專利名稱：苦蕎麥麩油的超臨界CO₂萃取方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種植物油的提取方法，特別涉及一種苦蕎麥麩油的超臨界
C02萃取方法。
背景技術：
蕎麥，學名Fago;^n/m Mz7/屬種子植物門被子植物綱雙子葉植物蓼科 30個屬中的一個屬，己經(jīng)發(fā)現(xiàn)的本屬植物有19個種。主要藥用品種是金蕎 麥(F. cymosum ( Trev.) Meisn)，栽培品種有甜蕎麥[F ew/e"/wm Afoe"c/z]和苦 蕎麥[F諭W固C7,叫目前，全球蕎麥種植面積700 800x104 公頃，總產(chǎn)量500xl04 600xl04噸，主要生產(chǎn)國有前蘇聯(lián)、中國、波蘭、 法國、加拿大、日本、韓國等。我國蕎麥的分布較廣，甜蕎種植主要集中在 華北、西北、東北地區(qū)，苦蕎種植主要集中在西南地區(qū)的四川、云南、貴州 等省。
苦蕎麥亦稱韃靼蕎麥，英文名torto^ ^dbi;/^^,是藥食飼兼用的植物 資源，廣泛分布在亞洲的高海拔地區(qū)，是我國特有的品種資源。目前，我國 苦蕎麥栽培面積約30><104公頃，總產(chǎn)量約30xl0"屯，栽培面積和產(chǎn)量占世 界第一位，主要集中云南、四川、貴州、西藏、甘肅、陜西、山西等海拔 1500 3000m的高寒山區(qū)和高原山區(qū)。尤其是四川省的的涼山州是中國苦蕎 麥分布最多，種植面積最大的地區(qū)。
苦蕎營養(yǎng)豐富，有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值。對苦蕎中油脂的研究表 明，苦蕎油是一種有保健功能的植物油。王敏等(蕎麥油中脂肪酸和不皂化
物的成分分析[J].營養(yǎng)學報,2004, 26(1): 40-43;苦蕎胚油對高脂血大鼠血 脂及脂質(zhì)過氧化作用的影響[J].中國糧油學報，2006， 21 (4) :45-49)對苦蕎 中脂類物質(zhì)的研究表明，苦蕎籽油中含不飽和脂肪酸83.2%，其中油酸 47.1%，亞油酸36. 1%，不皂化物占總脂肪含量的6.56%，其中含P-谷甾醇 54.37%, 生育酚1.41%,且證明苦蕎籽油有相當?shù)恼{(diào)節(jié)血脂和抗氧化功 能潛力；同時，通過動物實驗證明，苦蕎胚油對實驗性高脂血大鼠的血脂、 肝脂的上升和肝臟脂質(zhì)過氧化物產(chǎn)生有良好控制作用。心、腦血管疾病是當 代危害人類健康和生命的最嚴重的疾病。當前我國居民血脂異常發(fā)病形勢嚴 峻，2004年《中國居民營養(yǎng)與健康現(xiàn)狀》報告中指出我國成人血脂異常 患病率為18.6%，估計全國血脂異?，F(xiàn)患人數(shù)1.6億。因此，全民預防和治 療血脂異常，降低心、腦血管疾病的發(fā)生已不容忽視。但目前國內(nèi)外普遍使 用的調(diào)脂藥物成本高、價格較昂貴，且多有反彈或副作用，不宜作為長期預 防之用。為此，從藥食兼用食物資源中發(fā)現(xiàn)調(diào)脂功能食品，研究其調(diào)脂有效 成分，從中開發(fā)副作用小、成本低、作用穩(wěn)定的保健食品和藥品，用于心、 腦血管疾病預防和治療，不失為解決當前居民健康問題的一個有效途徑。前 期研究表明，苦蕎中的大部分脂類物質(zhì)都集中于麩皮，苦蕎麩皮是由苦蕎麥 皮和一定數(shù)量的胚乳與麥胚組成的混合物，其粗脂肪含量約為11%，在苦蕎 制粉過程中會得到約為24. 4%的麩皮。因此，從苦蕎麥中提取油脂類物質(zhì)作 為保健食品應用前景十分廣闊。
目前，植物油的提取主要采用壓搾法和溶劑提取法兩種。壓榨法存在出 油率低，勞動強度大，生產(chǎn)效率低等缺點；而溶劑法不僅存在提取率低、提 取時間長、溶劑揮發(fā)損失多、產(chǎn)品中有溶劑殘留等缺點，而且因為對原料脂 溶性組分提取選擇性差而易將原料中脂溶性色素等提取出來。且兩種方法由 于在提取過程中原料處于與氧接觸狀態(tài)，提取物易于氧化。

發(fā)明內(nèi)容
針對苦蕎麥油中不飽和脂肪酸含量高及現(xiàn)有提取技術中存在油脂得率 低、不飽和脂肪酸在提取過程中易被氧化破壞和溶劑殘留污染等缺點，本發(fā)
明的目的在于提供一種苦蕎麥麩油的萃取方法，該方法采用超臨界C02萃取
技術來提取苦蕎麥麩中脂溶性活性成分，通過控制萃取工藝條件使得處于超
