取温度、CO2流量和萃取时间等。

（1）原料粒度：在固液萃取时，超临界流体溶剂必须扩散到溶质固体的内部，将溶质溶解，然后再从固体中扩散出来。物料的破碎，增加了固液的接触面积，有利于超临界流体向物料内部的渗透，减少扩散距离，增加传质效率，从而提高流体溶剂的萃取率。研究表明，原料预粉碎对有效成分的萃取有重要影响。但另一方面物料过细，高压下易被压实，堵塞筛孔，增加了传质阻力，反而不利于萃取。

（2）萃取压力：萃取压力是影响超临界流体萃取工艺的重要参数之一。萃取压力的增加会增大CO2的密度，致使香辛料中风味物在超临界CO2中的溶解度增加，同时还会减少分子间的传质距离，增加溶质与溶剂之间的传质效率。但对不同的原料，压力所表现出的影响有所差别。对超临界CO2提取肉桂精油的研究表明：压力是影响萃取得率最重要的因素，压力增加，得率明显提高。而对大果木姜子精油的研究显示：当压力从10 MPa增到15 MPa时，收率急剧上升，15 MPa以上时，收率变化很小。何军等研究表明：当压力超过34.475 MPa时花椒挥发油萃取率反而有所下降。虽然压力对不同原料萃取得率的影响有所不同，但从实际应用的角度来看，压力的选择应该从萃取得率、设备投资、产品品质等方面综合考虑，一般选用压力为15～35 MPa。

（3）萃取温度：萃取温度是超临界萃取的另一重要影响因素，而且温度对萃取的影响比较复杂：升温一方面增加了物质的扩散系数而利于萃取，另一方面降低了CO2的密度，使物质溶解度降低而不利于萃取。另外，温度和压力还具有协同作用的效果，高压下超临界CO2密度较大，可压缩性小，升温对CO2的密度降低较小，然而却大幅增加了物质的扩散系数而使溶解度增加；相反，低压下超临界CO2密度小，可压缩性大，升温造成的CO2密度下降远远大于扩散系数的增加。研究中所表现出的差异，均表明了温度对萃取效率影响的复杂性，合适的萃取温度必须通过试验来确定。另外，温度的选择时，还需考虑萃取成分对温度的敏感程度。

（4）CO2流量：超临界CO2对香辛料风味物的溶解过程是CO2与香辛料相互渗透和扩散的过程。扩散速率与CO2、香辛料之间浓度差有关，在一定条件下，影响浓度差的溶剂的流量就是影响扩散速率的主要因素。当流量增大到一定值时，浓度差接近最大值，提取效率不再随流量增大而有明显变化。但是，CO2流量的增大，会导致能耗增加，从而增加生产成本。所以在实际处理过程中，必须综合考虑选择适当的流体流量。

（5）萃取时间：萃取时间对萃取的影响比较单纯，时间越长，萃取会越完全，萃取率也会随之而逐渐增加，但达到一定时间后，再增加时间，提取率增加已不明显。许多研究中往往把时间设为一个足够大的值而不进行专门的研究讨论，但是，在实际生产过程中，时间太长会使生产费用增加，因此选择合适的萃取时间也是非常重要的。

采用超临界CO2萃取所得香辛料精油产品，能很好地保持其纯天然特性，可以再现香辛料的原有风味，贮藏、运输及使用都更加方便。另外，由于萃取较为完全，有效成分几乎不受破坏，这为香辛料精油作为食品天然防腐剂和天然抗氧化剂的开发打下了良好的基础。因此，虽然工业化超临界设备的投资较高，但由于该技术与传统的方法相比，在保证产品的纯天然特征和生产过程中不产生污染物排放以及能耗低等方面，具有明显的优势，这都是超临界技术研究开发大力向前发展的巨大促进力。

6.超临界CO2萃取小茴香油

小茴香是一种重要的香辛料，小茴香的茎和叶在民间广为食用，其籽用于食品的加香。近几年，随着食品工业的发展，小茴香油逐渐代替了茴香籽的使用。小茴香油主要成分有小茴香醇、反式茴香脑（含量大于60%）、水芹烯、苎烯、蒎烯等。主要用于饮料、冰激凌、糖果、焙烤制品、调味品和肉制品的加香。目前，国内外生产小茴香油采用水蒸气蒸馏和有机溶剂提取法，而超临界提取小茴香油，其产率和质量优于蒸馏法和溶剂法，并具有原料的芳香味。

①主要设备：超临界CO2萃取设备、粉碎设备。

②原料：茴香籽，在萃取前先冷冻，再粉碎成一定细度的粉末。CO2纯度在99.5%左右。

③生产工艺流程。

④操作要点：将原料置于萃取器中，开始供给超临界CO2。萃取条件为压力30～35 MPa，温度35～45℃，超临界CO2由下而上流经萃取器，此时小茴香油被提取，提取液经减压阀减压后流经第一分离器，含脂产品在7 MPa左右的压力下不溶于CO2，沉淀于分离器底部。提取液由第一分离器经减压后流入第二分离器，含油产品在2 MPa左右的压力下不溶于CO2，此时控制温度在20℃左右，含油产品沉淀于分离器的底部。CO2经第二分离器回收循环使用或排放掉。

⑤质量标准：小茴香油为无色至淡黄色液体，相对密度（20℃）：0.961～0.980，折光指数（20℃）：1.528～1.552。

⑥注意事项：原料应粉碎成一定的细度，除杂质，水分含量应在15%以下。调节串联分级分离器的萃取压力和温度，可获得不同的产品。

7.超临界CO2萃取洋葱油

洋葱油为琥珀黄色至琥珀橙色液体，具强烈刺激和持久的洋葱特征香气和气味，相对密度（20℃）：1.050～1.135，折光指数（20℃）：1.5495～1.5695。洋葱油的主要成分是硫化物，二烯丙基二硫化物、二甲基二硫化物、甲基烯丙基二硫化物、二丙基二硫化物、丙烯基丙基二硫化物等是鲜洋葱的辛辣成分，也是洋葱的主要活性成分。洋葱油主要用于汤料、肉类、沙司、调料等食品，也可用于药品。采用超临界CO2流体萃取技术得到的洋葱油比一般蒸馏法得到的洋葱油有更好的品质、色泽和气味。

①主要设备：超临界CO2萃取设备、粉碎设备。

②原料：鲜洋葱鳞茎洗净后磨碎待用。CO2纯度在99.5%左右。

③生产工艺流程。

④操作要点：将洋葱粉装入萃取釜中，设置萃取温度、萃取压力。来自钢瓶的CO2先进入高压贮液罐，经冷凝成为液体后经高压泵加压后进入恒温的萃取釜被加热，在萃取釜中与洋葱粉充分接触，带着萃取物的流体经节流阀减压后进入一级分离釜，由于压力降低，温度升高，流体的密度减小，少量溶解于流体中的洋葱油树脂就会从流体中分离出来，流体进入二级分离釜后，大量溶解于流体中的洋葱油就会被分离出来（萃取物主要在此得到），最后流体返回到高压贮液罐，经冷凝后再一次进入萃取釜，如此循环反复实现对洋葱油的提取。

⑤注意事项：压力和温度是超临界萃取中最重要的2个参数。在恒定的萃取温度、CO2流量及萃取时间下，不断改变萃取压力（8～16 MPa），在较低的压力时，萃取率随压力升高而增加很快，但超过一定的压力范围后，变化趋于平缓。在恒定萃取压力及其他条件时，改变萃取温度（30～50℃），随温度升高（＞35℃），萃取率有所下降；恒定萃取其他条件时，洋葱油萃取率随萃取时间（2～6 h）的延长而增大；恒定萃取的其他条件时，萃取率随萃取溶剂流量（1.0～3.0 L/min）的增大而增大。

8.超临界CO2萃取大蒜油

大蒜油为淡黄色至橙红色液体，有大蒜特殊的辛辣味，相对密度（20℃）：1.040～1.090，折光指数（20℃）：1.559～1.579。大蒜油的主成分为二烯丙基一硫化物、二烯丙基二硫化物、二烯丙基三硫化物、大蒜素等。大蒜油具有抗菌、消炎、健胃、止咳、祛痰等功效，对防治感冒、胃肠细菌性传染及胃癌、肝癌等疾病有较好的疗效。

①主要设备：超临界CO2萃取设备、组织捣碎机。

②原料：大蒜为新鲜、无病虫害、充分成熟的紫皮大蒜，4℃贮藏备用。CO2纯度在99.5%左右。

③生产工艺流程。

④操作要点：将大蒜浆液装入萃取釜中，准确称重，装入萃取槽中，设置萃取温度和萃取压力。CO2从钢瓶出来，经液化槽液化（0～5℃），然后由高压蠕动泵升压到预定值，进入萃取釜，升温到预定值。于设置的萃取条件下进行萃取。经过预定的萃取时间，将溶有萃取物的超临界CO2流体从萃取槽中放出，经同轴加温装置加热（一般高于萃取温度10℃以上），通过毛细限流管降至常压，用装有正己烷的收集管接收萃取产物。

