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沉香油的成分、炼制和使用

2011年05月21日 沉香研究 沉香油的成分、炼制和使用已关闭评论
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(1)精油的定义和制备

在谈沉香油之前,有必要交代一下精油的定义以及其制备工艺。

精油是一个比较笼统的称谓,在商业上通常称为“芳香油”,在医药上又通常称为“挥发油”,用来指代通过蒸馏、压榨、萃取(浸提)、或吸附等物理方法从芳香 植物的花、叶、枝、片、根、茎、果实、种子或分泌物中提取的具有一定香气和挥发性的油状物质。通俗地讲,这种油状物质是植物中原有含香成分提炼浓缩之后得 到的精华,因此又将其称为精油。精油不是某种单一的物质,而是许多不同化学物质的混合物。

沉香油

沉香油

在目前的技术条件下,通常采用如下四种方法来制备精油:

一、水汽蒸馏法。植物精油的成分,起沸点通常在150到300摄氏度之间,在常压下有一定的挥发性。在加热条件下,可以随水蒸气逸出。将植物的含香部位粉 碎之后进行蒸馏,精油和水在蒸馏釜中发生共沸,经过冷凝装置后凝聚出油滴,进行油水分离之后分别的到精油和花水。在具体操作上,又有常压蒸馏,加压蒸馏, 减压蒸馏,也有浸水蒸馏和隔水蒸馏。从油水分离器分离出来的精油称为“粗油”,需要进行静止、澄清、脱水处理,得到“直接油”(也叫“一次油”)。将直接 油进行脱水、过滤、净化后得到精制精油。水汽蒸馏法得到的精油通常只能够得到植物芳香成分中的高挥发性成分,因此其得率(精油重量与原材料重量之比称为得 率,也叫做收率)比较低。

二、溶剂萃取法。这种方法也称为溶剂浸提法,是利用挥发性有机溶剂将植物含香部位的某些成分溶解出来,又利用有机溶剂低沸点和高挥发性等特点通过蒸馏或者 蒸发的方法去除溶剂,从而得到植物精油。经常采用的有机溶剂包括乙醇、乙醚、丙酮、石油醚、苯、甲醛等等。简单地讲,能够溶解于水的物质大部分可以溶解于 有机溶剂,所以溶剂萃取法得到的结果包含水蒸气蒸馏法得到的大部分物质。另外,有机溶剂的溶解能力远强于水,因此有一部分原来不能够被水溶解的物质会溶解 到有机溶剂中来,因此溶剂萃取法得到的结果还包含水蒸气蒸馏法不能够得到的物质 --这些物质主要是色酮、植物蜡、树脂和色素。因此溶剂萃取法制备精油的得率通常要比水蒸气蒸馏的方法要高很多。

需要澄清的一个概念是:将有机溶剂浸出物溶液通过蒸馏或者蒸发的方法去除有机溶剂后得到的产物并能够称为植物精油,仅能够被称为浸膏。在浸膏中除了含有植 物精油之外,还含有植物蜡、色素、树脂等杂质,以及相当浓度的残留溶剂(大概为10%左右)。由于有机溶剂通常对人体有害,并且产生令人不愉快的气味,因 此不能够直接将浸膏应用于宗教、医疗、水疗等等应用,但是可以直接应用于化工领域。如果将浸膏在高真空条件下进行精馏,控制蒸馏温度在70摄氏度左右,则 可以将浸膏中的残留溶剂去除到常用设备监测不到的水平。将脱除溶剂的浸膏在高真空条件下继续进行精馏,控制蒸馏温度在150摄氏度左右,则可以得到浸膏中 的高挥发性成分,其结果与水蒸气蒸馏的结果非常类似,可以称为精制精油。精馏剩下的物质包括植物蜡、树脂、色素和少量残留的精油。

根据我个人有限的经验,通过溶剂萃取法制备精制精油,其得率比水蒸气蒸馏法要高,香气成分更加丰富。

三、超临界萃取法。这种方法可以认为是溶剂萃取法的一个特殊情形,只不过使用的不是有机溶剂,而是在高压状态下的液态二氧化碳。在高压条件下,二氧化碳可 以是一种液态物质,具有很强的溶解能力,可以将植物含香成分中的萜烯类化合物、色酮、植物蜡、树脂和色素溶解出来。这些化合物和液态二氧化碳被转移到分离 釜后进行减压,在常压下二氧化碳变成气体逸出,剩下的就是萜烯类化合物、色酮、植物蜡、树脂和色素的混合物(粗油)。通过真空精馏的方法对这些混合物进行 处理,就可以得到精制精油。同样,精馏剩下的物质包括植物蜡、树脂、色素和少量残留的精油。

