CN101584366A - 富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于一种富含α－亚麻酸的猕猴桃籽油的制备方法，其包括有：步骤(a)将干燥后的猕猴桃籽粉碎至20～60目作为原料；(b)将步骤(a)的原料置入温度为30～120℃且萃取压力为100～1000bar的萃取槽中，与超临界二氧化碳溶液反应；(c)将步骤(b)反应后所得的产物置入第一分离槽中降低压力并调节温度，使该产物析出并分离部分猕猴桃籽油；(d)再将步骤(c)经过析出并分离部分猕猴桃籽油的产物导入第二分离槽中，使该产物析出并分离出富含α－亚麻酸的猕猴桃籽油。借由超临界二氧化碳萃取工艺以及两阶段降压分离技术浓缩猕猴桃籽油，并获得比原料含量更高的α－亚麻酸油品。
Description
技术领域
本发明有关于一种制备猕猴桃籽油的方法；更具体地说，特别是指一种制备富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油的方法。
背景技术
根据文献资料显示，猕猴桃籽中含油量一般为22～24％，种籽油维他命E含量为0.81mg/g(参见：王新钢、胡小军、李安生，超临界二氧化碳萃取猕猴桃籽油的研究，食品与机械，2003，(4)：11～12；罗仓学、张广栋、王旭、杨开泰，猕猴桃籽油萃取及其理化特性分析，陕西科技大学学报，2004，22(4)：38～41)；且富含多种不饱和脂肪酸、脂类、黄酮类、酚类、维生素、微量元素硒及其他生物活性物质(参见：李加兴、陈双平、麻成金、王小勇，猕猴桃籽油保健功能研究，食品科学，2005，26(9)：510～514)；不饱和脂肪酸有棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)、亚麻酸(C18:3)等，不饱和脂肪酸含量高达80％以上，其中又以亚油酸占12～21％、亚麻酸占38～44％为多数(参见：李加兴、陈双平、李伟、王小勇、任展、李敏利，几种主要产地猕猴桃的果籽营养成分比较，食品与机械，2007，23(2)：86～88；姚茂君、李加兴、张永康，猕猴桃籽油的开发利用探讨，食品与发酵工业，2000，27(12)：28～30)，另有60.71％的亚麻酸猕猴桃种籽(参见：杨伯崇、李元瑞，猕猴桃籽油的超临界二氧化碳萃取研究，食品科学，2003，24(7)：104～108)。猕猴桃籽油中不饱和脂肪酸含量在已知的80余种植物种子油和海洋生物中位居前列，是世界上优质天然多烯酸的最佳资源(参见：李加兴、马美湖、张永康、陈双平，猕猴桃籽油的营养成分及保健功能，食品与机械，2005，22(4)：61～65)。脂肪酸组成以α-亚麻酸含量最高，文献报导高达60％以上，这是除了亚麻籽油和苏籽油外，又一新型高α-亚麻酸的功能性油脂(参见：魏尚洲、周庆礼、罗仓学，猕猴桃籽油提取方法的研究，食品研究与开发，2005，26(4)：55～56)。
目前萃取猕猴桃籽油的技术大致上包括：机械压榨法、传统溶剂萃取法(正己烷、石油醚、乙酸乙酯)、索氏萃取法、超声波萃取法以及超临界流体萃取法，其中机械压榨与传统溶剂萃取法，存在回收率低和溶剂残留等问题，而索氏萃取法则不适合大量工业化生产，而超声波萃取法对油脂中主成分无法选择性分离(参见：姚茂君，猕猴桃籽油不同提取方法的比较，食品科学，2006，27(10)：242～244；张郁松、赵雁武，四种不同提取方法对猕猴桃籽油得率的比较研究，中国粮油学报，2007，22(1)：76～78)。另外，α-亚麻酸浓缩技术的研究报导主要集中在尿素包埋法、Ag+络合法和分子蒸馏等方面，尿素包埋法、Ag+络合法虽然都能精制α-亚麻酸，但同属于化学方法，存在尿素残留等问题(参见：吴彩娥、许克勇、李元瑞等，尿素包合法富集猕猴桃籽油中α-亚麻酸，农业机械学报，2005，36(5)：57～64；张郁松，尿素包埋法纯化猕猴桃籽油中亚麻酸的工艺研究，油脂工程，2006，8：53～55；殷丽君、王洋、祖元刚，喜树油中α-亚麻酸的纯化研究，中草药，2002，33(1)：22～23)。而采用分子蒸馏这一纯物理、无污染的技术，在α-亚麻酸的浓缩纯化方面，由于蒸馏温度达100℃以上，这将对一些热敏感的生物活性物质造成破坏，且随着分离级数的增加，α-亚麻酸的回收率将逐步减少，降低其经济价值(参见：李婷婷、吴彩娥、许克勇、李元瑞等，分子蒸馏技术富集猕猴桃籽油中α-亚麻酸的研究，农业机械学报，2007，38(5)：96～99)。唯有利用超临界流体萃取技术可解决上述诸多问题。
