قسمت اعظم مواد معطر موجود در گیاهان را اسانس ها تشکیل می دهند. اسانس ها عمدتا از ترکیب هایی که منشأ ترپنی دارند، تشکیل شده اند. اما برخی از اسانس ها نیز وجود دارند (نظیر اسانس پیاز، سیر یا خردل) که از ترکیبات گوگرددار حاصل شده اند و بعضی دیگر هم از موادی نظیر قتل ها، آلدئیدهای معطر و کومارین ها به وجود آمده اند.

ترپن ها موادی هستند که از واحدهای ساختمانی ایزوپرن ساخته شده اند. ترین ها ممکن است به صورت خطی یا حلقوی باشند. در گیاهان، پنج اتم کربن (ایزوپرن) به عنوان مواد شیمیایی اولیه برای سنتز این گونه مواد به کار می رود که بر حسب تعداد و چگونگی اتصال انه های کرین به یکدیگر، مواد شیمیایی مختلف نظیر ترپن ها(با ۱۰ اتم کربن)، سزکوئی ترین ماريا ۱۵ اتم کربن، دی ترپن ها(با ۲۰ اتم کربن) را به وجود آورده اند.

وجود اکسیژن در ساختمان شیمیایی این مواد، باعث به وجود آمدن مشتقات مختلفی از آنها می شود، یعنی بر حسب اینکه اتم اکسیژن در کدام بخش مولکول هر یک از مشتقات مذکور قرار گیرد، موادی چون الکل ها، استرها، آلدئیدها و کتون ها تشکیل می شود. معمولا مجموعه ای از ترپنوئیدهای مختلف، اسانس یک گیاه یا اندام گیاهی را می سازند. لذا، هر ماده ترپنی نقطه جوش متفاوتی دارد، به طوری که مثلا ترپن هیدروکربورها از نقطه جوش معادل ۱۶۰ تا ۱۸۰ درجه سانتیگراد، ترپن الكل ها ۲۰۰ تا ۲۳۰ درجه سانتیگراد، سزکوئی ترین ها و مشتقات آنها از نقطه جوشی معادل ۲۶۰ تا ۲۹۰ درجه سانتیگراد برخوردارند.

اسانس ها بسته به ماهیت مجموعی خود، معمولا بو و طعم خاصی دارند و در دماهای ولی (درجه حرارت های کمتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد) تبخیر می شوند. شدت تبخیر، بها بحار و درجه حرارت محیط بستگی دارد. اسانس ها معمولا در آب حل نمی شوند یا بها با حل می شوند، ولی در ترکیبات آلی شیمیایی نظیر بنزول و گزیلول، به خوبی حل میشوند.

وزن مخصوص اسانس ها معمولا از آب کمتر است و به ندرت ممکن است وزن مخصوص حاصل از برخی از گیاهان، از وزن مخصوص آب بیشتر باشد. شدت انتشار اسانس در اسانس قضاء به کیفیت اسانس، فشار هوا و دمای محیط بستگی دارد. مثلا اگر درجه حرارت محیط بالا باشد، ذرات اسانس با شدت بیشتری در محیط پراکنده می شوند. در این حالت، می توان بوی تند آن را احساس نمود.

چون اسانس ها از ترکیبات متفاوتی برخوردارند، استخراج آنها از گیاهان به یک صورت انجام نمی گیرد و برای استخراج هر یک باید از روش مناسب خاص خود استفاده نمود. امیدبیگی ۱۳۸۴). امروزه به خوبی مشخص شده است که ترکیب نهایی محصولات بستگی زیادی به روش استخراج دارد. به طور طبیعی مواد با ارزش نیاز به تکنیک های دقیق تر و پیشرفته تری برای استخراج دارند. علاوه بر این، فرآوری سبب افزایش ارزش تجاری و قدرت درمانی محصولات می شود و گرایش مردم به آنها به دلیل افزایش غلظت محلول و دقت در فرآوری اش به طور روزافزونی بالا می رود. علاوه بر آنکه هزینه های تولید به سطح تولید کوچک، متوسط با بزرگ و صنعتی)، مواد خام، تجهیزات فرآوری، انرژی و نیروی کار بستگی دارد. نجفی و همکاران، ۱۳۹۰). به طور کلی روش های مختلفی برای استخراج اسانسها وجود دارد که در زیر به آنها اشاره می گردد.

