水扩散法提取植物芳香油

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《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。

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)：

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。