⑤注意事项：原料前处理应将大蒜组织捣碎，制成大蒜浆液。调节萃取压力、温度、时间及夹带剂用量，可获得不同的产品。

9.超临界CO2萃取花椒籽油

花椒籽是花椒果皮生产中的主要副产品，含油25%～30%。花椒籽油为采用花椒的籽粒为原料制成的油脂，分为压榨花椒籽油和浸出花椒籽油，分别是花椒籽经压榨或浸出工艺制取的油脂。花椒籽精油为浅黄绿色或黄色澄明液体，具有花椒特有的香味和麻味。花椒油质量应符合相应国家标准GB/T 22479—2008，相对密度（20℃）：0.921～0.967，折光指数（20℃）：1.472～1.481。

①主要设备：超临界CO2萃取设备、粉碎设备。

②原料：花椒籽粉碎至一定粒度。CO2纯度在99.5%左右。

③生产工艺流程。

④操作要点：将花椒籽粉碎至合适的粒度。然后称取一定量的经粉碎的花椒籽装入萃取罐中，旋紧萃取罐上盖，设定温度。打开加热开关，然后对萃取罐、3个分离罐分别进行加热。当冷冻槽温度达0℃时，开启CO2钢瓶阀，气体经净化后进入冷箱液化，后经高压调频活塞泵进入萃取器与物料进行接触。当达到设定压力时，再调节3个分离罐的压力，直至达到所需的压力后进行循环萃取，并调节CO2流量，保持恒温恒压。萃取结束后可以从3个分离罐出料口分别出料。关闭高压阀，将CO2回灌于钢瓶中，经减压后取出萃取罐中的物料。

⑤注意事项：原料前处理应粉碎成一定的细度，除杂质，水分含量应在15%以下。调节萃取压力、温度、时间及夹带剂用量，可获得不同的产品。

（三）分子蒸馏分离技术

分子蒸馏又叫短程蒸馏，是一种在高真空下进行液—液分离操作的连续蒸馏过程。由早期的真空间歇蒸馏，经过降膜蒸馏，强制成膜蒸馏，最后发展到分子蒸馏。其操作温度远低于物质常压下的沸点温度，且物料被加热的时间非常短，不会对物质本身造成破坏，因而适合于分离高沸点、高黏度、热敏性的物质。国外在20世纪30年代出现分子蒸馏技术，并在60年代开始工业化生产。国内于20世纪80年代中期开始分子蒸馏技术研发。目前，已具备了单级和多级短程降膜式分子蒸馏装置的制造能力和应用技术，分子蒸馏技术已成功地应用于食品、医药、化妆品、精细化工、香料等行业。

分子蒸馏可使物料在最短的热暴露时间内完成分离，避免热敏性香气成分在蒸馏中的损失。经分子蒸馏获得的精油，因除去了其中的酸和色素等次要组分，变得稳定和纯净，色泽浅，香气柔和细腻而浓郁，售价可大幅度升高。因此，该法特别适合于香辛料精油和精油树脂的精制，以及主要成分的分离纯化，如从肉桂油中分离肉桂醛等。

1.分子蒸馏的基本原理

不同种类的分子，由于其有效直径不同，自由程也不相同，即不同种类的分子逸出液面后不与其他分子碰撞的飞行距离是不相同的。分子蒸馏技术正是利用不同种类分子逸出液面（蒸发液面）后的平均自由程不同的性质实现的。轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，若在离液面小于轻分子的平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面，使得轻分子落在冷凝面上被冷凝，而重分子因达不到冷凝面而返回原来液面，这样混合物就得到了分离。当进行分子蒸馏时，蒸馏料液通过刮膜作用或蒸发面的高速旋转形成一薄层液膜，由于此薄膜传热快且均匀，液膜在蒸发面上的滞留时间可减小到0.1～1 s。此时若蒸馏空间压力降到0.1～1 Pa，使蒸发面上蒸汽进行蒸发时毫无阻碍，可使操作温度降低，适用于沸点高、热稳定性差、黏度高或容易爆炸的物质，具有操作温度低、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度和产品收率高、无毒、无害、无污染、无残留等特点，且在工业化应用上较其他常规蒸馏具有产品品质好、能耗小、成本低、易放大应用等明显的优势。

2.分子蒸馏装置

一套完整的分子蒸馏设备主要包括：分子蒸发器、脱气系统、进料系统、加热系统、冷却真空系统和控制系统。分子蒸馏装置的核心部分是分子蒸发器，根据形成蒸发液膜的不同设计和结构差异，大致可以分为三大类：降膜式分子蒸馏器、刮膜式分子蒸馏器和离心式分子蒸馏器。

（1）降膜式分子蒸馏器：降膜式分子蒸馏器出现最早，结构简单，是利用重力使蒸发面上的物料变为液膜降下的方式。但形成的液膜厚，分离的效率差，热分解程度高，当今世界各国很少采用。

（2）刮膜式分子蒸馏器：刮膜式分子蒸馏器结构较复杂，内部设置一个转动的刮膜器，使物料均匀覆盖在加热面上，强化了传热和传质过程。其优点是：形成的液膜薄、分离效率高，被蒸馏物料在操作温度下停留时间短，热分解程度低，蒸馏过程可以连续进行，生产能力大。缺点是：液体分配装置难以完善，很难保证所有的蒸发表面都被液膜均匀覆盖，液体流动时常发生翻滚现象，所产生的雾沫也常溅到冷凝面上。现在的实验室及工业生产中，大部分都采用该装置。

（3）离心式分子蒸馏器：离心式分子蒸馏装置将物料送到高速旋转的转盘中央，并在旋转面扩展形成薄膜，同时加热蒸发，使之在对面的冷凝面凝缩，该装置是目前较为理想的分子蒸馏装置。但与其他两种装置相比，要求有高速旋转的转盘，又需要较高的真空密封技术。离心式分子蒸馏器与刮膜式分子蒸馏器相比具有以下优点：由于转盘高速旋转，可得到极薄的液膜且液膜分布更均匀，蒸发速率和分离效率更好，物料在蒸发面上的受热时间更短，降低了热敏物质热分解的危险，物料的处理量更大，更适合工业上的连续生产。

3.分子蒸馏纯化香辛料精油的影响因素

影响分子蒸馏效果的主要因素有温度、压力、进料速度等。

（1）温度：根据分子蒸馏的工作原理可知，在一定的真空度下，随着加热温度的上升，沸点低的组分分子受热运动，其运动间距大幅超过了加热面和冷凝面的间距，在冷凝面被截留后再被冷凝馏出，馏出物增多。馏出物的多少决定了目的产物得率。

（2）压力：在一定条件下，随着蒸馏腔内压力的降低，物料的相对沸点也降低，组分分子运动阻力变小，分子运动间距超过加热面和冷凝面间距被冷凝而馏出，馏出物越多，即得率越高。

（3）进料速度：根据分子蒸馏的工作原理，进料的快慢对物料的受热有一定的影响，物料受热后其分子运动间距不够大而无法达到分离效果，则馏出物得率会受到影响。

4.分子蒸馏纯化八角精油

八角鲜果含有的挥发油量为2.5%～3%，其干燥成熟果实含有挥发油8%～9%。由水蒸气蒸馏法提取八角精油带有茴香脑香气和甜味，温度降低时会凝固，反式茴香醚含量为80%左右。分子蒸馏特别适合于分离低挥发度、高相对分子质量、高沸点、高黏度、热敏性和具有生物活性的物料，具有浓缩效率高、质量稳定可靠、操作易规范化等优点。与传统的化学分离法相比，分子蒸馏是纯物理过程，所以既节省了大量溶剂，同时又减少了对环境的污染。因此，分子蒸馏这一现代分离技术在八角精油分离纯化方面具有一定的可行性和工业化前景。

①主要设备：刮膜式分子蒸馏装置。

②原料：由水蒸气蒸馏法制得的八角粗油。

③工艺流程：对水蒸气蒸馏法提取的八角粗油按一定工艺条件进行分段分子蒸馏，得到各馏分。

④操作要点：八角精油原油经过两次分子蒸馏处理，工艺条件为：第一次蒸馏温度58℃、压力4000 Pa、进料流速1.5 mL/min、刮膜转速305～315 r/min、冷凝温度20℃；第二次蒸馏温度50℃、压力60 Pa，其他条件同上，得到的最终产品得率为80%左右，反式茴香醚含量由原来的80%左右提高至90%左右，产品颜色由原来的深黄色变为浅黄色或无色，气味纯正，八角茴香的香味独特浓郁，口感甘甜，清爽。