استخراج اسانس از راه تقطیر با آب یا بخار

تقطیر عبارت است از تبدیل بخارات آب به قطرات آب، که این تغییر و تحول تحت تأثیر جریان هوای سرد صورت می پذیرد. تقطير، یکی از قدیمی ترین روشهای تبدیل بخار به آب مایع است. تقطیر ممکن است به یکی از دو روش زیر انجام گیرد.

١- تقطیر ساده: با این روش می توان اقدام به جدا کردن مواد تشکیل دهنده مایعاتی نمود که آن مواد نقاط جوش متفاوتی دارند. در این اقدام، با افزایش درجه حرارت مواد تشکیل دهنده، یک به یک، به حسب نقطه جوش خود، به تدریج بخار و از هم جدا می شوند

گاهی اوقات ممکن است چند ماده به صورت توام، بخار و جدا شوند و این در صورتی است که نقاط جوش آنها شبیه یا نزدیک به یکدیگر باشد. بخارهای مذکور، پس از سرد شدن، به مایع تبدیل می شوند. در هر حال، با داشتن هر یک از مواد تشکیل دهنده، می توان از طریق تقطیر ساده اقدام به استخراج و جداسازی آنها از یکدیگر نمود.

2- تقطیر با آب: از این روش برای جداسازی مواد غيرمحلول در آب ( مثل اسانس ها) استفاده می شود. در واقع، آب و اسانس با هم تقطیر می شوند. با استفاده از این روش، به آسانی می توان اسانس ها را از گیاهان مورد نظر استخراج نمود، پس از اینکه اندام گیاهان مورد انظر تحت تأثیر فشارهای مناسبی از بخار آب قرار گفته، اسانس جدا شده از پیکر گیاهان از آنجا که در آب حل نمی شوند) همراه آب به صورت دو فاز مختلف، یکی آب و دیگری اسانس درمی آیند.

استخراج اسانس

به بیان دیگر، وقتی مخلوط بخارهای آب و اسانس به محیطی با فشار هوای کمتر رسیل، چون نقطه میعان آب با نقطه میعان اسانس یکسان نیست، پس در دو فاز متفاوت قرار می گیرند. به طور کلی، در محیط بخار آب، فشار هوای کمتری وجود دارد و در فشار کمتر نقطه جوش اسانس پایین می آید و در دمای کمتری تبخیر می شود. بر این اساس، می توان اسانس هایی با نقطه جوش ۳۰۰ درجه سانتیگراد را استخراج نمود. اسانس پس از استخراج از اندام مورد نظر، به صورت ذراتی کوچک، همراه با ذرات بخار آب به سرد کن های مخصوص هدایت می شود و در آنجا به صورت قطره های مایع همراه با قطره های آب از سردکن خارج می گردد. قبل از عمل تقطیره باید مقدار بخار آب مورد نیاز را به منظور استخراج مقدار مشخصی از اسانس محاسبه نمود.

با مشخص بودن فشار آب و فشار اسانس، می توان چنین استنباط کرد که مثلا برای تولید یک کیلوگرم اسانس چه مقدار بخار آب مورد نیاز است. مثلا معلوم می شود که قاعدتا برای تولید یک کیلوگرم ترین هیدروکربورها، به ۰ / ۶ کیلوگرم بخار آب برای تولید یک کیلوگرم ترکیبات تری اکسیژن داره به ۸ کیلوگرم بخار آب و برای تولید یک کیلوگرم ترکیبات سر کوئی ترین، به ۱۸ کیلوگرم بخار آب نیاز خواهد بود. ولی تجربه نشان داده است بنا به دلایل زیر، برای تولید هر یک از مقادیر مواد فوق، عملا به مقادیر بیشتری از بخار آب نیاز است و در حاصل تقطير آب سرد شده و اسانس) اغلب آب بسیار بیشتری وجود دارد:

