CN103351941B - 一种采用超临界co2变温变压萃取灵芝孢子油的方法 - Google Patents

一种采用超临界co2变温变压萃取灵芝孢子油的方法 Download PDF

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这种采用超临界CO2变温变压萃取灵芝孢子油的方法，如以下步骤：①将灵芝孢子破壁得到灵芝孢子粉；②破壁灵芝孢子粉用干压法制粒，制成20目～60目的颗粒；③将孢子粉颗粒放入具有三级分离的超临界CO2萃取釜中，以质量分数20%～95%的乙醇水溶液作为携带剂，萃取釜中每千克装物料加入20ml～300ml的20%～95%的乙醇水溶液，然后进行超临界萃取，萃取压力为20MPa～50MPa；该萃取为分段萃取，30℃～40℃萃取时间为1小时～4小时，40℃～60℃萃取时间为1小时～4小时。这种方法能更有效地萃取灵芝孢子中的多种有效成分，有效减少灵芝孢子的活性成分被破坏几率，提升萃取物的品质，满足人们的需求。

Description

一种采用超临界CO2变温变压萃取灵芝孢子油的方法
技术领域
本发明涉及灵芝孢子粉的深加工技术，特别是指采用超临界CO2变温变压技术萃取灵芝孢子油的方法。
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，孢子油和其他一些成分析出被收集在一起，例如中国专利ZL200610035574.8、ZL200610086075.1 和ZL02144759.4中所提供的方法，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。采用超临界CO2萃取灵芝孢子油的方法很多，但还不够完善，需要进一步探索最佳的适合灵芝孢子粉生产的工艺条件。
发明内容
本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种能更有效地萃取灵芝孢子中的多种功能成分的方法，有效减少灵芝孢子的活性成分被破坏几率，提升萃取物的品质，满足人们的需求。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种采用超临界CO2变温变压萃取灵芝孢子油的方法，如以下方法步骤：
①将灵芝孢子放入超微粉碎机中破壁，得到灵芝孢子粉；
②破壁灵芝孢子粉用一步制粒机干压法制粒，制成20目～60目的颗粒；
③将灵芝孢子粉颗粒放入具有三级分离的超临界CO2萃取釜中，以质量分数为20%～95%的乙醇水溶液作为携带剂，萃取釜中每千克装灵芝孢子粉颗粒加入20ml～300ml质量分数为20%～95%的乙醇水溶液，然后进行超临界萃取，萃取压力为20MPa～50MPa；该萃取为分段萃取，30℃～40℃萃取时间为1小时～4小时，40℃～60℃萃取时间为1小时～4小时。
进一步，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。
进一步，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，用制粒机挤压成粒，在55℃～60℃烘干到水分小于6%。
进一步，整粒过筛，干燥成型的孢子粉颗粒控制在10目～40目，筛出细粉返回重新制粒。
更进一步，萃取，提取灵芝孢子油、分级降压分段收集灵芝孢子油。
更进一步，将超临界CO2萃取所需的CO2钢瓶、CO2储罐、提取釜、一级分离釜、二级分离釜依次相接，其上设有用于CO2及灵芝孢子油通过的管道，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，经阀门降压进入一级分离釜，一级分离釜内压力在10MPa～12MPa，温度30℃～40℃，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，二级分离釜内压力在5MPa～7MPa，温度40℃～60℃，二级分离釜的下方为收集阀；从各收集阀处分段收集孢子油。
本方法中的乙醇水溶液是以乙醇为溶质，以水为溶剂的混合物。本方法中使用到的不同工具均为现有工具，工具本身的具体结构特点并不是本发明创造的必要技术，故不细述。
本发明的技术原理：
①普通超临界CO2萃取过程中由于CO2的极性较弱，它仅能对非极性态成分及极性较小的成分进行萃取，但对极性相对较大的有效成分提取效果不佳。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，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。采用分级变压变温技术可以使得析出物被分段收集，即先收集到孢子油，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。整个萃取过程是在CO2笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散，因此，是在无氧状态下萃取的。在一级分离釜内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。然后再在二级分离釜内升高温度减低压强，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等杂质成分和部分孢子油也迅速析出，而此时孢子油和一些低极性成分杂质成分溶解能力有所下降，即可将孢子油和水分酯质等杂质分离开，从而实现了分级分段收集纯化的孢子油精油。灵芝孢子中的三萜类物质是化学结构多样，极性范围较宽的一类物质，需要较高的萃取条件才能提取出来，且其溶于乙醇, 在高压条件下溶解度会进一步加大。所以通过一定配比的乙醇和水作为携带剂与CO2 形成极性范围较宽的CO2介质，CO2介质能有效提取灵芝孢子中的不同极性成分，从而达到高效提取灵芝孢子中的三萜类、脂肪酸类、甾醇类等活性成分。
②在超临界CO2 萃取装置的分离釜装置中加装一个精馏装置及温度压力调节系统，使之成为多级的分离温度、压力梯度，通过优化温度、压力参数从而达到多级分离，在更细微的温差、压差变化下，使灵芝孢子的有效成分、乙醇、水与CO2 间进行分离，提高了产品质量，改变了单一分离温度压力梯度条件下不能实现携带剂与有效成分完全分离的状况。
