專利名稱：超臨界CO₂萃取葡萄籽油及溶劑法提取低聚原花青素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超臨界C02萃取葡萄籽油和溶劑法提取原花青素的方法及對所得的原花
青素進(jìn)行熱穩(wěn)定性和貯存性的技術(shù)處理。
背景技術(shù)：
葡萄籽為葡萄酒廠的下腳料，占粒重5%—7%，葡萄籽含油14% — 17%，其中油酸含量 高達(dá)68%_76%，而且葡萄籽油還含有多種脂溶性維生素。葡萄籽提取物主要含低聚原花青 素，以高效、低毒、高生物利用率而著稱。原花青素具有較強的抗氧化能力，在體內(nèi)其抗氧 化、清除自由基能力是維生素E的50倍，維生素C的20倍。
葡萄籽油的制取方法主要有機械壓榨法、預(yù)榨浸出法、 一次性浸取法及超臨界C02萃取法 等4種。其中壓榨法產(chǎn)品損失較多，收率低，且產(chǎn)品不純凈，容易腐??；而溶劑萃取法雖然 可獲得較高的收率，但產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定且不可避免地存在著溶劑殘留問題； 一次性浸取法 將葡萄籽經(jīng)過篩選除塵、除雜質(zhì)破碎后，以四號溶劑(丁烷或丁烷與丙垸按一定比例組成的 混合物)在常溫下浸取、在低溫下脫溶。這種方法克服了傳統(tǒng)溶劑浸出法在分離過程中需蒸 餾加熱的缺點，因在加熱的過程中油脂易氧化、酸敗，且容易破壞油脂中的原花青素等熱敏 性生物活性物質(zhì)；超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction,簡稱SFE)是以超臨界液 體為溶劑，利用其高滲透和高溶解能力來取分離混合物的過程。諸多萃取劑中C02最為常用， 因為臨界C02密度大，溶解能力強，傳質(zhì)速率高。萃取物沒有殘留溶劑，防止了提取過程對 人體的毒害和對環(huán)境的污染。因此超臨界C02技術(shù)在食品、醫(yī)藥方面得到很好的應(yīng)用。
原花青素不穩(wěn)定，易受外界條件的影響，如易氧化，對光、熱、PH值等敏感，使其應(yīng)用 受到限制。微膠囊技術(shù)是一種新型的包裝技術(shù)，它是將液體或固體包裹在一個連續(xù)的殼(即 微膠囊的壁)中，囊壁應(yīng)具有完整致密的結(jié)構(gòu)和良好的阻隔性。該技術(shù)用于保護(hù)心材，隔絕 外界環(huán)境不良因素如光照、水氣以及氧氣等心材物質(zhì)的影響。目前國內(nèi)外關(guān)于原花青素微膠 囊化研究的文章不多，主要有王可興報道用大豆蛋白和麥芽糊精做壁材，采用噴霧干燥技術(shù) 對原花青素進(jìn)行包埋。法國M.C Andry等采用聚合法利用原花青素和對苯二甲酰氯反應(yīng)在原 花青素的表面形成一層保護(hù)膜，研究結(jié)果也不是很理想。
目前國內(nèi)將釆用超臨界C02萃取技術(shù)提取葡萄籽油和溶劑法提取原花青素集成一體同時 得到葡萄籽油和原花青素兩種產(chǎn)品的工藝，只有專利號為200510014550.乂的發(fā)明專利，該發(fā) 明采用超臨界C02萃取葡萄籽油及樹脂吸附提取原花青素，采用該方法萃取時間為1_3小 時，最好的葡萄籽油產(chǎn)率為13.02%，原花青素提取率4.88%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種超臨界C02萃取葡萄籽油及溶劑法從葡萄籽粕中提取原花青素
的方法，并對所得的原花青素進(jìn)行層析分離，微膠囊化技術(shù)處理，使其純度和熱穩(wěn)定性有明
顯提高，本發(fā)明包括以下過程 第一步，提取葡萄籽油
將粒度為40-60目的、水分含量3~7%的葡萄籽放入萃取釜的料桶內(nèi)，打開氣瓶讓C02 進(jìn)入萃取釜，C02的流量為l-15L/h萃取條件為壓力30-50Mpa、溫度40-6(TC;分離器內(nèi) 分離壓力5-10Mpa， C02氣體經(jīng)過凈化器和冷箱進(jìn)行循環(huán)利用。