5.分子蒸馏纯化大蒜精油

大蒜油是大蒜中的主要功能成分，含有多种有机硫化物如：二烯丙基一硫醚、甲基烯丙基二硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚、二烯丙基四硫醚等，其中主要有效成分为二烯丙基三硫醚和二烯丙基四硫醚。主要加工方法有水蒸气蒸馏法、有机溶剂浸提法、超临界萃取法。但由于提取及分离方法的局限性，目前我国蒜油出口中二烯丙基三硫醚、二烯丙基四硫醚达到高标号要求的不多，致使蒜油价格远低于国际市场产品价格。而采用分子蒸馏技术从大蒜粗油中富集提纯这两种主要成分，能提高大蒜油中有机硫化物的含量，从而提高大蒜油的质量。

①主要设备：刮膜式分子蒸馏装置。

②原料：由水蒸气蒸馏法制得大蒜粗油。

③工艺流程：对水蒸气蒸馏法提取的大蒜粗油按一定工艺条件进行分段分子蒸馏，得到各馏分。

④操作要点：利用刮膜式分子蒸馏设备对大蒜粗油进行分离提纯，一级分子蒸馏的常用工艺条件为：温度50℃、进料速度1.5 mL/min、刮膜转速200 r/min。经过五级分子蒸馏操作，可以将原料中的二烯丙基三硫醚和二烯丙基四硫醚的总纯度由6%左右提高到85%左右，总得率接近60%。

通过有机溶剂萃取、水蒸气蒸馏法、超临界萃取或分子蒸馏法等制取的香辛料精油一般不能直接食用，需用食用植物油按照适当比例稀释成香辛料油后才能作为调味油使用。

二、香辛料精油的微胶囊化技术

在一些发达国家，微胶囊技术已广泛应用于食品工业领域中，如挥发性物质、风味物质、脂类、维生素、生理活性物质等方面的微胶囊化产品。通过微胶囊技术可以解决许多传统工艺无法解决的难题，使传统产品的品质得到大幅提高，如改变物质形态、保护敏感成分、降低或掩盖不良味道等。

所谓微胶囊化就是将液体、固体和气体包裹在一微小的胶囊之中，在一定的条件下有控制地将芯材释放出来（被包裹的材料称为芯材，包裹材料称为壁材）。精油的微胶囊化是食品微胶囊技术最早开发研究的领域。由于被微胶囊化物质的性质不同，食品微胶囊化技术也日益多样化，对香辛料精油的微胶囊化而言，易于工业化的主要有喷雾干燥法和分子包结法。

（一）喷雾干燥法

喷雾干燥法是香辛料微胶囊制造方法中最为广泛采用的方法，用此法生产的微胶囊占总销售额的90%。该法方便、经济，使用的都是常规设备，产品颗粒均匀，且溶解性好。但又有其缺陷：a.颗粒太小，流动性差。b.芯材物质易吸附于微胶囊表面，引起氧化，使风味破坏。c.为除去水分，使产品相对湿度不高于60%（这对微胶囊结构的稳定是必须的），需要200℃的温度，这会造成高挥发性物质的损失和热敏性物质的破坏。d.喷雾干燥所用的温度较高，会产生暴沸的蒸汽，使产品颗粒表面呈多孔结构而无法阻止氧气进入，产品的货架寿命较短。

1.喷雾干燥微胶囊化的壁材选用原则

在微胶囊化精油中，对囊壁材料的要求如下。

（1）应易溶于水：壁囊物质易溶于水，既便于在喷雾干燥时脱水成型，又可以使微胶囊在复水时迅速崩解，使内容物释放出来。

（2）易于成膜：囊壁材料在喷雾干燥时可形成具有选择通透性的薄膜，这种薄膜使水蒸气通过，将囊心物质有效地保留下来。

（3）成本低廉：微胶囊化产品的成本问题是人们最关心的问题之一，这项技术能否投入实际应用，关键在于原料的成本。当然，微胶囊化产品的价格不仅与囊壁物质有关，还要涉及包埋率等一系列技术参数。

（4）可食用性：要求囊壁物质无毒，符合食品添加剂标准。

2.影响喷雾干燥微胶囊化质量的因素

（1）微胶囊的固形物含量：微胶囊的固形物含量直接关系到对风味物质的持留能力，固形物含量越高，对风味的持留能力越好。

（2）黏度：黏度过低会影响干燥时微胶囊壁的形成，导致风味物质的散失，黏度过高会影响喷雾干燥。因此，选择一些黏度较低，能提高固形物含量的壁材，可制成风味持留时间较长的微胶囊化产品。

（3）壁材的性质：玻璃态是一种最为稳定的物理状态。蛋白质的乳化和成膜性质使它几乎成为喷雾干燥法中不可缺少的成分，各种高水溶性的单糖、双糖、麦芽糊精、辛烯基琥珀酸酯化淀粉则能显著增加固形物含量，并有助于形成玻璃态。

（4）进出风温度：喷雾干燥时进出风温度与产品结构的疏松多孔、芯材香辛料的破坏、产品的水分含量偏高等问题有关。降低喷雾干燥温度，又使水分含量符合要求，将会明显改善喷雾干燥法产品的质量。

喷雾干燥只是一种干燥的手段，将各种其他工艺手段有机结合到生产流程中，就有可能将更多具有优良特性的壁材加入香辛料微胶囊中，其前景十分乐观。

3.工艺流程介绍

喷雾干燥微胶囊化技术是香辛料精油最主要的微胶囊化方法，传统的喷雾干燥法的工艺步骤可简单描述为：将风味材料加入壁材溶液中，壁材是食品级的亲水胶体，如明胶、植物胶、改性淀粉、葡聚糖、蛋白质等，有时还要加入一些乳化剂，然后进行均质，制成粗乳状液或精乳状液。最后将乳状液送入喷雾干燥器，制成微胶囊粉末。

乳化包裹喷雾干燥法基本工艺流程如图4-1所示。乳化包裹微胶囊化过程通常是：将香辛料精油和乳化液、乳化剂按比例一起搅拌均匀，然后在一定温度和均质压力下进行第一次均质，使精油在乳液中均匀分散成微小的胶粒；然后再加入溶解好的包裹液混合均匀，进行第二次均质，即得到微胶囊乳液。乳化剂的种类和均质压力对乳化包裹微胶囊化质量有显著影响，分别见表4-1和表4-2。

图4-1　乳化包裹喷雾干燥微胶囊化工艺流程

表4-1　乳化剂种类对乳化包裹微胶囊化质量的影响

在微胶囊料液中加入乳化剂主要有两个方面的作用：一方面改变囊心物质微粒的表面张力，减少微粒间相互吸引聚合的趋向；另一方面增加胶液的成膜性，提高干燥过程中囊心物质的包埋率。不过对不同的壁材和囊心物质，适宜的乳化剂是不同的。

香辛料精油乳化过程有适宜的均质压力，如表4-2所示。达到一定的均质压力后，再增加压力，效果并不理想，过高的均质压力会使已微粒化的油滴又重新聚集，造成油滴上浮，因此宜采用较低的均质压力经两次均质以获得满意的效果。

表4-2　均质压力对乳化包裹微胶囊化质量的影响

此外均质温度和壁材对微胶囊化效果有显著的影响，分别见表4-3和表4-4。

表4-3　均质温度对香辛料精油微胶囊化效果的影响

表4-4　壁材对微胶囊化效果的影响

续表(www.daowen.com)

从表4-3可以看出，在同样均质压力下，不同的均质温度会明显影响微胶囊的微粒大小和精油的包埋效果，一般随着均质温度的升高，微胶囊颗粒粒径减少，精油损失率增加。因此，在方便操作的前提下宜采用较低的均质温度。

从表4-4可知，无论哪种微胶囊化法，壁材的选择对精油微胶囊化的效果至关重要，对精油微胶囊的包埋率、包埋度以及成品外观质量均有显著的影响。复凝聚喷雾干燥方法中明胶与阿拉伯胶作壁材效果较好，其次是明胶与海藻酸钠。明胶因黏度太大，难于形成稳定的微胶囊。分子喷雾干燥法中，用β-环糊精作壁材形成的微胶囊效果较好，色泽、粒度、流动性、包埋性能均好，但包埋度较低，因此应用成本较高。乳化包裹喷雾干燥法中，淀粉磷酸酯钠（变性淀粉）作壁材的效果较好，其次是明胶+蔗糖。

