CN101189988B - 可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油及其浓缩方法，特别涉及一种可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法。其将薏仁种子或其麸皮经过压榨、溶剂萃取、蒸气萃取、过热水、或二氧化碳萃取而得的薏仁粗油，该薏仁粗油再经二氧化碳精馏而获得轻质高含量的非皂化成分的薏仁油脂，该薏仁油脂具有可降低动物血中脂肪、低密度与极低密度胆固醇，以及提高血中高密度胆固醇的功效。

Description

可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法

技术领域

本发明涉及一种可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，特别涉及一种利用二氧化碳浓缩萃取薏仁油中有效成分的方法。薏仁种子或其麸皮经过压榨、溶剂萃取、蒸气萃取、过热水、或二氧化碳萃取可得的薏仁粗油，再经二氧化碳精馏以获得轻质成分的薏仁油脂，该轻质成分薏仁油脂具有可降低动物血中脂肪、低密度与极低密度胆固醇，以及提高血中高密度胆固醇的功效。

背景技术

薏苡(adlay，job’s tears)属禾本科，为一年生草本植物，其籽实体在传统医学中供作药用，而种仁也是人们常见的膳食品。根据台湾大学食品科技研究所的系列研究显示，薏苡籽实对人体机能的改善具有多种效果，如抗氧化、抗致突变、防癌、辅助抑制肿瘤、抗过敏、调节免疫功能、调节血脂、调节血糖、调节内分泌、调节肠道生理机能等，其中多种有效的机能性成份也已经被分离、纯化、鉴定了。薏苡籽实结构由外而内依序可区分成薏苡壳(35.8wt％)、种皮(6.8wt％)、麸皮(4.3wt％)、精白薏苡(53.1wt％)。去除种皮与壳的籽实体俗称红薏苡或糙薏苡，所剥下的壳与种皮虽然仍可作药使用，但一般经济价值偏低。除了药用与食用外，近年薏苡仁也被开发应用于化妆品上，其主要功能有促进头发新陈代谢、美白、美肌、以及去角质层等，主要的应用产品有洗发精、洁容霜、敷脸剂、扑粉等。研究显示薏苡籽实中各部份的甲醇萃出物的抗氧化性，由外而内依序递减，所以薏苡壳也具有开发成保健食品的价值。薏苡壳的主要成份为纤维(约60wt％)，其次为无氮萃取物(约20wt％)与灰份(约10wt％)，粗蛋白质与粗脂肪含量最低(分别约8wt％与2wt％)。根据研究显示，薏苡壳的甲醇萃出物中所分离出来的主要成份为酚类化合物，已被鉴定出来并具机能性的化合物包括vanillin、p-hydroxybenzaldehyde、syringaldehyde、sinapaldehyde、conifery alcohol、ω-hydroxypropioguaiacone、trans-p-courmaric、syringic acid、ferulic acid、syringaresinol、dehydrodiconifery alcohol、tricin、naringenin等。该甲醇萃出物的萃出率约1.21％左右，若萃出物再经溶剂分配层析，可以细分成正己烷层(29.1％)、乙酸乙酯层(8.3％)、正丁醇层(35.3％)、水层(27.4％)。其中正丁醇层与所获得的萃出物具有最佳的清除自由基能力、其次为乙酸乙酯层、再其次为水层，正己烷层所获得的萃出物不具有显著的清除自由基的能力。此一研究结果与薏苡仁的研究相似。

根据研究显示，薏苡仁的各种溶剂萃出物对脂质的过氧化抑制率分别为：正己烷萃出物30～50％；乙酸乙酯萃出物低于30％；甲醇萃出物50～65％。其中甲醇萃出物经正己烷洗涤后，其过氧化抑制率则进一步提高到67％，这显示醇类的萃出物再经过适当的精制除去油溶性物质可进一步提高其抗氧化能力。因此薏苡壳的甲醇萃出物如果可以进一步移去不具抗氧化性的油溶性物质，则产品可以进一步浓缩，获得更具有抗氧化性的浓缩产品。虽然薏苡壳中油溶性物质不具有抗氧化性，但研究却发现薏苡壳的正己烷萃出物具有很强的抗致突变效果，值得另行开发成为有价值的商品。此外，薏苡仁油也已经证实对调节血脂与预防心血管疾病具有显著的功效。此外，动物实验也证实薏苡仁油对腹水肿有抑制作用，而且可延长生命。