臨界狀態(tài)下的C02流體對苦蕎麥麩皮中的苦蕎麥油有最大的選擇溶解能力， 而且C02超臨界流體具有臨界點溫度低、萃取過程中與氧隔絕及萃取產(chǎn)品無
溶劑殘留等優(yōu)點，不僅可保證有效成分及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和安全性，同時 又能保持植物原有成分的活性和原有氣味，且不會對環(huán)境造成危害。
為了達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術解決方案予以實現(xiàn)的 一種苦蕎麥麩油超臨界C02萃取方法，包括下述工序 步驟一，將苦蕎麥麩皮低溫烘干，使含水量為5% 7%，篩分cD0.3mm 0. 5mm的麥麩；
步驟二，將上述篩分得到的麥麩投入到超臨界C02萃取釜中，萃取釜壓 力為21 23MPa，萃取溫度為36 38°C，萃取時間為105 120min,并將第一 分離釜分離壓力設置為8.0MPa,分離溫度設置為35'C;第二分離釜分離壓 力設置為5.0MPa，分離溫度設置為25°C; 二氧化碳流量控制為20L/h 23L/h;
步驟三，從萃取釜的第一分離釜中收集萃取液，稱重，即可得到苦蕎麥 麩油。
上述工序中，步驟二中所述的最優(yōu)萃取釜壓力為22Mpa,最優(yōu)萃取溫 度為37°C，最優(yōu)萃取時間為110min。
本發(fā)明采用超臨界C02萃取苦蕎麥麩油具有操作溫度低，無污染、無有 機溶劑殘留、產(chǎn)品易分離、提取效率高、操作簡單、產(chǎn)品生物活性成分損失 小、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，所得油脂不需要除磷脂、膠質(zhì)、蛋白、溶劑、臭
味等一系列的精練工藝，這與傳統(tǒng)化學溶劑法和壓榨法相比是個非常大的進 步。
具體實施方式
實施例l
將苦蕎麥麩皮低溫烘干，使含水量為7%，篩分00. 4 O0. 5mm的麥麩; 將上述篩分得到的麥麩投入超臨界C02萃取釜中，調(diào)節(jié)萃取溫度、壓力、時 間，控制C02流量進行萃取，其中萃取釜壓力為21MPa，溫度36'C，時間 105min,第一分離釜分離壓力設置為8.0MPa，分離溫度設置為35. (TC;第 二分離釜分離壓力設置為5.0MPa，分離溫度設置為25.0°C， C02流量為 23L/h;從第一分離釜中收集萃取液，稱重，得到苦蕎麥麩油，提取率可達
84. 9%。 實施例2
將苦蕎麥麩皮低溫烘干，使含水量為6%，篩分00. 3 0>0. 4mm的麥麩； 將上述篩分得到的麥麩投入超臨界C02萃取釜中，調(diào)節(jié)萃取溫度、壓力、時 間，控制C02流量進行萃取，其中萃取釜壓力為22MPa，溫度40'C,時間 120min，第一分離釜分離壓力設置為8.0MPa，分離溫度設置為35.0°C;第 二分離釜分離壓力設置為5.0MPa，分離溫度設置為25.(TC, C02流量為 22L/h;從第一分離釜中收集萃取液，稱重，得到苦蕎麥麩油，提取率可達
85. 89%。 實施例3
將苦蕎麥麩皮低溫烘干，使含水量為5%，篩分00. 4 00. 5mm的麥麩; 將上述篩分得到的麥麩投入超臨界C02萃取釜中，調(diào)節(jié)萃取溫度、壓力、時 間，控制C02流量進行萃取，其中萃取釜壓力為21MPa，溫度38。C,時間 110min，第一分離釜分離壓力設置為8. OMPa，分離溫度設置為35. 0°C;第
二分離釜分離壓力設置為5.0MPa,分離溫度設置為25.0°C, C02流量為 20L/h;從第一分離釜中收集萃取液，稱重，得到苦蕎麥麩油，提取率可達 86. 46%。
將苦蕎麥麩皮低溫烘干，使含水量為6%,篩分00. 3 O0. 4mm的麥麩; 將上述篩分得到的麥麩投入超臨界C02萃取釜中，調(diào)節(jié)萃取溫度、壓力、時 間，控制C02流量進行萃取，其中萃取釜壓力為22MPa，溫度37'C，時間 110min，第一分離釜分離壓力設置為8.0MPa，分離溫度設置為35. (TC;第 二分離釜分離壓力設置為5.0MPa，分離溫度設置為25.0°C, C02流量為 21L/h;從第一分離釜中收集萃取液，稱重，得到苦蕎麥麩油，提取率可達 87. 49%。
超臨界C02萃取條件對苦蕎麥麩油的提取效果影響很大，本發(fā)明經(jīng)過單 因素及二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗，建立了苦蕎麥麩油的萃取方法及油萃取 率與壓力、溫度、時間之間的數(shù)學模型。
