薄荷香料香精的提取、合成及其在各领域的应用
摘要：薄荷是一种广泛使用的传统中药，具有疏散风热、清利头目、利咽透疹、疏肝行气等功效，常用于治疗风热感冒、头痛目赤、咽喉肿痛等症状。薄荷中的化学成分主要包括挥发油、黄酮类、萜类等。本文详细介绍了薄荷油的提取方法，并重点综述了L-薄荷醇的工业化生产技术及研究进展。此外，还探讨了L-薄荷酮的合成方法。最后，对薄荷香料香精的应用进行了总结，并指出人工合成薄荷醇是今后的研究方向。
引言：薄荷属植物是唇形科多年生芳香草本植物，具有多 种功效，如利咽透疹、清散风热、疏肝行气等，被广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。薄荷属植物主要分布在北半球的温带区域，在中国分布广泛。由于薄荷是一种重要的天然香料，它广泛用于提取 薄荷脑，含有挥发油，主要成分包括薄荷醇和薄荷酮，具有独特的清凉香味和生物活性。每年全球的L-薄荷醇消耗量超过4万吨，但天然薄荷的产量无法保证，价格也不稳定，因此如何高效率地合成L-薄荷醇一直是科学家研究的热点。本文将介绍薄荷油的提取方法，并综述L-薄荷醇的合成及薄荷酮的合成路线的研究进展。
一、薄荷油提取
目前薄荷精油的提取方法主要有传统的水蒸汽蒸馏法、有机溶剂辅助提取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法等，以及新兴的绿色提取方法如超临界CO2萃取法、亚临界水提取法、生物酶制剂辅助提取法等。不同的提取方法所制备的精油得率、纯度、化学分子构成、数量和分子结构都有很大不同，因此应当根据精油的品种、特性、提取用途来选择合适的操作方法。
目前薄荷油的提取多采用水蒸气蒸馏法。该法将植物原料加水蒸馏，其中挥发性成分会随水蒸气一起馏出，经冷凝后即可获得植物精油。蒲维维等研究了蒸馏时间、粉碎度、加水量和浸泡时间4个因素对薄荷油提取率的影响，结果表明料液比为1:10（g/mL），蒸馏8小时时，提取率最高，为0.53%。有机溶剂萃取法是用低沸点的有机溶剂浸提植物原料，利用化合物在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同，使化合物从一种溶剂转移到另外一种溶剂中从而实现分离。梁呈元等采用冷浸法提取薄荷油，以石油 醚 为 溶 剂，在 料 液 比 为 1:10（g/mL），浸泡时间为3小时条件下浸泡3次，薄荷油的提取率为1.27%。超声波辅助法是利用超声波的空化作用、机械效应和热效应，加快植物细胞中有效成分的析出，以此显著提高提取率的方法。此外还有超临界CO2萃取法。此法利用CO2对天然产物的溶解作用，通过压力和温度来改变CO2的溶解能力来实现分离。高宇明等以薄荷叶为原料，采用超临界CO2法进行萃取研究，结果表明最佳萃取条件为：萃取时间1.5小时，萃取温度50℃，萃 取 压 力 40MPa，CO2 流 量 40kg/h，此时得油率最佳，为3.32%。由此可见，由于品种和提取方法的差异，薄荷油的提取率有所不同。通常来说，各种提取方法得到的薄荷油得油率大小排序如下：超临界CO2萃取法 > 超声波辅助提取法 > 微波辅助提取法 > 冷浸法> 水蒸气蒸馏法。相较于超声波辅助提取法，超临界CO2萃取法的提取效率更高。
二、薄荷醇制备工艺
