香根草油的提炼与利用.doc

ｓｕｎｓｈｉｎｅ
香根草油的提炼与利用 原名为香根草的其他用途和利用途径——香根草油，编者。

U. C. Lavania
（中央药用与香料植物研究所, 鲁克堖 – 226 015, 印度）

摘 要: 香根草是印度一种土生植物，自古以来就以其具备制作香水和药物的价值而闻名，其成名时间远远早于玫瑰香味为世人熟知之时。目前，世界香根草油的年贸易量估计为250吨左右, 其主要生产国为海地、印度尼西亚（爪哇）、中国、印度、巴西和日本，而主要消费地区为美国、欧洲、印度和日本。香根草油是印度献给现代世界的一份礼物，其最大的用途在于现代香水产业方面。香根草油由香根草的根蒸馏而得，是成份最复杂的香料油之一，由倍半萜烯醇和碳水化合物混合而成。它也是粘滞性最大的油类之一，挥发速率也极慢。香根草油蒸发速率慢，加上其怡人的香味，使其本身就成为一种香水。它在乙醇中的溶解度极强，使其与其它香水物质的混和度大增，成为一种独特的香水资源，迄今尚无任何合成材料可以替代。不同国家出产的香根草油都有不同的特征香味，留尼汪（波旁）和海地出产的香根草油因其具有玫瑰香味而在香水业界负有盛名，但印度野生香根草(Khus，又称芳香须芒草) 制得的香根草油（Khus，即芳香须芒草油）具有木质香味，被业界推崇为最佳品。将新鲜香根草洗净，或者将半干的香根草根用水濡湿，之后应用水蒸馏法或者蒸汽蒸馏法加以蒸馏，就可以获得琥珀色或者深棕色，具有粘滞性的香根草油。蒸馏时，若使用传统的铜质蒸锅，用常用的慢火蒸馏，得出的产品呈深绿色。正常来说，若香根草草龄为15-18个月，收获时机为十二月到一月之间，此时收获的草根生产的香根草油产率最高，品质也最好。香根草油的产率一般为0.3 至 2 % 之间（按香根草根鲜重计），产率依香根草生物型、当地文化实践、香根草草龄以及蒸馏方式和时间长短而异。在理想的蒸汽蒸馏条件下，最经济的蒸馏时间为15-18 小时；而在低温烧柴蒸馏法中，蒸馏时间则长达24小时。最近，有人利用液态二氧化碳分子提取法提取香根草油，可获得高等级的香根草油，比水蒸馏法更为优胜。
香根草油的化学成份极为复杂， 主要由倍半萜烯和倍半萜烯衍生物组成。其中，又以香根草醇、香根草醇的羰基化合物及酯类为主要组分。这些组分的相对丰度一般可以左右香根草油的品质高低。人们认为，影响香根草油气味的首要的化合物是三种羰基化合物， 即 α-香根草酮、β-香根草酮和 客酮。β-香根草酮的气味最好，也就被认为最为重要。 β-香根草酮的主要异构物去钾二氢 β-香根草酮则具有强烈、浓郁的木质辛辣味。香根草油及其组分广泛用作东方型香水以及香花型化合物的混合剂，在化妆品和芳香疗法中也有应用。香根草油的耐持性非常强，是一种已知的最佳固定剂。香根草油是36 %优质西式香水的主要成分，也是 20 %男士香水中的主要成分。干燥的香根草根可以制作香囊，可以编织通风幕帐，而将这种幕帐用水喷湿后，随风可以发出阵阵清爽而甜香的凉风。
关键词: 芳香须芒草油(Khus)； 香根草油； 香根草香水；芳香油；香根草根；香水固定剂；香水混合剂；芳香植物； 芳香疗法

1. 引言
香根草是一种全身是宝的植物。它的每一部分几乎都可以循一条或者多条途径加以利用,而且具有直接且多样的工业或者文化方面的用途。当然，人们对香根草进行商业性或者有社会意义的利用，首先是从利用其芳香的根部开始的。在那之后，香根草在环境方面的应用才大行其时，其地上各个部分才被应用于各种工业目的 (Chomchalow and Chapman, 2003)。在世界上，以从香根草根部提炼的香根草油作为国民经济主要来源的国家最少有两个， 其一是加勒比海上的海地，另一个则是印度洋上的留尼汪岛。
