作者：中国科普博览
来源：知乎
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说到精油，估计女生们（和有女朋友的男生们）都不会陌生。
精油香薰 （图片来源：pixabay）
精油的提炼可以追溯到古埃及。埃及艳后克丽奥佩德拉以“香油”护肤，曾耗费巨资以“香膏花园”的植物来制作“香油”，她最喜欢在谈判时擦上茉莉香膏，“香油”和茉莉香膏指的就是精油。
伊丽莎白·泰勒版的《埃及艳后》剧照
不过，植物为什么要产生精油？精油都含有哪些化学成分？精油究竟是怎么从植物材料里提炼出来的？
满大街的精油广告，精油究竟是啥成分？
精油，英文名称叫essential oil，是存在于植物不同部位如花、叶、茎、根或果实中的一类次生代谢产物，常温下多为易挥发的芳香油状液体，主要由萜烯类、醇类、酚类、醛类、酯类、酮类等化合物构成。每种植物精油中含有的化合物成分，少则十几种，多则上百种，而且每种成分的含量并不固定，会随着植物品种、产地、生境、生长期等产生较大差异。
其中，名气最大的薰衣草精油的主要成分是芳樟醇和乙酸芳樟酯↓↓：
薰衣草精油，香气源于芳樟醇和乙酸芳樟酯 （图片来源：Veer图库）
而人见人爱的玫瑰精油则含有较多的香茅醇、香叶醇等↓↓：
保加利亚卡赞勒克玫瑰谷，极佳的地理位置和气候环境，使得这里成为玫瑰精油的优良产地 （图片来源：CCTV9）
这些化合物也是精油的重要香气成分。而精油常有的清凉气味多是由其含有的龙脑、乙酸龙脑酯、桉叶素等化合物散发的。如果精油中樟脑的含量过高，则会影响精油气味，降低精油品质。这些各具独特气息和功效的精油成分以不同的比例搭配在一起，就形成了每种精油独特的具有辨识度的芳香气味。
如果想了解某种精油中究竟含有哪些化学成分，则需要用到气相色谱-质谱联用仪（GC-MS），以正构烷烃混合物为标准，计算并比较保留指数，就能从数据库中得知化合物的结构了。
有趣的是，虽然各种精油的化学组成差异显著，但是由于合成路径类似，很多化学成分在多种植物精油里都能找到，例如常见的蒎烯，柠檬烯，乙酸龙脑酯，松油烯，侧柏烯等。而精油之所以具有杀菌抗炎、镇静催眠、淡化瘢痕等功效，也是因为含有这些具有生物活性的化学成分。
部分精油常见成分化学式结构图，从左到右分别为：蒎烯，柠檬烯，侧柏烯 ，乙酸龙脑酯，γ-松油烯（图片来源：作者提供）
精油中大部分化合物都是分子量在几十到几百之间的小分子物质，易于挥发。也正是因为这个原因，精油一般都储存在密封的不透光容器里，每次使用完毕后也要尽快旋紧盖子，并尽量减少开启的次数。
精油易于挥发，所以通常保存在不透光的瓶子里 （图片来源：Pixabay）
精油除了可以应用于日常生活之外，还有其他的开发利用价值。例如，有些植物精油有杀虫、除草的功效，可以开发为生物农药。由于精油是植物产生的天然成分，在自然界中可以被微生物降解，避免了化学农药污染环境的问题，因此非常契合可持续发展的需求。
植物为啥产生精油？为了美白还是祛痘？
那么，植物为什么要产生精油呢？小伙伴们可千万不要自作多情，植物产生精油绝对不是为了提供给人类使用，给咱们美白祛痘啥的，人家当然是从自身的利益出发啦。
比如，有些植物如花卉类产生精油的目的是为了吸引昆虫进行授粉；而松柏科植物产生精油是为了趋避害虫和抑制病原菌生长；还有的植物如菊科的意大利苍耳、刺苍耳等能产生含有抑制其它植物生长的化学成分，它们暗戳戳地把这些化合物释放到空气中，传递给临近的植物，使邻居们生长不佳，这样自己就可以多享用一些光照、养分之类的宝贵资源了，这就是所谓的化感作用，英文是allelopathy，是多种外来植物必备的入侵法宝之一。
所以你看，由于植物不能像动物那样变换自己的位置，它们就只好绞尽脑汁，在产生具有各种生物活性的次生代谢产物上下文章了，而精油不过是它们合成的一种具有特定生理生态学功能的次生代谢产物而已。
提炼精油和蒸馒头在此刻居然惊人地相似……
虽然植物产生精油并不是为人类服务的，但是人类既然发现了这么好的宝贝，怎么肯轻易放过呢。
人类很久以前就开始利用植物精油，提取方法包括水蒸气蒸馏法、化学溶剂萃取法、超临界流体萃取法等，以水蒸气蒸馏法最为常见，我们在市场上见到的薰衣草精油、罗马甘菊精油、玫瑰精油等都是用这种方法提炼的。
大规模提取植物精油的装置 （图片来源：作者提供）
其实，提炼精油的设备一点都不复杂，原理也非常简单。大家都见过蒸馒头的场景吧？提炼精油的设备就是配备了冷凝系统的蒸馒头的大锅。
