ПОЛУЧЕНИЕ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ ЭКСТРАКЦИЕЙ ЛЕТУЧИМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ
Процесс получения экстрактов из растений состоит из двух главных этапов: перенос растворимых компонентов растительного сырья в растворитель и удаления растворителя (желательно при пониженном давлении).
Наиболее простой способ экстракции, который легко можно применить в домашних условиях, заключается в том, что растительный материал нарезают садовым секатором или лучше аккуратно срывают отдельные соцветия или цветки с соцветия (например, сирени) и помещают в подходящую стеклянную емкость (бутылку емкостью 0.3-0.7 л). Заливают растворителем так, чтобы покрыть слой растения. Закрывают бутылку корковой пробкой (ни в коем случае резиновой) и выдерживают сутки. Затем сливают растворитель через фильтр из несколько слоев чистой марли в широкую чашку (или блюдце) и выпаривают его под феном до полного удаления растворителя. Удаление растворителя считается полным (на это может уйти от получаса до несколько часов), если запаха растворителя не чувствуется. На дне блюдца образуется тонкий мазеобразный слой экстракта, который нужно перенести в подходящий стеклянный флакон, например, пенициллиновый. Для этого удобно взять спичку, конец которой заточить лопаткой, и аккуратно соскоблить экстракт, периодически перенося его и намазывая внутри флакона. Флакон закрывают полиэтиленовой пробкой.
Подобные фитоэкстракты ("фито" - растение, "экстракт" - извлечение) надо хранить в холодильнике. Чаще всего они хорошо сохраняют аромат цветов. При этом следует сказать, что полное удаление растворителя в домашних условия невозможно и, открыв свой флакон можно почувствовать запах растворителя. Но через некоторое время он исчезает и ему уступает место запах тех цветов, экстракт которых мы получали.
Устойчивость, сила и качество запаха для экстрактов из разных растений сильно различается. Многие цветочные растения дают экстракты, запах которых скорее неприятный и сильно отличается от запаха самих цветов. Причиной этого может быть тот факт, что соотношение и концентрация ароматных компонентов в фитоэкстракте не такое как в цветах. Сильное концентрирование веществ, обладающих запахом, чаще всего изменяет их качественные характеристики и не в лучшую сторону. Поэтому натуральный запах – это запах веществ в той концентрации, в какой они находятся природных условиях.
Рассмотренный способ получения фитоэкстрактов не экономичный и в промышленных условиях не используется. Обычно более технологичным методом является помещение соцветий растений в марлевые мешочки, которые погружают в растворитель. Мешочки выдерживают 2-3 часа, затем извлекают, растворитель отжимают (не всегда), а мешочек погружают в свежую порцию растворителя. После многократного (до 10 раз) процесса погружения-извлечения мешочек освобождают от использованного сырья и заполняют новой порцией соцветий. Полученные различные порции растворителя далее перерабатывают различным способом. Первые порции растворителя, содержащие большое количество экстрактивных веществ идут на выпаривание, последние порции используют как растворитель для свежих соцветий. В конечном счете, растворитель после процесса настаивания-выпаривания регенерируется и вновь используется в процессе получения фитоэкстрактов.
В промышленности для получения фитоэкстрактов используют полунепрерывные методы, когда цветочное сырье загружают в колонны-экстракторы и через них прокачивают насосом свежий или регенерированный растворитель. После прохождения через колонны растворитель выпаривают в выпарной установке и подают вновь на экстракцию.
Схема полунепрерывной экстракции растительного сырья.
A. Выход экстракта
B. Вход для свежего растворителя
1. Клапан-конденсатор
2. Конденсаторы
3. Экстракторы
4. Отстойник
5. Выпарная установка
6. Емкость для свежего или регенерированного растворителя
7. Емкость для первого настоя
8. Емкость для второго настоя
9. Насос
После освобождения от растворителя получается полужидкая или твердая масса темного цвета, которая называется «конкрет». В нем наряду с летучими ароматическими соединениями содержится очень много нелетучих компонентов (парафины, воск, жирные кислоты, эфиры высших жирных кислот и смолы). Содержание эфирного масла в конкрете 5-20%. Из конкрета эти эфирные масла чаще всего извлекают этиловым спиртом. Для этого конкрет растворяют в возможно малом количестве 80%-ного этилового спирта. Спирт такой концентрации легко растворяет компоненты аромата растений и практически не растворяет воска и частично растворяет смолы и эфиры кислот. При этом в раствор переходит 20-60% конкрета. Нерастворившиеся вещества отфильтровывают при сильном охлаждении для отделения от восков, а спиртовой раствор обесцвечивают активированным углем и выпаривают в вакууме. При этом получают абсолютное масло («абсолю»), которое чрезвычайно ценится в парфюмерии.