四、碾磨压榨法。这种方法主要用于含油量比较高的柑橘类精油的提取,例如红橘、甜橙、柠檬、葡萄柚等等。这些植物的特点是其含香部位在其外果皮的表层,油 囊直径大,可以通过破碎的方法来迫使油囊破裂并释放出精油。精油从油囊释放出来之后,使用喷淋的方法采集,经过沉降、过滤、离心分离之后得到粗油。粗油放 置在5 到10摄氏度的条件下静置一段时间,可以使得粗油中的微量水和细微杂质充分沉淀,再次分离出水和沉淀物。在此基础上通过减压过滤除去细小的悬浮杂质,便可 以得到精油产品,称为“冷法油”。柑橘类精油中含有大量的萜烯类化合物,这些化合物对香气的贡献甚小,经长期放置后又容易发生氧化和聚合反应影响精油质 量。为了提高柑橘类精油的质量,通常需要进行除萜处理,得到精制精油。

(2)沉香油的制备和成分

这一个部分的介绍,是以我使用过的海南沉香(百木香)为例子的。其他产地的沉香,由于树种的不同,可能会有细微的差别。

沉香木的精油含量很低,在技术上只有采用水汽蒸馏法、溶剂萃取法和超临界萃取法才可以得到能够产生经济效益的精油。为了尽可能多地提取出沉香木中的精油成分,通常都需要把沉香木进行粉碎处理,使得其精油成分能够更容易地分离出来。

利用水汽蒸馏法,直接从油水分离器里得到的粗油呈奶白色或者淡黄色,流动性比较差。在5 摄氏度左右转变为蜡状,看起来有点象炼乳。其挥发速度为中板,醇厚香甜,有凉意,没有令人不快的异味。一次油和精制精油从外观上来看要更加清澈,但是其他 物理性质(气味、颜色、流动性)与粗油是基本相同的。需要注意的是,从物理性质上来看,使用不同等级的沉香木,使用水汽蒸馏法得到的结果只有量的差别,没 有质的差别。也就是说,使用高等级沉香木可以得到更多的精油,但是其物理性质与使用低等级沉香木制备的沉香油是基本一样的。(没有详细分析化学成分的差 异,很遗憾。)

利用溶剂萃取法,经过蒸馏或者蒸发去除溶剂后得到的浸膏为金黄色,在数量比较大的情况下由于透明度太低的原因呈现为黑色。这里面的原因是溶剂萃取法会溶解 出分子结构比较复杂的植物蜡、树脂和色素。在室温下(15摄氏度左右)流动性看起来很好,这是因为其中残留有相当数量的溶剂。在真空条件下再次除去残留溶 剂,经过精溜得到的精制精油(挥发性成分)为淡黄色,与水汽蒸馏法得到的产物在外观上类似,但是比其颜色稍深(这一点不是非常肯定,因为精油随着存放不善 的原因也会因为变质而改变颜色)。精溜残余物的颜色非常深,流动性非常差,有时在15摄氏度左右便转变为蜡状(因为这里面含有大量的植物蜡)。

利用超临界萃取法得到的粗油呈金黄色,流动性很差,在10摄氏度左右即转变为蜡状,这是因为里面含有大量的树脂和植物蜡。这个粗油的味道与水汽蒸馏法的味 道非常想像,但是在其头香中多了一种腥气。这种腥气是植物本身的气味,但是没有出现在水汽蒸馏法的产物中,估计是在煮熟之后这种含有腥味的物质发生了某种 转化。此外,超临界萃取法得到的精制精油的物理性状与溶剂萃取法得到的精制精油类似。

采用如上三种方法制备精制沉香精油,其收率有所差别,但是都非常有限。以市面上平均价格为5000元一公斤的海南沉香片作为原料,其收率通常在千分之一二左右。精制沉香精油的昂贵,由此可以略见一斑。

沉香精油是多种化学成分的混合物,比较复杂。下面根据我所阅读到的有关文献做一个总结,有一些内容没有经过我的实证。

沉香精油中的挥发性成分可以通过气相色谱来进行分析。主要包括白木香酸、白木香醛醇、沉香螺旋醇、沉香螺旋醛、沉香呋喃倍半萜、去氢白木香醇、异白木香醇。这些成分在用水汽蒸馏法、溶剂萃取法、超临界萃取法得到的精油中都是存在的。

沉香精油中的非挥发性成分包括多种色酮,三萜、卡拉酮和呋喃酸。这些成分通常出现在通过溶剂萃取法和超临界萃取法得到的浸膏和粗油当中。 水汽蒸馏法得到的产物仅包括沉香木中的高挥发性成分,所以没有监测到这些物质。