超临界二氧化碳萃取技术是二十世纪后期才开始大量发展的一项新型分离技术，它利用高于临界压力与临界温度的气体独特性质萃取或分离出化合物中的混合物。起初由德国Zosel博士(参见：Zosel K，Process for the Decaffeinationof Coffee，US 4247570，1981)发现了超临界流体萃取的工业开发价值，将超临界二氧化碳萃取工艺成功地应用于咖啡豆脱咖啡因的工业化生产上，随后有多位学者将其技术应用于啤酒花、茶叶、香料、辣椒等相关食品工业上，世界各地也陆续发展出工业化应用。近几年超临界流体萃取技术的应用范围快速扩展，触角伸及各相关领域如：土壤复育、环境毒物去除、活性炭再生、高分子蒸馏、化学合成和反应以及纳米材料制备等(参见：张敬澄，超临界流体萃取，化学工业出版社，2000；彭英利、马承愚，超临界流体技术应用手册，化学工业出版社，2005)。又随着人类文明的进步，能源费用日渐增高，环保及卫生法规日趋严谨，消费者对产品品质要求渐高，然而传统方法却难以满足各种要求，使得超临界流体技术的发展更受到重视。
α-亚麻酸是人体必需脂肪酸，在人体中可转化二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)等，α-亚麻酸和其代谢物是人体大脑皮质、视网膜、睾丸和精子中乙醇胺磷脂和神经磷脂的重要组成部分，具有除血脂、抑制血小板凝聚、改变血液流变特性、抗炎、抗自身免疫反应和抗变态及抗肿瘤作用(参见：刘冬等，植物来源的ω-3脂肪酸-α-亚麻酸，中草药，1992，(9)：495-496；王淑丽、陈济民，苏子油与α-亚麻酸。中草药，1992，(9)：495-496；Breslow JL.n-3 fatty acids and cardiovascular disease.Am J Clin Nutr.2006 Jun；83(6Suppl)：1477S-1482S；Coti Bertrand P，O′Kusky JR，Innis SM.Maternal dietary(n-3)fattyacid deficiency alters neurogenesis in the embryonic rat brain.J Nutr.2006Jun；136(6)：1570-5；Schubert R，Kitz R，Beermann C，Rose MA，Baer PC，Zielen S，Boehles H.Influence of low-dose polyunsaturated fatty acids supplementation on theinflammatory response of healthy adults.；Nutrition.2007Oct；23(10)：724-30；Simopoulos AP.Omega-3 fatty acids in inflammation and autoimmune diseases.JAm Coll Nutr.2002Dec；21(6)：495-505.Review)。因此，猕猴桃籽油对心血管系统、消化系统、免疫系统、抗辐射系统等有很好的保健作用，被人们誉为“生命油”和“黄金油”(参见：李加兴、陈双平、麻成金、王小勇，猕猴桃籽油保健功能研究，食品科学，2005，26(9)：510～514；姚茂君、李加兴、张永康，猕猴桃籽油的开发利用探讨，食品与发酵工业，2000，27(12)：28～30；李加兴、马美湖、张永康、陈双平，猕猴桃籽油的营养成分及保健功能，食品与机械，2005，22(4)：61～65；魏尚洲、周庆礼、罗仓学，猕猴桃籽油提取方法的研究，食品研究与开发，2005，26(4)：55～56)。α-亚麻酸含有重要的生理功能的机能性成分，但天然的α-亚麻酸往往因纯度不高而限制了深入利用。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油的制备方法，以获得比原料含量更高的α-亚麻酸油品。