1-رابطه بالا هنگامی کاملا صادق است که بخار آب به صورت صد در صد اشباع شر ظرف در آید، در حالی که چنین نیست و بخار به صورت صد در صد اشباع در دیگ قرار نمی گیرد

2 در اسانس ها، مواد تشکیل دهنده ترکیباتی نظیر چربی ها وجود دارد که بر خلاف اسانس ها به صورت بخار در نمی آیند، ولی به هر حال وجود چربی ها باعث کاهش فشار بخار می گردد.

٣- اگر مواد گیاهی قبل از تقطیر خرد شوند مواد با نقطه جوش بسیار بالا یا مواد غیرفل خاص مانند رزین های پارافین ها، موم ها و اسیدهای چرب آزاد شده و در اسانس رها شده و می شوند. این مواد باعث پایین آمدن فشار بخار می شوند و سرعت تبخیر را کاهش می دهند به عبارت دیگر، برخی مواد نظیر ساپونین ها و ترکیبات موسيلاژی، نه تنها تبخیر نمی شوند بلکه به صورت لایه ای روی آب را می پوشانند و در حرکت بخار آب اشکال ایجاد می کند و عمل تبخیر را کند می کنند. این موضوع به ویژه برای بذرها اتفاق می افتد که بسیاری از آنها دارای مقادیر زیادی روغن چرب هستند

۴- اسانس ها در رابطه با سلولهای ترشح کننده آنها، به صورتهای ذخیرهای خاصی ( کانال ها، حجره، کیسه و …) در پیکره گیاه قرار دارند و زمانی از پیکره گیاه خارج می شوند که دیواره سلول های مذکور پاره می شود و ذرات اسانس پس از تماس با بخار آب به خارج رانده

شوند. به بیان دیگر، با ادامه عمل تقطیر و تشکیل مقادیر مناسب بخار، دیواره سلول ها، حجرہ۔ اها، کیسه ها و کانال های حاوی اسانس تحت تأثیر فشار بخار پاره می شوند، و پارگی های مذکور به صورت موئین) باعث خروج و انتشار اسانس می گردد. .

۵- بسیاری از گیاهان معطر در حدی اسانس دارند که قادر نیستند مقادیر زیاد بخار را که به سرعت از میان توده گیاهی عبور می کند، از خود اشباع کنند، از طرف دیگر کاهش سرعت تقطیر از یک حد خاص عاقلانه نیست. سرعت خیلی بالای بخار، باعث تفاوت فشار در دستگاه تقطیر شده و باعث می شود بخار در قسمت های بسیار فشرده توده گیاهی در دستگاه تقطیر نفوذ نکند. به همین دلیل و برای افزایش کارآیی یک تقطیر، اپراتور همیشه وادار به تزریق مقدار بیشتری از بخار به درون دستگاه تقطیر (بیش از حدی که مورد نیاز است) می شود. این موضوع به تولید حجم بالایی از آب تقطیر منجر می شود.

6. مصرف بخار تحت تأثیر میزان رطوبت مواد گیاهی نیز قرار می گیرد، به ویژه در مورد علف ها، گراس ها و ریشه ها که در شرایط تازه، نیمه خشک یا خشک مورد تقطير قرار می گیرند مثلا در مورد گیاهان دارویی نعناع، برای تولید یک کیلوگرم اسانس از گیاه تازه و نیمه خشک به ترتیب به حدود ۲۵۰-۲۵۰ و ۴۰-۳۰ کیلوگرم بخار آب نیاز است. دلیل این تفاوت آن است که روغن اسانسی از گیاه تازه بسیار آهسته خارج می شود

۷- در برخی گیاهان اسانس دار خاص، بیشتر اجزای ارزشمندشان دارای نقاط جوش بالا هستند. با استفاده از بخار اشباع در فشار اتمسفر، تقطیر باید مدت ها ادامه یابد تا در انتها مقدار کمی از اسانس بازیابی شود. اگر این کار انجام نشود، اجزای با نقطه جوش بالا در اسانس نخواهد بود و اسانس کیفیت خوبی نخواهد داشت.