本发明有益的效果是：采用本发明中的方法进行灵芝孢子油萃取具有以下优势，①由于采用了多级的CO2萃取方式，能更有效的将灵芝孢子中的多种功能成分更多的萃取出来，因此得油率高，且灵芝孢子油中三萜类物质含量也有所提高；②由于多体多级的萃取更能有效的将携带剂乙醇和水等成分与灵芝孢子油分离，因此萃取物的品质更好；③在无氧条件下萃取，灵芝孢子的活性成份被破坏机率减少。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明：
实施例1：
一种采用超临界CO2变温变压萃取灵芝孢子油的方法，如以下方法步骤：
①将10kg灵芝孢子放入超微粉碎机中，通过低温物理方法进行破壁，破壁率控制在99%以上，得到灵芝孢子粉；
②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60%纯净水（本实施例中的纯净水为蒸馏水），用一步制粒机在60℃烘干到水分小于6%环境下，以干压法制成40目的颗粒；
③将灵芝孢子粉颗粒放入具有三级分离的超临界CO2萃取釜中，以质量分数为80%的乙醇水溶液作为携带剂，萃取釜中每千克灵芝孢子粉颗粒加入100ml质量分数为80%的乙醇水溶液，然后进行超临界萃取，萃取压力为35MPa；该萃取为分段萃取，一级分离釜内压力在11MPa，温度35℃，萃取时间为2小时，二级分离釜内压力在6MPa，温度50℃，萃取时间为2小时。从分离釜Ⅰ中放出极性较弱的灵芝孢子油组分2.71Kg，出油率27.1%；从分离釜Ⅱ中放出极性较强的灵芝孢子油组分0.74Kg，出油率7.4%。
实施例2：
一种采用超临界CO2变温变压萃取灵芝孢子油的方法，如以下方法步骤：
①将10kg灵芝孢子放入超微粉碎机中，通过低温物理方法进行破壁，破壁率控制在99%以上，得到灵芝孢子粉；
②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%纯净水（本实施例中的纯净水为蒸馏水），用一步制粒机在55℃烘干到水分小于6%环境下，以干压法制成20目的颗粒；
③将灵芝孢子粉颗粒放入具有三级分离的超临界CO2萃取釜中，以质量分数为20%的乙醇水溶液作为携带剂，萃取釜中每千克灵芝孢子粉颗粒加入20ml质量分数为20%的乙醇水溶液，然后进行超临界萃取，萃取压力为20MPa；该萃取为分段萃取，一级分离釜内压力在10MPa，温度30℃，萃取时间为1小时，二级分离釜内压力在5MPa，温度50℃，萃取时间为1小时。从分离釜Ⅰ中放出极性较弱的灵芝孢子油组分1.91Kg，出油率19.1%；从分离釜Ⅱ中放出极性较强的灵芝孢子油组分0.57Kg，出油率5.7%。
实施例3：
一种采用超临界CO2变温变压萃取灵芝孢子油的方法，如以下方法步骤：
①将10kg灵芝孢子放入超微粉碎机中，通过低温物理方法进行破壁，破壁率控制在99%以上，得到灵芝孢子粉；
②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80%纯净水（本实施例中的纯净水为不含杂质的H2O），用一步制粒机在60℃烘干到水分小于6%环境下，以干压法制成60目的颗粒；
③将灵芝孢子粉颗粒放入具有三级分离的超临界CO2萃取釜中，以质量分数为95%的乙醇水溶液作为携带剂，萃取釜中每千克灵芝孢子粉颗粒加入300ml质量分数为95%的乙醇水溶液，然后进行超临界萃取，萃取压力为45MPa；该萃取为分段萃取，一级分离釜内压力在12MPa，温度35℃，萃取时间为3小时，二级分离釜内压力在7MPa，温度45℃，萃取时间为1小时。从分离釜Ⅰ中放出极性较弱的灵芝孢子油组分2.34Kg，出油率23.4%；从分离釜Ⅱ中放出极性较强的灵芝孢子油组分0.62Kg，出油率6.2%。
实施例4：
将破壁灵芝孢子粉10Kg制成20目的颗粒后，置于超临界CO2萃取釜中，萃取压力为25MPa，萃取温度为50℃，携带剂为90%乙醇水溶液900ml，萃取2小时，分离釜Ⅰ的分离压力为20MPa，温度为35℃，分离釜Ⅱ的分离压力为30MPa，温度为45℃，最后从分离釜Ⅰ中放出极性较弱的灵芝孢子油组分2.62Kg，出油率26.2%；从分离釜Ⅱ中放出极性较强的灵芝孢子油组分0.51Kg，出油率5.1%。
实施例5 ：
将破壁灵芝孢子粉10Kg制成40目的颗粒后，置于超临界CO2萃取釜中，萃取压力为35MPa，萃取温度为45℃，携带剂为80% 乙醇水溶液1000 ml，萃取3小时，分离釜Ⅰ的分离压力为25MPa，温度为30℃，分离釜Ⅱ的分离压力为35MPa，温度为50℃，最后从分离釜Ⅰ中放出极性较弱的灵芝孢子油组分2.74Kg，出油率27.4%；从分离釜Ⅱ中放出极性较强的灵芝孢子油组分0.71Kg，出油率7.1%。
实施例6
将破壁灵芝孢子粉10Kg制成60目的颗粒后，置于超临界CO2萃取釜中，萃取压力为50MPa，萃取温度为60℃，携带剂为20%乙醇水溶液3000ml，萃取4小时，分离釜Ⅰ的分离压力为10MPa，温度为40℃，分离釜Ⅱ的分离压力为5MPa，温度为60℃，最后从分离釜Ⅰ中放出极性较弱的灵芝孢子油组分2.31Kg，出油率23.1%；从分离釜Ⅱ中放出极性较强的灵芝孢子油组分0.48Kg，出油率4.8%。
实施例7
将破壁灵芝孢子粉10Kg制成35目的颗粒后，置于超临界CO2萃取釜中，萃取压力为20MPa，萃取温度为60℃，携带剂为95%乙醇水溶液1500ml，萃取1小时，分离釜Ⅰ的分离压力为12MPa，温度为30℃，分离釜Ⅱ的分离压力为7MPa，温度为40℃，最后从分离釜Ⅰ中放出极性较弱的灵芝孢子油组分2.78Kg，出油率27.8%；从分离釜Ⅱ中放出极性较强的灵芝孢子油组分0.83Kg，出油率8.3%。
实施例8
将破壁灵芝孢子粉10Kg制成40目的颗粒后，置于超临界CO2萃取釜中，萃取压力为45MPa，萃取温度为30℃，携带剂为65%乙醇水溶液200ml，萃取2小时，分离釜Ⅰ的分离压力为11MPa，温度为40℃，分离釜Ⅱ的分离压力为6MPa，温度为45℃，最后从分离釜Ⅰ中放出极性较弱的灵芝孢子油组分2.56Kg，出油率25.6%；从分离釜Ⅱ中放出极性较强的灵芝孢子油组分0.66Kg，出油率6.6%。
 