第二步，提取原花青素低聚物
配制乙醇液與去油后葡萄籽粕混合后加熱，并加入適量乙酸，過濾提取，提取條件所 述葡萄籽粕的粉碎度為20-60目，乙醇濃度為40-80%，固液比1:8，提取溫度40-60。C，乙酸 濃度為0.1-2%，提取時間l-2小時，重復(fù)提取兩次。 第三步，層析分離原花青素
用大孔吸附樹脂對原花青素進(jìn)行靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附，然后用乙酸乙酯和丙酮兩次洗脫， 使其結(jié)合形成抗氧化性及清除自由基能力很強的低聚原花青素。
為了很好地實現(xiàn)對原花青素或低聚原花青素的保護(hù)，選用阿拉伯膠(MD)和麥芽糊精 (GA)作為膠囊壁材，對原花青素或低聚原花青素進(jìn)行微膠囊化，其中阿拉伯膠占40%， 芯壁材比為30%，進(jìn)料固形物濃度為20%，進(jìn)風(fēng)溫度為190°C。也可以選用乙基纖維素和聚 乙二醇為壁材，對原花青素或低聚原花青素進(jìn)行微膠囊化，其中乙基纖維素占80%，芯壁材 比3:1，進(jìn)料固形物為20。/。，進(jìn)風(fēng)溫度為180'C。
本發(fā)明在國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，采用超臨界C02萃取技術(shù)提取葡萄籽油和溶劑法提取原 花青素相結(jié)合。既可以最大程度的保護(hù)葡萄籽油中不飽和脂肪酸，又有利于后續(xù)對原花青素 的提取。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明對原花青素粗提物進(jìn)行兩步溶劑洗脫，去除大部分糖、 鹽、酚酸等雜質(zhì)，使產(chǎn)物純度提高到90%以上，即原花青素提取率可達(dá)98.26%;本發(fā)明萃取 2小時可達(dá)最高產(chǎn)油率98.53%。
本發(fā)明對微膠囊化的產(chǎn)品穩(wěn)定性進(jìn)行了測試，以乙基纖維素(EC)和聚乙二醇 (Polyethylene Glyedo，簡稱PEG)為壁材的微膠囊化的原花青素產(chǎn)品在50'C敞口條件下保 存48小時后的保留率仍在90%以上，而未埋的原花青素在48小時后就明顯氧化了。以GA和 MD為壁村的微膠囊化的原花青素產(chǎn)品在室溫光照條件下則保存5周后的保留率仍在80%以上。 說明微膠囊化的產(chǎn)品都具有很好的貯藏穩(wěn)定性，很好的實現(xiàn)了對原花青素的保護(hù)。
通過緩釋實驗可知，以MD和GA為壁材的原花青素微膠囊化產(chǎn)品屬于瞬間釋放，而以 EC和PEG為壁材的原花青素微膠囊化產(chǎn)品是屬于緩慢釋放的，具有很好的腸溶性，更加有 利于原花青素功能的發(fā)揮。但以EC和PEG為壁材的原花青素微膠囊的生產(chǎn)成本較大，并且 可能會帶來部分環(huán)境問題；以MD和GA為壁材的原花青素微膠囊產(chǎn)品，生產(chǎn)成本和費用相 對較低的，原花青素的微膠囊化產(chǎn)品也基本上可以滿足一般的生產(chǎn)需要。因此，在實際的生 產(chǎn)應(yīng)用中，廠家要充分考慮到原花青素微膠囊化產(chǎn)品的實際用途，選擇合適的微膠囊化工藝。
本發(fā)明采用超臨界萃取設(shè)備，系統(tǒng)密閉、安全無毒、不存在溶劑殘留、提取分離一步完 成，保證了產(chǎn)品的純天然性，具有簡便，快速，易操作的特點，并能得到更高的收率。通過 觀察微膠囊化產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)，可知壁材具有較好的完整性和致密性；通過DSC的熱分析可 知微膠囊化原花青素具有良好的熱穩(wěn)定性和貯存性。分別采用麥芽糊精(DE值15 — 20)和 阿拉伯膠，EC和PEG為壁材對低聚原花青素進(jìn)行微膠囊化，使其具有良好的熱穩(wěn)定性和貯 存性。


附圖1為超臨界C02萃取裝置示意圖
附圖2為粉碎度對提取的影響 附圖3為水分含量對提取的影響 附圖4為不同壓力對提取的影響 附圖5為不同溫度對提取的影響
