專利名稱：超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油的方法，屬于食品加工學(xué)領(lǐng)域，專用于
提取沙蔥籽油。
二背景技術(shù)：
沙蔥為百合科(LiLiaceae)蔥屬(Allium)植物，學(xué)名蒙古韭(AlliumMongolicum Regel)，別名蒙古蔥、山蔥，是一種多年生鱗莖草本植物。分布于蒙古國(guó)南部、俄羅斯和哈薩 克斯坦以及我國(guó)西北的內(nèi)蒙古、甘肅、新疆等地?！侗静菥V目》對(duì)沙蔥的藥用功效記載味同 蔥，辛，微溫，無毒。主治狐尿剌毒，山溪中沙虱、射工等毒、除瘴氣惡毒；煮汁浸，或搗縛， 大效。兼小蒜、榮萸，不獨(dú)用，主治泄精。久食，強(qiáng)志益膽氣。沙蔥地上部分入蒙藥，能開胃、 消食、殺蟲，有"菜中靈芝"的美稱，食之能治赤白痢、腸炎、腹瀉、胸痹諸疾。常吃能增強(qiáng)兒 童智力、提高免疫功能，能有效地預(yù)防老年性癡呆癥的發(fā)生，還能抑制和逆轉(zhuǎn)癌細(xì)胞的異常 增殖，有助于健康長(zhǎng)壽。據(jù)《神農(nóng)本草經(jīng)》記載，沙蔥籽藥用功效與大蔥籽相近，其味辛，溫， 歸肺、肝、胃經(jīng)，列為中品，具有補(bǔ)中益精，明目散風(fēng)的功效，用于腎虛目眩，風(fēng)寒感冒。沙蔥
籽中含有油酸、亞油酸、花生酸、棕櫚酸和亞麻酸等有益脂肪酸，以及維生素c和e-谷甾醇
等活性成分。 近年來，對(duì)于沙蔥藥物活性成分的研究主要集中在揮發(fā)油的提取、分離和分析方 面，對(duì)種子的研究較少。目前，從植物種子中提取油脂的方法有溶劑回流提取法、冷浸法、熱 榨法、超臨界二氧化碳流體萃取法、超聲波萃取法、微波萃取法等。但從提取效率、產(chǎn)物純 度、溶劑殘留問題等角度綜合考慮，超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)具有操作方便、能耗低、 提取效率高、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)，作為一種比較理想的提取方法，具有十分廣闊的發(fā)展前 景?？谙驊?yīng)曲面法(RSM， Response surface methodology)(見參考文獻(xiàn)Siti Machmudah， Yukari Kawahito， Mitsuru Sasaki, Motonobu Goto. Supercritical C02 extraction of rosehip seedoil :Fatty acids composition and process optimization.J.of Supercritical Fluids. 41 :2007,421-428.)是統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的合成，它包括實(shí)驗(yàn)設(shè) 計(jì)、建模、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ秃线m性、因子效應(yīng)的評(píng)估、考察以及尋求因子最佳操作條件，近年來響應(yīng) 面方法已成功地應(yīng)用于生物技術(shù)的許多方面。
三
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明旨在提供一種超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油的方法，以解決傳統(tǒng)
方法提取植物油脂存在的有機(jī)溶劑殘留、產(chǎn)品純度低、感官質(zhì)量差、萃取得率低等問題。 技術(shù)方案本發(fā)明的實(shí)施方案如下 1.超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油的方法，包括 (1)原料成熟的野生沙蔥種子，過粗篩去除塵土和雜質(zhì)，清水漂洗，材料凈度 > 99% ; (2)干燥將沙蔥籽自然晾干或置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱4(TC烘干，含水量小于6%即可； (3)粉碎將烘干的沙蔥籽粉碎并過篩備用，粒度為20 40目；
(4)超臨界二氧化碳萃取將上述粉碎后的沙蔥籽置于超臨界二氧化碳萃取釜 中，調(diào)節(jié)萃取壓力25 35Mpa，萃取溫度40 5(TC，萃取時(shí)間40 120min， 二氧化碳流量 40Kg/h，分離I壓力8 lOMPa，溫度45°C，分離II壓力5 7MPa，溫度35°C 。用三角瓶在 分離釜出口處收集純凈的沙蔥籽油。沙蔥籽油萃取得率(％ )=油脂萃取量(g)/裝料量 (g) X100%。 禾擁Design Expert (Static Made Easy, Minneapolis, MN， USA. version 7. 1. 1， 2006)軟件對(duì)沙蔥籽油的提取方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出的二次多元回歸模型Y = 14. 645+0. 55324x,0. 39503x2+0. 71336x3+0. 19320又^2-0. 30193x^3+0. 3589x2x3_0. 62431x/ -0. 77284x22-0. 42996x/。模型中^ :為壓力自變量的編碼值、& :為溫度自變量的編碼值、& : 為時(shí)間自變量的編碼值(Xi = (Xi-X。)/AX對(duì)自變量進(jìn)行編碼，其中Xi為自變量的編碼值， &為自變量的真實(shí)值，X。