CN101845361B - 一种超临界co2提取和分级纯化灵芝孢子油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灵芝孢子粉的深加工技术，特别是利用超临界CO₂提取和分级纯化灵芝孢子油的方法。一种超临界CO₂提取和分级纯化灵芝孢子油的方法包括以下步骤：破壁、制粒、整粒过筛、提取灵芝孢子油、分级降压分段收集灵芝孢子油：将灵芝孢子粉粒放入提取釜，通入超临界CO₂，压力在10-30MPa，温度在35-60℃；溶解有孢子油的超临界CO₂由提取釜进入一级分离釜，釜内压力在10-12MPa，温度40-60℃，分段收集0.5-1.0hr/段；经阀门降压进入二级分离釜，釜内压力在5-7MPa，温度40-60℃，分段收集0.5-1.0hr/段，总时间为5-7hr。采用分级降压分段收集的流程，使油和杂质获得在线分离，提高了油的纯度。

Description

一种超临界CO2提取和分级纯化灵芝孢子油的方法

技术领域

本发明涉及灵芝孢子粉的深加工技术，特别是指利用超临界二氧化碳(CO₂)提取和分级纯化灵芝孢子油的方法。

背景技术

灵芝自古以来被称为“仙草”，在中国已有五千年的悠久历史，历来被古代帝王当作“灵丹妙药”，视为“吉祥如意”的象征，被西方人称为“神奇的东方蘑菇”。明代《本草纲目》中记载灵芝“其味苦平、无毒、补中益气、增智慧、好颜色、久食轻身不老，延年神仙”。现在，灵芝已被我国药典收载，是国家批准的中药材和保健食品的重要原料。

灵芝孢子是灵芝发育成熟期弹射出来的种子，是灵芝的生殖细胞，生物学上称为担孢子。药典记载孢子褐色，卵型，顶端平载，外壁无色，内壁有疣状突起，长8-12μm，宽5-8μm。孢子被集中收集后称为孢子粉，孢子粉内含有脂类、维生素类、胡萝卜素类、三萜类、生物碱类、多糖类、甾醇类、蛋白质和氨基酸类等多种活性成分，由于灵芝孢子的内外双层壁是坚硬的几丁质，如果没有破壁，其内部成分就很难被提取出来，服用后也很难被人体吸收。

灵芝孢子被破壁后，采用超临界CO₂提取可获得孢子油，根据药理研究，灵芝孢子油可增强机体的免疫力，抗肿瘤，保肝养胃，对心血管疾病，高血压，糖尿病和神经衰弱具有良好的保健功能。超临界CO₂提取是近30年发展起来的一项高新技术，采用该技术提取的孢子油，比常规石油醚，正己烷等化学溶剂提取的孢子油，主要有两大优点：一是CO₂无毒、无味、无嗅，在超临界状态下具有强的溶解力，而该溶解力又随超临界压力和温度的改变而变化，它提取的孢子油没有化学溶剂的残留，食用安全。二是提取温度低，提取温度为35-60℃，易保持油中的活性成分不被破坏。目前，大多数采用超临界CO₂提取孢子油的方法，都是将破壁孢子粉放入提取釜内，通入超临界CO₂进行提取，经降压后导入一个分离釜内，降压后由于CO₂的密度减少溶解能力下降，孢子油和其他一些成分析出被收集在一起，例如中国专利CN1094766C、CN100508995C和CN1194079C所提供的方法，由于孢子粉内含有多种化学成分，随同孢子油一起析出的除了水分外，还有其他一些成分，例如酯类、胡萝卜素类和三萜类等，需要进一步用其他方法把这些杂质成分去除才能获得孢子油精油，增加了工序，而杂质也难以完全除尽影响油纯度。现在，也有一些提取孢子油的方法是分级降压导入二个分离釜，来实现孢子油和水分的分离，例如中国专利CN1931195A，该方法使用了有机夹带剂，这不仅需要将提取的孢子油中包含的夹带剂进行后续分离，而且孢子油内因存在溶剂残留而影响质量。中国专利CN100367975C采用二级降压，能分别把孢子油和水分分离在二个分离釜内，但是孢子粉内成分复杂繁多，第一级降压析出的孢子油中含有一些低极性和脂溶性杂质，使油的色泽变深，第二级降压析出的孢子油，因为含有水分和一些脂溶性杂质难以除去被全部弃去而减少了收率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺点，提供一种将提取和分离纯化合为一体的超临界CO₂提取和分级纯化灵芝孢子油的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种超临界CO₂提取和分级纯化灵芝孢子油的方法，其要点在于它包括以下步骤：

(1)破壁：将灵芝孢子粉通过低温物理方法进行破壁，破壁率控制在99％以上；

(2)制粒：将破壁灵芝孢子粉倒入搅拌机内，一边搅拌一边加入占原料重量40％--80％纯净水，用20目筛进行湿法制粒，用制粒机挤压成粒，在55-60℃烘干到水分小于6％；