具體實施方案
下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但不意味著限制本發(fā)明的范圍。 實施例1
試驗以粉碎干燥后得到的葡萄籽粉末為原料，采用超臨界C02 (sc-co2)萃取技術(shù)，試
驗裝置流程如圖1所示。超臨界萃取裝置主要由下列部分組成C02氣瓶1、過濾凈化裝置2、
貯罐3、冷箱4、流量柱塞計量泵5、止逆閥6、混合器7、預(yù)熱器8、萃取釜9、分離器10 等組成。
精確稱取粉碎粒度分別為20目、40目和60目的葡萄籽粉裝于萃取器中，于設(shè)置的萃取 條件下進(jìn)行動態(tài)萃取，溶有葡萄籽油的超臨界C02經(jīng)減壓、升溫后與葡萄籽油分離，萃取結(jié) 束后，精確稱量萃取物重，并用索氏提取器測定葡萄籽粉中含油量，然后計算葡萄籽油的萃 取率。
萃取率G2/GlXlx100。/。，其中G1—葡萄籽粉質(zhì)量，Xl—葡萄發(fā)油脂含量，G2—萃取 出油脂質(zhì)量
葡萄粉碎度對提取有很大的影響，過粗或過細(xì)都會影響傳質(zhì)效果。從圖2可以看出，40 目比20目的葡萄籽的提取率明顯的高，在60時更高，但大于60目時會降低。因為葡萄籽碾 碎后細(xì)胞壁被進(jìn)一步破壞，可使葡萄油微滴更容易逸出，但卻大大增加了原料的堆積密度， 致使葡萄油微滴難以穿過料層而進(jìn)入溶劑主體。也就是說雖然增大了傳質(zhì)面積，而同時也減 小了傳質(zhì)系數(shù)，且后者更甚，最終降低了傳質(zhì)速率。而且物料過細(xì)還會堵塞管路，影響正常 的萃取。本試驗以粒度40目為易，而且得率也較高。
實施例2
實際體系的萃取物中都將含有一定的水分，利用二氧化碳臨界流體萃取油脂，物料中的 水分含量是影響萃取得率的重要因素。選水分含量分別為0.5%、 4.5%和7.7%葡萄籽進(jìn)行萃 取如圖3，在壓力為30MPa，溫度為45。C， C02流量為10L/h的萃取條件下，40目的葡萄籽 油，90分鐘后收集，葡萄籽油的得率分別是40%、 98.53%和97.62%，在水分含量較高時產(chǎn) 物中有白色沉淀物質(zhì)析出，并且管路出現(xiàn)了凍堵現(xiàn)象。可見水分含量不能太高，也不能太低、 以4.5%左右時葡萄籽油的提取率最高，質(zhì)量也最好。
實施例3
其他條件恒定，隨著壓力情況的升高最終也油率也升高，并且所用時間也隨之減少，如 圖4， 30MPa時，90分鐘后萃取率達(dá)到了 98.53%， 20MPa和25MPa分別是60%和82%，然 后在經(jīng)過30分鐘和60分鐘后兩者達(dá)到了最大值。這是因為隨著壓力升高，超臨界C02的密 度增加，其溶解能力也隨著增加，加強了葡萄籽油與超臨界C02的溶劑化，提高了萃取的效 率，達(dá)到平衡時間相對縮短。但壓力相對高時，萃取物中的色素含量就會增加，顏色加深， 對產(chǎn)品的品質(zhì)有一定影響。考慮生產(chǎn)的實用性，萃取壓力選擇在25-30MPa范圍較好。
實施例4
溫度是超臨界萃取過程的另一個十分重要的參數(shù)。萃取溫度對溶質(zhì)萃取率和影響分為兩 方面 一方面由于溫度的升高導(dǎo)致溶質(zhì)熱運動加快，蒸汽壓上升，超臨界C02萃取和萃取過 程一樣也是一個傳質(zhì)過程，故溶質(zhì)蒸汽壓的升高必然會導(dǎo)致萃取率的提高；另一文獻(xiàn)由于溫
度的升高，引起溶劑C02的密度變,小而密度的大小決定其對溶質(zhì)的溶解能力，故溫度的升高 同時又使溶解能力下降。萃取物得率決定于升溫所降低的C02密度與增加的擴散系數(shù)兩種競 爭效應(yīng)的相持結(jié)果。
此外，當(dāng)萃取過程吸熱時，萃取溫度的提高對萃取效率的提高有利，反之當(dāng)萃取過程放 熱時，溫度升高則不利于萃取效率的提高。因此，部的萃取效率取決于以上三方面的綜合效 應(yīng)。圖5是實驗測試了 45°C、 5(TC和55'C的萃取得率，由圖可知45。C時萃取率最高，并且 也是最先達(dá)到最大值的，5CTC在120分鐘后達(dá)到最大值，并且兩者的差距不大，分別是91. 32% 和91.23%。這是由于在45。C時，在30MP下，超臨界0)2達(dá)到了它的最佳操作條件，所以優(yōu) 選45'C為萃取最佳溫度。