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (2)

1.一种采用超临界CO2变温变压萃取灵芝孢子油的方法，其特征在于以下方法步骤：
①将灵芝孢子放入超微粉碎机中破壁，得到灵芝孢子粉；
②破壁灵芝孢子粉用一步制粒机干压法制粒，制成20目～60目的颗粒；
③将灵芝孢子粉颗粒放入具有三级分离的超临界CO2萃取釜中，以质量分数为20%～95%的乙醇水溶液作为携带剂，萃取釜中每千克灵芝孢子粉颗粒加入20ml～300ml质量分数为20%～95%的乙醇水溶液，然后进行超临界萃取，萃取压力为20MPa～50MPa；该萃取为分段萃取，30℃～40℃萃取时间为1小时～4小时，40℃～60℃萃取时间为1小时～4小时；
其中，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；
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，用制粒机挤压成粒，在55℃～60℃烘干到水分小于6%；
萃取，提取灵芝孢子油、分级降压分段收集灵芝孢子油。
2.根据权利要求1所述的采用超临界CO2变温变压萃取灵芝孢子油的方法，其特征在于：将超临界CO2萃取所需的CO2钢瓶、CO2储罐、提取釜、一级分离釜、二级分离釜依次相接，其上设有用于CO2及灵芝孢子油通过的管道，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，经阀门降压进入一级分离釜，一级分离釜内压力在10MPa～12MPa，温度30℃～40℃，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，二级分离釜内压力在5MPa～7MPa，温度40℃～60℃，二级分离釜的下方为收集阀；从各收集阀处分段收集孢子油。
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超临界流体萃取技术的原理和应用;夏开元等;《中国药学杂志》;19920808;第27卷(第8期);第489-492页 *

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