萃取率(y。)^脂肪成分的質(zhì)量(g)/[投料質(zhì)量(g)x苦蕎麥麩脂肪含量
(%)]}X100
其中采用GB/T 14772 — 1993方法測定苦蕎麥麩脂肪含量為9. 23%。
實施例4
表1因素水平編碼表 Table 1 Factors and code levels of experiments
萃取壓力A/MPa 萃取溫度X2/°C
上星號臂(r) 上水平(l) 零水平(O) 下水平(-l) 下星號臂(-r) 變化區(qū)間(Aj)
表2試驗設計及結(jié)果 Table 2 Design and results of experiments
序號自變量Variable響應值y (H取率JResponse valueNo.X2X3試驗值 Actual預測值Y2/% Predicted
111172. 0581.58
211-l59. 2672. 26
31_1151.3560. 02
41_1_145. 2949. 30
5_11127. 5235. 64
6-l1_125. 2431.64
7-l-l149. 5151.57
8_1-l-143. 4546. 15
9-1. 6820021. 7816. 90
101.6820072. 4858. 07
110-1. 682055. 0451.25
1201.682072. 7057. 20
1300-1. 68277. 2568. 26
14001.68291.0180. 72
1500085. 9286. 35
1600085. 3786. 35
1700086. 3586. 35
1800086. 7886. 35
1900085.9286. 35
2000085. 3786. 35
2100087. 0086. 35
2200086. 5786. 35
2300085. 0586. 35
表3回歸方程回歸系數(shù)的估計值 Table 3 Estimation vable of regression coefficient
系數(shù)項 系數(shù)估計值 標準誤差 t值 尸值
Parameter_Estimate_Standard error_/ value_/V>f
截距Intercept 86.4028 3. 1241 27.66 <0.0001
X, 12.2642 2.5376 4.83 0.0003
X2 1.7699 2.5376 0.70 0.4978
X33. 68532. 53761.450. 1701
X,X29. 35883. 31572.820. 0144
1.31383. 31570. 400. 6984
X2X30. 36883. 31570. 110.9131
X,2-17. 28982. 3523-7. 35<0. 0001
-11.37282. 3523-4. 880. 0003
-4.21162. 3523-1.790. 0967
本發(fā)明采用三因素二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗設計方案(表l、表2、 表3)對苦蕎麥麩油超臨界C02萃取工藝條件進行了優(yōu)化，并用SAS統(tǒng)計軟 件對試驗結(jié)果進行分析，得到影響萃取率與萃取壓力、萃取溫度和萃取時間 3因素的二次多元回歸模型為
F=86. 40+12. 26^+1. 77義2+3. 69z3+9. 36u2+l. 31^r3+3. 67乃義3-17. 29^2—11. 3 7x22-4.2U2
表4回歸模型方差分析 Table 4 Variance analysis of regression model
變異來源自由度離均差平方和均方F值P值
SourceDFSum of squsresMean squareF value
模型910018. 28711113. 143012.66<0. 0001
殘差131143.371787. 9517
總和2211161.6588
由表4回歸模型的方差分析可知，模型代0.0001，表明模型極其顯著。 模型的決定系數(shù)#=0.8976，說明該模型能解釋89.76%響應值的變化，表明 該模型擬合程度良好，試驗誤差小，可以用此模型對苦蕎麥麩油萃取工藝進 行分析和預測。