依据上述目的，本发明所述的富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油的制备方法，其包括有：
步骤(a)将干燥后的猕猴桃籽粉碎至20～60目作为原料；
步骤(b)将步骤(a)的原料置入温度为30～120℃且萃取压力为100～1000bar的萃取槽中，与超临界二氧化碳溶液反应；
步骤(c)将步骤(b)反应后所得的产物置入温度为30～120℃且压力为50～300bar的第一分离槽中降低压力并调节温度，使该产物析出并分离部分猕猴桃籽油；
步骤(d)再将步骤(c)经过析出并分离部分猕猴桃籽油的产物导入温度为30～120℃且压力为1～60bar的第二分离槽中，使该产物析出并分离出富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油。
本发明利用超临界流体具有很强的溶解化合物的能力，这种能力随着其密度的增大而增强。在临界状态下，借由调节压力和温度的操作条件可控制超临界流体的密度或溶解能力，尤其适合于生物资源中活性有效成分的萃取。不仅如此，还可利用设备工艺中两阶段降压流程，分离精制以浓缩其中特定成分，不需要在萃取完成后另外对萃取出来的混合物再次进行分离。两阶段降压的过程是将分离阶段中有很大溶解度的被萃取物质的高压CO2流体，流经串联的两个分离槽中逐步降压，同时逐步地降低CO2流体的溶解度，使在萃取段中处于溶解状态的各种组分在逐步降压过程中依次在不同的分离槽中分离出来。在萃取阶段，溶解度越大的成分越优先溶解于CO2流体中而被萃取，而在分离阶段，溶解度越大的组分越后从CO2流体中分离。因此，可利用上述两阶段降压分离过程的特性来提高猕猴桃籽油中α-亚麻酸含量。另外，根据文献报导(参见：吴彩娥、许克勇、李元瑞、李婷婷、李卫星，猕猴桃籽油在超临界二氧化碳中的溶解度研究，中国农业科学，2007，40(6)：1242-1247)，如利用超临界CO2萃取猕猴桃籽油，其猕猴桃籽油中水分含量若为5～7％，将增加猕猴桃籽油与超临界CO2的溶解度。这是因为适当的水分有利于超临界CO2的扩散及传质，一定量的水分溶解在高压CO2中也发挥了助溶剂的效果，促进了油脂的溶解；水分含量低时，这种促进作用较小，油脂的提取速率降低；但水分含量过高时，水分会在物料表面形成一层很薄的水膜，阻止油脂扩散进入超临界CO2中，从而降低猕猴桃籽油的溶解度。因此本次实验控制猕猴桃籽油中水分含量＜10％，使猕猴桃籽油中的水分有助溶剂的功效。
附图说明
图1为本发明的操作流程示意图；
图2为脂肪酸甲酯制备流程图；
图3为各条件下第一分离槽中α-亚麻酸产率示意图；
图4为第一分离槽的压力为100bar及温度为45℃时各相关产率关系图。
附图标记说明
1萃取槽(Extractor)
2CO2储存槽
3二氧化碳泵(CO2Pump)
4预热器(Heater)
5第一分离槽(1’st Separator)
6第二分离槽(2’nd Separator)
具体实施方式
为期许对本发明的目的、功效及构造特征能够有更详尽的了解，列举较佳实施例并配合附图说明如后。
请参阅图1，图1为本发明的操作流程示意图。
如图1所示，本发明所述的富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油的制备方法，其包含有：
步骤(a)将干燥后的猕猴桃籽粉碎至20～60目(mesh)(即830～250μm)作为原料，装填入萃取槽(Extractor)1中，该干燥后的猕猴桃籽含水量低于10wt％；
步骤(b)将步骤(a)的原料与事先储存于CO2储存槽2中的二氧化碳经预冷后，由二氧化碳泵(CO2Pump)3加压，及预热器(Heater)4加热，置入温度为30～120℃且萃取压力为100～1000bar(即107～108Pa)的萃取槽1中，与超临界二氧化碳溶液反应，该超临界二氧化碳溶液二氧化碳含量为90～100wt％，其余为水、乙醇、乙酸乙酯、己烷、或其混合组合物；