超临界流体是指物质处于临界温度以及临界压力以上时的状态。由于流体在临界点附近具有高压缩比以及其它诸多特性，因此超临界流体被认为是极具有开发潜力的萃取溶剂。

超临界流体技术自从1978年德国第一座超临界流体萃取工厂应用以来，目前所累积的工程经验已相当丰富，使得该项工程技术已日臻成熟。目前超临界流体萃取技术除了熟知的固体形态萃取外，针对液体形态的进料所发展的超临界二氧化碳精馏(SFF：Supercritical Fluid Fractionation)技术也已经有多起工业化成功的案例。其中，以酒精发酵母液的浓缩纯化以及红酒的去醇过程受到最多的重视。在油脂的应用研究上，主要以去除游离脂肪酸为主，如米糠油的除酸。一般谷粮油中含有丰富的植物固醇，但谷粮油容易因为水解酵素的作用而导致酸败，因此游离脂肪酸含量高，不适人体服用。除酸的过程除了将消耗大量的油脂外，也将植物固醇一并去除。因此诸多前案的研究重点也都是在除酸部分，在除酸的过程当中也一并将有益健康成分的植物固醇加以浓缩。另一种方式是将游离脂肪酸予以酯化，然后再与植物固醇等有效成分分离。只是增加工序将导致操作成本以及投资成本的增加。

虽然前案研究显示使用高温低压的二氧化碳可以将游离脂肪酸从米糠油中分离出来，并将大部分的植物固醇留在油脂中。但是低压高温的二氧化碳密度低，因此二氧化碳的溶解能力差，所以必须使用大量的二氧化碳才能将游离脂肪酸去除干净。此外，高温的操作将耗费大量的能源，也由于气体的热传差，因此设备投资庞大。此外，前案所使用的技术为批次式操作。因此，市场上需求具有经济效益的新制造技术。本案发明人鉴于此，遂开发可连续操作的新方法与设备，随后并加以实际操作验证，以获得具有高浓度植物固醇的谷类油脂并加以进行动物试验而获得本项发明。

鉴于薏仁中存在的有效成分可降低血中三酸甘油酯、低密度与极低密度胆固醇、以及提高高密度胆固醇，因此本案发明人积极进行试验与研究，完成本项无溶剂残余的浓缩方法以获得具有高浓度有效成分的薏仁油，该高浓度的薏仁油通过动物试验获得验证。传统上，因为使用压榨、溶剂、蒸气萃取、过热水萃取、或是超临界二氧化碳萃取所得的主要成分为油脂成分，所以须再使用固体吸附方式或是溶剂分离纯化的技术手段，将有效成分浓缩。但是，这样就必须进行后续溶剂去除的操作步骤，以及会导致产品有溶剂残余的隐患。本案除了验证薏仁油的功效外，还开发了完全以无溶剂过程从天然农作物产品萃取出具有功效性的产品的方法。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种具有可降低动物血中脂肪、低密度与极低密度胆固醇以及提高血中高密度胆固醇的功效的薏仁油及其浓缩方法。

依据上述的目的，本发明所述的可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其将薏仁种子或其麸皮利用压榨、溶剂萃取、蒸气萃取、过热水萃取或超临界二氧化碳萃取的粗萃物，经过过滤、以及碱水除去游离脂肪酸后，或使用如蒸馏方法的物理除酸后，就获得薏仁粗油，并将该薏仁粗油冷藏以备后续浓缩之用。再将薏仁粗油经过本发明的精馏设备作精馏，则可得轻质薏仁油以及重质薏仁油，该精馏方法主要使薏仁粗油与二氧化碳在高压精馏塔中逆向流动，该薏仁粗油由上往下流动，二氧化碳则由下往上流动，而在精馏塔上方收取由精馏塔上段排出的轻质薏仁油，在下方收集由精馏塔下段排出的重质薏仁油。

上述可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法中所述的逆向接触可以在填充塔内进行，并区分为上层精馏段与下层汽涤段，并可选择在精馏段制造回流。

上述可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法中所述的逆向接触可以在筛孔层板塔中进行，并区分为上层精馏段与下层汽涤段，并可选择在精馏段制造回流。

由于采用了上述技术方案，与现有薏仁油相比，本发明所述的方法所制得的具有高含量的非皂化成份的轻质薏仁油具有可降低动物血中脂肪、低密度与极低密度胆固醇，以及提高血中高密度胆固醇的显著功效。