為實(shí)驗(yàn)中心點(diǎn)處自變量的真實(shí)值，AX為自變量的變化步長(zhǎng))，Y為 沙蔥籽油得率。該模型能夠預(yù)測(cè)出超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油得率，并通過該二次多元 回歸模型優(yōu)化提取沙蔥籽油的工藝。其超臨界二氧化碳萃取過程中最佳參數(shù)優(yōu)化為萃取壓 力31. 50MPa，萃取溫度46. O(TC，萃取時(shí)間101. 60min。 有益效果本發(fā)明利用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提取沙蔥籽植物油，并應(yīng)用 DesignE鄧ert軟件中的響應(yīng)曲面法(RSM)進(jìn)行工藝優(yōu)化，建立超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽 油的工藝模型，為該技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用提供必要參數(shù)。與一般油脂提取方法相比，此發(fā)明具有 如下優(yōu)點(diǎn) 1.本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，對(duì)萃取過程中主要的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在一定
程度上縮短了提取時(shí)間，提高了萃取效率和油脂得率，最大萃取得率為15. 096%。 2.本發(fā)明利用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提取沙蔥籽油，解決了有機(jī)溶劑殘留、萃
取選擇性差、產(chǎn)品純度低和環(huán)境污染等問題，所得產(chǎn)品呈黃色澄清油狀物，具有沙蔥籽油特
殊的風(fēng)味；純度在99%以上。 3.本方法優(yōu)化得到的最佳工藝條件較為溫和，易于操作，重復(fù)性強(qiáng)，在實(shí)現(xiàn)沙蔥籽 油最大萃取得率的同時(shí)，也保證了產(chǎn)品中活性成分的穩(wěn)定。 4.本發(fā)明提供的沙蔥籽油超臨界二氧化碳萃取方法，可直接應(yīng)用于沙蔥籽的工業(yè) 提取，為其在食品化工等領(lǐng)域的進(jìn)一步開發(fā)利用提供便利條件。
四

沙蔥籽油萃取得率(％)=油脂萃取量(g)/裝料量(g)X100%。 A:壓力；B:溫 度；C:時(shí)間。
圖1為壓力與溫度對(duì)沙蔥籽油萃取得率影響的響應(yīng)面3D及相應(yīng)等高線圖。
時(shí)間值固定為C :80min， A :壓力，B :溫度。 圖2為壓力與時(shí)間對(duì)沙蔥籽油萃取得率影響的響應(yīng)面3D及相應(yīng)等高線圖。
溫度值固定為B :45。C， A :壓力，C :時(shí)間。 圖3為溫度與時(shí)間對(duì)沙蔥籽油萃取得率影響的響應(yīng)面3D及相應(yīng)等高線圖。
壓力值固定為A :30MPa， B :溫度，C :時(shí)間。
4五具體實(shí)施例方式
采用統(tǒng)計(jì)軟件Design Expert中的響應(yīng)曲面法(RSM)Box-Behnken模型(見參考文獻(xiàn)Box GEP. Multifactor designs of first order. Biometrika 1952 ;39 :49_57.禾口Box GEP， Behnken DW. Some new three level design for the study of quantitativevariables. Technometrics 1960 ;2 :455-75.)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析。選擇壓力、溫度、時(shí)間作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的自變量，沙蔥籽油萃取得率作為因變量。每個(gè)自變量分別設(shè)定三個(gè)參數(shù)水平壓力25MPa、30MPa、35MPa，溫度40°C、45°C、50°C，時(shí)間為40min、80min、 120min，并將三個(gè)水平分別以代碼-1、0、1表示。 根據(jù)Box-Behnken模型設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)組數(shù)，進(jìn)行17組響應(yīng)面隨機(jī)實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多元回歸擬合，獲得編碼因變量(沙蔥籽油得率Y)對(duì)編碼自變量(萃取壓力Xl、溫度&、時(shí)間x3)的二次多項(xiàng)回歸方程 Y = 14. 645+0. 55324Xl+0. 39503x2+0. 71336x3+0. 19320Xlx2-0. 30193Xlx3+0. 35890x2x3-0. 62431x/-0. 77284x22-0. 42996x32 對(duì)上述回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明該模型具有極顯著性(P < 0. 001)，模型的調(diào)整確定系數(shù)(Adj R-Squared)Adj R2 = 0. 9744，說明該模型能夠解釋97. 44%的響應(yīng)值變化。