研究结果还表明，具有较高的溶解性、较好的成膜性和干燥特性，且浓度大时黏度较低的壁材才是喷雾干燥法微胶囊化较好的壁材。若这些壁材本身具有优良的乳化特性，则不需另加乳化剂先进行乳化；若壁材乳化特性较差时，应先加入乳化剂进行乳化均质后加入壁材，再进行喷雾干燥才会得到较好的效果。复凝聚喷雾干燥法是用明胶作乳化剂的，无须另加其他乳化剂，否则复凝聚受到乳化剂隔离的影响，最终影响微胶囊的形成。

另外壁材与芯材比例也会显著影响微胶囊化的效果，一般壁材与芯材比例（1～6.5）：1较为合适，壁材黏度越大，用量越少。

4.喷雾干燥条件对精油微胶囊化效果的影响

喷雾干燥条件中进料温度和进出风口温度是影响精油微胶囊化效果的主要因素，其影响分别见表4-5和表4-6。进料温度以60～70℃为宜。

表4-5　进料温度对微胶囊化效果的影响

表4-6　进出口温度对微胶囊化效果的影响

喷雾干燥机的进风口温度和出风口温度对精油的包埋率影响很大，直接影响到成品的质量与品质。从表4-6可以看出，适当提高进风温度可提高包埋率。这是由于进风温度的提高，使水包油的液滴表面成膜速度提高，减少了内部挥发性精油的挥发。但进风温度过高，可使已成型的微胶囊发生破裂，且在高温下加速芯材的氧化变质。同时，适当提高入口空气温度应与合理的出口温度相匹配，根据试验结果，喷雾干燥机进口温度为180℃，出口温度为110℃较为合适。

（二）凝聚法

凝聚法微胶囊化是将芯材首先稳定地乳化分散在壁材溶液中，然后通过加入另一物质，或者调节pH和温度，或者采用特殊的方法，降低壁材的溶解度，从而使壁材自溶液中凝聚包覆在芯材周围，实现微胶囊化。因操作条件的不同，凝聚法又分单、复凝聚法2种。单凝聚法是以一种高分子化合物为壁材，将芯材分散其中后加入凝聚剂（如乙醇或硫酸钠等亲水物）后，由于大量的水分与凝聚剂结合，使壁材的溶解度下降凝聚成微胶囊。复凝聚法是以两种相反电荷的壁材物质作包埋物，芯材分散于其中后，在一定条件下2种壁材由于电荷间的相互作用使溶解度下降凝聚成微胶囊，所制得的微胶囊颗粒分散在液体介质中通过过滤、离心等手段进行收集、干燥，使微胶囊产品成为可自由流动的分散颗粒。凝聚法工艺较简单，易控制，可制成十分微小的胶囊颗粒，粒径不到1μm。但这种方法成本高，妨碍其应用和推广。

复凝聚喷雾干燥法的一般操作过程为：将微胶囊壁材分别配制成适宜浓度的溶液，如10%明胶液和10%阿拉伯胶溶液，将香辛料精油加入明胶溶液中（为了更好地乳化，可加入一定量的乳化剂，如蔗糖酯、单甘酯、吐温等），高速搅拌或过胶体磨乳化，再调pH 4.0左右使明胶乳化液带正电荷，然后再与带负电荷的阿拉伯胶溶液混合均匀，凝聚成微胶囊，水洗分离后即可喷雾干燥或真空干燥得到微胶囊粉末。其基本工艺流程如图4-2所示。

胶液浓度、pH、包埋温度、搅拌时间是影响凝聚法包埋效果的主要因素。

（1）胶液浓度：包埋的适宜胶液浓度为1%～2%，当胶液浓度小于1%，不能微胶囊化；当浓度大于2%时，包埋率下降。

（2）pH：包埋pH应小于4.4，pH在3.6～4.0，包埋率迅速增大，pH大于4.4包埋率效果极差。

（3）包埋温度：包埋温度不适宜超过45℃，在30～40℃，包埋率迅速增大，而再升高温度包埋率又开始缓慢下降。

（4）搅拌时间：搅拌时间在5～15 min以内，随着时间延长，包埋率增大，随后趋于平稳。

图4-2　复凝聚喷雾干燥微胶囊化工艺流程

（三）分子包结法

分子包结法是香辛料精油另一种重要的微胶囊化方法。分子包结法是利用β-环糊精（β-CD）在分子水平上进行包结。β-环糊精是由7个吡喃葡萄糖通过α-1，4糖苷键连接成的，具有环状分子结构的物质。它的分子呈油饼形，具有中空的结构，中心具有疏水性，而外层呈亲水性，因此许多疏水性的风味物质能取代它中心的水分子而和它强烈地络合。包结方法一般有2种。第一，饱和水溶液法。先将环糊精用水加温制成饱和溶液，再加入芯材料。此法又分为3种情况：水溶性芯材，直接加入CD溶液，混合几小时形成复合物，直到作用完全；水难溶液体，直接或先溶于少量有机溶剂，加入CD溶液，充分搅拌；水难溶固体，先溶入少量有机溶剂，加入CD溶液，充分搅拌至完全形成复合物。通过降低温度，使复合物沉淀，与水分离，用适当溶剂洗去未被包结物质，干燥。第二，固体混合法（研磨法）。环糊精中加溶剂2～5倍，加入被包结物，在研磨机中充分搅拌混合1～3 h，直至成糊状，干燥后用有机溶剂洗净即可。针对香辛料精油的特点，两种包结法的操作过程如下。

（1）饱和水溶液包结法：β-CD溶入30%的乙醇溶液，剧烈搅拌，将溶于96%乙醇的香辛料精油的芯材滴入，经过4～5 h混合后，慢慢降温至20℃左右，再降温4℃左右保持15 h左右，过滤，真空干燥，即得到微胶囊化的香辛料精油。

（2）研磨法：将β-CD加入5～8倍的乙醇水溶液，再加入芯材，机械研磨1～3 h，真空干燥，即可得到微胶囊化的香辛料精油。

饱和水溶液法温度要求严格，操作较复杂，时间长。研磨法虽然机械强度较大，但需时短；研磨法对于香辛料精油包结效果远优于饱和水溶液法。

（四）空气悬浮包埋法

空气悬浮包埋法又称流化床法或喷雾包衣法。将芯材分散悬浮在承载空气流中，然后在包囊室内，将壁材喷洒于循环流动的芯材粒子上，即芯材颗粒表面，可包上厚度适中且均匀的壁材层，从而达到微胶囊化的目的，此法适用于大规模的生产，缺点是细粉不易被气流带走而造成损失，在干燥过程中粒子之间相互碰撞，表面造成磨损。

（五）挤压法

挤压法是将芯材物质分散于溶化后的糖类物质中，然后将其挤压通过一系列模具并进入脱水液体，这时糖类物质凝固变硬，同时将芯材物质包埋于其中，得到一种硬糖状的微胶囊产品。挤压法对热不稳定物质的包埋较为适合，但其硬糖颗粒的物性也限制了它在某些食品体系中的应用。

（六）香辛料精油微胶囊的制作实例

下面介绍几种香辛料精油微胶囊的制作方法。

1.大蒜油微胶囊的制备方法

大蒜油易挥发，若制成微胶囊则利于大蒜油的保藏与应用。

（1）工艺流程。

（2）操作要点：将精油与3%海藻酸钠溶液按体积比1:10混合搅拌，转速800 r/min，然后加入10倍精油体积的3%明胶水溶液，转速500 r/min，调pH为4，以500 r/min搅拌乳化20 min。让60℃左右的混合液通过350 MPa均质机均质，接着降温至5～10℃，并慢速搅拌。用上述冷却液均匀滴入0.25 mol/L氯化钙水溶液中，表面立即形成凝胶，生成光滑的微球。待全部凝聚后经水洗过滤得到具有一定强度的微球。把微胶囊在60℃左右烘箱中干燥即为大蒜油微胶囊的制品。

2.茴香油微胶囊的制备方法

茴香油产品的微胶囊化工艺，主要包括两个部分，即乳化工艺和喷雾干燥工艺，这些工艺参数的选择与喷雾干燥的设备、芯材与壁材的选择有关。对于喷雾干燥微胶囊化，影响产品质量的工艺参数包括进料温度、进料浓度、进风温度和出风温度等，而这些工艺参数又与所选用的设备有关。对于喷雾干燥微胶囊化来讲，使用较多的是压力式和气流式雾化。

（1）原料：茴香油、玉米醇溶蛋白、大豆分离蛋白、单甘酯、卵磷脂、黄原胶、麦芽糊精、CMC、磷酸二钠等。

（2）工艺流程。

（3）操作要点：微胶囊化茴香油的制备是将水溶性壁材溶于水，搅匀，加入茴香油，搅拌1 min；用高压均质机均质（25 MPa），然后喷雾干燥制成粉末。具体的操作过程如下。