步骤(c)将步骤(b)反应后所得的产物置入温度为30～120℃且压力为50～300bar(即5×106～3×107Pa)的第一分离槽(1’st Separator)5中降低压力并调节温度，使该产物析出并分离部分猕猴桃籽油；
步骤(d)再将步骤(c)经过析出并分离部分猕猴桃籽油后的产物导入温度为30～120℃且压力为1～60bar(即105～6×106Pa)的第二分离槽(2’ndSeparator)6中，使该产物析出并分离得到富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油，其中，该步骤(d)所得的猕猴桃籽油α-亚麻酸含量占全部脂肪酸的60～75wt％。
请参阅图2、图3、图4及表1，图2为脂肪酸甲酯制备流程图，图3为各条件下第一分离槽中α-亚麻酸产率示意图，图4为第一分离槽的压力为100bar及温度为45℃时各相关产率关系图，及表1为各操作条件下猕猴桃籽油中α-亚麻酸的浓度。
如图2所示，脂肪酸甲酯制备流程8，依序为取一滴猕猴桃籽油为样品(如步骤80)，置入7mL的样品瓶中(如步骤81)，置于秤杆称重(如步骤82)后，加入3mL的乙醚溶解猕猴桃籽油(如步骤83)，再加入1mL 20wt％的四甲基氢氧化氨/甲醇(TMAH/MeOH)溶液(如步骤84)，放置于震荡仪上震荡反应10分钟(如步骤85)，取下样品瓶加入1mL的水，使其停止反应(如步骤86)，添加1mL 0.5wt％的内标准溶液(C15:0)(如步骤87)，分离上层的有机层(即脂肪酸甲酯)(如步骤88)，将分离后的有机层置于另一样品瓶中(如步骤89)，以无水硫酸钠脱去多余的水分(如步骤8A)，再取脱水后的残液1μL注入气相色谱分析仪(GC)中检测(如步骤8B)。其中，所述脂肪酸甲酯的内标准品包括棕榈酸甲酯(palmitic acid methyl ester，C16:0)、硬脂酸甲酯(stearic acid methylester，C18:0)、油酸甲酯(oleic acid methyl ester，C18:1)、亚油酸甲酯(linoleic acidmethyl ester，C18:2)与亚麻酸甲酯(linolenic acid methyl ester，C18:3)，来为样品进行脂肪酸甲酯的标定。
脂肪酸甲酯对内标准品的相对表现因子(RRF，relative response factor)的测定方法如下，分别将不同浓度的待测的脂肪酸甲酯与0.5wt％十五碳脂肪酸甲酯(pentadecanoic acid methyl ester，C15:0)的内标准品互相混合，注入气相色谱分析仪(GC)中，重复上述步骤三次，并计算两者在气相色谱分析仪中的波峰面积比与浓度比。依下列公式求得各脂肪酸甲酯对内标准品的相对表现因子(RRF)，即：RRF＝A1/W1÷AIS/WIS；
猕猴桃籽油样品的亚麻酸含量计算方法：
mg亚麻酸/g猕猴桃籽油＝(A1/AIS×WIS/RRF×1/S)
A1＝脂肪酸甲酯的气相层析波峰面积
AIS＝内标准品(C15:0)的气相色谱分析波峰面积
W1＝脂肪酸甲酯的重量(mg)
WIS＝内标准品的重量(mg)
S＝猕猴桃籽油样品重量(g)
气相色谱分析条件如下：
GC仪器：日立(Hitachi)G-5000A
管柱：0.25mm×30m，毛细管管柱(capillary column)
固定相：SP-1000(膜厚度0.1μm)
流速：0.4ml/min(分流比(splitter ratio)＝1∶100)
火焰离子检测器(FID)：H2流速30mL/min
空气(Air)流速300mL/min
管柱温度：
进样温度(Injection temperature)＝260℃
检测器温度(Detector temperature)＝300℃
表1
由表1得知，当第一分离槽中的α-亚麻酸浓度(X)与第二分离槽中的α-亚麻酸浓度(Y)的比值大于1时，即可定义为浓缩猕猴桃籽油中α-亚麻酸的含量。由表1可以很清楚发现，只要CO2累积使用量q达到原料重的10倍时，X/Y的比值都＞1，且α-亚麻酸含量都介于60.65～60.00％之间，所以无论第一分离槽降压分离操作条件如何，只要能将CO2累积使用量q控制在原料重的10倍以内，都可浓缩出＞60％的高浓度α-亚麻酸。