實施例5
對所述的對原花青素進(jìn)行層析分離，使其結(jié)合形成抗氧化性及清除自由基能力很強的低 聚原花青素的方法，對葡萄籽原花青素粗提物(GSE)純度為52%進(jìn)行靜態(tài)吸附分別稱取 預(yù)處理過的吸附樹脂AB28、 NKA2II及D3520各10克置于三個錐形瓶中，各加入100mlGSE (濃度為1.83mgGAE/ml)，封口置于搖床中，25°C， 60r/min，定時從上清液中取樣，檢測
總酚含量。
做動態(tài)吸附選取對GSE吸附能力最強的樹脂裝柱(2X20cm)，以濃度為13mgGAE/ml
的GSE在不同流速下上柱吸附，檢測流出液的總酚含量，計算酚吸附率，確定進(jìn)樣條件。總 酚吸附率=(l一流出液中總酚含量上樣總酚量)X100%
洗脫取濃度為13mgGAE/ml的GSE按114確定的進(jìn)樣條件上柱吸附，以蒸餾水洗約 IO個柱體積，然后先以乙酸乙酯洗脫，再以丙酮洗，確定洗脫流速及體積。
AB28、 NKA2II及D3520三種大也吸附樹脂中AB28對原花青素吸附能力最強?？偡雍?量為52X的GSE以AB28樹脂柱吸附后，以乙酸乙酯洗脫，所得產(chǎn)物總酚含量可達(dá)卯％以 上，并且以高效液相色譜檢測，酚類物質(zhì)中單體約28%，低聚原花青素占64%，聚體僅為8 %。
實施例6
以麥芽糊精和阿拉伯膠為壁材微膠囊化原花青素
配制(M.2mg/ml原花青素對照品的90%乙醇溶液，分別取不同濃度的樣液 0.5ml加入刻度為20ml的具塞試管中，然后加入5ml正丁醇一鹽酸(95:5)溶液，封口，在 90水浴中加熱2小時，于546nm處測定吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
微膠囊化產(chǎn)品表面原花青素的測定取0.5克樣品加入45ml無水乙醇，洗滌5min后過 濾，濾液移入50ml容量瓶，加入5ml的蒸餾水，用無水乙醇定容。取0.5ml樣品溶液加入刻 度為20ml的具塞試管中，然后加入5ml正丁醇-鹽酸(95:5)溶液封口，在90'C水浴中加熱 2h，于546nm處測定吸光值。
以乙基纖維素和聚乙二醇為復(fù)合壁材和微膠囊產(chǎn)品中原花青素的測定配制0~lml原花青 素對照品的10%乙醇溶液，分別取不同的樣液0.5ml，加入刻度為20ml的具塞試管中，然后 加入5ml正丁醇一鹽酸溶液封口 ，在9(TC水浴中加熱2h，于546nm處測定吸光值。
微膠囊化產(chǎn)品表面原花青素的測定取50mg樣品，加入45ml蒸餾水洗滌2min后，濾 液移入50ml容量瓶，加入5ml的無水乙醇，用蒸餾水定容。取0.5ml樣品溶液加入刻度為 20ml的具塞試管中，然后加入5ml正丁醇一鹽酸(95:5)溶液，封口，在90水浴中加熱2 小時，于546nm處測定吸光值。
微膠囊化產(chǎn)品表面原花青素的測定取樣品50mg放入硯缽中，加入45ml蒸餾水過濾， 移入50ml容量瓶，用溶量瓶定容，取0.5ml樣品溶液加入刻度為20ml的具塞試管中，然后 加入5ml正丁醇一鹽酸(95:5)溶液，封口，在90水浴中加熱2小時，于546nm處測定吸光 值。
均質(zhì)壓力為40Mpa均質(zhì)二次，進(jìn)風(fēng)溫度為190°C，對原花青素進(jìn)行微膠囊化，測定效率 和得率。
均質(zhì)壓力和進(jìn)風(fēng)溫度對微膠囊產(chǎn)品的影響通過改變均質(zhì)壓力和進(jìn)風(fēng)溫度，進(jìn)行單因素 實驗，確定均質(zhì)壓力和進(jìn)風(fēng)溫度。GA含量為40%，芯材與壁材的比為30%，固形物含量為20%。 進(jìn)行原花青素的微膠囊化，測定效率和得率。