①将先溶解好的胶质溶解在65～70℃的蒸馏水中，恒温30 min后加入麦芽糊精搅拌均匀，使溶液没有固体颗粒。然后将已溶解的乳化剂倒入已溶解的油中，搅拌均匀并保持温度恒定，使用氢化油可防止油脂凝固。

②将水相和油相混合均匀，使总固形物含量为20%～35%，并在55～60℃条件下乳化5min。还可用分散器（12500 r/min）分散1 min。将混合后的物料放在高压灭菌锅内进行灭菌，恒温121℃处理5 min。在压力为20～30 MPa的条件下，将混合物均质2次。使用气流式喷雾干燥器进行喷雾干燥，使用前先对喷雾干燥塔进行预热，使进风温度达195℃，出风温度达到85～95℃。特别注意的是出口温度必须达到所设温度。出塔的产品应自然冷却到常温，过细筛后成为产品，产品的含油量一般为40%～75%。

3.花椒油微胶囊的制备方法

利用超临界流体制备超细粉体，是超临界流体技术中较为活跃的发展领域。用于制备超细颗粒的常用方法：超临界溶液快速膨胀法（RESS）和超临界反溶剂过程（GAS）。这两种制备颗粒的方法由于超临界CO2流体自身性质存在一定的局限性，如RESS过程要求组分在超临界流体中有较高的溶解度，但大多数极性和部分非极性化合物在CO2中的溶解度很低。而用GAS过程制粒，则要求物质常温常压下在有机溶剂中有较高的溶解度。这两种方法都是通过溶解度的变化来获得微粒，因此这些微粒物质在常温常压下呈固态。中草药中提取的有效成分多呈液态，难以用RESS法和GAS法制备微囊。

如果利用同轴喷嘴则能实现超临界萃取与微胶囊制备的耦合，完成从萃取到制粒的统一。利用该工艺的工艺流程具有以下特点：a.克服了目前超临界单一萃取或单一制粒的局限，实现超临界萃取与包覆行为的统一。b.该方法适用于目标萃取物为液态的微胶囊的制备，可用于制备O/W型微胶囊。c.为开发新型的、绿色的微胶囊技术提供了一条新路线。

花椒的香气成分来自其组织中所含的精油，精油是由萜烯等有机化合物及其含氧衍生物醇、醛、酮、酯等成分组成，是一种挥发性油，常温常压下呈液态，这与一般中药提取物常态相近。这里以花椒为例，介绍在超临界萃取出花椒油的基础上直接微胶囊化的研究。

（1）主要设备：超临界萃取与微胶囊制备的耦合装置，粉碎机，往复柱塞平流泵。

（2）原料：大红袍花椒、阿拉伯树胶粉、麦芽糊精（DE=17）、石油醚、无水乙醇。

（3）工艺流程。

（4）操作要点：在进行实验时，二氧化碳进入萃取釜，把萃取釜中的花椒油萃取出以后经过调节阀进入同轴喷嘴，与由计量泵打入的壁材溶液（流量为1 mL/min）混合乳化后喷入干燥室，在干燥室底部收集微胶囊。干燥室为两个不同直径的直筒同心安装，在两筒之间通入循环水以调节温度，同时在干燥室顶部吹入热风，进风温度为80℃，出风温度60℃，保证微粒的充分干燥。萃取的连续性保证了整个操作过程的连续性。

在实验中，同轴喷嘴是整个装置核心部分。目前国内外使用的喷嘴有烧结型、毛细管型等。也可使用内混合型：即溶解花椒油的二氧化碳气体与壁材溶液在一定压力下在喷嘴内混合，喷嘴孔径一般为80μm。

超临界萃取的花椒油直接制成微胶囊适合的工艺条件为：萃取压力25 MPa，萃取温度45℃，最佳固形物的质量分数为30%左右，CO2气体流量为2 L/min，壁材量为1 mL/min，造粒温度为80℃。用该耦合方法得到的乳化液乳化稳定性较好，制备的微胶囊粒径小，分布范围窄，形态较好。微胶囊的收率为5%左右，微胶囊的花椒油直接包埋率可达到54%。

4.丁香油微胶囊的制备方法

20世纪70年代，Shank发明利用微生物细胞作为天然囊壁材料制备微胶囊的技术。由于酵母细胞呈球形或椭球形，以分散的单细胞状态存在，大小在1～20μm范围内，完整的细胞壁和细胞膜结构具有一定的强度和通透性，因此是理想的微胶囊壁材。

酵母微胶囊制备过程主要包括三个步骤：酵母细胞制备及预处理，囊心渗透扩散到酵母细胞内形成微胶囊，产品后处理。在制备过程中，不需要引入其他化学试剂，因此不存在有机溶剂残留或脱除的问题，非常适合药物和食品添加剂的包覆。获得的微胶囊产品大小均一、无毒、生物相溶性好、易生物降解。酵母可以是酿酒或抗生素等工厂回收的废酵母，因此原料来源广泛、价格低廉。酵母微胶囊特别适合包封一些脂溶性的物质，如隐色染料、药物、香料和精油、农药、脂溶性维生素等，可以应用于食品、医药、纺织、化妆品、农业等领域。但是对制备微胶囊所用的酵母一般都有特殊要求：通常酵母是以湿菌体的形式使用，分散性差，细胞表面的水分易与脂溶性囊心出现分相，影响囊心向酵母细胞内渗透，且后续的干燥、造粒比较困难；要求酵母细胞内脂含量必须达到40%；或要求微胶囊制备过程中菌体保持生物活性等。

利用酵母细胞进行微胶囊化有以下特点：采用干酵母，微胶囊的后续处理工艺简单，微胶囊产品可以各种剂型使用；脂肪含量低，制备时不需要特殊培养条件；制备过程中对菌体活性没有要求。

丁香是一种名贵香料，从丁香花蕾中提取的丁香油，主要成分是丁香酚、β-石竹烯等，它对食品常见的污染菌有较强的抑制作用，因此可以作为天然食品防腐剂。但由于丁香油挥发性强，受空气、光照影响易氧化变质。这里以丁香油微胶囊的制备为例，介绍利用酵母细胞进行微胶囊化的方法。

（1）主要设备：水浴恒温振荡器、真空干燥箱。

（2）原料：丁香油（丁香花蕾的超临界CO2萃取物）、干啤酒酵母（湖北安琪酵母股份有限公司，脂肪含量2.0%～2.5%，使用前经过高温灭活处理）。

（3）工艺流程。

（4）操作要点：精密称取2 g已经灭活的干酵母，放入磨口三角瓶中，按配比加入丁香油，加盖后放入恒温水浴振荡器中。振荡一定时间后，精油即可通过渗透扩散作用进入酵母细胞内部，形成微胶囊。倾出，真空抽滤，并回收未包入的精油。无水乙醇洗涤细胞表面残留的精油，30℃真空干燥20 min，收集微胶囊，称重。

选择包埋时间9 h、包埋温度70℃、芯材比为1 mL/g作为微胶囊制备条件比较适宜，微胶囊中丁香油包埋率可达到40%。

三、香辛料精油树脂

香辛料精油树脂是指采用溶剂浸提香辛料后蒸去溶剂所得的液态制品。通常为色泽较深、黏度较大的油状物。可溶性提取物中除含精油外，还含有其他不挥发的化合物（抗氧化剂、色素等）。对不同类型的香辛料，所使用的溶剂不同。溶剂可用水或含20%～80%水的有机溶剂提取，有机溶剂可使用乙醇、丙二醇和甘油等。

在木本和草本香辛料中大多没有或很少含有挥发性精油，或因贮存不当挥发性物质分解而不能提取精油，但都能萃取得到精油树脂。植物中的树脂和脂肪油，对挥发性精油成分起着天然定香剂作用，而精油则缺乏这类天然定香剂。因此，与精油相比，香辛料油树脂有更完全和丰富的风味，十分接近于原天然香辛料，在风味物的利用价值上，可比原香辛料节省一半；精油树脂稳定，更适合于在需高温处理的食品中调味使用。

国外食品制造业都趋于使用精油树脂代替食用植物香辛料粉末，主要有以下优点：a.卫生：在制造过程中使微生物丧失生长繁殖能力，且在精油树脂中微生物无法生存。b.利用率高：精油树脂能将植物香辛料中的绝大部分赋香成分提取出来，使用中可分散均匀，呈味能力强，对加香产品无斑点，杜绝外观颜色变化，提高存放期。c.精油树脂体积小，易保存，变质机会少，因其活性成分被脂肪包围，被氧化机会少，又由于精油树脂中含有天然抗氧化成分，对其稳定性有很大好处。d.制成的精油树脂使用、管理极为方便，且经济、实用。