如图3所示，当CO2累积使用量q于原料重的11倍以内时，第一分离槽各压力与温度条件为100bar，45℃、150bar，45℃、100bar，55℃、150bar，55℃时，可获得α-亚麻酸产率分别为178.14g/kg猕猴桃籽(seeds)[70.04g+59.25g+48.85g]、169.02g/kg猕猴桃籽[63.68g+56.18g+49.16g]、173.90g/kg猕猴桃籽[64.51g+60.11g+49.28g]、167.49g/kg猕猴桃籽[72.88g+57.25g+37.36g]。因此第一分离槽操作条件为100bar，45℃为α-亚麻酸产率较高的操作条件。
由图4可以得知，当CO2累积使用量q＜11.29倍原料重时，可获得猕猴桃籽油中α-亚麻酸产率178.14g/kg猕猴桃籽和萃取出295.71g/kg猕猴桃籽的猕猴桃籽油。其中，图4补充说明的是：X轴为CO2累积使用量q，右边Y轴为每公斤猕猴桃籽油累积产率E’，左边Y轴为每公斤猕猴桃籽中α-亚麻酸产率E。当CO2累积使用量q分别为2.25、6.75、11.29时，每公斤猕猴桃籽油累积产率E’分别为116.43g、214.29g、295.71g；而每公斤猕猴桃籽中α-亚麻酸产率E分别为70.04g[116.43×60.16％]、59.25g[(214.29-116.43)×60.55％]、48.85g[(295.71-214.29)×59.99％]。将CO2累积使用量q＜11.29的各α-亚麻酸产率相加可得178.14g/kg猕猴桃籽。故第一分离槽压力100bar，温度45℃时，猕猴桃籽油中α-亚麻酸平均浓度为60.24％[(178.14/295.71)×100％]。且当猕猴桃籽油原料含有72％的α-亚麻酸时，以相同的制备方法即可获得含有75wt％α-亚麻酸的猕猴桃籽油。
综上所述，本发明所述富含亚麻酸的猕猴桃籽油，当萃取过程中，二氧化碳的累积使用量控制在原料重的10倍以内，都可浓缩出60％以上的高浓度α-亚麻酸；第一分离槽操作条件为100bar、45℃，为α-亚麻酸产率较高的操作条件。在于CO2累积使用量q＜11.29时，可获得平均α-亚麻酸浓度60.24％。
Claims (4)
1、一种富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油的制备方法，其特征在于，包括有：
步骤(a)将干燥后的猕猴桃籽粉碎至20～60目作为原料；
步骤(b)将步骤(a)的原料置入温度为30～120℃且萃取压力为100～1000bar的萃取槽中，与超临界二氧化碳溶液反应；
步骤(c)将步骤(b)反应后所得的产物置入温度为30～120℃且压力为50～300bar的第一分离槽中降低压力并调节温度，使该产物析出并分离部分猕猴桃籽油；
步骤(d)再将步骤(c)经过析出并分离部分猕猴桃籽油的产物导入温度为30～120℃且压力为1～60bar的第二分离槽中，使该产物析出并分离出富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油。
2、根据权利要求1所述的富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油的制备方法，其特征在于，所述干燥后的猕猴桃籽含水量低于10wt％。
3、根据权利要求1所述的富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油的制备方法，其特征在于，所述超临界二氧化碳溶液二氧化碳含量为90～100wt％。
4、根据权利要求1所述的富含α-亚麻酸的猕猴桃籽油的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)所得的猕猴桃籽油α-亚麻酸含量占全部脂肪酸的60～75wt％。
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