薄荷醇，也称为薄荷脑、六氢百里香酚或六氢麝香草酚，是薄荷和欧薄荷精油中的主要成分。它以游离酯的状态存在，是全球用量最大的香料之一。近几年，全球薄荷醇年消耗量高达4万吨，全球粗薄荷油年产量接近或超过10万吨。目前，国际市场上的L-薄荷醇产品中有70%为天然产品，即从粗薄荷油里分离所得，仅30%为化学合成薄荷醇产品。由于其独特的薄荷香气和清凉作用，薄荷醇被广泛应用在食品、医药等多个领域。在细分领域中，口腔卫生是薄荷醇应用最为广泛的领域，占据了全球总需求的60%左右。此外，化外，化妆品、食品和饮料等领域也大量使用薄荷醇。
目前，实现工业化生产薄荷醇的工艺主要有三种：德国德之馨的间甲酚工艺、日本高砂的香茅油工艺以及巴斯夫的柠檬醛工艺。尽管我国在薄荷醇的生产上仍主要依赖天然提取法，但由于气候、种植等因素的不确定性，无法保证稳定的天然薄荷醇产量。据统计，2022年我国薄荷醇的进口数量达到14933吨，进口金额为13.96亿元人民币，而出口数量仅为626吨，出口金额为0.66亿元人民币。这也显示出我国对进口薄荷醇的依赖程度较高。
三、薄荷酮制备工艺
薄荷酮是薄荷油的主要成分之一，具有清凉的薄荷香气和微苦的味道，微溶于水，易溶于乙醇和大多数有机溶剂。作为食品添加剂，其最大使用量为3.42g/kg。广泛用于合成香料，主要用作薄荷、薰衣草、玫瑰等香精的调 和香料，也用于医药、食品工业及化妆品工业，作为香料、调味剂等。薄荷酮的来源有提取法和合成法两种，提取法是从薄荷等植物中，经真空蒸馏、结晶等过程获得；合成法主要采用氧化法，以薄荷醇为原料经氧化反应而得，也可通过薄荷醇异构化得到。
四、薄荷香精香料应用
薄荷和薄荷油在医药领域有着广泛的应用。自1600多年前中国开始使用薄荷以来，薄荷和薄荷油因其独特的药理作用成为了重要的中草药。明朝著名的医书《本草纲目》详细记载了薄荷的性能和医疗作用，指出它具有辛、苦的味道，性凉，能够治疗感冒风热、咽痛咳嗽、风热头痛等病症。近代医学研究也证实了薄荷的多种药效。它可以兴奋皮肤毛细血管，扩张汗腺，发汗解热，疏散风热，对治疗感冒风热有显著效果。此外，薄荷还有利喉作用。它还能辅助麻疹的透发，作用于感觉神经末梢，使感觉麻痹，因此具有止痛止痒的外用效果。薄荷还有较强的杀菌杀虫作用。薄荷脑是薄荷的重要成分之一，被广泛用作牙膏、口香糖、酒、饮料、化妆品中的香料。它是一种重要的食用香料。此外，薄荷脑还可以用于制作清凉油、风油精等成药，对头痛、感冒、鼻炎等疾病具有显著疗效。此外，薄荷精油的抗氧化作用也备受关注，它能够消除自由基，保护生物膜结构和功能。总之，薄荷和薄荷油因其独特的药理作用和广泛的应用领域而备受关注。随着技术的进步和研究的深入，相信薄荷脑在医药领域将发挥更多的作用，为人类健康带来更多的益处。
五、结论：
本文总结了薄荷的化学成分和提取方法，重点综述了L-薄荷醇的工业化生产技术和研究进展，并探讨了L-薄荷酮的合成方法。薄荷中的化学成分主要包括挥发油、黄酮类、萜类等，其中L-薄荷醇是最重要的活性成分之一。在提取薄荷油方面，水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法是常用的方法，其中超临界CO2萃取法具有更高的提取效率和经济性。在L-薄荷醇的工业化生产方面，间甲苯酚/百里香酚路线和不对称催化合成法是两种成熟的技术路线，但仍然存在一些问题，如催化剂的高成本、生产过程中的污染等。此外，本文还探讨了L-薄荷酮的合成方法，为今后薄荷类化合物的合成和应用提供了新的思路。
展望未来，薄荷类化合物的应用前景广阔。随着人们对天然药物的需求不断增加，薄荷类中药的研发和应用也将得到进一步的发展。为了更好地发挥薄荷的药用价值，需要加强对其化学成分和药理作用的研究，并探索更加高效、环保的提取和制备方法。此外，随着合成技术的不断发展，人工合成薄荷醇将成为未来的研究方向之一，这将为薄荷类化合物的生产和应用带来新的突破。