阿拉伯與麥芽糊精的配比對花青素微膠囊化效果的影響，隨著壁材中阿拉伯膠含量的增 加，原花青素微膠囊產(chǎn)品的效率和得率也增加，這是因為阿拉伯膠的乳化性和成膜性好，有 助于提高產(chǎn)品的效率。由于隨著壁材中阿拉伯膠含量的增加，料液的粘度升高，不利于噴霧 進(jìn)料，且阿拉伯膠的成本較高，綜合以上因素，選用阿拉伯膠占壁材的量為40%。
實施例7
以乙基纖維素和聚乙二醇為壁材微膠囊化原花青素
將乙基纖維素加入食用乙醇溶液中，高速攪拌使其溶解形成具有一定黏度的溶液，再將 原花青素顆分散于壁材溶液中，攪拌使整個懸浮液保持均勻狀態(tài)，引入噴干燥機進(jìn)行噴霧干 燥，釆用空氣自然冷卻霧化后的液滴。
SEM觀測樣品表面結(jié)構(gòu)首先在玻片上貼上雙面膠，用棉棒將微膠囊產(chǎn)品抖落在其表面， 使之分散均勻，然后噴金，抽真空，供觀察，加速電壓為IOKV，觀察時間盡可能短些，以 避免電子束長時間照射造成人工損傷。
權(quán)利要求
1、一種超臨界CO2萃取葡萄籽油和溶劑法提取低聚原花青素的方法，其特征在于包括以下步驟第一步，提取葡萄籽油將粒度為40-60目的、水分含量3～7％的葡萄籽放入萃取釜的料桶內(nèi)，打開氣瓶讓CO2進(jìn)入萃取釜，CO2的流量為1-15L/h萃取條件為壓力30-50Mpa、溫度40-60℃；分離器內(nèi)分離壓力5-10Mpa，CO2氣體經(jīng)過凈化器和冷箱進(jìn)行循環(huán)利用。第二步，提取原花青素低聚物配制乙醇液與去油后葡萄籽粕混合后加熱，并加入適量乙酸，過濾提取，提取條件為所述葡萄籽粕的粉碎度為20-60目，乙醇濃度為40-80％，固液比1:8，提取溫度40-60℃，乙酸濃度為0.1-2％，提取時間1-2小時，重復(fù)提取兩次。第三步，層析分離原花青素用大孔吸附樹脂對原花青素進(jìn)行靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附，然后用乙酸乙酯和丙酮兩次洗脫，使其結(jié)合形成抗氧化性及清除自由基能力很強的低聚原花青素。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，選用阿拉伯膠和麥芽糊精作為膠囊壁材， 對原花青素或低聚原花青素進(jìn)行微膠囊化，其中阿拉伯膠占40%，芯壁材比為30%，進(jìn)料 固形物濃度為20%，進(jìn)風(fēng)溫度為1卯。C。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，選用乙基纖維素和聚乙二醇為壁材，對 原花青素或低聚原花青素進(jìn)行微膠囊化，其中乙基纖維素占80%，芯壁材比3:1，進(jìn)料固形 物濃度為20%，進(jìn)風(fēng)溫度為18(TC。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超臨界CO₂萃取葡萄籽油及溶劑法提取低聚原花青素的方法，并對所得的原花青素進(jìn)行層析分離，微膠囊化技術(shù)處理，使其純度和熱穩(wěn)定性有明顯提高。該方法保證了產(chǎn)品的純天然性，具有簡便，快速，易操作的特點，并能得到更高的收率。其包括如下步驟用萃取裝置提取葡萄籽油，葡萄籽的粉碎度為40-60目、水分含量為3～7％的、CO₂的流量為1-15L/h、壓力30-50MPa、溫度40-60℃；分離器內(nèi)分離壓力5-10MPa。從葡萄籽粕中提取原花青素低聚物，葡萄籽粕的粉碎度為20-60目，乙醇濃度為40-80％，固液比1∶8，提取溫度40-60℃，乙酸濃度為0.1-2％，提取時間1-2小時，重復(fù)提取兩次。層析分離原花青素，用大孔吸附樹脂對原花青素進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)吸附，用乙酸乙酯和丙酮兩次洗脫從而結(jié)合形成抗氧化性及清除自由基能力很強的低聚原花青素。
文檔編號C07D311/62GK101386806SQ20071015380
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者芳 王 申請人:芳 王