CN104818116A - 一种低温连续相变提取佛手果精油的方法及佛手果精油 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温连续相变提取佛手果精油的方法，将佛手果粉碎至颗粒度为10～30目，烘干使其水分≤13%，以所得的佛手果粉末为原料进行低温连续相变提取佛手果精油，工艺条件为萃取的温度为50～65℃，萃取压力为0.4～0.7MPa，所述解析罐解析的温度为55℃，压力为0.25MPa；整个萃取时间为45～90min；所述佛手果粉末直接放入萃取罐中的原料堆密度为0.3～0.5 kg/L。本发明总结出针对佛手果的低温连续相变提取工艺条件，整个提取过程没有高温，活性物质没有损害，也不会产生聚合物等有害物质，操作方便、安全，环保，非常适合大规模工业化连续性生产。

Description

一种低温连续相变提取佛手果精油的方法及佛手果精油

技术领域

本发明涉及萃取分离技术领域，更具体地，涉及一种低温连续相变提取佛手果精油的方法。

背景技术

佛手果中挥发精油含量达16.0mL/kg，其味清香淡雅，是重要的高档香料植物,在国外已被广泛地应用于食品和化妆品中。现有研究结果表明，佛手果挥发精油主要成分是萜烯类、倍半萜烯类以及高级醇类、醛类、酮类、酯类等多种生理活性物质，具有较高的药用价值，具有祛痰、止咳、平喘、抗焦虑、抗菌消炎和去除自由基等作用。佛手果精油中含有柠檬烯、γ-萜品烯、α-和β-松萜、芳樟醇、乙酸芳樟酯等多种成分，这些成分使佛手果在临床上具有多方面的医疗作用。佛手果精油被广泛应用于香水、化妆品、医药、食品等行业中。佛手果精油能很好地改善情绪、应激障碍等轻度症状，如焦虑、抑郁、痴呆行为障碍和慢性疼痛。佛手果精油作为一种名贵的香料，具有较广的市场前景，合理开发和综合利用将会产生较大的经济效益和社会效益。

目前佛手果精油在市场上较少有销售，国内有极少的厂家能对佛手果精油进行规模化的生产，国际市场上佛手果精油也处于极度缺乏的状态。而日前对于佛手果精油的需求量却在逐年增加，供求严重不平衡，因此，对佛手果精油进行规模化的生产具有广阔的市场前景。

目前应用于佛手果精油的提取方法主要有水蒸汽蒸馏法、有机溶剂提取法、冷榨法及超临界CO₂萃取法等，而佛手果挥发油加工目前还存在许多需要解决的技术问题，如水蒸汽蒸馏在提取的过程中所需要的温度比较高，破坏植物中的热敏性物质，造成低沸点成分流失，而高沸点成分不易蒸出，从而影响香气的完整性。因此如何减少对有效成分的破坏，有效提高佛手果挥发油的得率，成为这些年来比较热门的研究课题。公开号为CN103349849A的中国专利公开了“一种多功能连续相变萃取装置”，该提取技术其溶剂萃取应用范围广，超临界动态萃取的安全、连续，设备成本和运行成本都比超临界萃取装置低的，而且能够实现产业化，能实现天然产物的全方位高效萃取。该技术原理是利用萃取剂在不同压力 和温度下的两相变化，以及一定压力下萃取剂的强穿透性，动态、高效的萃取油脂。低温连续体现在，萃取剂在低于其临界压力和临界温度条件下压缩成液体，流经萃取釜对物料进行萃取后，在解析釜中相变为气体，其中萃取到的物质落入解析釜，解析后的气体再经过压缩成液体，再次流经萃取釜，对物料进行反复萃取的过程，该过程温度比常规炼油温度低很多，与普通溶剂萃取法相比较，得率得到显著提高，时间也大大缩短，并且可使用食品级安全无毒无害萃取剂，没有有害溶剂残留。

但是目前低温连续相变萃取技术在天然产物领域的应用还主要集中在中药挥发油、色素的提取研究方面。现有研究总结的低温连续相变萃取工艺条件通常与原料的颗粒度、萃取温度、压力和时间这些关键因素相关，但是，不仅仅如此，所述工艺条件与原料的种类同样密切相关，针对不同的原料，其技术方案之间不具有可参照的规律性，关键因素的细微调整都对所述低温连续相变萃取的最终效果操作带来巨大的影响，采用低温连续相变萃取佛手果中的挥发油等香气成分的研究未见报道。

