超臨界二氧化碳萃取技術在功能性食品中的運用

孫永建

【摘要】功能性食品分析技術的研究對保證產品質量、食用安全性和人體健康來說是非常重要的,同時能夠挖掘出新的功能性食品的資源,正確引導功能性食品的研制和開發。γ-亞麻酸是人體不能合成,必須由食物供給的必須脂肪酸,廣泛應用于功能性食品的開發和生產。本次研究選用超臨界萃取和低溫工藝相結合直接提取原油中的γ-亞麻酸的工藝,經試驗證明有很好的結果。

【關鍵詞】超臨界萃取 γ-亞麻酸 功能性食品

隨著我國改革開放政策的不斷深化,人民生活水平不斷提高,人們在解決了溫飽問題后,對生命質量的提高產生了一種新的需求。攝取食物已經不僅是為了填飽肚子,還要求它能具有調節人體某種生理活動的功能。加上流傳幾千年的藥食同源的中國傳統飲食養生文化,養生保健蔚然成風。功能性食品正是適應人們通過改善飲食,增強體質這種要求而發展起來的。功能性食品分析技術的研究對保證產品質量、食用安全性和人體健康來說是非常重要的,同時能夠挖掘出新的功能性食品的資源,正確引導功能性食品的研制和開發。

γ-亞麻酸是人體不能合成,必須由食物供給的必須脂肪酸,具有降血脂、抗血栓、抗炎、抗過氧化、減肥等功能,廣泛應用于功能性食品的開發和生產。γ-亞麻酸主要存在于草本植物中,作為功能性食品,一般是與其他脂肪酸以甘油酯的形式制成的膠囊或口服液制劑。

目前提取γ-亞麻酸的方法主要有6種,即低溫結晶法、鹽溶解度法、尿素包合法、吸附分離法、分子蒸餾法和超臨界流體萃取法。以上各方法均有可取之處,也都存在不足之處。低溫結晶法需要大量單一有機溶劑,并需要將粗油脂酯化,否則影響產率;鹽溶解度法也需要將粗油脂酯化,步驟繁多,需2種以上大量有機溶劑;尿素包合法需先酯化處理,包合步驟復雜,尿素不易去除,并且易形成致癌物;吸附分離法中的洗脫劑易增加污染,不宜大規模制備;分子蒸餾法需高溫、長時間,不能解決多稀脂算氧化、分解等問題,超臨界流體萃取難以將雙鍵數相近的脂肪酸分開。

本次研究選用超臨界萃取和低溫工藝相結合直接提取原油中的γ-亞麻酸的工藝,經試驗證明有很好的結果。優點在于,超臨界萃取月見草油以二氧化碳為溶劑,在常溫條件下進行,無加熱過程中的氧化分解、無溶劑污染,脫色、脫蠟在一次萃取中完成,工藝簡單,工期短,獲取的高質量原油可直接進行低溫提取。γ-亞麻酸在低溫環境中無異構化,濃縮的γ-亞麻酸無異味、對人體和環境無害。

超臨界萃取具體方法:取干燥月見草油籽粉碎,進行超臨界二氧化碳萃取。萃取壓力為32Mpa,分離壓力位6-10 Mpa,萃取溫度為45℃,分離溫度為35℃,二氧化碳流量為80L/h,萃取3h,收率為20%。

低溫結晶法具體工藝:

1.選擇溶劑配比,以丙酮為溶劑,用1:4、1:6、1:10、1:14、1:18和1:22共6種溶劑配比,在-30℃,冷凍10小時,重復3次,進行提取,γ-亞麻酸含量和提高率見表1。

2.選擇冷凍溫度,在-40℃、-45℃、-50℃、-60℃4種溫度下,用3種溶劑配比(1:4、1:6、1:10),冷凍10小時,重復3次,進行提取,結果見表2。

從表1和表2中可以看出,-30℃～-45℃,提取的γ-亞麻酸提高幅度不大,效果欠佳;-50℃時,γ-亞麻酸明顯增高;-60℃時,除1:4溶劑比全部凍結成膏狀無法提取以外,1:6、1:10的γ-亞麻酸含量大幅度提高,其中1:10增幅最高為24.71%,是原油的3.62倍。在此溫度,我們又增加了1:14和1:18的溶劑配比進行提取,結果表明,γ-亞麻酸含量低于1:10溶劑比,但高于-50℃各溶劑配比的γ-亞麻酸含量。結果表明,-60℃、1:10的提取效果最佳。

不同時間提取月見草油中γ-亞麻酸,用1:4溶劑配比,在-50℃,分別冷凍2、4、6、8、10、12小時,進行提取,重復3次。γ-亞麻酸含量分別為(7.29±0.08)%、(7.54±0.06)%、(11.64±0.14)%、915.08±0.16)%、(13.60±0.14)%、(13.18±0.08)%,原油含量為6.82%。結果表明,隨冷凍時間延長,γ-亞麻酸含量有所升高,以8小時的效果最佳,再延長時間,γ-亞麻酸含量則有所下降。

經過以上實驗數據充分表明,低溫結晶法主要是根據低溫條件下凝固點的差異進行的。從氣象色譜結果來看,-30℃～-45℃,飽和脂肪酸被去除一些,單烯脂酸,主要是十八碳一烯酸變化很小,γ-亞麻酸提高不多,提取效果欠佳;-50℃,可除去50%的飽和脂肪酸和30%的十八碳一烯酸;-60℃,可除去70%以上的飽和脂肪酸和40%的十八碳一烯酸。在此條件下,γ-亞麻酸由原來的6%提高到25%,質量大大得到提高。因此通過不同溫度、不同溶劑配比和冷凍時間等操作條件的摸索得出,-60℃、原料:溶劑比為1:10、冷凍8小時,獲得的γ-亞麻酸含量最高。超臨界二氧化碳萃取和低溫結晶工藝相結合的工藝提取γ-亞麻酸,其工藝污染小,操作簡單,工期短,所得產品符合功能性食品的要求,適合功能性食品的生產。