香辛料精油树脂的缺点：a.在回收溶剂时会带走一部分挥发性成分，头香尚有不足。b.由于黏稠，难以精确称量，有时会在容器壁上黏附残留而影响食品风味，另外不同的香辛料精油树脂有不同的黏度，要混合均匀相当费时。c.易于以次充好，用质量不高的香辛料代替好的香辛料，影响质量。d.精油树脂中仍有鞣质存在，除非进一步的加工。e.仍有部分溶剂残留，除非将溶剂回收的相当彻底。

香辛料精油树脂除可直接利用外，还可与其他物质结合，形成各种类型的油树脂，以供生产、生活所需。如强化油树脂、乳化油树脂、胶囊化油树脂、干性可溶性香辛料。

（一）香辛料油树脂的生产工艺

近三十多年来，人们对香辛料油树脂的研究和应用方面取得了很大的进展，特别是在油树脂的提取、分离、分析鉴定方面，运用超临界流体萃取、气相色谱、高效液相色谱、质谱、远红外光谱等新技术手段，有效地提取香辛料中主体风味成分和抗菌、抗氧化等活性成分，对主要香辛料油树脂中物质的化学组成、分子结构进行了分析鉴定，为香辛料油树脂的进一步生产和应用奠定了坚实的基础。

1.溶剂的选择

香辛料精油树脂通过溶剂萃取方法制得，为提高香辛料中有效成分的提取得率和效率，选择溶剂应综合考虑溶剂的挥发性、溶解力、毒性、气味、化学性质、黏度、安全性、易燃性、价格等。常用溶剂包括乙醇、石油醚、二氯乙烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷等常规溶剂和二氧化碳等超临界流体。

由于二氯乙烷、三氯甲烷有致癌危险，一般不用作食用油树脂的提取溶剂。丙酮是国外提取香辛料油树脂的常用溶剂，但由于它的溶水性会使原料水分溶出，使丙酮的浓度变稀，降低其对精油成分的溶解度，另外水溶性的非香味物质如多糖、胶类物质等的溶出，影响产品品质。丙酮在碱性条件下还会生成4-甲基-3-戊烯-2-酮，该成分在食用油树脂中规定含量不超过0.001%，因而，丙酮不适宜提取精油树脂。乙醇也有类似的水溶性问题，但由于价格低、食用安全和便于生产管理，成为目前实际生产中常用的萃取溶剂，目前，国内常用95%的乙醇提取姜油树脂、花椒油树脂、丁香油树脂等。

不同的香辛料含有的风味物质不同，不同的风味成分在不同溶剂中也有不同的溶解度，因此选择适当的提取溶剂相当重要。Borges（1997）分别用丙酮和酒精提取甜辣椒油树脂，发现丙酮提取物的色素比用酒精提取的含量高，但油树脂得率低。用95%的酒精提取甜椒油树脂的得率为33%。Mini等（1998）用6种不同的溶剂（丙酮、乙醇、二氯乙烷、正己烷、苯、乙酸乙酯）索氏法提取红辣椒油树脂，发现用乙酸乙酯抽提速度最快，溶剂用量最小，丙酮和苯有类似效果，乙醇抽提时间最长（40.2 min），溶剂用量最大。而油树脂得率是用二氯乙烷最低（10.6%），用乙醇最高（37.2%）。丙酮和乙酸乙酯对辣椒色素提取效果好，乙醇效果最差。

由于超临界流体同时兼有液体和气体的长处，它具有与液体相近的密度和介电常数，有利于溶剂和溶质分子之间的相互作用力，提高溶剂效能；又具有与气体相近的黏度，扩散系数也远大于一般的液体，有利于传质和溶质、溶剂间的分离，提高萃取效率，也无须进行溶剂蒸馏回收。在超临界流体中，因CO2无毒无害，价格低廉，又容易回收，产品无溶剂残留；超临界萃取可在较低温度下进行，有利于对热敏感成分的提取；通过调节温度和压力，可改变溶剂的溶解性，选择性地分离非挥发性成分。因而，CO2被认为是目前理想的香辛料油树脂萃取溶剂。

2.提取工艺

油树脂提取工艺有索氏抽提式、热回流式、搅拌浸提式、浮滤式、逆流浸提罐式及超临界流体萃取技术等。索氏抽提式适宜于丙酮、石油醚等沸点低的溶剂，它可减少溶剂用量，提高提取效率，但较长时间处于加热状态，易造成热敏性成分的破坏或损失。逆流浸提能有效保持可溶性成分在香辛料与在溶剂中的浓度差，从而提高了有效成分的溶出量和溶剂有效成分的含量。

超临界流体萃取技术常用于香辛料油树脂的提取。影响超临界萃取的因素有物料水分、粒度、温度、压力、流体流速等。

（1）物料水分：物料中含有的水分会成为萃取夹带剂，降低油树脂溶出率，促进多糖等极性物质溶出，而在萃取物中出现水层。

（2）粒度：物料粒度细，增加传质面积，减少传质距离和阻力，但太细，在高压下物料会被压实，而增大了传质的阻力。

（3）温度：压力在25～35 MPa、温度35～55℃区域为超临界CO2溶解力的“退化区域”，温度对CO2的溶解影响较大。在此压力区，CO2密度相对较小，可压缩性大，温度升高，物质扩散系数增加，CO2密度降低，对物质的溶解度下降。而在高压下，CO2密度大，可压缩性小，升温对其密度影响小。

（4）压力：在一定温度条件下，增加压力，使CO2的密度增加，减少分子间传递的距离，增大溶质与溶剂间的传递效率，有利于萃取。

（5）流体流速：适当增加液体流量，可提高萃取速度，但过快，超过物料中可溶成分的扩散速度，只会增加流体消耗量和动耗。

通过对萃取温度和压力的调节，可对香辛料中风味成分选择性地提取和分离。对于洋葱油树脂的提取，用超临界CO2，在30 MPa下，温度从40℃升至65℃，油树脂得率增加，油树脂中有机硫化物浓度增加；在相同温度（40℃）下，萃取压力在30 MPa时油树脂得率比在10 MPa高，但油中有机硫化物浓度减少。有机硫化物浓度在用蒸馏法提取的油中最高，而在用丙酮和酒精提取的油中最低（25℃）。在感官评价中，超临界CO2提取的风味成分最高，其次是蒸馏法和酒精法，二者无明显差异。但从接受度上，酒精法提取的最差，因其酒精气味太浓。利用超临界CO2萃取胡椒风味成分，在萃取温度35～55℃，压力10～30 MPa，低压时，温度升高使胡椒挥发性成分提取率降低；在高压区，温度升高，使风味成分的提取率增加。同时发现低温低压有利于胡椒精油的萃取，高温高压则有利于胡椒碱的萃取。在压力10 MPa下萃取干葱头油树脂，得率为0.28%，但其中硫含量高达3.83%，而在压力为30 MPa，温度从45℃升到65℃时，油树脂得率由0.17%增加到0.90%，其中硫含量由1.34%增至2.28%。由此可看出挥发性成分在低密度CO2流体中溶解度大于非挥发性成分。

超临界流体最大弱点是溶解度比较小，萃取时需增加溶剂的循环次数才能获得较高的萃取率，从而延长提取时间，提高生产成本。并且对于某种特定物质，其在不同溶剂中的溶解度是不同的。因而在纯超临界流体中加入一种少量的、可与之混溶的、挥发性介于分离物与超临界组分之间的物质，可提高该类物质的溶解度。Kalic（1999）添加1%的丙酮或酒精作夹带剂，可提高辣椒色素的出率。低压提取的色素中含有大量β-胡萝卜素，而高压下提出的绝大多数是辣椒玉红素、辣椒红、辣椒黄质素、β-玉米黄质素和少量β-胡萝卜素。

3.油树脂成分的分析与鉴定

（1）分离与成分鉴定：对油树脂的分离，可采用分馏柱、分子蒸馏、冻析法、重结晶法、超临界萃取法等物理方法，以获得较纯的组分或单一成分。目前的超临界萃取设备上，一般都装有精馏塔，借助调解各段精馏塔的温度和压力，对油树脂中不同溶解性质的组分进行粗分离，也可在萃取时就通过调节压力和温度来对组分进行分离。要对油树脂组分进行高效分离，则需用分子蒸馏、柱层析、气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）等分析技术手段。气相色谱法特别适用于分析具有挥发性的或可转化为挥发性的有机化合物。高效液相色谱是以液体作为流动相，可在常温下对有机物质进行分离，特别适合于分析极性强、热稳定性差、难挥发的有机化合物。GC和HPLC是分析香辛料油树脂组成时的主要分离手段。对油树脂中各组分的分子结构和分子量进行定性鉴定可借助质谱、红外光谱、紫外光谱和核磁共振等分析仪器。在对组分进行定性分析前，必须对混合组分进行高效分离，减少各成分间的干扰。由于色谱—质谱联用仪（GC/MS、LC/MS）发挥了色谱法对复杂混合物的高效分离的特长和质谱在鉴定化合物中的高分辨能力，提高了分析效率和分析质量，因而成为目前分析香辛料挥发性油最常采用的方法。GC/MC已被用于花椒挥发油、八角茴香油、姜黄油树脂、生姜油树脂、大蒜油等组分的分析鉴定。