发明内容

本发明的目的在于填补低温连续相变萃取佛手果中的挥发油等香气成分的的技术空白，提供一种低温连续相变提取佛手果精油的方法，以佛手果为原料，科学总结了针对性地的低温连续相变提取，大大提高佛手果精油得率，得到品质较好的佛手果精油，而且本发明方法工艺精确稳定，能够实现工业产业化，能实现天然产物佛手果精油的全方位高效萃取。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种低温连续相变提取佛手果精油的方法，包括以下步骤：

S1.将佛手果粉碎至颗粒度为10～30目，烘干使其水分≤13％，得佛手果粉末；

S2.取S1所得的佛手果粉末直接放入萃取罐中，加压使正丁烷经过换热器后进入到萃取罐中进行萃取，经过萃取罐的溶剂带着油进入解析罐，解析得到佛手果精油产物；所述萃取罐中进行萃取的温度为50～65℃，萃取压力为0.4～0.7MPa，所述解析罐解析的温度为55℃，压力为0.25MPa；整个萃取时间为45～90min；所述佛手果粉末直接放入萃取罐中的原料堆密度为0.3～0.5kg/L。

由于佛手果原料的特殊性，仅仅是根据本技术领域所总结的低温连续相变萃 取效果与原料的颗粒度、萃取温度、压力和时间这些关键因素相关的技术启示并不能获得最好的提取得率，提取效果也不稳定。本发明经过针对性的研究，通过大量实验总结，在所有的相关影响的关键因素中，原料堆密度的影响最大，萃取温度和萃取时间次之，萃取压力的影响最小。在获得这一研究分析成果之后，本发明进一步应用正交试验法进行了验证，证明了本发明的独到分析结果，突破了现有低温连续相变萃取相关重要工艺条件的总结启示，找到了工艺效果稳定性不够、得率不理想的根本原因所在。在原料堆密度为0.3～0.5kg/L的前提下，所述萃取罐中进行萃取的温度为50～65℃，萃取压力为0.4～0.7MPa，所述解析罐解析的温度为55℃，压力为0.25MPa；整个萃取时间为45～90min条件下可以获得较好的提取效果。

基于上述总结，本发明进一步提供了优选的工艺条件组合，总结出进一步优选地，S2所述的原料堆密度为0.4kg/L、萃取温度为60℃、萃取时间为75min和萃取压力为0.6MPa，获得了非常理想的萃取得率，很好地保护了佛手果中热敏性物质，减少低沸点成分流失，充分保证高沸点成分的蒸出，从而获得香气完整的佛手果精油。更为优选的工艺条件为：原料堆密度0.4kg/L，萃取温度60℃，萃取时间75min，萃取压力0.6MPa，颗粒度30目。

优选地，S1所述烘干的温度为50℃。

本发明的有益效果：

现有技术没有针对佛手果的低温连续相变萃取技术方案，本发明首次将低温连续相变萃取技术应用于佛手果精油，对于选取一种较优的佛手果挥发油提取的方法、提高佛手果精油的得率、减少低沸点成分流失、适应工业化规模生产的应用研究具有重要的意义。低温连续相变技术对精油得率的提高效果与萃取的温度、萃取压力、萃取时间、原料颗粒度、原料堆密度等因素密切相关，这些因素之间还存在交互的影响作用，作用机制比较复杂，本发明科学地综合考虑，总结出针对性的工艺条件，整个过程没有高温，活性物质没有损害，也不会产生聚合物等有害物质，操作方便、安全，环保，非常适合大规模工业化连续性生产。

如前所述，本发明经过针对性的研究结合大量实验总结，在所有的相关影响的关键因素中，提出了原料堆密度的影响最大，萃取温度和萃取时间次之，萃取压力的影响最小的工艺设计思路和原则，在获得这一研究分析成果之后，本发明进一步应用正交试验法进行了验证，证明了本发明的独到分析结果，突破了现有 低温连续相变萃取相关重要工艺条件的总结启示，找到了工艺效果稳定性不够、得率不理想的根本原因所在。基于上述总结，本发明进一步提供了优选的工艺条件组合，获得了非常理想的萃取得率，经验证得率为0.4～0.9％，而且很好地保护了佛手果中热敏性物质，减少低沸点成分流失，充分保证高沸点成分的蒸出，从而获得香气完整的佛手果精油。

附图说明

图1萃取温度对佛手果精油得率的影响。

图2萃取压力对佛手果精油得率的影响。

图3萃取时间对佛手果精油得率的影响。

图4原料颗粒度对佛手果精油得率的影响。

图5原料堆密度对佛手果精油得率的影响。

图6气质联用对低温连续相变萃取的干佛手精油成份分离总离子流图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。除非特别说明本发明实施例中采用的试剂、方法和设备为本领域常规使用的试剂、方法和设备。以下实施例采用的佛手果原料来自广东省展翠食品有限公司，但并不因此限定本发明。