色酮是沉香结香的一个重要标志。在人工促进沉香结香方面的研究当中,通常采用监测色酮的方法来监测某种人工促进结香的方法是否有效。(值得注意的是,沉香的香气主要来自于倍半萜,大部分正式发表的关于人工促进结香的论文都没有进行倍半萜检测。)

(3)沉香油的交易和使用

市面上大部分的沉香油,都避免了使用“沉香精油”这个名称,因为这个名称所对应的内容的定义比较清晰。笼统地叫做“沉香油”,便大大地拓宽了可能用这个词来指代的物质的范围。为了方便各位进行比较鉴别,我想首先对“沉香油”这个相对模糊的词做一个相对清晰的定义。

我所定义的沉香油,包括(1)使用纯料沉香木通过水汽蒸馏法得到的粗油、直接油和精制精油;(2)使用纯料沉香木通过溶剂萃取法得到的浸膏和精制精油;和 (3)使用纯料沉香木通过超临界萃取法得到的粗油和精制精油。在这个定义中我强调要使用纯料沉香木,但是并不限制沉香木的等级和质量。这就犹如用一级小米 和二级小米熬出来的粥都可以叫做小米粥,但是如果添加了狗尾巴草就不可以简单地称为小米粥了。

市场上的确存在满足如上定义的沉香油,但是数量不多。市场上流通的大部分所谓“沉香油”,基本上属于“小米狗尾巴草粥”的类型。如果小米足够多,添加一点 狗尾巴草来增加就餐的兴趣,大部分人估计不会有太多的意见。问题在于,当小米的价格要远大于狗尾巴草的价格的时候,这个“小米狗尾巴草粥”里面小米的含量 实在太少,乃至于这碗粥根本就喝不下去了。

我个人走访过海南、广东、广西的多家“沉香油”加工厂。这些加工厂大部分采用溶剂萃取的方法进行生产,将经过蒸发或者蒸馏去除溶剂的浸膏称为“沉香油”出 售。除了沉香木之外,添加到原料里面的非沉香木包括香茅草、广藿香、檀香木、花梨木、印度紫檀。这些浸膏通常呈黑色,由于加工设备过于简陋的原因含有大量 的残留有机溶剂(有的高达10%甚至更多)。因为原料里面确实有一些沉香木,这些“沉香油”里面也含有微量来自沉香木的挥发性成分。在这种非常复杂的混合 物中,沉香精油的香味非常特殊,其留香时间也最长,因此涂抹到皮肤或者织物上还是会闻到沉香油的味道。来自其他植物的挥发性成分因为其挥发性比较好,又经 过有机溶剂的稀释,很快就会挥发掉,最后只留下沉香油的香气。这时候“沉香油”的制造者和销售者就会告诉你:“你看,这就是沉香油的香气。刚才不太好闻, 是因为浓度太高了。”

鉴别沉香浸膏是否为纯料沉香木所制成是比较困难的。我个人推荐两个方法:一是分子蒸馏,一是气相色谱。用分子蒸馏方法首先在70摄氏度和10KPa 的低真空状态下去除残留溶剂,然后在150摄氏度和1 Pa的高真空状态下进行分子蒸馏,得到的精制精油如果和由水汽蒸馏方法制备的沉香精油类似,可以认为这个“浸膏”比较可信,反之则比较不可信。如果将浸膏 那去做气相色谱分析,看看这里面到底有哪些成分,显然会更加精确一点。

在过去两年的学习过程中,我曾经从市面上购买过数十种不同来源的“沉香油”。通过分子蒸馏的方法去进行判别,没有一种“沉香油”能够满足我上面的定义。

沉香可以入药,从理论上来讲沉香油也可以入药,但是缺乏相关典籍的支持,因此一定要慎重。

水汽蒸馏法制备沉香油的副产品沉香精露(花水)可以做沉香茶。在50毫升的矿泉水中加入0.5毫升的沉香精露,喝了之后齿唇留香。沉香精露缺乏定香能力,可以添加千分之一的藿香油作为定香剂,得到品质不错的沉香香水。

有一些销售沉香工艺品(例如手钏)的商家会推荐用户涂抹一点沉香油来维持或者是增强其香气。如果使用的是精制的沉香精油,我觉得没有太大的问题。如果使用 的是通过溶剂萃取法得到的沉香浸膏(也就是市面上那些颜色很深的“沉香油”),我个人建议不要这么做。其中原因非常简单,沉香浸膏中残留的有机溶剂会溶解 出沉香木中的挥发性成分、植物蜡、树脂和色素,从而降低这块沉香木的质量。

最后,如果你不能够确定沉香油的制备方法和纯度,千万不要内服。乙醚、丙酮、石油醚、苯、甲醛这些东西都不是好惹的。

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