（2）定量分析：可通过检测香辛料原料和油树脂中某主体风味成分的含量来分析萃取效率和产品质量。对油树脂中各组分的定量分析可用色谱峰的峰面积值（或峰高值）作为计量依据。对这些主体成分的定量检测，还可根据其已知分子结构和物化性质来进行检测。用电位滴定法与Bennett Salamon创造的羟胺法相结合，测定含羰基的生姜中姜油酮和花椒中花椒油素的含量。用分光光度计法（343 nm）或凯氏定氮法检测胡椒油树脂中的胡椒碱含量，采用“scoville”热单位的感官评定法测辣椒油树脂中的辣椒素含量。也可提取出其含有的精油，与标准的精油红外光谱对照。对香辛料油树脂品质的评定，通常都要结合感官鉴评的方法。

（二）陈皮油树脂的制备及应用

陈皮挥发油对胃肠道有温和的刺激作用，能促进消化液分泌，其油中主要成分为80%柠檬烯、6%α-松油烯、含氧组分有C6～C12醇、芳樟醇等，可溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。因此可选用适宜的溶剂，通过蒸馏、萃取等方法提取其有效油树脂成分。溶剂的选择对油树脂的质量、成本、得率都有较大影响。通常要考虑挥发性、溶解力、毒性、气味、化学性质、安全性、易燃性、成本等。选择提取溶剂时，需对溶剂作还原物测试：取5 mL提取溶剂加入1滴1.5%浓度的高锰酸钾溶液，保持混合物在20℃下10 min，如溶液保持高锰酸钾紫红色不变，则说明该溶剂符合制油树脂的要求。目前常采用乙醇作为溶剂，其沸点为77～78.5℃。

1.主要设备

真空干燥箱、索氏抽提器、粉碎机。

2.工艺流程

3.操作要点

制备时先将陈皮放入真空干燥箱中干燥，使其水分含量低于9%，干燥后的陈皮用粉碎机粉碎至30目左右。将索氏提取器安装得当，与电热设备配合恰当，接通冷凝器。装料时注意勿将原料粉末粘在试管壁，可用滤纸卷成圆锥状将陈皮粉装入，将尖端扎紧，放入索氏提取器中。选用95%的乙醇，按料液比1:10、萃取时间3 h、加热温度100℃进行抽提。抽提时首先将冷凝管接通，开始加热，酒精慢慢升入索氏提取器中，将香辛料粉浸透，待索氏提取器中乙醇达到一定含量时，会重新回落到烧瓶中，这样反复几次，待到3 h后止。抽提后将提取的油树脂先进行常压浓缩，注意浓缩速度不宜太快，待提取液变黏稠即可停止，然后放入旋转蒸发器中减压脱溶剂，控制温度75～80℃，转速40 r/min。

4.应用

在实际应用中陈皮油树脂需稀释，通常用5～10倍的色拉油稀释，从而制成陈皮调味油，应用更加方便。陈皮油树脂调味效果、卫生、便捷和美观程度等都远高于陈皮。

（三）姜油树脂的制备及应用

姜的特有香气主要是由存在于表皮组织的挥发油决定的，这种挥发油虽可采用蒸馏法获得，但它缺少高价值的辛辣味（包括姜醇、姜油酮和生姜素等）。这些辣味成分是不挥发的，它们可以用适当的挥发性溶剂（如乙醇、丙酮等）进行冷渗滤提取，然后在真空条件下除去溶剂而得到浓缩状态的深褐色黏稠油树脂物质，即姜油树脂。常用的姜油树脂的提取方法有4种：

1.溶剂浸提法

包括直接溶剂浸泡法和索氏提取法。其中用乙醇连续索氏提取比用丙酮能获得更多的姜油树脂。

2.压榨法

利用压榨手段对洗净的生姜直接处理，获得其中的姜油树脂。此法所得的姜油量除了与生姜本身质量有关外，更与生姜的预处理和压榨设施的操作情况有关。

3.液体CO2浸提法和超临界CO2萃取法

其中以超临界CO2萃取法效率最高，并且其反应条件温和，无溶剂残留，选择性易于控制。用该法提取出来的姜油树脂具有高品质的风味且含有轻分子精油组分产生的微妙芳香气味。而其温和的操作条件，则为生姜油树脂制备后所得的下游废脚料的利用提供了可能。

萃取的姜油树脂是一种深琥珀色至深棕色的黏稠液体，几乎不溶于水，醇溶度也较低，静置后可产生粒状沉淀。美国精油协会（EOA）对标准的油树脂的定义为：挥发油含量18～35 mL/100 g，折射率为1.488～1.498（20℃），旋光性-30°～-60°（20℃）。另外，姜油树脂中的姜酚类化合物具有不稳定性，在受热、酸、碱处理时容易失水或发生逆羟醛缩合反应生成姜酮和相应的脂肪醛。此外，姜油树脂在贮存过程中，姜辣素含量会增加。

4.渗滤法提取姜油树脂

（1）主要设备：真空干燥箱、索氏抽提器、粉碎机。

（2）工艺流程。

（3）操作要点：将鲜老姜去除霉烂变质部分，清洗、沥水、称重，在高速组织捣碎机中，以6000 r/min速度打浆3 min，过40目筛得姜泥。将所得的姜泥装入连续渗漉装置中，用95%酒精为溶剂，浸渍24 h后，以5 mL/min的流速在室温下进行渗漉，渗漉液在40～45℃下恒温水浴，8400～8500 Pa下减压蒸馏回收酒精，得含水油树脂。

这种姜油树脂不仅含有所希望的辛辣成分，而且香气、香味、辣味俱全，其品质优于姜油。姜油树脂的得率因使用的溶剂不同而不同，如：乙醇为3.1%～7.3%，丙酮为5%～11%，二氯乙烷为5%～6%，三氯乙烷为4%～5%。

（4）姜油树脂的应用：姜油树脂含有姜的全部香气和味道，其气味香辛、甜蜜，口味辛辣、温热，富刺激性，因此可作为高品质的浓缩调味料。姜油树脂中的姜辣素，其各组分物质分子中均含有愈创木酚基结构，有很强的抗氧化性，可开发用作天然抗氧化剂。有实例表明，姜油树脂对大肠杆菌、啤酒酵母和青霉菌等表现出较强的抗菌性，且活性pH范围较广，可开发用作天然抗菌剂。现代医学表明，姜油树脂不仅对试验动物有升压和强心作用，还有降血脂和抗动脉粥样硬化等作用，可用作医药和保健品。

（四）丁香油树脂的制备及应用

丁香中的主要成分为挥发油，丁香酚占挥发油的78%～98%，其他还有丁香酚醋酸酯、石竹烯、甲基戊基甲酮等。丁香挥发油具有抑菌、抗炎、镇痛、止泻、抗氧化、抑制肿瘤等作用。丁香酚和丁香酚醋酸酯对花生四烯酸、肾上腺素和胶原蛋白所诱导的血小板聚集有强烈抑制作用，并呈剂量依赖关系。

1.主要设备

真空干燥箱、索氏抽提器、粉碎机。

2.工艺流程

3.操作要点

将丁香真空干燥至水分含量低于9%，粉碎机粉碎至30目左右。将索氏提取器安装得当，与电热设备配合恰当，接通冷凝器。装料时注意勿将香辛料粉末粘在试管壁，可用滤纸卷成圆锥状将丁香粉装入，将尖端扎紧，放入索氏提取器中。选用95%的乙醇，按料液比1:10、萃取时间3 h、加热温度100℃进行抽提。抽提时首先将冷凝管接通，开始加热，酒精慢慢升入索氏提取器中，将香辛料粉浸透，待索氏提取器中乙醇达到一定含量时，会重新回落到烧瓶中，这样反复几次，直到3 h后停止。抽提后将提取的油树脂先进行常压浓缩，注意浓缩速度不宜太快，待提取液变黏稠即可停止，然后放入旋转蒸发器中减压脱溶剂即可。

4.丁香油树脂的应用

在实际应用中丁香油树脂需稀释，通常用5～10倍的色拉油稀释，从而制成丁香调味油，应用更加方便。

四、香辛料油树脂微胶囊的生产工艺

香辛料油树脂微胶囊的工艺，尤其适合于将大蒜、生姜、花椒等天然香辛料调味品制成既便于食用又便于保存的粉状或粒状调料。

目前，将食品烹调及食品行业中经常使用的一些天然香辛料调味品进行微胶囊化处理后，再直接用于烹调及食品生产，因其可达到提高资源利用率、延长调味品的保存（鲜）期及使用方便等目的，越来越受到人们的重视。

