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迷迭香产业竞争情报研究报告(二)

湖南澳门太陽城集团信息研究所 www.hninfo.org.cn     时间:2019月05月15日   [字体: ]

2我国迷迭香种植和加工技术进展

2.1 我国迷迭香繁殖栽培种植技术

随着内含抗氧化物质在食品加工和医药行业应用研究的深,对迷迭香产业化开发利用的重心正从传统的提取迷迭香精油向提取天然抗氧化剂方面转移,对迷迭香资源优质高效培育技术提出了更高的要求。意、法、英、荷兰和葡萄牙等国家已将迷迭香繁殖与栽培技术应用于园林绿化与大田种植生产中。1981年由中国科学院植物研究所引我国并栽培成功后,现在云南、贵州、新疆等地都有一定的栽种面积,全国各地也多有引种。

2.1.1迷迭香主要繁殖栽培技术

迷迭香种子发芽率极低,主要采用无性繁殖育苗。目前,迷迭香 的繁殖方法有种子繁殖、压条、分株、扦插等。

(1)种子繁殖

一般于早春温室内进行育苗。土法育苗、穴盘育苗均可。土法育苗需先整理好苗床。苗床可平畦或小高畦,床土应整碎耙平,施足发酵底肥,浇足底水。撒播或条播均可。但种子尽量稀播,或与细干土拌匀,播于苗床上,浇小水,使种子与土壤充分接触。种子具好光性,将种子直接播在介质上,不需覆盖,在畦面上搭小拱棚,既保证地温,又使土壤表层不易板结。种子靠苗床底水发育,但要一直保持土壤表层湿润。待芽顶出土,再浇水,以小水勤灌为原则。种子发芽适温为15-20摄氏度。约2-3周发芽。当苗长到10厘米左右,大约70天,即可定植。穴盘育苗的,将草炭、蛭石按3:1的比例混匀,即可播种。上覆一薄层蛭石,浇一次透水。上搭小拱棚,其后管理同土法育苗。不同的是,待迷迭香出苗后,要时常移动穴盘,以免根沿着穴盘下方的孔,扎入地下,定植时伤根。迷迭香芽率很低,一般只有10%-20%,在第一年,迷迭香的生长极为缓慢,即使到了秋季,植株大小比刚定植时的植株大不了很多,形成大批产量要在2-3年以后,速度很慢。所以,生产上一般采用无性繁殖方式。但由种子开始栽培的,气味较芬芳,故采用何种繁殖方式,要视需要而定。

(2)扦插繁殖

多在冬季至早春进行,选取新鲜健康尚未完全木质化的茎作为插穗,从顶端算起约10-15厘米处剪下,去除枝条下方约1/3的叶子,直接插在介质中,介质保持湿润,约3-4周即会生根,7周后可定植到露地,扦插最低夜温为13摄氏度。

(3)压条繁殖

利用迷迭香茎上能产生不定根的特性,把植株接近地面的枝条压弯覆土,留顶部于空气中,待长出新根,从母体剪下,形成新的个体,定植到露地

2.1.2迷迭香主要种植技术

当前国内从事迷迭香加工企业由于受资源数量和质量制约,开始重视原料基地的建设,开始了规范化种植技术的探索性研究,初步提出了规范化种植技术方案。迷迭香规范化种植技术主要包括种植地的选择与规划,定植的时间与方法,田间管理的技术与方法。采收时间与方法等。

田间管理

(1)移栽

迷迭香的大田移栽苗是迁插枝生根成活的母苗。移栽株行距为40×40厘米,每亩种植数量为4000-4300株。平整好的土地按株行距先打塘,施少量底肥,然后在底肥上覆盖薄土,就可以移栽了。移栽后要浇足定根水,浇水时不可使苗倾倒,如有倒伏要及时扶正固稳。栽植迷迭香最好选择阴天、雨天和早、晚阳光不强的时候。栽种季节在云南省中部、南部一年四季均可,春秋季最佳。栽后5天(视土壤干湿情况)浇第二次水。待苗成活后,可减少浇水。发现死苗要及时补栽,栽植时要以塘距之间塘中为点成直线,以利通风。

(2)施肥

迷迭香较耐脊薄,幼苗期根据土壤条件不同在中耕除草后施少量复合肥,施肥后要将肥料用土壤覆盖,每次收割后追施一次速效肥,以氮、磷肥为主,一般每亩施尿素15千克,普通过磷酸钙25千克。

(3)修剪

迷迭香种植成活后3个月就可修枝,过分的强剪常常导致植株无法再发芽,比较安全的作法是每次修剪时不要超过枝条长度的一半。迷迭香植株,虽然每个叶腋都有小芽出现,将来随着枝条的伸长,这些腋芽也会发育成枝条,长大以后整个植株因枝条横生,不但显得杂乱,同时通风不良也容易遭受病虫为害,因此,定期整枝修剪十分重要。直立的品种容易长得很高,为方便管理及增加收获量,在种植后开始生长时要剪去顶端,侧芽萌发后再剪2-3次,这样植株才会低矮整齐。