Для экстракции также применяют сжиженные газы (углекислый газ и фреоны). Они позволяют проводить процесс экстракции и получения конкрета значительно более эффективно, но для этого требуется проводить большую подготовительную работу с сырьем, часто несовместимую с сохранением ее парфюмерного качества. В случае пряно-ароматического сырья применение СО2-экстракции наиболее перспективно. Экстракты сохраняют яркий аромат, вкус и биологически ценные компоненты, присущие растениям (витамины группы Е, ди- и тритерпены). Они стерильны и обладают антиокислительными свойствами. Подобраны условия для выделения концентратов из свежих фруктов (яблоки, груши, апельсины), пряностей (черный перец, гвоздика, корица) и пряно-ароматических растений (аир, кардамон, майоран).
Полученные экстракты кроме эфирного масла содержат также большое количество (10-90%) жирного масла. В некоторых случаях это имеет положительное значение, так как жировая часть в сочетании с ароматической компонентой представляет собой хороший биологически активный комплекс, пригодный для применения как самостоятельный лечебный препарат, так и в составе косметических изделий. Для применения в парфюмерных препаратах такое сочетание неприемлемо, так как экстракты необходимо растворять в спирте, в то время как жировая основа, нерастворимая в спирте, будет выпадать в осадок.
В некоторых случаях СО2-экстракцию применяют для удаления неприятных запахов из пищевых продуктов (например, соевых бобов).
Если говорить более точно, то конкреты и абсолю не являются истинными ("чистыми") эфирными маслами. Это скорее растворы эфирных масел в «собственных соках» растений, главным образом, восках и растительных маслах, которые присутствуют в больших количествах в растительном материале для экстракции и которые легко извлекаются органическими растворителями наряду с эфирными маслами.
Следует отметить, что состав экстрактивных эфирных масел (конкретов и абсолю) может сильно отличаться от состава дистилляционных эфирных масел, полученных из одного и того же растительного источника. Особенно это касается растительного сырья, где эфирные масла находятся в связанных формах. В этом случае в составе экстрактивного эфирного масла будут отсутствовать компоненты, получение которых требует присутствия пара или горячей воды. Например, в составе ромашкового конкрета будут отсутствовать хамазулен, образующийся только при паровой дистилляции ромашки, но будет входить сесквитерпеновый лактон матрицин - предшественник хамазулена, растворимый в органических растворителях, но который разрушается горячим водяным паром. Если ромашковый конкрет обработать горячей водой, то в результате разрушения матрицина в нем образуется хамазулен. С другой стороны, экстрактивные эфирные масла обогащены компонентами, легко разрушающихся водяным паром.
Мацерация и анфлераж. Разновидностями экстракционного метода извлечения эфирного масла является достаточно редкие методы мацерации и анфлеража. Эти методы заключаются в поглощении летучих ароматических соединений цветковых растений нелетучими растворителями.
Мацерация заключается в том, что лепестки цветов в мешочках на некоторое время (до 48 часов) погружают в нагретый до 50-700 животный жир или растительное масло, очищенные специальным методом. После многократной (20-25 раз) смены сырья в жире (масле) накапливается достаточное количество ароматических веществ.
Анфлераж заключается в поглощении эфирных масел цветов на специальных рамах, покрытых слоем жира или ткани, пропитанной растительным маслом. После 72 часов поглощения цветы ссыпают с рам и заменяют новыми, повторяя процесс до 30 раз.
Продукт, полученный в процессе мацерации и анфлеража, называют цветочный помадой (если извлечение проводили жиром) или античным (благовонным) маслом (если извлечение проводили растительным маслом). Его обрабатывают спиртом для извлечения ароматических составляющих и используют полученный концентрат как высококачественное парфюмерное сырье.
Современным и технологичным способом извлечения эфирных масел некоторых цветковых растений (жасмин) является динамическая адсорбция, то есть поглощение ароматических веществ активированным углем или другими твердыми адсорбентами. Для этого лепестки цветков загружают в камеру и продувают их увлаженным воздухом. Насыщенный ароматами воздух направляется в адсорбер с активированным углем, где происходит насыщение угля эфирным маслом. Затем уголь промывают диэтиловым эфиром, а эфир выпаривают. Чаще всего полученный экстракт добавляют в абсолю, полученный обычным способом из конкрета.
Иногда для более полного извлечения эфирных масел после адсорбционных методов сырье подвергают паровой дистилляции
