二氧化碳超臨界提取海蓬子油的工藝研究

王立江

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林吉林 132101）

海蓬子俗稱海蘆筍或海豆，是一種鮮美多汁，咸脆的綠色時(shí)令蔬菜。海蓬子嫩尖富含VA、VC和礦質(zhì)元素，如鈉，鉀，鈣，鎂，以及多種人體所必需的微量元素碘，鐵，銅，鋅，錳等。此外，海蓬子嫩尖組織中的微量皂角苷，可降低血管壁膽固醇含量，具有利尿，抗壞血病的藥用價(jià)值[1－3]。研究表明[4－5]，海蓬子油有胡桃味，味道頗佳，勝似橄欖油。從產(chǎn)量上看，產(chǎn)種量每畝可達(dá)120 kg～150 kg，高于芝麻。海蓬子種子含油量30%，不飽和脂肪酸含量高達(dá)90%，其中油酸12.5%、亞油酸74.0%、亞麻酸2.6%，特別是其中含有共軛亞油酸（Conjugated linoleic acid），是亞油酸的異構(gòu)體，具有抗腫瘤、抗氧化、降低動(dòng)物和人體膽固醇以及甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇、抗動(dòng)脈粥樣硬化、提高免疫力等藥用價(jià)值，具有較好的經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值，可供人類安全食用[6－8]。

本論文通過(guò)二氧化碳超臨界萃取技術(shù)對(duì)海蓬子油進(jìn)行提取，以共軛亞油酸的得率為標(biāo)準(zhǔn)，確定最佳二氧化碳超臨界萃取工藝條件，為提高海篷子的附加值，共軛亞油酸的深入研究打下良好基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

海蓬子：購(gòu)于吉林市藥店。

1.1.2 試劑

150 mg/kg～200 mg/kg的次氯酸鈉，亞油酸異構(gòu)酶。

1.2 儀器與設(shè)備

HL－（5+1）/50－IIAQ 超臨界 CO2萃取裝置：杭州華黎泵業(yè)有限公司；FD－0.5真空冷凍干燥機(jī)：蘭州科近真空凍干技術(shù)有限公器有限公司；中藥粉碎槽：江陰鑫海藥化機(jī)械設(shè)備廠；紫外分光光度儀：蘇州奇樂電子科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料預(yù)處理方法[9－10]

海蓬子→檢測(cè)→去雜→清洗（自來(lái)水浸泡，流動(dòng)水沖洗）→殺菌（150 mg/kg～200 mg/kg的次氯酸鈉）→清洗→切分（2 cm長(zhǎng)）→瀝干（自然瀝干）→鋪盤（3.5 kg/盤）→速凍（－30℃速凍3 h～4 h）→真空干燥（干燥溫度為65℃）→出料

1.3.2 萃取工藝流程[11－13]

超臨界CO2流體萃取海蓬子油的工藝流程：

1.4 檢測(cè)方法[14-15]

采用紫外分光光度檢測(cè)法確定海蓬子油的提取率，由于被測(cè)物質(zhì)在紫外可見光區(qū)的特定波長(zhǎng)或一定波長(zhǎng)的范圍內(nèi)光的吸收度，對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量的分析方法。利用海篷子共軛亞油酸所含有的共軛雙鍵在紫外234 nm處有特征吸收峰，而亞油酸卻沒有，因此在此波長(zhǎng)下檢測(cè)共軛亞油酸的吸光值，從而確定其提取率。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料的預(yù)處理

采用1.3.1原料預(yù)處理方法，將海蓬子種子的含水量降低到5%以下為最佳。

2.2 萃取工藝單因素試驗(yàn)

2.2.1 萃取壓力對(duì)海蓬子油提取率的影響

二氧化碳超臨界萃取海篷子油，在萃取溫度40℃，提取時(shí)間1.5 h，CO2流量13 kg/h的條件下，確定最佳萃取壓力，分別進(jìn)行 15、20、25、30、35、40 MPa試驗(yàn)，其結(jié)果見圖1所示。

萃取壓力是影響油脂提取效率的主要因素，萃取壓力增加則超臨界流體的密度增大，溶解能力增強(qiáng)，提高提取率，但萃取壓力與海蓬子油的萃取量并不是線性關(guān)系，當(dāng)萃取壓力超過(guò)25 MPa時(shí)，海蓬子油的萃取量增加緩慢，這與壓力增大到一定程度，溶解能力增加緩慢有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)條件下，萃取壓力選30 MPa時(shí)，OD值最大，即海篷子油的萃取率最高。

2.2.2 萃取溫度對(duì)海蓬子油提取率的影響

二氧化碳超臨界萃取海篷子油，在萃取壓力30MPa，提取時(shí)間1.5 h，CO2流量13 kg/h的條件下，確定最佳萃取溫度，分別進(jìn)行 34、36、38、40、42、44 ℃試驗(yàn)，結(jié)果見圖2所示。萃取溫度對(duì)萃取率的影響比較復(fù)雜，在溫度較低時(shí)隨著萃取壓力的升高，萃取率也相應(yīng)增大，這是由于在較低溫度下CO2流體分子運(yùn)動(dòng)較慢，在較高壓力的作用下CO2流體分子間距減小，流體的密度增大，從而使得超臨界流體溶解物質(zhì)的能力增強(qiáng)，萃取率升高。本實(shí)驗(yàn)條件下隨著溫度的升高萃取率逐漸提高，但上升的越來(lái)越緩慢。這是由于隨著溫度的升高，CO2流體的分子間距增大，分子間作用力減弱，CO2流體密度降低，因而減弱了CO2流體攜帶物質(zhì)的能力，降低了萃取率。本實(shí)驗(yàn)條件下，萃取溫度40℃較為合適。

2.2.3 萃取時(shí)間對(duì)海蓬子油提取率的影響

二氧化碳超臨界萃取海篷子油，在萃取壓力30MPa，萃取溫度40℃，CO2流量13 kg/h的條件下，確定最佳萃取時(shí)間，分別進(jìn)行 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h 試驗(yàn)，其結(jié)果見圖3。

在研究中發(fā)現(xiàn)，萃取時(shí)間與提取率成正比關(guān)系，在萃取壓力，萃取溫度一定時(shí)，萃取時(shí)間越長(zhǎng)，萃取率越高。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，物料中的含油量逐漸降低，單位時(shí)間萃取量逐漸降低，再延長(zhǎng)時(shí)間固然可以提高萃取得率，但從經(jīng)濟(jì)角度考慮，時(shí)間越短，成本越低，通過(guò)試驗(yàn)，確定萃取時(shí)間1.5 h較為合理。

2.2.4 CO2流量對(duì)海蓬子油提取率的影響

二氧化碳超臨界萃取海篷子油，在萃取壓力30 MPa，萃取溫度40℃，萃取時(shí)間1.5 h條件下，分別考察 CO2流量為 8、10、12、14、16、18 kg/h 的條件對(duì)海蓬子油提取率的影響見圖4。CO2流量是影響萃取率的又一主要因素。主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：其一，CO2流量增大時(shí)，CO2與物樣接觸時(shí)間少，不利于萃取；其二，傳質(zhì)推動(dòng)力會(huì)隨著CO2流量增大而增大傳質(zhì)系數(shù)增加，有利于萃取。本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)CO2流量在12 kg/h至14 kg/h范圍內(nèi)提取率較高。綜合考察，當(dāng)CO2流量為13 kg/h時(shí)較為合理。

2.3 超臨界CO2流體提取海蓬子油工藝條件研究

根據(jù)上述單因素試驗(yàn)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，其因素水平如表1。

表1超臨界CO2流體萃取L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1Supercritical CO2fluid extraction of L9（34）orthogonal experimental design

進(jìn)行四因素三水平L9（34）正交試驗(yàn)，以萃取后海篷子油的OD值最為檢測(cè)指標(biāo)，結(jié)果見表2。

表2超臨界CO2流體萃取L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2Supercritical CO2fluid extraction of L9（34）orthogonal experimental results

正交試驗(yàn)結(jié)果，4個(gè)因素的顯著性為A＞C＞B＞D，所以超臨界CO2流體萃取海蓬子油的因素主次順序?yàn)椋狠腿毫Γ据腿r(shí)間＞萃取溫度＞CO2流量。最佳的工藝條件為A2B3C3D3，即萃取壓力30 MPa，萃取溫度40℃，萃取時(shí)間1.5 h，CO2流量14 kg/h，與正交表結(jié)果較符合。在最佳條件下進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，得到海篷子油的OD值0.86，即共軛二烯酸含量較高的海篷子萃取油。

3 結(jié)論

從正交試驗(yàn)的結(jié)果可知，以海蓬子油提取率為指標(biāo)，超臨界CO2流體萃取海蓬子的最佳實(shí)驗(yàn)工藝條件為：萃取壓力30 MPa，萃取溫度40℃，萃取時(shí)間1.5 h，CO2流量14 kg/h，OD值0.86。利用超臨界CO2流體萃取海蓬子油與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比，具有工藝簡(jiǎn)單、易分離、省時(shí)、節(jié)能、無(wú)溶劑殘留，生物學(xué)穩(wěn)定性較好，所得海蓬子油色澤談黃，有胡桃仁樣的傾向氣味，各項(xiàng)理化指標(biāo)達(dá)到優(yōu)質(zhì)使用植物油脂標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)化生產(chǎn)可行性較高。

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