(4)采收

迷迭香一次栽植,可多年采收,采收以枝叶为主,可用剪刀或直接以手折取。但必须特别注意伤口所流出的汁液很快就会变成黏胶,很难去除,因此采收时必须戴手套并穿长袖服装。采收次数可视生长情况,一般每年可采3-4次,每次采收每亩至少为250-350千克。

病虫防治

在潮湿的环境里,根腐病灰霉病等是迷迭香常见病害。如果栽培基质还是潮湿的时候,迷迭香植株出现萎蔫,需要把植株立即移出温室。最常见的虫害是红叶螨白粉虱,最为理想的方法是使用生物防治。应重在预防,可以从卫生状况、合适的水分管理、合理的温度和光照上着手,并且需经常观察、及时淘汰病弱株。

 

2.2迷迭香提取分离加工工艺现状

2.2.1精油的提取方法

精油是一种易挥发、具有强烈香味和气味、可随水蒸气蒸馏出来的油状液体的总称。精油具有活性成分,应用范围较广,如祛痰止咳、祛风健胃、驱虫、防皱保养等,目前最流行的水疗法(SPA),其精髓就是从植物中提取的天然植物香精油。精油的传统提取方法有溶剂浸提、水萃取、压榨法、水蒸气蒸馏和同时蒸馏萃取方法;新技术提取方法有微波辅助萃取、超临界 CO2萃取、连续亚临界水萃取等方法。而迷迭香精油的主要提取方法包括水蒸气蒸馏法、超临界二氧化碳萃取法、分子蒸馏法、瞬间降压法和微波辅助提取法。

(1)水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法是指将含挥发性成分植物的粗粉成碎片,浸泡湿润后,直接加热蒸馏或通入水蒸汽进行循环蒸馏,植物中的挥发性成分随水蒸气而蒸馏出来,经过冷凝之后收集馏出液,为了大幅度提高馏出液的纯度和浓度,一般需要蒸馏两次,但蒸馏次数不宜过多,否则挥发油中某些成分会发生氧化或分解。

实验原理如下:水蒸气蒸馏是将水蒸气通入不溶于水或难溶于水但具有一定挥发性的有机物质中,使该有机物质在低于 100℃的温度下随水蒸气一起蒸馏出来,再经进一步分离获得较纯物质。

水蒸气蒸馏法需要将原料加热,因此不适用于性质不稳定组分的提取。水蒸气蒸馏法的基本原理是根据道尔顿分压定律,相互不溶也不起化学作用的液体混合物的蒸气总压,等于该温度下各组分饱和蒸气压(即分压)之和。因此尽管各组分本身的沸点很有可能会高于混合液的沸点,但当这些组分的分压总和等于大气压时,液体混合物就会沸腾并能够被蒸馏出来。  

工业上利用水蒸气蒸馏法提取迷迭香精油,技术已经相对纯熟。

(2)超临界二氧化碳萃取法

超临界二氧化碳萃取法提取出来的只是精油的粗品,要想得到高品质的精油,还需要一系列的分离操作。本实验中采用分子蒸馏对精油进行浓缩提纯。

二氧化碳在常温常压下是气态,无色无味,但如果把二氧化碳加热到 31.5℃之上,压力增加到 7.38MPa 以上,二氧化碳就处于超临界状态,该温度和压力就是超临界二氧化碳的临界温度和临界压力。超临界状态下的二氧化碳对某些物质的溶解度很高,所以在萃取工业中应用甚广,而且超临界二氧化碳萃取完全无毒,也比较符合当前“绿色化学”的理念,因而发展迅猛。

超临界二氧化碳萃取的原理就是利用超临界状态下的二氧化碳,对某些特殊天然产物具有较高的溶解度,但是超临界二氧化碳的溶解能力的大小也有诸多影响因素,比如萃取压力、萃取温度、萃取时间、二氧化碳的流量等等,有时在萃取过程中还会加入一些携带剂,携带剂的用量又成为一个比较重要的因素。在萃取前,先要定好萃取条件。萃取过程中,在萃取罐中二氧化碳和原料充分接触,保证装置密封性能良好,萃取过程就能平稳进行。当然,在不同的萃取条件下,目标产物中的不同组分的溶解度是不同的,并且在当前萃取条件下,得到的萃取物也不可能是完全单一的,但通过控制萃取条件,得到最佳比例的混合成分,然后在分离罐里借助改变压力、改变温度的方法破坏二氧化碳的超临界状态,使超临界流体变成普通气体,被萃取物质就会完全析出或基本析出,从而可以达到分离提纯的目的,所以超临界流体二氧化碳萃取过程是由萃取过程和分离过程组合而成的。对于精油一类的物质,萃取压力和萃取温度不可过高,萃取压力过高,得到的产物不纯,后续提纯过程比较困难;萃取温度过高,精油中的有效成分有可能被破坏,品质就会降低。