2．香根草根和香根草油
香根草棵长出的根系形成庞大的纤维状根束。根系的产状千差万别，其生长格局、取向、浓密程度以及次生根的生长各有不同。香根草香油就取自香根草根的韧皮部。
2.1 香根草的自然多样性以及栽培香根草炼油
香根草源于印度，野生香根草遍布印度次大陆的温带至热带地区。在印度北部，人们挖取香根草的根来提炼香根草油，或者用于其它若干经济目的。不过，在印度南部以及另外几个国家，供提炼香根草油或作它用的香根草却是人工栽培的。加勒比海上的海地岛是世界市场上香根草油的主要供应者，其后则为爪哇（印度尼西亚）、中国、日本和印度等。产地不同，气候条件、香根草栽培实践和遗传起源各有差异，香根草油的产率不一，品质也各有不同，其气味从土质香、木质香到甜玫瑰香不等。
2.2 香根草根的培育和香根草油
在印度，传统上人们挖取大约两年龄的野生香根草的根来提炼香根草油。这种香根草油称作“khus“，即“芳香须芒草油”，所含的芳香成分等级较高。 不过，在印度南部和世界上其它地方，炼油的香根草却是人工栽培的。香根草生长的最佳条件就是白日较长，日照充足。只要有灌溉保证，香根草可以常年定植，但在雨养条件下，恐怕应在下雨的条件下才能使香根草定植。如果土壤条件较差，或者在退化土地上栽植香根草，栽植密度应当大一些，株行距为60 x 45 cm较为理想。若土壤和种植条件较佳，密度则可小一些。在香根草生长期间，每逢生长缓慢，温度较低之时，应当定期进行修剪，将香根草修剪至离地面25 - 30 cm处。因为挖土取根对环境无益，所以可以用塑料袋或其它容器来栽植香根草，以取代挖土取根(Chomchalow, 2001)。 这样做不但会减轻土壤侵蚀，而且还能提高种植香根草取根炼油的成本效益。此外，由于可以利用退化土地来放置栽培塑料袋，也使退化地的利用达到最佳水平。香根草草龄为15—18个月时，其根部的产油率最高，品质亦佳。
2.3 香根草油的蒸馏和加工
在蒸馏加工香根草油时，香根草的草龄、根的品质和收获时机以及蒸馏加工方法都是影响蒸馏加工效益的重要因素。香根草油可以从鲜草根蒸馏而得，也可用干草根蒸馏而成。用鲜草根来蒸馏香根草油的产率很高。然而，将鲜草根在温度条件为250C 左右时，露天摆放2—3天，蒸馏所得的香根草油虽然产率略低，但品质较佳。因为这样做可以使非极性、低沸点的不理想组分几乎蒸发殆尽。无论新鲜或者半干的香根草根都应置于水中，让其吸水过夜，然后用来提炼香根草油。
在印度，香根草油蒸馏的传统方法有三种(Singh and Singh, 1998)。 第一种在印度北部应用相当普遍，叫做“Bhapka”方法，这是一种就地蒸馏方法。在这种方法中，蒸馏器的底部是一个铜制的圆形蒸馏室，称为“Deg” ，而蒸馏物接收器叫做 “Bhapka”， 也是铜制的。“Bhapka”置于一个小水罐中，用于冷却。“Deg”和 “Bhapka” 由一根叫做 “Chonga”的竹管相连。“Chonga” 起管道的作用，将油蒸气从“Deg”送到“Bhapka” 去进行冷凝。这种方法每次可以蒸馏50 – 100 kg半干的香根草根，具体数量依“Deg”的体积而异。用“Bhapka”系统蒸馏，香根草油的收率稍低，而且蒸馏时间也比其它方法长4-5个钟头，但是，蒸馏出来的香根草油品质至为上乘。其它方法用的是蒸气锅炉蒸馏或者直接用木柴烧的蒸馏器。直接用木柴烧的蒸馏器中，从分流器中引进的水可以回流蒸馏。 “Bhapka”系统中，蒸馏器燃烧较慢，蒸馏出来的香根草油呈淡绿到深绿色。蒸气锅炉蒸馏或者直接用木柴烧的蒸馏器中所得的香根草油则呈黄棕色。为了使回收率达到最佳，使香根草油的生产最为经济，建议在日气温最高为25–270C时收割香根草，收割之后应尽快蒸馏香根草根，蒸馏时间约15小时，蒸馏用的草根的草龄约18个月为宜(Aggarwal et al., 1998; Lavania, 2003)。