سرعت خروج اسانس از سلول ها و شدت انتشار آن، پدیده بسیار مهمی است و به عوامل متعددی نظیر محل قرار گرفتن اسانس نسبت به دیواره سلول، غلظت اسانس، سرعت بخار آب و بستگی دارد. اندازه شکاف های موئینه ای که بر اثر فشار بخار آب بر دیواره سلول های حاوی اسانس حایل می شود، متفاوت است و از یک سو به اعمال قبل از تقطیر(مثل خشک کردن، خرد کردن و….) بستگی دارد و از سوی دیگر به شدت بخار آب موجود در دیگ بخار و درجه حرارت داخل آن. چنانچه شرایط برای تقطیر، از همه نظر (فشار بخار، درجه حرارت دیگ، خشک کردن، تناسب قطعات اندام مورد نظر و…) آماده باشد، نه تنها عمل تقطیر با سرعت بهتری انجام می گیرد، بلکه در کوتاهترین زمان می توان به بهترین نوع اسانس (کیفی و کمی) دست یافت.

اسانس فقط در صورتی می تواند تبخیر شود که بخار آب به داخل بافت گیاه نفوذ کند و اسانس را با خود به طرف سطح روباز براند. این عمل فقط می تواند با انتشار آب صورت گیرد. انتشار آب یک فرآیند آهسته و کند است و اگر گیاه یا قسمت هایی از آن خرد نشده باقی بماند سرعت بازیافت اسانس از آن کاملا بستگی به سرعت انتشار آب دارد. بنابراین قبل از تقطیر لازم است که گیاه مقداری خرد شود. خرد کردن گیاهان تا حد امکان باعث باز کردن مستقيم محفظه های اسانسی می شود و با این عمل اغلب ضخامت لایه ای که انتشار آب باید در آن صورت بگیرد، کاهش می یابد و در حد زیادی باعث افزایش سرعت تبخیر و تقطير روغن های اسانسی می شود، حتی در مورد مواد گیاهی خرد شده نیز فقط جزئی از روغن اسانسی آزاد است و بقیه اسانس در حفره های بسته قرار دارد یا به وسیله قطعات خرد شده گیاه کاملا پوشیده شده است. مقدار خرد کردن بسته به ماهیت اندام مورد نظر گیاه متغیر است. گل هاء برگ ها و قسمت های غیرفیبری و نازک گیاه می توانند بدون خرد کردن تقطیر شوند. دیواره های سلولی این قسمت های گیاهی، اغلب کاملا نازک هستند و روغن اسانسی می تواند به سرعت از آنها خارج شود. از طرف دیگر، بذرها میوه ها باید کاملا خرد شوند تا در حد امکان دیواره آنها شکسته شود و اسانس بتواند با جریان بخار خارج شود. ریشه ها، ریزوم ها، ساقه ها و تمام قسمت های چوبی باید به قسمت های کوچک بریده شوند تا تعداد بیشتری از غده های اسانسی باز شوند.

از طرف دیگر، روغن های اسانسی که مقداری فرار هستند در اثر خرد کردن گیاه تا حدی تبخیر می شوند و این تبخیر شدن دو نتیجه کلی خواهد داشت. اول اینکه بازده گلی اسانی در حدی که تبخیر از گیاه خرد شده صورت گرفته، کم می شود. دوم اینکه ترکیب اسانس و بوی آن تا حدی تغییر می کند. این موضوع از این حقیقت ناشی می شود که روغن های فرار مخلوط از تعدادی و گاه تعداد نسبتا زیادی ترکیب هستند و در جریان خرد کردن گیاه، اجزای فرارتر نسبت به اجزای با فراریت کمتر و نقطه جوش بالاتر، بیشتر تبخیر می شوند. بنابراین اگر خواهان بالاترین بازده و بهترین کیفیت از اسانس هستیم باید گیاه را بعد از خرد کردن بلافاصله به ظرف تقطیر منتقل کنیم