通過對回歸模型解逆矩陣得出最佳萃取工藝條件為 Xf0. 49， X2=0. 39， X3=0. 68，即萃取壓力22.45MPa，萃取溫度36. 95°C,萃取時 間110. 4min，萃取率的預測值為90. 98%。為了便于指導實際生產(chǎn)，將最佳萃 取工藝條件定為萃取壓力22MPa，萃取溫度37'C，萃取時間110min。按最 佳工藝條件進行驗證試驗,萃取率實際值為87. 49%。
對溶劑法提取工藝進行研究，試驗結(jié)果表明溶劑法的提取率約為70%, 遠低于超臨界C02萃取法的87. 49%。對溶劑法和超臨界C02萃取所到的兩種 油進行GC分析，發(fā)現(xiàn)兩種油的主成分一致。由此可見，就植物油脂萃取而 言，超臨界C02萃取法比溶劑法更顯優(yōu)越性。 本發(fā)明與現(xiàn)有油脂提取技術相比有以下優(yōu)點
(1) 操作簡單，萃取條件可控性強。采用該技術可實現(xiàn)機械化生產(chǎn)，操 作簡單，條件可控。
(2) 苦蕎麥麩油品質(zhì)好，抗氧化活性強。由于超臨界C02流體萃取技術 具有選擇性強，操作溫度低、操作過程隔絕氧氣，有效成分破壞少等特點， 極大地保護了產(chǎn)品中的大量不飽和脂肪酸不受氧化損失，保持產(chǎn)品的高抗氧 化活性。此外，用該方法萃取的苦蕎麥麩油為黃綠色半透明油狀物，不需再 次處理。
(3) 苦蕎麥麩油萃取率高，對環(huán)境友好。由于超臨界C(V流體萃取技術 中使用的介質(zhì)一C02溶解能力強，與產(chǎn)品易分離，且無毒、無污染、無溶劑 殘留，因此采用本發(fā)明的方法提取效率高，提取時間短。萃取率最高可達 87.49%，時間110min,高于有機溶劑提取的提取率約70%,且對環(huán)境無害。
(4) 釆用該方法得到的產(chǎn)品與溶劑法得到的產(chǎn)品在主成分上結(jié)構(gòu)一致， 不影響其生理功能性的發(fā)揮。
(5) 該方法可用于工業(yè)化生產(chǎn)，也可用于科學研究中小量苦蕎油脂樣品 的制備。
權利要求
1.一種苦蕎麥麩油超臨界CO2萃取方法，其特征在于，包括下述工序步驟一，將苦蕎麥麩皮低溫烘干，使含水量為5％～7％，篩分Φ0.3mm～0.5mm的麥麩；步驟二，將上述篩分得到的麥麩投入到超臨界CO2萃取釜中，萃取釜壓力為21～23MPa，萃取溫度為36～38℃，萃取時間為105～120min，并將第一分離釜分離壓力設置為8.0MPa，分離溫度設置為35℃；第二分離釜分離壓力設置為5.0MPa，分離溫度設置為25℃；二氧化碳流量控制為20L/h～23L/h；步驟三，從萃取釜的第一分離釜中收集萃取液，稱重，即可得到苦蕎麥麩油。
2、 根據(jù)權利要求1所述的苦蕎麥麩油超臨界C02萃取方法，其特征在 于，步驟二中所述的萃取釜壓力為22Mpa。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的苦蕎麥麩油超臨界C02萃取方法，其特 征在于，步驟二中所述的萃取溫度為37t:。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的苦蕎麥麩油超臨界C02萃取方法，其特 征在于，步驟二中所述的萃取時間為110min。
5、 根據(jù)權利要求3所述的苦蕎麥麩油超臨界C02萃取方法，其特征在 于，步驟二中所述的萃取時間為110min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種苦蕎麥麩油的超臨界CO₂萃取方法先將苦蕎麥麩皮低溫烘干，使含水量為5％～7％，篩分Φ0.3mm～0.5mm的麥麩；將上述篩分得到的麥麩投入到超臨界CO₂萃取釜中，萃取釜壓力為21～23MPa，萃取溫度為36～38℃，萃取時間為105～120min，并將第一分離釜分離壓力設置為8.0MPa，分離溫度設置為35℃；第二分離釜分離壓力設置為5.0MPa，分離溫度設置為25℃；二氧化碳流量控制為20L/h～23L/h；從第一分離釜中收集萃取液，稱重，即可得到苦蕎麥麩油，最高萃取率為87.49％。本發(fā)明具有高效、可靠、安全、無污染，產(chǎn)品清澈、無溶劑殘留、抗氧化能力強，萃取率高的特點，適宜工業(yè)化生產(chǎn)和科學研究中苦蕎油的制備。
文檔編號A23L1/28GK101366503SQ20081015111
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權日2008年9月25日
發(fā)明者攀 徐, 巖 柴, 軍 王, 敏 王, 薛紹平, 馬春芳 申請人:西北農(nóng)林科技大學