因此，該模型擬合程度良好，試驗(yàn)誤差小，該模型是合適的，可以用此模型對(duì)超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油得率進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。對(duì)模型進(jìn)行回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)，得到模型一次項(xiàng)x3和二次項(xiàng)Xl2、 x22(p < 0. 0001)極顯著，一次項(xiàng)&、交互項(xiàng)Xlx2、 Xlx3、 x2x3和二次項(xiàng)x32差異顯著，表明壓力、溫度、時(shí)間因素，以及壓力與溫度、壓力與時(shí)間、溫度與時(shí)間的交互作用對(duì)得率有顯著影響，如圖1，2，3所示。由回歸模型優(yōu)化，得到最佳萃取工藝參數(shù)為萃取壓力31. 50MPa，萃取溫度46. O(TC，萃取時(shí)間101. 60min，預(yù)測(cè)沙蔥籽油最大得率為15. 067%。
實(shí)施例 超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油方法如下 (1)原料成熟的野生沙蔥種子，材料凈度^ 99% ; (2)干燥將沙蔥籽自然晾干或置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱4(TC下烘干，含水量小于6% ; (3)粉碎將烘干的沙蔥籽粉碎并過篩備用，粒度為20 40目；
(4)超臨界二氧化碳萃取將上述粉碎后的沙蔥籽置于超臨界二氧化碳萃取裝置(HA121-50-01型超臨界萃取裝置，江蘇南通華安超臨界萃取有限公司生產(chǎn))的萃取釜中，設(shè)定最佳工藝參數(shù)萃取壓力31. 50MPa，萃取溫度46. O(TC，萃取時(shí)間101. 60min， C02流量40Kg/h，分離I壓力8 10MPa，溫度45。C，分離II壓力5 7MPa，溫度35°C。用三角瓶在分離釜出口處收集到純凈的沙蔥籽油。 所得沙蔥籽油呈黃色、澄清的油狀物，純度99%以上；最大萃取得率預(yù)測(cè)值為15. 067%，實(shí)測(cè)值為14. 93 % 15. 12%，與預(yù)測(cè)值相符。 上述實(shí)例所述超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油的方法中，通過統(tǒng)計(jì)軟件DesignE鄧ert中的響應(yīng)曲面法(RSM)Box-Behnken模型得到的各項(xiàng)參數(shù)可有效進(jìn)行超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油，大大提高萃取效率，生產(chǎn)上可用于對(duì)沙蔥籽油的提取。本發(fā)明前處理要求的設(shè)備和技術(shù)也比較簡(jiǎn)單，具有很好的市場(chǎng)前景。
權(quán)利要求
超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油的方法(1)原料成熟的野生沙蔥種子，過粗篩去除塵土和雜質(zhì)，清水漂洗，使材料凈度達(dá)到99％以上；(2)干燥將沙蔥籽自然晾干或置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱40℃下烘干，含水量小于6％；(3)粉碎將烘干的沙蔥籽粉碎并過篩備用，粒度為20～40目；(4)超臨界二氧化碳萃取將上述粉碎后的沙蔥籽置于超臨界二氧化碳萃取釜中，調(diào)節(jié)萃取壓力25～35Mpa，萃取溫度40～50℃，萃取時(shí)間40～120min，CO2流量40Kg/h，分離I壓力8～10MPa，溫度45℃，分離II壓力5～7MPa，溫度35℃；在分離釜出口處收集純凈的沙蔥籽油。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沙蔥籽油超臨界二氧化碳萃取方法，其萃取工藝參數(shù)為萃取壓力31. 50MPa，萃取溫度46. O(TC，萃取時(shí)間101. 60min。
3. 權(quán)利要求1或2所述超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油的方法所獲得的產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油的提取方法，屬于食品加工學(xué)領(lǐng)域，專用于沙蔥籽的綜合開發(fā)與深度加工。將沙蔥(AlliumMongolicum Regel)籽干燥(含水量小于6％)，粉碎(20～40目)，采用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提取沙蔥籽油，設(shè)定最佳工藝參數(shù)為萃取壓力31.50MPa，萃取溫度46.00℃，萃取時(shí)間101.60min。在此條件下，得到黃色澄清油狀物，純度在99％以上，最大萃取得率為15.067％。本發(fā)明提供的超臨界二氧化碳萃取沙蔥籽油工藝，為沙蔥籽深度加工提供了一種新方法，具有操作性強(qiáng)，得率較高，萃取效率高，產(chǎn)品純度高，活性成分破壞少，安全性好，重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C11B1/10GK101781602SQ20101012171
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者侯喜林, 張君萍 申請(qǐng)人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)