在实验室中进行小规模提炼时，我们会把切成段的植物材料放到圆底烧瓶里，加水没过材料，然后用电热套加热，待水沸腾之后保持微沸2-4个小时。这时候，植物材料中的挥发性成分会随着水蒸气被蒸腾出来。圆底烧瓶口连接着挥发油收集器和冷凝管，蒸腾出来的水蒸气上行遇冷凝结，在收集器中滴落并得到收集。
此时，有些成分不溶于水且比重小于水，会浮在水面上，形成我们所称的“精油”；下层则是比重较大的水，但是又不是单纯的水，其中含有少量精油成分，还含有复杂的多种植株水溶性化合物，我们叫它“纯露”。
实验室小规模提炼精油的设备 （图片来源：作者提供）
精油的提取率并不高，一般在百分之零点几至百分之几之间。因为微生物在精油中不能生长，所以其保质期很长，号称可保质一百年。根据精油中化学成分的不同，提炼出来的精油可能呈现无色、浅黄、金黄、淡绿、天蓝、紫色及乌黑等颜色。
不同颜色的精油，含有不同的化学成分 （图片来源：pixabay）
是的，你没看错，这世界上的确有黑色的精油，我们实验室（中国科学院新疆生态与地理研究所生物资源与生物地理重点实验室植物化学室）不久前提炼的新疆特色植物中亚苦蒿的精油就是墨黑墨黑的，简直像黑墨水呢！
挥发油提取器提炼的中亚苦蒿的黑色精油 （图片来源：作者提供）
造成黑色的原因是中亚苦蒿精油中含有较多的薁（英文名称azulene，这个字读作YU，与“愈”同音，也常被叫作天蓝烃。）及其衍生物。不过，植物本身并不含有薁及其衍生物，薁是以植物体内的无色母菊素（matricin）为前体在蒸馏过程中发生脱羧反应而形成的。
在有些植物精油里面，薁或者其衍生物的含量较低，这时候精油就呈现出美丽的天蓝色，例如洋甘菊精油、艾精油、新疆绢蒿花的精油等。薁不仅是多种精油的颜值担当，还具有抗炎和粘膜修复的功能，可应用于药品、化妆品、日用品等。
如何以正确的姿势在家提取精油？
那么小伙伴们在家里能不能自己提炼精油呢？当然是可以的啦，前提是你得心灵手巧。
下面就为你简述一下在家提取精油的步骤（此段也可以略过不读，反正大部分人看了也不会真的去做~）：
首先我们要在厨房里找一个加热的容器，可以是水壶或者高压锅（去除高压阀门），再找一段塑料软管，能找到耐高温的硅胶管就更好。把软管子的一端连接到水壶的出水嘴或高压锅的出气口，另外一端连接到收集瓶（可以是一个大泉水瓶），再找一个容器（比如大锅）装满凉水用作冷凝器，就可以开始了。
在水壶或者锅里加入你想蒸馏的植物材料，比如院子里采的薄荷，或者购买的薰衣草花，加水淹没，或者放在笼屉上隔水蒸也可以，加热至沸腾。将软管浸入装满凉水的大锅里，出口连接到收集瓶，这样精油成分随着水蒸气蒸腾出来，经过凉水后冷凝，到了收集瓶里分为上下两层，上层就是你自己提炼的精油，而下层就是纯露啦。精油因为自身具有抑菌作用，可以长期保存，而纯露建议半年内用完。
（温馨提示：自用前请做好皮肤测试，以防过敏。本品仅限自用，不能出售哦~~）
来自吃货的灵魂拷问：精油可以吃吗？
有些吃货一定很好奇，既然都叫“油”，那精油能不能拿来炒菜或凉拌呢？想想就很诱人啊，用玫瑰精油来个凉拌菊苣，用香喷喷的薰衣草精油来炒个蒜薹腊肉，是不是听着口水都快流下来了呢？
实际情况是，虽然同样是脂溶性化学物质，由于食用油和精油的组成成分差异极大，精油是不能食用的。食用油主要由不饱和脂肪酸构成，分子量较大，不能通过水蒸气蒸馏法产生，而是通过压榨法生产的。而精油是由萜类等挥发性的小分子化合物构成的，因此无法食用哦，如果你强行加到炒菜锅里，随着温度的升高，精油会逐渐挥发殆尽，你只能望锅兴叹啦！
结语
近年来精油的使用越来越普及，连老母亲们都知道泡脚的时候滴上几滴薰衣草精油舒缓疲劳了。
以前提起薰衣草，人们想到的是法国的普罗旺斯；而经过几十年的发展，目前我国的新疆伊犁州霍城县已成为著名的“中国薰衣草之乡”。由于霍城与普罗旺斯地处同一纬度，气候条件和土壤环境相似，非常适宜薰衣草的生长，其薰衣草产量占全国90%以上。
每年的六月中旬，霍城会迎来热闹的薰衣草节，整个县城成为紫色的花海，空气里弥漫着香甜的气息。天山吹雪万里紫，塞外芳菲胜江南。小伙伴们可以趁机来新疆旅游，还可以采撷几束新鲜的薰衣草自己提炼精油和纯露呢！
新疆伊犁的薰衣草（摄影：席瑞山）
作者：邵华（中国科学院新疆生态与地理研究所）
出品：科学大院
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