附图说明

图1为本发明的系统程序示意图；

图2为本发明的GC结果分析图；

图3为本发明的进行24小时的GC结果分析图；

图4为本发明的仓鼠血浆的脂质生化检测实验结果(一)；

图5为本发明的仓鼠血浆的脂质生化检测实验结果(二)；

图6为本发明的仓鼠血浆的脂质生化检测实验结果(三)；

图7为本发明的仓鼠血浆的脂质生化检测实验结果(四)；

图8为本发明的仓鼠血浆的脂质生化检测实验结果(五)。

主要组件符号说明

薏仁粗油20

天秤200

精馏塔21

压力计210、250

热电偶211、212、213、214

压力调节阀215

二氧化碳钢瓶22

二氧化碳气动泵220

乙二醇23

循环水泵230

预冷器240

预热器241

压缩机242、243

液体气动泵244

蓄压缸25

背压阀251

分离槽26

二氧化碳流量计260

计量针阀261

过滤器270、271、272

手阀281、282、283、284、285、286、287、288、289、290

闸阀291、292、293、294、295

具体实施方式

为了便于更详细地了解本发明的目的、功效及构造特征，下面结合附图对较佳实施例进行说明：

请参阅图1，图1是本发明利用二氧化碳浓缩薏仁油的方法及其设备的系统程序示意图，其一般的实验操作程序如下：

1、冷冻机保持开启状态以维持乙二醇水溶液23的温度为-5～-10℃；

2、打开二氧化碳钢瓶22，启动循环水泵230，开启闸阀291、292，待预冷器240冷却后，即准备启动二氧化碳气动泵220；

3、启动压缩机242，开启闸阀293、294，使压缩机242转动将压缩空气送入二氧化碳气动泵220而工作(压缩空气进入闸阀293后会先经过过滤器270、271，其中过滤器271上面装有压力表，此表显示压力为压缩空气进入的压力，本实施例固定在3kg/cm2，再利用手阀281调整压缩空气进入闸阀294的量和控制二氧化碳气动泵220压缩的次数)；

4、建立蓄压缸25的压力，其压力值由压力计250读得，并借由调整背压阀251的开度来控制蓄压缸25的压力；

5、开手动阀282，借由调整压力调节阀215控制精馏塔21的压力，其压力值由压力计210读得；

6、开手动阀286，使二氧化碳依序经由预热器241、计量针阀261、分离槽26、二氧化碳流量计260直接排放至大气中，借由调整计量针阀261的开度来控制二氧化碳的流速；

7、开启温控箱的电源并设定实验的操作温度，即开启设定热电偶212的温度以及热电偶213的温度以加热精馏塔21。其中热电偶212位于精馏塔上段，而热电偶213位于精馏塔下段；

8、准备实验所需的薏仁粗油20，并置于天秤200上；

9、待温度、压力、二氧化碳的流速皆达到稳定状态，便可使薏仁粗油20进入精馏塔21；

10、开启手动阀283及压缩机243电源，开启闸阀295使压缩机243转动，将压缩空气经由过滤器272送入液体气动泵244而工作，借由调整手阀284的开度来控制薏仁粗油的流速；

11、待调整薏仁粗油20的流速后，开启手阀285并关闭手阀283，使薏仁粗油20进入精馏塔21，并开始计时；

12、每隔一段时间间距，记录压力计210、热电偶211、热电偶212、热电偶213、热电偶214、二氧化碳流量计260及天秤200上的数值。其中热电偶212、热电偶213可以感测温度并连接温控箱电源，而热电偶211(位于精馏塔最上段)、热电偶214(位于精馏塔最下段)只有感测温度并无连接温控箱电源，此设计可使本发明达到分段控制精馏塔21的温度，使精馏塔21不同的部位具有不同的温度；

13、待分离槽26开始有液位累积，每隔一段时间，开启手阀287，用样品瓶收集萃出物，同时开启手阀288，用样品瓶收集萃余物。所述萃出物即为轻质薏仁油；

14、当实验完成时，关闭手阀285、手阀284、闸阀295、压缩机242电源，使薏仁粗油20停止进入精馏塔21。关闭手阀282，使二氧化碳停止进入精馏塔21；

15、开启手阀287收集残留于精馏塔21中的萃出物，开启手阀288收集残留于精馏塔21中的萃余物；

16、开启手阀282、手阀287及手阀288，利用二氧化碳的流动来清洗系统管路，将所有的薏仁粗油20排除到系统外；

17、关闭温控箱的电源、手阀282、手阀287、手阀288；

18、关闭闸阀294、闸阀293与二氧化碳气动泵220开关。(若过滤器271内的水已满，为了避免水进入二氧化碳气动泵220，可关闭闸阀293、闸阀294，用喷枪泄压后水会自动流出，而过滤器270中的水则需手动拔下倒除。)