为了提蒸馏出来的香根草油应进行脱水。 脱水方法有二：一是用无水硫酸钠脱水，二
是风干自然蒸发脱水。脱水后，将香根草油置于琥珀色的玻璃瓶中进行自然氧化。氧化时，容器中应有少量空气。 氧化时间为6个月，目的是使之熟化，熟化之油色变绿。 不过，氧化不能过分，过分氧化会使油产生恶臭。为了使回收的香根草油能真正体现其植物本性，可以运用现代化的液体二氧化碳提取法。用这种方法获得的香根草“含油树脂”是一种非常稳定，流动性更强的金色液体，不含残留物，富含极性化合物，气味上佳。由于不含残留物， 这样的香根草油在乙醇中溶解度更高，且由于溶解性的改善，也就使其更加适合与其它香水成分混合。
2.4 香根草油的成分及其定性分选
香根草纤维状、光滑的主根对香根草油的品质尤为重要。毛发状次根中积累的油， 尽管也有助于提高草根的含油量，但其富含非极性化合物，作为香水的价值则急剧下降。因而，为了降低香根草油中这类不理想的非极性化合物的含量，建议采取如下措施：(i) 草根收获后，在日气温不超过27 ˚C的空气中放置一至两天，让不理想的较轻油分自然蒸发；(ii)舍弃蒸馏时最初15 - 30 min. 所回收的油分； (iii) 运用液体二氧化碳分子提取法，提取香根草“含油树脂”，去除残留组分。
香根草油的化学成分非常复杂，据说含大约100种倍半萜烯类化合物及其衍生物，属于11个结构级； Akhila and Rani (2002)对这些成分作了全面的介绍。香根草油主要成分有：倍半萜烯类碳水化合物，例如 γ-杜松萜烯、丁香 萜烯、α-紫穗槐烯、 香树素和桧萜烯；它们的醇衍生物-香根草醇，例如客稀醇、表蓝桉醇、匙叶桉油烯醇、客素醇； 羰基衍生物–香根草酮 (酮)，例如α-香根草酮, β-香根草酮, 客素酮; 以及其酯衍生物例如客素稀醇醋酸酯。人们认为，对香根草油气味影响最深的物质是3种羰基化合物，即α-香根草酮、β-香根草酮和客素酮；β-香根草酮的气味较好，所以被人们认为最为重要；而其主要异构物去钾二氢β-香根草酮具有强烈的木质辛辣味。所有这些组分，无论是单个或者多个一起都使香根草具备了其特质性的气味 (Lavania, 2003)。当然，α-香根草酮、 β-香根草酮和客素酮则被人们看作香根草油的“指纹” (Demole et al., 1995)。
世界上不同地区制得的香根草油的品质以及香水味都有明显的地区差异。从香水品质的观点看来，比重较大、负旋光性、香根草醇浓度高、酯值高的香根草油被认为是上等的。留尼汪的香根草油在香根草油业界声誉很高，就是因为其具有玫瑰香味； 而由印度北部平原野生香根草根提炼的香根草油(khus 即芳香须芒草油)被业界公认为最佳的香根草油，就是因为它的木质香味。最近，印度北部平原还鉴别出几种香根草生态型，它们产出的香根草油具有玫瑰和藏红花香味。
3．利用
香根草是一种独特的植物，它几乎全身是宝，全身都可以作为各种原料，可以循生物学途径或者环境途径加以利用。在其全身各个部位中，又以其带香味的根部被应用最早，自古以来就为人所用。
3.1 香根草根