实施例1佛手果低温连续相变萃取工艺研究实验

本发明根据佛手果原料的特性，不断分析确定和调节工艺条件。参照以下步骤操作：

S1.佛手果(来源于广东省展翠食品有限公司)粉碎至适当目数，50℃烘干使水分≤13％，得佛手果粉末；

S1.按照不同的原料堆密度要求称取S1所得的佛手果粉末直接放入萃取罐1中，由高压泵7加压使正丁烷经过换热器8Ⅰ，进入到萃取罐1中，确定其萃取温度、萃取压力进行萃取，经过萃取罐1的溶剂带着油进入解析罐2Ⅰ，在解析罐2Ⅰ解析，在解析罐2Ⅰ的第一底阀V31得到佛手果精油产物。

附图1～5提供了萃取的温度、萃取压力、萃取时间、原料颗粒度、原料堆密度对佛手果精油得率影响的结果。

如附图1所示，萃取温度为50～65℃，根据附图1可了解，萃取温度对佛手果精油得率的影响是当温度范围在50～60℃之间时，随着萃取温度的增加，佛手果精油得率显著增加(p<0.05)，在萃取温度为55℃时精油得率达到最大值， 为0.64％。但是并不是萃取温度越高越好，而在55～65℃之间时，精油得率随着萃取温度的增加而降低(p<0.05)。

萃取压力对佛手果精油得率的影响如附图2所示，当萃取压力在0.4～0.6MPa时，随着萃取压力的增加，佛手果精油的得率随之显著增加(p<0.05)，在0.6MPa时达到精油得率达到最大值，为0.64％。然后，当萃取压力大于在0.6MPa时，精油得率略有下降(p>0.05)。

萃取时间对佛手果精油得率的影响如附图3所示，可看出，当萃取时间范围在45～60min之间时，随着萃取时间的增加，佛手果精油得率显著增加(p<0.05)，在萃取时间为60min时精油得率达到最大值，为0.64％。但是并不是萃取时间越长越好，而在60～90℃之间时，精油得率随着萃取温度的增加而略有下降，然后趋于平稳(p>0.05)。

萃取颗粒度对佛手果精油得率的影响如图4所示，当粒径在10～30目之间时，随着粒径的减小，佛手果精油的得率随之略有增加，但是增加的幅度很小，对精油得率的影响并不大(p>0.05)，在颗粒度为30目时，精油得率最大，为0.67％。当粒径小于30目时，精油得率开始显著下降(p<0.05)。这是因为原料的粉碎度越大，颗粒度就越小，其表面积越大，与萃取溶剂接触面积也越大，溶剂渗入越快，因而有利于提取；但是，本发明研究发现，原料粉碎度过细，则会增大原料堆积密度，使通透性变差，高压下容易被压实，增加了传质阻力，不利于萃取，如萃取不均匀、油萃取率降低等。

原料堆密度对佛手果精油得率的影响如附图5所示，可以看出，当原料堆密度在0.3～0.5kg/L之间时，随着原料堆密度的增大，佛手果精油的得率随之显著增加(p<0.05)，在原料堆密度为0.5kg/L时，精油得率达到最大值，为0.64％。当原料堆密度大于0.5kg/L时，精油得率显著下降(p<0.05)。因为原料堆密度的大小会影响萃取剂与原料的接触情况。当原料堆密度在0.3～0.5kg/L之间时，原料与萃取剂的接触良好，精油得率与原料堆密度呈正相关关系；当原料堆密度大于0.5kg/L时，原料与萃取剂的接触可能不够充分，使通透性变差，高压下容易被压实，增加了传质阻力，不利于萃取，如萃取不均匀、油萃取率降低等。

本发明经过针对性的研究，通过大量单因素试验，总结出在所有的相关影响的关键因素中，原料堆密度的影响最大，萃取温度和萃取时间次之，萃取压力的影响最小。在获得这一研究分析成果之后，本发明进一步应用正交试验法进行了 验证，证明了本发明的独到分析结果，突破了现有低温连续相变萃取相关重要工艺条件的总结启示，找到了工艺效果稳定性不够、得率不理想的根本原因所在。正交试验法验证实验如下：选择萃取的温度、萃取压力、萃取时间、原料堆密度4个因素3个水平设计L9(3⁴)正交试验，研究它们与精油得率的关系，并且得出最佳的工艺条件，实验设计因素水平表见表1。

表1低温连续相变正交试验因素水平表

      