（一）香辛料油树脂微胶囊的生产

将香辛料油进行微囊化处理，制成微胶囊，主要采用2种方式。

（1）将天然香辛料中作为呈味主体的挥发性精油提取出作为芯材，然后再将该精油与壁材混合、均质乳化、包囊，最后经高温喷雾干燥而制得相应的精油微胶囊。

采用精油作芯材并通过高温喷雾干燥制得微胶囊的不足之处在于精油及其挥发性物质损失较大，包埋率低；高温干燥时有的组分遭到破坏，产生一些新组分而使香味、口感变劣，影响产品的质量；此外，还存在精油提取过程中原料中的香气、味觉成分难于完全提出，获得率较低，原料利用不充分，以及高温干燥需配备高温锅炉，设备投资大等缺陷。

（2）采用油树脂做芯材，因油树脂中既含有代表香辛料香气的精油，还含有沸点较高的倍半萜及代表辛香味的树脂和天然抗氧化剂成分，因而具有良好的抗氧化分解能力，味感柔和圆润，香味和辛辣味等协调，贮存期长及香辛料中的有效成分能较完整地得到萃取等优点。

该技术虽然具有采用油树脂作芯材生产微胶囊的诸多优点，但其仅用单一的阿拉伯胶作壁材，经均质乳化包囊后，先经无水乙醇脱水，再经真空干燥而制得微胶囊，其中阿拉伯胶终浓度大于40%，无水乙醇与乳化液比率为10:1时芯材包埋率仅达83%，同时必须增加乙醇回收装置；而真空干燥时微胶囊极易粘连成块而难于成粉或粒状，影响产品质量。因此，该法又存在生产成本高、附属设备投资较大、且粉粒度差、难于保证产品质量等弊病。

（二）姜油树脂微胶囊的生产

1.主要设备

高速组织捣碎机、连续渗漉装置、均质机、喷雾干燥机。

2.原料

姜泥、阿拉伯胶、麦芽糊精。

3.工艺流程

4.操作要点

（1）原料预处理：采用鲜老姜（含水率87%）作原料，除去杂质及变质部分，清洗沥干后重40 kg，送入高速组织捣碎机中，在10000 r/min的条件下，间歇3 min打浆，过20目筛除去粗纤维等得到姜泥。

（2）油树脂的萃取：以浓度为90%的乙醇10 kg为溶剂，将所得姜泥浸渍24 h后送入连续渗漉装置中，在室温下，以5 mL/min的流速进行渗漉；再将渗漉液在8.4～8.5 MPa压强及40～45℃条件下，减压蒸馏以回收乙醇，从而得含水油树脂2520 g（88.44%）；渗漉萃取后的渣也用上述减压蒸馏装置回收乙醇后除去（渣量1980 g）；合并回收溶剂，用1%活性炭除臭后再重新利用。

（3）乳化包囊壁材：采用阿拉伯胶、麦芽糊精配制，加水，将其与上述所得含水油树脂加入高速组织捣碎机中，在10000 r/min条件下乳化成原乳，此时无水油树脂：食用胶：水=1:1：8。然后将原乳送入均质机中，室温下进行两次均质乳化，第一次10～20 MPa均质6 min，第二次30～60 MPa，均质9 min，得均匀稳定的O/W型乳剂（乳剂含水80%）。

（4）脱水干燥：将上述乳剂加热到45～50℃，泵入喷雾干燥机中进行低温物化干燥；泵压0.2 MPa，喷嘴孔径1 mm；干燥机进风温度80℃，出风温度50℃，制得粉状生姜油树脂微胶囊。

该实施例所得微胶囊中，含水率3.81%，芯材包埋率96.76%，收得率95.88%，有效成分含量1.62%，乙醇残留量4.5μg/g，粒径采用电子显微镜抽选扫描，平均粒径为39.5μm。

（三）大蒜油树脂微胶囊的生产

1.主要设备

高速组织捣碎机、连续渗漉装置、均质机、喷雾干燥机。

2.原料

蒜泥、阿拉伯胶、麦芽糊精。

3.工艺流程

4.操作要点

（1）原料预处理：鲜蒜（含水率70%）经挑选，分瓣去筋，清洗沥干，置于高速捣碎机中，在转速10000 r/min条件下，间歇式3 min打浆，过筛去皮，得蒜泥。

（2）制备油树脂：将上述蒜泥，置于体积分数为55%的乙醇中浸渍24 h后，送入连续渗漉装置中，然后按实施（姜油树脂微胶囊的生产）的方式渗漉及回收溶剂，制得含水油树脂（含水率85.57%）。

（3）乳化包囊壁材：取阿拉伯胶、麦芽糊精，加水，在与姜油树脂微胶囊生产相同的条件下与制得的含水油树脂混合乳化成原乳，此时无水油树脂：食用胶：水=1:1：6，阿拉伯胶：麦芽糊精=1:9，再与姜油树脂微胶囊相同的方式进行2次均质得O/W型乳剂（含水率75%）。

（4）脱水干燥：与姜油树脂微胶囊生产相同，最后得粉状大蒜油树脂微胶囊。所得大蒜微胶囊中，含水率7.12%，芯材包埋率97%，收得率96.4%，有效成分含量0.48%，乙醇残留量4.2μg/g，微胶囊平均粒度为47.25μm。

（四）花椒油树脂微胶囊的生产

1.主要设备

高速组织捣碎机、连续渗漉装置、均质机、喷雾干燥机。

2.原料

花椒粉、阿拉伯胶、麦芽糊精。

3.工艺流程

4.操作要点

（1）原料预处理：将花椒（含水率12.5%）择净、除杂、粉碎，过40目筛，得花椒粉。

（2）油树脂的萃取：将上述花椒粉置于体积分数为55%的乙醇中浸渍24 h后送入连续渗漉装置中以5 mL/min的流速进行渗漉，渗漉液及渣分别在8.1～8.5 MPa压强下，85～90℃减压蒸馏回收溶剂后得含水油树脂（含水率57.9%）。

（3）乳化包囊：无水油树脂：食用胶：水=1:1：5的比例配制后乳化成原乳，其中阿拉伯胶：麦芽糊精=1:9；然后将原乳加热到70℃后仍用均质机进行两次均质，得O/W型乳剂（含水率71.42%）。

（4）脱水干燥：本实施例干燥器进风温度为90～95℃，出风温度为50℃，其余操作与姜油树脂微胶囊生产相同，得粉状花椒油树脂微胶囊。

该微胶囊含水率2.98%，包埋率94.2%，收得率96%，有效成分含量9.8%；乙醇残留量4.5μg/g；平均粒径为12μm。

（五）辣椒油树脂微胶囊的生产

1.主要设备

高速组织捣碎机、超临界CO2萃取装置、均质机、喷雾干燥机。

2.原料

辣椒粉、阿拉伯胶、麦芽糊精。

3.工艺流程

4.操作要点

（1）原料预处理：将干辣椒（含水率8.0%）择净，粉碎后，过60目筛，待用。

（2）油树脂萃取：将上述干辣椒粉输入萃取室，然后通过压缩机将35℃及35 MPa超临界CO2送入萃取室进行萃取，萃取100 min后将携带物料（辣椒粉）的液体送入高压分离室进行液渣分离，分离后的携带油树脂的CO2流体则放入低压分离室，在0.1～0.3 MPa压力下进行液、气分离，残渣则由单向高压阀排入贮渣槽；在低压分离室中CO2转变为气体后输往活性炭过滤器，吸附气体分子所携物料回收进入下一循环利用，而油树脂被释出送入贮存器，得含水油树脂（含水率8.5%）。

（3）乳化包囊：采用黄原胶、可溶性淀粉作壁材，加水并与制得的含水油树脂混合乳化成原乳后，输入均质机，在20～40 MPa及室温下，均质12～15 min，得O/W型乳剂（含水率66.68%）。

（4）脱水干燥：先取上述乳剂进行干燥处理，本实施例干燥器进风温度为90～95℃，出风温度控制在50℃左右，其余同姜油树脂微胶囊生产，得粉状辣椒油树脂微胶囊。

（5）造粒：将所得粉状油树脂作为载体，在喷雾干燥机流化床造粒室中，鼓动悬浮呈流化状态，再将均质后的另一半乳化剂喷入造粒室中，对粉状微胶囊进行造粒，干燥处理，最后得粒状辣椒油树脂微胶囊。上述微胶囊：含水率4%，包埋率92.0%，收得率95.3%，辣椒素含量0.38%，乙醇残留量4.0 mg/kg，微囊平均粒径为64.27μm。