香根草的根系庞大，纤维丰富，其海绵状物质具有香味，拉张强度高。由于香根草根具有怡人的芳香气味和致冷的功效，因而被人们视为居家用品，送凉之源，用途多样。晒干的香根草根用来制作带香味的窗帘、台布、衣物等，或者制作香囊，或者当作焚香。在印度，人们自古以来就应有香根草根来织造幕布，制作垫子、窗帘 (chik)、扇子、挂件和篮子等。制成叫做‘khus-tatti’的平板状香根草垫构件，用来建造茅屋、储物仓，在夏天有降温送凉的功效。用香根草根织造成的物件，用水喷湿后悬挂在通风处，可为人们送来芳香的习习凉风。最近，香根草还普遍用作填料，应用在电动冷却器的通风面板上(Lavania, 2003)。此外，将香根草根压缩，还可以制成坚实的板材(Chomchalow and Chapman, 2003)。由于香根草根拉张强度甚高，香根草油具有持久的抗微生物功效，因此香根草根也许适合于制作压缩硬板和面板，而且是这方面相当理想的天然材料。香根草根水煎药据信可以消溶肾结石；将新鲜的香根草根捣碎制成浆，就可当作堕胎剂用(Weiss, 1997)。
3.2 香根草油
香根草油由带芳香成分的香根草根制成。香根草油（市称vetivert 油）的世界年贸易量约为250吨，主要生产国为海地、印度尼西亚（爪哇）、日本、中国、印度和巴西，而主要消费国则为美国、欧洲、印度和日本。香根草油在香根草根的韧皮部生成，并主要通过水蒸馏法提炼出来。印度出产两种性状上明显不同的香根草油，就是：(i) 北印度型 (khus 油，又称芳香须芒草油)， 由一种在印度北部野生的开花结籽型香根草(khus，又称芳香须芒草)根提炼获得； (ii) 南印度型（“vetivert 油”） ， 由一种不开花、不结籽（或者迟开花、少结籽）的栽培香根草根提炼而来。北印度型芳香须芒草油 khus所含的酯值高，其所含较重的羟基组分量也比其它任何地方出产的香根草油所含为高。 所以，以往北印度型芳香须芒草油 khus 油的市价比其它香根草油要高出一倍以上。北印度型芳香须芒草油 khus含有一种稀有的C14 级萜类化合物 ‘khusilal’，这种独特的性质可以使香根草油具备很强的负旋光性，使其作为香水的身价大增。Lavania (2003) 对世界各地香根草油的理化性质作了简明的介绍，而Lemberg and Halley (1978)则对香根草油的化学性质作过剖析。
3.3 香根草油香水及其相关的利用途径
在印度，香根草自古以来就以其具有香水价值而闻名。印度香根草对香水业世界无疑是一份天赐之礼(Morris, 1983)。 世界上，人们都熟知玫瑰香味，但在此久久之前，香根草油就作为香料(attar)蜚声印度了。香根草油气味芬芳，蒸发速率慢，属于lower ‘base note’ ，是一种‘真材实料的香水’， 至今尚无任何合成香水可以替代。
纯净的香根草(khus)油在市场上称作“Ruh-Khus”。这种香根草油在印度的香水商店很容易买到。“Ruh-Khus”则是充分熟化的纯净khus油。khus油由野生香根草(khus，即芳香须芒草)根蒸馏而成，蒸馏时使用铜质蒸锅，应用传统的慢火蒸馏法，使用风干方法除去蒸馏过程中残留的痕量水分和较轻的非极性组分。之后，将这种香油储存在通气良好的皮革制容器（叫做“Kuppi”）中，使之熟化，直至其颜色变成深绿为止。皮革制容器通气性能良好，可实现自然通风，使香根草油中可能含有的水分以及不理想的较轻的非极性组分蒸发掉。此外，这种处理还使香根草油氧化，从而通过最佳的酯化作用提高香水价值。香根草油是印度香水‘Majmua’的基本成分；香根草油在36%西式香水中(例如. Caleche、Chanel No. 5、Dioressence、 Parure、Opium等名牌)是主要成分；在20%男士香水中，香根草油也是主要成分。在制作真正的香根草香水时，使用香根草油15-30%的乙醇稀析液就已经相当好。将香根草油进一步稀析，可以制作香根草古龙水、花露水。‘ Vetiver pour Homme’ （ Carven 1957年制作）和 ‘Vetivert’（ Guerlain 1961年制作）是两种由香根草油制成的著名男用花露水(Groom, 1992)。
此外，香根草油的存续性很强，是有名的优良固定剂之一。它的化学成分复杂，气味独特，易溶于乙醇，所以很容易和其它香水组分溶合。也因为如此，香根草成为一种独特的香水资源，迄今无任何合成原料可以替代。香根草油含有香根草碳水化合物、羰基化合物，因此具有香水价值。除此之外，它的醇衍生物，即香根草醇也提高了香根草油作为香水原料的独特地位，成为非常宝贵的香水资源。香根草油各个组分的沸点截然不同，所以，在高度真空的条件下，利用分馏法很容易将香根草醇组分分离出来。此外，利用酸酐可以将香根草醇乙酰化产生醋酸香根草酯。香根草醇和香根草酯两者的气味柔和，固定性能好，可以用作高档香水的混合剂。它们可以与紫罗酮、沉香醇、肉桂醇、栎枝衣、香草、檀香、广藿香以及玫瑰基质混合良好。它们常常使用在含有馥奇、玫瑰、紫罗兰 和 琥珀醛类的西式香水、东方香水以及香花型化合物之中(Lavania, 2003)。
除了直接应用在香水制作之外，香根草油稀释后也广泛应用来制作剃须后润肤霜、空
气清新剂和沐浴露等。此外，在制作调味品、冰淇淋、化妆品和食物保鲜剂等方面也大有用场。芳香须芒草油Khus可以用来制作冷饮，用来减轻咀嚼烟草的辛辣味，用来增加咀嚼食品以及燃香的香甜味。
3.4 芳香疗法
香根草油具有美容和令人兴奋的功效。它可以平衡皮脂腺的活动，具有除臭功能，可以治疗油性皮肤，还有除痤疮功效。它能增加干性皮肤以及失水皮肤的水分使老化皮肤恢复青春， 也可以治疗皮肤的伤口、创伤、炎症和烧伤。据报道，妇女怀孕后若定期使用香根草油可以防止长孕斑。香根草油有加强中枢神经系统的作用，有助于减轻人们情绪低落、失眠、焦虑、惊悸、紧张和神经衰弱等症状。
4．讨论
香根草具有带芳香物质的根系，可以提炼芳香油，自古以来就为人类所用。最近，人们又选择香根草用于环境保护和工业生产。这是两项既对立但并行不悖的事业。将香根草根挖出来炼制香根草油，的确与香根草在环境保护方面应用的目的相悖。所以，一定要实施相应的补救策略。将香根草用于环境保护和工业生产， 所用的材料应当是香根草的地上部分。所以，这种情况下选用的香根草生态型，最好就是其根部形态特征和生长状况都适应环境保护之用，而且其芳香油含量应当极低，甚至并不含油，这样人们就没有兴趣挖取这样的香根草根炼油了。至于供炼油的香根草， 其应具备根部产油量很高，所含芳香油品质优良的特性，符合发展香水生产的要求。重要的是，应强调选用适应具体情况的无籽香根草种，这样，香根草在其它地区发展时，就不会长成杂草。为此，可以施行三倍体培育法，如 Lavania and Kumar (1998)所介绍的一样。
此外，香根草油粘滞性强，蒸发速率低，其本身就是一种香水。所以，应当尽力开发香根草香水气味的多样性，以便进一步提高香根草作为香水原料的身价。

参考文献
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(熊炜烨译)

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