正交试验结果以及方差分析见表2、表3。由表2的极差R分析可得出：各因素对佛手果挥发油得率的影响程度依次是D(原料堆密度)>C(萃取温度)>B(萃取时间)>A(萃取压力)。根据极差R直观分析，进行因素的主次排序，D>C>B>A。即原料堆密度的影响最大，萃取温度和萃取时间次之，萃取压力的影响最小，因而D、C、B为重要影响因素，A为次要因素。按照各因素的最好水平得到最佳组合D₂C₃B₃A₂。

表2低温连续相变提取佛手果精油正交试验结果分析表

      

      

表3低温连续相变正交试验方差分析表

      

由正交试验方差分析表3的结果可知，各因素的F值均不显著，其原因为误差自由度过小，分析的灵敏度不高的缘故。加之方差分析的误差可能上是由因素之间的交互作用来估计的，或者是因为实验误差较大做造成的，导致误差平方和过大，使因素的效应达不到显著水平。

因为最佳组合D₂C₃B₃A₂不在正交表5的9个实验中，因此进行验证实验，也就是要将最佳组合D₂C₃B₃A₂和正交表5中得率最高的实验组(6号实验)进行实验对比，每组分别进行实验，表4中给出了实验结果。

表4验证试验结果

      

      

由表4可知，正交试验6号实验组三次实验的平均精油得率为8.10％；组合D₂C₃B₃A₂的三次实验平均精油得率为9.25％，与正交试验6号实验组相比，提高了1.15％。那么，组合D₂C₃B₃A₂就是低温连续相变技术提取佛手果精油的最佳工艺。因此，最佳提取工艺为：即原料堆密度0.4kg/L，萃取温度60℃，萃取时间75min，萃取压力0.6MPa，颗粒度30目。

低温连续相变提取佛手果精油的最佳工艺：即原料堆密度0.4kg/L，萃取温度60℃，萃取压力0.6MPa，萃取时间75min，颗粒度30目，精油得率是9.25％；所得到佛手果精油为橙黄色，有佛手果香味，形态呈油状但较浓稠，透明度较好。本发明最佳工艺获得的精油：很好地保护了佛手果中热敏性物质，低沸点成分流失很少，高沸点成分的充分蒸出，香气完整。

用气质联用对低温连续相变萃取的干佛手精油成份分离，共分离出45种组分，总离子流图见图6。通过谱库检索与RI值，结合有关文献，鉴定出25种成份，总相对百分含量为86.80％。其中有7个萜烯类化合物，总相对百分含量为26.12％，为低温连续相变萃取的干佛手精油的主要成份；7个醇类化合物，总相对百分含量为10.21％；1个酚类化合物，总相对百分含量为0.67％；1个酮类化合物，总相对含量为2.12％；3个酸类化合物，总相对百分含量为43.85％；1种香豆素，总相对百分含量为0.41％；1种烷烃，总相对百分含量为0.88％；香气成份中相对百分含量较高的是D-柠檬烯，总相对百分含量为12.97％。

Claims (8)

1.一种低温连续相变提取佛手果精油的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将佛手果粉碎至颗粒度为10～30目，烘干使其水分≤13%，得佛手果粉末；

S2.取S1所得的佛手果粉末直接放入萃取罐中，加压使正丁烷经过换热器后进入到萃取罐中进行萃取，经过萃取罐的溶剂带着油进入解析罐，解析得到佛手果精油产物；所述萃取罐中进行萃取的温度为50～65℃，萃取压力为0.4～0.7MPa，所述解析罐解析的温度为55℃，压力为0.25MPa；整个萃取时间为45～90min；所述佛手果粉末直接放入萃取罐中的原料堆密度为0.3～0.5 kg/L。

2.根据权利要求1所述低温连续相变提取佛手果精油的方法，其特征在于，原料堆密度为0.4 kg/L。

3.根据权利要求1或2所述低温连续相变提取佛手果精油的方法，其特征在于，所述原料堆密度为0.4 kg/L、萃取温度为60℃、萃取时间为75min、萃取压力为0.6 MPa。

4.根据权利要求1或2所述低温连续相变提取佛手果精油的方法，其特征在于，所述原料堆密度为0.4 kg/L、萃取温度为60℃、萃取时间为75min、萃取压力为0.6 MPa，所述颗粒度30目。

5.根据权利要求1所述低温连续相变提取佛手果精油的方法，其特征在于，S1所述烘干的温度为50℃。

6.权利要求1、2或5所述方法提取得到的佛手果精油。

7.权利要求3所述方法提取得到的佛手果精油。

8.权利要求4所述方法提取得到的佛手果精油。