李晶 賈君
(吉林工程技術(shù)師范學(xué)院生物與食品工程系 長(zhǎng)春 130052)
松子油取之于自然界紅松樹(shù)種子，是一種天然和無(wú)環(huán)境污染的綠色木本植物油脂，在自然界是天然大宗產(chǎn)品，取之不盡，有待于人們開(kāi)發(fā)利用。其不但能增加食用油品種，調(diào)節(jié)人們食品營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，而且還能提高經(jīng)濟(jì)效益，因此，松子油開(kāi)發(fā)前景廣闊。松子仁中含有豐富的不飽和脂肪酸，其中亞麻酸含量尤為豐富，亞麻酸(LNA)分子式為C18H30O2，是人體必需的且具有重要醫(yī)療保健作用的不飽和脂肪酸。傳統(tǒng)的精榨工藝提取松子仁中的亞麻酸油，由于高溫對(duì)生物活性成分破壞較多。超臨界CO2萃取過(guò)程是利用超臨界CO2流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。超臨界狀態(tài)下，CO2對(duì)不同溶質(zhì)的溶解能力差別很大，因而可以有效地提取和分離。超臨界萃取具有操作溫度低，選擇性好，從萃取到分離一步完成，萃取無(wú)殘留等特點(diǎn)，所以能很好地保存生物活性成分。
1、實(shí)驗(yàn)材料及裝置儀器
松子仁: 吉林長(zhǎng)白山。分析型超臨界流體提取儀:超臨界萃取，HP6890/HP5973氣質(zhì)聯(lián)用儀:美國(guó)惠普儀器公司。
2、實(shí)驗(yàn)方法與步驟
2.1、實(shí)驗(yàn)方法
通過(guò)幾次超臨界CO2實(shí)驗(yàn)初步獲得萃取松子仁中的亞麻酸油的萃取釜壓力和溫度、精餾柱溫度以及萃取時(shí)間的初步數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上選定萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間、柱溫4個(gè)因素，確定每個(gè)因素的3個(gè)水平，利用L9(34)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，確定采用2L萃取釜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，萃取分離過(guò)程為：萃取釜—精餾柱—分離Ⅰ—分離Ⅱ。
2.2、SFE實(shí)驗(yàn)流程圖
3、實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)及處理分析
3.1、SFE的條件優(yōu)化
3.1.1、溫度的影響 當(dāng)增加溫度時(shí)，一方面流體的傳質(zhì)速率增加，降低了溶質(zhì)內(nèi)聚能有利于待萃取物從基質(zhì)上脫附；但是溫度的升高流體的密度會(huì)相應(yīng)下降，導(dǎo)致溶解力下降。實(shí)驗(yàn)表明：最佳的提取溫度是40℃。
3.1.2、壓力的影響 隨壓力的升高，松子仁中亞麻酸得率增大，這是因?yàn)殡S著壓力升高，流體的密度增大，其對(duì)松子仁中亞麻酸的溶解力也增大。壓力的最佳值為35MPa。
3.1.3、萃取時(shí)間的影響 隨萃取時(shí)間的增大，松子仁中亞麻酸得率增大，但超過(guò)1.5h增加并不非常顯著。
3.1.4、柱溫的影響 實(shí)驗(yàn)表明，隨柱溫增大松子仁中亞麻酸增加，但柱溫增加到34℃之后，松子仁中亞麻酸提取率有所下降。
3.2、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄
在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用4因素3水平的正交設(shè)計(jì)方案，在9種不同的工藝條件下提取松子仁中亞麻酸，分別測(cè)定其提取率。結(jié)果見(jiàn)表2，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果見(jiàn)表3。
試驗(yàn)采用直觀分析法，對(duì)各因素的K、k及R(極差)值的大小進(jìn)行有關(guān)的分析。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果分析，可以得到如下結(jié)果：
(1)極差R由大到小的順序是D＞B＞A＞C，極差值越大，反映該因素對(duì)指標(biāo)值的影響越大，說(shuō)明在萃取過(guò)程中影響松子仁中亞麻酸萃取的主要因素是柱溫，其次是萃取壓力、萃取溫度，最后為萃取時(shí)間。
(2)從方差分析結(jié)果看出，柱溫對(duì)松子仁中亞麻酸提取率影響非常顯著，萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間對(duì)松子仁中亞麻酸提取率影響顯著。選擇A2B2C1D2為最佳方案，即用超臨界CO2萃取松子仁中亞麻酸的最優(yōu)萃取條件是：萃取溫度40℃、 萃取壓力35MPa、萃取時(shí)間90min、柱溫34℃。
3.3 與精榨法比較
精榨法，即先把油料研磨細(xì)碎，再加強(qiáng)力擠壓出油，最后進(jìn)行濾凈等一系列精煉精制。目前國(guó)內(nèi)從松子仁中制取亞麻酸油，一般是采用這種生產(chǎn)工藝。精榨提取法的得率一般在21.4%左右。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：超臨界CO2萃取物無(wú)溶劑殘留、色澤好，其提取物得率34.6%，比精榨提取法的得率21.4%高出13.2% 。
4、萃取物分析
采用HP6890/HP5973氣質(zhì)聯(lián)用儀，HP-ultra á 毛細(xì)管柱：30：1 分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量 lìL，進(jìn)樣口溫度240℃，電子能量70eV，離子源溫度230℃，四級(jí)桿溫度150℃，倍增器電壓1635V，載氣(He)28.8mL/min。
結(jié)果表明，萃取物中不飽和脂肪酸含量高達(dá)84.8%，其中亞麻酸含量尤為豐富，達(dá)34.6%。
5、討論
超臨界CO2萃取法萃取吉林長(zhǎng)白山松子仁中亞麻酸油，萃取得率比精榨法要高；而且超臨界CO2流體萃取操作溫度低，可大量保存熱不穩(wěn)定及易氧化物的天然有效成分；由于超臨界CO2流體萃取法采用 CO2為萃取介質(zhì)，系統(tǒng)密閉、安全、無(wú)毒，不存在溶劑殘留問(wèn)題，提取分離一次完成且能保證萃取的亞麻酸油的品質(zhì)，是一種很好的提取新工藝。
6、結(jié)論
6.1利用超臨界CO2從松子仁中提取亞麻酸油工藝條件是：萃取溫度40℃、萃取壓力35MPa、萃取時(shí)間90min、柱溫34℃。
6.2超臨界CO2萃取物無(wú)溶劑殘留、色澤好，其提取物得率34.6%，比精榨提取法的得率高出13.2%。
6.3采用HP6890/HP5973氣質(zhì)聯(lián)用儀分析結(jié)果表明，萃取物中不飽和脂肪酸含量高達(dá)84.8%，其中亞麻酸含量尤為豐富，達(dá)34.6%。松子仁油可作為營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的保健油。