(3)整粒过筛：干燥成型的孢子粉颗粒控制在10-50目，筛出细粉返回重新制粒；

(4)提取灵芝孢子油、分级降压分段收集灵芝孢子油：CO₂钢瓶、CO₂储罐、提取釜、一级分离釜、二级分离釜依次相接，其上方有管道用于CO₂及灵芝孢子油通过，CO₂由CO₂钢瓶到CO₂储罐经热交换器I、高压泵、热交换器II依次进入提取釜、一级分离釜和二级分离釜后，回到CO₂储罐完成一个工作循环，将经过整粒过筛的灵芝孢子粉粒放入提取釜的料篮内，釜内通入超临界CO₂，压力在10-30MPa，温度在35-60℃，提取釜下方有阀，用于控制CO₂的通入，溶解有孢子油的超临界CO₂由提取釜，经阀门降压进入一级分离釜，釜内压力在10-12MPa，温度40-60℃，分段收集0.5-1.0hr/段，一级分离釜的下方为收集阀；同时经过一级降压后的超临界CO₂，再次经阀门降压进入二级分离釜，釜内压力在5-7MPa，温度40-60℃，分段收集0.5-1.0hr/段，二级分离釜的下方为收集阀，完成整个提取与分级纯化过程总时间为5-7hr。

本发明的优点在于采用分级降压分段收集的流程，当溶解有孢子油和一些杂质成分(例如酯类、胡萝卜素类、三萜类等脂溶性和低极性成分)的超临界CO₂，在降到中压时溶解能力有所下降，使溶解度小的孢子油，类胡萝卜素、三萜等脂溶性和低极性成分随着提取时间依次先后析出，如果没有分段收集，则析出物全部混合在一起，上述杂质成分则溶解在孢子油内易使油色泽变深，如果析出物被分段收集，则可先收集到孢子油，后收集到是其他杂质成分，使油和杂质获得在线分离，提高了油的纯度。然后再在二级分离釜内由中压降到低压，这时CO₂已离开了超临界状态，溶解孢子油的能力进一步降低，使原来溶解在其内的另一部分溶解度比较大的水分和酯质(酯在常温常压呈现固态，能和油混溶)等杂质成分，和部分孢子油也迅速析出，同上所述，析出物按提取时间分段收集，即可将孢子油和水分酯质等杂质分离开，从而实现了分级降压分段收集的在线纯化而获得孢子油精油，采用该方法按不同工艺条件可得浅金黄色的孢子油精油达27.6-30.2％，在线分离出水分和其他色泽深、酸价高或固态等杂质达3.3-4.2％。该工艺简单，操作简便，又不需要进一步使用其他分离纯化设备，降低了能耗，属于低碳生产工艺。此外，还可以根据需要增加分离釜的级数。

附图说明

图1超临界CO₂提取和分级降压流程示意图

其中：1CO₂钢瓶  2CO₂储罐  3提取釜  4一级分离釜  5二级分离釜6管道  7阀门  8阀门  9热交换器I  10高压泵  11热交换器II  12阀13收集阀

具体实施方式

下面以不同的实施例对本发明进行详细的描述，所列举的实施例可以使本专业的技术人员更理解本发明，但不以任何形式限制本发明，如可将本发明扩大至多种植物油的超临界CO₂提取和在线分离纯化：薏苡仁油、小麦胚芽油、玉米油和花生油等。

实施例1：

本发明采用的设备为一种超临界CO₂提取和分级纯化灵芝孢子油的设备，它主要由CO₂钢瓶1、CO₂储罐2、提取釜3、一级分离釜4、二级分离釜5依次相接组成，相互间由管道相连，CO₂可由CO₂钢瓶1到CO₂储罐2经热交换器I 9、高压泵10、热交换器II 11进入提取釜，然后经阀门7降压进入一级分离釜4，经阀门8再次降压进入二级分离釜5后，回到CO₂储罐2，完成一个工作循环，提取釜下方有阀12，用于控制CO₂的通入，一级分离釜的下方为收集阀13，二级分离釜5的下方为收集阀13。