19、关闭二氧化碳钢瓶22，拔掉循环水泵230插头；

20、待收集的萃出物和萃余物中所夹带的二氧化碳逸散，即可分别使用GC分析其成分，或是进行各项动物试验。

依照上述的利用二氧化碳浓缩薏仁油的方法，它的特点是：所述薏仁粗油可使用各种萃取手段而获得，如冷压榨、热压榨、溶剂萃取、水蒸气萃取、过热水萃取、超临界二氧化碳萃取而获得。但为避免热破坏以及溶剂残留问题，因此以超临界二氧化碳萃取为最佳。

另外，上述的利用二氧化碳浓缩薏仁油的方法，使二氧化碳与薏仁粗油的重量流速比，称之为溶流比，该溶流比至少大于5以上，较佳则为8以上。而整个程序的操作压力在临界压力73.8bar以上，较佳为100bar，更佳为120bar以上。操作温度则在略低于临界温度10℃到120℃，较佳为20～85℃。

本发明因分段控制精馏塔的温度，使精馏塔不同的部位具有不同的温度，因此可以在精馏塔中同时进行内部回流的精镏作用。利用精馏塔的温度梯度使上段温度低于下段温度，而达到回流效果，以增加萃取的理论板数加强浓缩程度；或利用精馏塔的温度梯度使上段温度高于下段温度，以增加轻质薏仁油的收率；另外也可以使用外接液泵将塔顶出口轻质薏仁油产品部分回流进入精馏塔顶部，达到回流效果。

此外，上述的利用二氧化碳浓缩薏仁油的方法中所述的二氧化碳，可以用乙烷(C₂H₄)或氧化亚氮(N₂O)等取代。

本发明利用二氧化碳浓缩薏仁油，因此后续分离简单、能耗低，而且其产品无溶剂残余之虑，是一种清净的环保制造技术。更因为泄压之后，二氧化碳几乎不残留在产品中，因此产品纯度高。

依据上述实施例所述的实验步骤，本发明进行了一系列的实验调查。调查各种不同操作条件对连续浓缩薏仁粗油的可行性。

表一为本发明实际操作的结果记录。

表二为本发明进行24小时的实验结果记录。

请参阅表一，其为实际操作的结果纪录。从由左第1栏到右边第11栏依序为实验编号、操作压力、薏仁粗油进料流速、二氧化碳流速、二氧化碳与薏仁粗油质量流速比、精馏段温度、汽涤段温度、塔顶萃出物取样时间、塔顶萃出物取样重量、塔底萃余物取样时间、塔底萃余物取样重量。每一组实验大约进行3小时。透过GC分析图显示温度愈高以及压力愈高，塔底产物的三酸甘油的成分愈高。

请参阅图2，其为编号E的实验的GC分析结果。图2中三个油脂分析分别为塔顶产物(萃出物)、薏仁粗油(进料)、以及塔底产物(萃余物)。由图中明显可以看出25分钟以后的吸收主要为三酸甘油酯，而在10～18分钟左右的则主要为植物固醇等非皂成分。编号G的实验在塔顶产物部分含更少量的三酸甘油酯，但是其油脂收率减少。其余各组实验结果的GC分析也都显示非皂成份都会被浓缩在塔顶产物当中。另外，请参阅表二与图3，它们分别是本发明进行约24小时后的实验结果与GC分析图。

基于上述研究，本发明进一步试验本设备的可靠性，并搜集足量样品供动物试验之用：

1.高脂饲料的制备：

动物试验以高雄医学大学动物中心所提供鼠饲料(型号1316)为主，填加胆固醇及油脂至热量达60％(含40％油脂)。组成配方为200g鼠饲料(型号1316)+69g猪油+1.5g胆固醇+0.5g胆盐+15mL玉米油。

2.薏仁麸皮抽出物乳化剂的制备：

取8.4mL吐温80及188mL d-H₂O搅拌混合均匀，另取2.0mL薏仁麸皮植物油及1.6mL Span20(脱水山梨醇单月桂酸酯)搅拌混合均匀，再将两种液体混合搅拌后，以高速乳化均质机(Tokushu Kika Mark II，Japan)在每分钟6500转搅拌30分钟即得。乳化剂总浓度则为5％。

3.高脂动物模式建立及实验流程：

试验对象是6周龄仓鼠。正常饲料组喂以饲料(型号1316)，高脂饲料组与薏仁抽出物组每两天更换饲料由20％→40％→60％→80％至100％高脂饲料使仓鼠适应饲料，100％高脂饲料连续投与28天以诱导高血脂的产生。三个检品乳化剂以胃管喂食方式投与，一天一次，剂量为100mg/kg，连续投与28天。第29天经隔夜禁食后，牺牲动物，由心脏采血，分离血清进行血脂相关生化检测，并保留肝脏进行相关机转研究。