(3)利用分子蒸馏浓缩精油粗品

分子蒸馏是一种在高真空下操作的蒸馏方法,大概原理是在高真空度的条件下,蒸气分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离,那么我们就可以利用料液中各组分蒸发速率的差异,对液体混合物进行分离。

(4)微波辅助提取法

 微波辅助提取是传统的溶剂萃取法和微波相互结合后形成的一种新型萃取方法,已被用于多种植物成分的提取。在微波场中,不同物质吸收微波能力不同,通过微波可以实现对特定组分的加热,从而可以使得该种组分从原料中分离更容易。这种方法工艺具有快速、溶剂用量少、提取率高、成本低、质量好的特点,简单,得率也比较高,但是得到的精油的品质不好,操作时还要注意安全。

2.1.2抗氧化剂的提取方法

迷迭香中抗氧化剂有水溶性的,也有脂溶性的。水溶性抗氧化剂主要是迷迭香酸,植绒型抗氧化剂主要是鼠尾草酸。

(1)溶剂法

溶剂法也叫共沉淀法。将待提取物料和溶剂在同一容器内混合,混合一定时间之后,蒸去有机溶剂,那么待提取物料中的有效成分便会析出,通过过滤的方式即可得到沉淀物,再经干燥即可制得目标产物的粗品。常用的有机溶剂有氯仿、无水乙醇、95%乙醇、丙酮等。溶剂提取法最大的优点就是无需使用高热环境,适用于对热不稳定的产物或某些挥发性成分的提取。但此法使用有机溶剂的用量较大,成本相对较高,并且有的时候有机溶剂难以完全除尽。如果选用了一些对人体有害的溶剂,生产出来的产品安全隐患太大,在某些情况下,溶剂的存在还可能引起目标产物重结晶,无疑会降低目标产物的纯度。

(2)超临界二氧化碳萃取法

超临界二氧化碳萃取法在精油提取方法处已经有过介绍,此处不再赘述。应用超临界二氧化碳萃取法提取抗氧化剂之前,一般应先在相对低的压力条件下,将迷迭香精油除去,因为利用超临界二氧化碳萃取提取抗氧化剂所需的压力、温度较高,如果不事先脱除精油,那么提取产物中势必含有一部分精油组分,还要通过分离方法,将两种组分分开;同时,在温度相对较高的状态下,还有可能使精油中某些成分降解,造成浪费。

(3)过热水提取法

过热水是指水达沸点(100℃)却没有沸腾,但是如果加入其他物质会突然暴沸。因此,对于遇热分解的物质,该法就无能为力了。某些有机物在过热水中的溶解度会远远高于在室温下的溶解度,过热水提取就是利用了这一特点。过热水提取工艺虽耗费大量水,但提取过程不要求水气化,产生的热量大部分能够循环,能耗的成本较低,但操作是必须十分注意,此法对设备要求很高,一旦造成事故,后果将不堪设想

2.2.3抗氧化剂的浓缩与纯化方法

迷迭香中抗氧化剂主要有水溶性抗氧化剂和脂溶性抗氧化剂。脂溶性抗氧化剂在溶剂提取过程中就能得到,这里主要是说水溶性抗氧化剂溶液的浓缩与干燥技术。水溶性氧化剂,顾名思义,该类成分可溶于水,但经过溶剂提取过程中的过滤操作之后,得到的只是滤液,而且,滤液中有效成分的浓度还有可能很低,这就要对滤液进行浓缩,要想生产水溶性抗氧化剂的粉末产品,还要经过干燥技术。这里只介绍本实验中使用到的浓缩方法和干燥技术,浓缩过程利用分子蒸馏设备,干燥过程利用喷雾干燥设备。

(1)分子蒸馏

上文中在精油粗品的精制过程中已经介绍了分子蒸馏技术,此处不再赘述,这里主要是利用分子蒸馏将水溶性抗氧化剂进行浓缩,尽量除掉溶液中残存的酒精,为下面进行喷雾干燥生产水溶性抗氧化剂粉末打下基础。

(2) 喷雾干燥

喷雾干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。通过小型液体输送泵将料液送到干燥室中,将稀料雾化(料液雾化为雾滴和雾滴与热空气的接触、混合)后,通过与热空气的接触,迅速将水分汽化,然后经过旋风分离装置即得到干燥产品。喷雾干燥法能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品,可省去蒸发、粉碎等工序。雾化的物料具有很大的比表面积,水分蒸发面积相应就会很大,干燥过程很快。

信息来源:综合办公室