其生产过程为：(1)破壁：将灵芝孢子粉通过低温物理方法进行破壁，破壁率控制在99％以上；(2)制粒：将破壁灵芝孢子粉倒入搅拌机内，一边搅拌一边加入占原料重量40％--80％纯净水，用20目筛进行湿法制粒，用制粒机挤压成粒，在55-60℃烘干到水分小于6％；(3)整粒过筛：干燥成型的孢子粉颗粒控制在10-50目，筛出细粉返回重新制粒；(4)提取灵芝孢子油、分级纯化灵芝孢子油：CO₂钢瓶1、CO₂储罐2与提取釜3、一级分离釜4、二级分离釜5依次相接，其上方有管道6用于CO₂及灵芝孢子油通过，CO₂由CO₂钢瓶1到CO₂储罐2经热交换器I 9、高压泵10、热交换器II 11依次进入提取釜、一级分离釜4和二级分离釜5后，回到CO₂储罐2完成一个工作循环。将经过整粒过筛的灵芝孢子粉粒7.00kg放入24L提取釜的料篮内，釜内通入超临界CO₂，压力25MPa温度45℃；提取釜下方有阀12，用于控制CO₂的通入，溶解有孢子油的超临界CO₂由提取釜3，经阀门7降压进入一级分离釜4，釜内压力12MPa，温度40℃，分段收集0.5hr/段，一级分离釜的下方为收集阀13；同时经过一级降压后的超临界CO₂，再次经阀门8降压进入二级分离釜5，压力6MPa温度45℃，CO₂流量130L/hr，分段收集0.5hr/段，二级分离釜的下方为收集阀13，除收集阀13为定期开启外，其余各阀门同时开启，即一级分离釜4与二级分离釜5同时工作，完成整个提取与分级纯化过程总时间为6hr。

表1超临界CO₂提取和分级降压分段收集灵芝孢子油的实施例1

实施例2：

破壁灵芝孢子粉7.00kg，24L提取釜压力25MPa温度45℃，分离釜I压力10MPa，温度40℃，分离釜II压力6MPa温度45℃，CO₂流量130L/hr。其余未述部分与上例相同。

表2超临界CO₂提取和分级降压分段收集灵芝孢子油的实施例2

通过实验对本发明所提取的灵芝孢子油内的脂肪酸分析：

先将孢子油样品甲酯化，再用GC/MS(气相色谱-质谱联用法)测定，各种脂肪酸的含量采用总离子流的面积归一化方法计算：

灵芝孢子油的甲酯化：取150ml甲醇和70ml甲苯进行混合，用冰水冷却，缓慢加入7.5ml浓硫酸，放入冰箱保存作为甲酯化试剂备用。取100mg孢子油样品，放入小玻璃衍生瓶中，加2ml甲酯化试剂，在110℃恒温2小时，冷却，用石油醚萃取，萃取物用少量的蒸馏水洗涤，再用无水Na₂SO₄干燥，挥去石油醚，用甲醇溶解定容，进行GC/MS测定。

GC(气相色谱)条件：Finnigan Vayager/Trace2000，DB-1毛细管柱，30m×0.25m×0.25μm，程序升温：50℃→20℃/min→200℃→10℃/min→290℃(15min)，进样口250℃，氦气0.8mL/min.MS条件：EI源，离子源温度200℃，接口温度250℃，扫描质荷比范围29-560amu。分析结果见表3：

表3灵芝孢子油中主要脂肪酸的相对含量

Claims (2)

1.一种超临界CO₂提取和分级纯化灵芝孢子油的方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)破壁：将灵芝孢子粉通过低温物理方法进行破壁，破壁率控制在99％以上；

(2)制粒：将破壁灵芝孢子粉倒入搅拌机内，一边搅拌一边加入占原料重量40％--80％纯净水，用20目筛进行湿法制粒，用制粒机挤压成粒，在55-60℃烘干到水分小于6％；

(3)整粒过筛：干燥成型的孢子粉颗粒控制在10-50目，筛出细粉返回重新制粒；

(4)提取灵芝孢子油、分级降压分段收集灵芝孢子油：CO₂钢瓶(1)、CO₂储罐(2)、提取釜(3)、一级分离釜(4)、二级分离釜(5)依次相接，其上方有管道(6)用于CO₂及灵芝孢子油通过，CO₂由CO₂钢瓶(1)到CO₂储罐(2)经热交换器I(9)、高压泵(10)、热交换器II(11)依次进入提取釜(3)、一级分离釜(4)和二级分离釜(5)后，回到CO₂储罐(2)完成一个工作循环，将经过整粒过筛的灵芝孢子粉粒放入提取釜(3)的料篮内，釜内通入超临界CO₂，压力在10-30MPa，温度在35-60℃，提取釜下方有阀(12)，用于控制CO₂的通入，溶解有孢子油的超临界CO₂由提取釜(3)，经阀门(7)降压进入一级分离釜(4)，釜内压力在10-12MPa，温度40-60℃，分段收集0.5-1.0hr/段，一级分离釜的下方为收集阀(13)；同时经过一级降压后的超临界CO₂，再次经阀门(8)降压进入二级分离釜(5)，釜内压力在5-7MPa，温度40-60℃，分段收集0.5-1.0hr/段，二级分离釜的下方为收集阀(13)，完成整个提取与分级纯化过程总时间为5-7hr。

2.根据权利要求1所述的一种超临界CO₂提取和分级纯化灵芝孢子油的方法，其特征在于所述的灵芝孢子油的提取过程，最佳的提取压力在15-20MPa，最佳的提取温度在40-50℃，最佳提取时间6hr，分级纯化由分级降压和分段收集二个流程组成，最佳分段收集时间0.5hr/段。

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