در تقطير آبی گیاهان، سرعت تبخیر اسانس به میزان زیادی تحت تأثیر فراریت اجزای اسانس ( یا به عبارت دیگر تفاوت در نقاط جوش آنها نیست، بلکه بستگی به درجه حلالیت آنها در آب دارد. بنابراین اجزای یک روغن اسانسی که نقطه جوش بالاتر داشته ولی حلالیت آنها در آب بیشتر است، زودتر از اجزای با نقطه جوش کمتر و با حلالیت کمتر از بافت گیاهی تبخیر می شوند. مثلا، از بذر خرد نشده زیره سبز، ابتدا جزء با نقطه جوش بالاتر ولی بیشتر قابل حل در آب، یعنی کاروون تقطیر می شود و سپس نوبت به لیمونن می رسد که ترکیبی با نقطه جوش کمتر است. در مورد بذر خرد نشده زیره سبز، عکس این موضوع صادق است. تقطیر بذر زیره سبز خرد نشده نیاز به زمانی دو برابر زمان مورد نیاز برای بذر خرد شده دارد و بازده اسانس مقدار کمی (

یا در برخی از موارد به طور قابل ملاحظه ای کمتر است. این یک واقعیت کاملا شناخته شده است که برای تقطیر کل بذرهای گیاهی صادق است. دلیل آن هم این است که در این حالت انتشار آب به آهستگی صورت می گیرد و کامل شدن تقطیر نیاز به زمان دارد. در تقطير بذرهای خرد نشده ابتدا لازم است که تمام روغن اسانسی بافت گیاهی، به وسیله انتشار آبی به سطح آورده شود(سفیدکن، ۱۳۸۶).

 در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد، ترپن های اکسیژن دار (الكل ها و کتون ها) صد برابر بهتر از ترین های هیدروکربوری در آب حل می شوند و عمل انتشار آنها نیز سریع تر است.

در اینجا، بیان این نکته ضروری است که میوه های حاوی اسانس (نظیر رازیانه و شوید) برای استخراج اسانس به زمان بیشتری نیاز دارند. همچنین، وجود برخی مواد اکسیژن دار (نظیر کارون و آنتول)در اسانس ها، این ضرورت را پیش می آورد که در مقایسه با سایر اسانس ها در معرض زمان بیشتری قرار گیرند. تراکم ترکیبات تشکیل دهنده اسانس سرعت بخار آب و زمان تقطیر بستگی دارد. چنانچه فشار بخار آب بر روی اندام های گیاه کمتر باشد. مقدار کمتری نیز اسانس از اندام ها خارج خواهد شد و همچنین عمل خروج و انتشار اسانس از سلول ها و اندام های مربوط نیز به کندی صورت خواهد گرفت. در این صورت، به منظور استخراج حداکثر مقدار اسانس، به زمان بیشتری جهت تقطیر نیاز است. زیاد بودن فشار بخار بر روی اندام های گیاه، نه تنها از تراکم اسانس حاصل از آن اندام ها می کاهد و بر کیفیت اسانس نیز تأثیر نامطلوب می گذارد، بلکه مقدار بیشتری بخار آب به مصرف می رسد و عصل تقطیر نیز با شتاب انجام می گیرد.

به طور کلی باید گفت، فشار بخار آب، با زمان تقطیر رابطه ای مستقیم دارد. ولی باید توجه داشت که افزایش فشار بخار آب تا یک حد معینی باعث افزایش سرعت انتشار اسانس از سلول های مربوط خواهد شد و از آن حد بیشتر نه تنها ممکن است باعث کاهش مقدار اسانس تولید سده گردد، بلکه در کیفیت اسانس های حاصل تأثیر نامطلوبی دارد. از این رو، مطالعه تعیین فشار مناسب بخار آب، برای گیاهان و اندام های مختلف ضروری است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *