超臨界CO2 流體萃取蠶蛹油研究

蔣艷忠

(廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530001)

蠶蛹是繅絲副產(chǎn)品，我國每年副產(chǎn)近20 萬t 干蛹。蠶蛹中油脂含量相當(dāng)豐富，約占蠶蛹干基的28%～30%。蠶蛹油含有大量不飽和脂肪酸甘油酯，能水解成各種脂肪酸[1～2]，其中多不飽和脂肪酸約71%，包括人體需要的油酸﹑亞油酸及α-亞麻酸等。α-亞麻酸是機(jī)體合成EPA 和DHA 的必需脂肪酸，而EPA﹑DHA 具有調(diào)整血脂﹑降低血漿總膽固醇﹑抗血小板聚集﹑增加生物膜液體性﹑舒張血管﹑抗血栓形成等藥理作用[3]，從蠶蛹中萃取蠶蛹油并加以利用，有利于提高我國蠶蛹綜合利用水平。

超臨界CO2對油脂類物質(zhì)具有較好的溶解能力，且無毒﹑無殘留。它克服了有機(jī)溶劑提取過程中，需蒸餾加熱，油脂易氧化﹑酸敗，存在溶劑殘留的缺陷；也克服了壓榨法產(chǎn)率低﹑精制工藝繁瑣﹑油品色澤不理想的缺點(diǎn)。超臨界流體萃取可以得到高質(zhì)量﹑高收率的蠶蛹油。本文在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用正交實(shí)驗(yàn)，探討了超臨界CO2萃取蠶蛹油的優(yōu)化條件，并對蠶蛹油的質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

干蠶蛹(購于廣西宜州繅絲廠)，CO2(純度≥99.9%)，石油醚﹑甲醇﹑濃硫酸均為分析純。

超臨界CO2萃取裝置，Agilent 6890 氣相色譜儀，F(xiàn)W100 型高速萬能粉碎機(jī)。

1.2 蠶蛹油的超臨界CO2 萃取

實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。將粉碎后的干蠶蛹均勻填置于萃取釜內(nèi)，從鋼瓶中流出的CO2經(jīng)過凈化后，進(jìn)入液化器冷凝至液體，經(jīng)高壓泵加壓至萃取壓力，再經(jīng)預(yù)熱器加熱至萃取溫度后，從萃取釜底部進(jìn)入流經(jīng)蠶蛹床層，整個(gè)萃取器浸泡在水浴中，以確保萃取溫度恒定。攜帶蠶蛹油的超臨界CO2從萃取釜頂部出來，經(jīng)減壓閥減壓，CO2退出超臨界狀態(tài)區(qū)，蠶蛹油析出沉積于分離試管底部，CO2經(jīng)濕式流量計(jì)計(jì)量后放空。

圖1 超臨界萃取CO2 裝置

1.3 蠶蛹油的分析

油脂的物理常數(shù)測定方法參見文獻(xiàn)[4]。脂肪酸甲酯化方法參見文獻(xiàn)[5]。蠶蛹油氣相色譜分析條件為：HP-1 非極性毛細(xì)管柱（30m×0.53mm×0.25μm）；脈沖分流方式進(jìn)樣，分流比50∶1；載氣為N2，流速為36mL·min-1，H2流速36mL·min-1，空氣流速360mL·min-1；進(jìn)樣口溫度280℃，柱前壓13.79kPa；檢測器溫度290℃；程序升溫：柱初溫150℃，以20℃·min-1升溫至200℃，再以2℃·min-1升溫至230℃，保持1min，最后以10℃·min-1升溫至280℃，保持5min。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交試驗(yàn)優(yōu)化萃取工藝條件

在恒定CO2流量8kg·h-1﹑原料粉碎度0.25mm﹑分離溫度30℃和分離壓力5.5MPa 等因素固定的條件下，分析單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用三因素三水平正交實(shí)驗(yàn)（表1），以蠶蛹油得率為目標(biāo)函數(shù)，探討了萃取溫度﹑壓力及時(shí)間對蠶蛹油得率的影響，同時(shí)確定一組較佳的蠶蛹油萃取條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素及水平

表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

極差分析表明，在所考察因素的水平范圍內(nèi)，三因素對蠶蛹油得率影響的主次順序?yàn)锳 ＞C ＞B，即萃取溫度影響最大，萃取壓力影響最小，較優(yōu)的萃取條件為萃取溫度50℃，萃取壓力為25MPa，萃取時(shí)間為2.5h（7 號(hào)實(shí)驗(yàn)），該條件下蠶蛹油得率為29.45%。

2.2 蠶蛹油分析

2.2.1 油品品質(zhì)分析

參照文獻(xiàn)[5]對蠶蛹油進(jìn)行品質(zhì)分析，分析結(jié)果見表3。折光指數(shù)是油脂和脂肪酸的特征之一，由于折光指數(shù)與油脂和脂肪酸結(jié)構(gòu)之間存在一定的聯(lián)系，因此折光指數(shù)常被用來鑒別油脂的純度﹑觀測油脂的反應(yīng)過程等，油酸﹑亞油酸和亞麻酸的甲酯在20℃時(shí)的折光指數(shù)分別為1.4521﹑1.4615﹑1.4713，而測得多不飽和脂肪酸成品的折光指數(shù)為1.4737，比較接近亞麻酸甲酯的折光指數(shù)，可以斷定多不飽和脂肪酸成品中含有大量的亞麻酸。碘值為117.86 g碘·(100g 油)-1，說明成品的不飽和程度高。酸價(jià)為2.516mgKOH·(g 油)-1，說明油品中只有少量的游離脂肪酸；皂化值為196.96mgKOH·(g 油)-1，油品主要以甘油酯的形式存在，過氧化值為4.062，說明蠶蛹油在儲(chǔ)存時(shí)易發(fā)生氧化酸敗。

表3 蠶蛹油理化性質(zhì)

2.2.2 油品含量測定

混合脂肪酸甲酯的氣相色譜圖見圖2。脂肪 酸 組 成（%）為：20.74(C16∶0)，5.04(C18∶0)，31.11(C18∶1)，4.94(C18∶2)，35.81(C18∶3)。結(jié)果表明，多不飽和脂肪酸總含量達(dá)71.86%。飽和脂肪酸主要為軟脂酸和硬脂酸，總含量為25.78%。

圖2 超臨界CO2 萃取蠶蛹油的氣相色譜圖

3 結(jié)論

（1） 采用超臨界CO2可有效地將蠶蛹中的油脂類成分萃取出來，萃取效果與傳統(tǒng)溶劑提取相當(dāng)，但蠶蛹油品質(zhì)高于溶劑提取所得蠶蛹油。

（2）通過正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得知，在所考察因素的水平范圍內(nèi)，對萃取率影響的主次關(guān)系依次為萃取溫度﹑萃取時(shí)間﹑萃取壓力。超臨界CO2萃取蠶蛹油的較優(yōu)條件為：溫度50 ℃，壓力25 MPa，時(shí)間2.5h，蠶蛹油得率達(dá)29.45%。

[1] 陸洪省，馮曉寒，陸洪彩.蠶蛹資源的開發(fā)和利用[J].世界農(nóng)業(yè)，2003(2)：47-49.

[2] 張岫美，鄧樹海，魏欣冰，等.蠶蛹油α-亞麻酸提取工藝研究和成分分析[J].中國生化藥物雜志，2003，24(5)：222-224.

[3] 王雪青，苗惠，胡萍.膳食中多不飽和脂肪酸營養(yǎng)與生理功能的研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)，2004，25(11)：337.

[4] 盧艷杰.油脂檢測技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.107-243.

[5] 王肇慈.糧油食品品質(zhì)分析[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2000.58.