4.动物试验结果：

请参阅图4至图8，喂食28天高脂饲料后，高脂对照组仓鼠血浆甘油三酸酯、总胆固醇、低密度胆固醇、极低密度胆固醇的值与正常控制组比较，均有明显的升高(p<0.001)，在投药组方面，CO₂上层液投药组在总胆固醇、低密度胆固醇、极低密度胆固醇的表现与高脂对照组比较，有明显的降低效果(p<0.05)，而对高密度胆固醇的表现与高脂对照组比较，有明显的上升效果(p<0.05)；CO₂粗萃物投药组仅有意义的提升高密度胆固醇的值(p<0.05)，CO₂下层液投药组则不具降血脂效果。

表一

 

編號	P(kg/cm<sup>2</sup>)	Feed(g/min)	CO<sub>2</sub>(Nl/min)	S/F(g/min)	T<sub>f</sub>(℃)	T<sub>s</sub>(℃)	Time(min)	Extract(g)	Time(min)	Raffinate(g)
											A	138	1.64	14.45	15.85	29.6	28.54	122179	7.2393.4	61122179190	19.488.268.6256
B	120.86	3.19	14.86	8.36	28.19	26.63	62123	1.772.64	62123185	3094203
											C	142.14	1.27	13.93	19.6	26.47	17.4	56118164	412.4851.4	56118164170	<0.39.9252.1238.5
D	144.33	1.18	15.16	23.02	40.04	34.01	60122182	4.821.413.31	60122182195	60.4250.6154.27101.64
											E	165.4	2.71	17	11.24	38.72	34.95	60123179	43.64.0313.08	60123179190	23.1557.7269.53253
F	119.7	2.25	14.18	11.34	38.2	37.18	60122178	1.090.530.89	60122178185	35.2961.4139.17250.5
											G	139.2	1.24	14.17	20.46	37.7	41.0	62124176	1.761.951.72	62124176183	35.447.544.585.4
H	151.75	1.95	13.24	12.2	80.36	57.4	70	0.58	70125143	1059323.6

表二

 

編號	P(kg/cm<sup>2</sup>)	Feed(g/min)	CO<sub>2</sub>(Nl/min)	S/F(g/min)	T<sub>f</sub>(℃)	T<sub>s</sub>(℃)	Time(min)	Extract(g)	Time(min)	Raffinate(g)
											1	156	1.72	16.54	16.54	39.3	35.2	637408991130	<1g311349.5280.5	4198138991130	342.5309347.5221

Claims (11)

1.一种可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其是将薏仁粗油泵入充满二氧化碳的精馏塔中，通过二氧化碳精馏萃取后而取得薏仁油，所述萃取方式是让二氧化碳与薏仁粗油逆向接触，所述二氧化碳的操作是在压力100bar以上以及温度20～85℃之间，所述二氧化碳以及薏仁粗油是连续进料，而且所述二氧化碳与薏仁粗油的质量流速比在5以上。

2.如权利要求1所述的可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其特征在于：所述二氧化碳与薏仁粗油的质量流速比在8以上。

3.如权利要求1所述的可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其特征在于：所述逆向接触是在填充塔内进行，并区分为上层精馏段与下层汽涤段，并在精馏段制造回流。

4.如权利要求1所述的可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其特征在于：所述逆向接触是在筛孔层板塔中进行，并区分为上层精馏段与下层汽涤段，并在精馏段制造回流。

5.如权利要求1所述的可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其特征在于：所述薏仁粗油是由薏仁种子或其种皮部分经由冷压、热压、水蒸气萃取、过热水萃取、溶剂萃取或超临界流体萃取而得的油脂。

6.如权利要求5所述的可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其特征在于：所述薏仁粗油可进一步予以过滤、除酸，以去除其中的游离脂肪酸。

7.如权利要求1所述的可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其特征在于：所述薏仁油具有降低血脂的功效。

8.如权利要求1所述的可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其特征在于：所述薏仁油具有降低低密度胆固醇的功效。

9.如权利要求1所述可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其特征在于：所述薏仁油具有降低极低密度胆固醇的功效。

10.如权利要求1所述可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其特征在于：所述薏仁油具有降低胆固醇的功效。

11.如权利要求1所述可降低血脂与低密度胆固醇的薏仁油的浓缩方法，其特征在于：所述薏仁油具有提升高密度胆固醇的功效。

Images