CN106978252B - 一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法 - Google Patents

一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法。该方法通过原料预处理，亚临界流体萃取，脱溶，脱臭，甲酯化，第一次分子蒸馏，第二次分子蒸馏的操作步骤制备南瓜籽甾醇。本发明制备南瓜籽甾醇是食品级的，纯度高，技术路线采用亚临界流体萃取和分子蒸馏法，工艺路线简单，步骤少成本低，提高了精炼副产品的深加工和市场附加值。

Description

一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法
技术领域
本发明属于天然产物提取分离技术领域，具体涉及一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法。
背景技术
南瓜籽是食用南瓜的种子，营养物质丰富，是珍贵的副食品和保健食品。南瓜籽生产的加工食品等保健食品已成为国内外市场的热销货，是出口创汇的重要农产品。由于是原料性的供应，南瓜籽采后经济效益较低，以至于增产不增效的实际问题凸现。南瓜籽中含有大量天然油脂（350-600g/kg），不同的产地，不同的品种间有差异。天然南瓜籽油中棕榈酸、油酸、亚油酸含量高，甾醇含量十分丰富，可有效预防湿疹和抗过敏。其中某些活性成分可激活男性荷尔蒙的分泌，消除前列腺的初期肿胀，治疗和预防泌尿系统及前列腺增生等。因此，南瓜籽油在欧洲市场广有销售。
甾醇是一种类似于环状醇结构的物质，广泛分布于自然界，天然植物甾醇种类繁多，主要包括β-谷甾醇、豆甾醇、菜籽甾醇和菜油甾醇4种无甲基甾醇。甾醇具有很好的抗氧化作用。目前研究表明，它具有抗肿瘤、降低胆固醇和抗癌等作用。近年来，随着生命科学、油脂科学与工程技术的迅猛发展，甾醇在医药、食品、化工、饲料和植物基因工程等领域被高度重视与关注。在食品行业中，植物甾醇作为食品添加剂中降低胆固醇的一个有效成分，其安全性已得到了欧美多个国家的认可，近年来还有研究证实，植物甾醇除了做降胆固醇配料之外还可以用作食品抗氧化剂。因此从南瓜籽油脱臭馏出物中分离纯化甾醇具有重要的现实意义。
亚临界是物质存在的一种特殊状态，即处于沸点以上，临界温度以下，对其施以一定的压力使其始终处于液体状态。亚临界流体萃取就是利用物质处于亚临界流体状态时，其分子的扩散能力增强，传质速度加快，渗透性和溶解能力显著提高的特点，按照相似相溶的原理来选择合适的溶剂，对目标产物进行萃取。
国内植物甾醇的工业化生产一般是以油脂的精炼下脚为原料，采用溶剂结晶法从中提取分离而获得，但该法存在着产品收率低、溶剂回收困难、溶剂消耗量大的缺点。分子蒸馏技术是一种新型的用于液-液分离或精制的高新技术，在国外已在食品、医药、油脂加工、石油化工、生物工程等生产中得到了广泛应用。分子蒸馏的基本原理是基于不同物质分子在高真空下分子运动平均自由程不同而达到分离目的。与常规蒸馏相比，分子蒸馏具有蒸馏温度远低于物料沸点、蒸馏压强低、受热时间短和分离程度高等优点，因而特别适合于分离高沸点、高粘度、热敏性的天然产物。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于亚临界流体与分子蒸馏技术萃取南瓜籽甾醇的方法。
一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法，按照如下步骤进行：
（1）原料预处理：选择颗粒成熟、饱满的南瓜籽为原料，置于烘箱中于47-57℃干燥51-55h，使南瓜籽水分含量低于3%，再将干燥后的南瓜籽放入粉碎机粉碎过40-60目筛后得到籽仁粉备用；
（2）亚临界流体萃取：将上述籽仁粉放入210-230目的网状绸中并投入至亚临界萃取釜内，用真空泵使亚临界萃取釜和分离釜内的真空度为-0.1-0MPa，向亚临界萃取釜中注入萃取溶剂正丁烷至样品完全浸没，采用热水循环系统对萃取釜进行加热，并进行3-4次萃取；
（3）脱溶：萃取结束后，将含有南瓜籽油及萃取溶剂的混合物放入分离釜，进行脱溶，脱溶时间为30-40min，脱溶完毕后打开分离釜下端阀门，收集南瓜籽毛油；
（4）脱臭：南瓜籽毛油在170-190℃、真空度小于250Pa的条件下脱臭，得南瓜籽油脱臭馏出物；
（5）甲酯化：以南瓜籽油脱臭馏出物为原料加入甲醇，以对甲基苯磺酸作为催化剂，在温度80-90℃，反应3-4 h，使原料中的游离脂肪酸转变成相应的甲酯，所述南瓜籽油脱臭馏出物与甲醇的质量比为1:2-1:4，催化剂用量为南瓜籽油脱臭馏出物质量的2-4%；
（6）第一次分子蒸馏：预热温度：55-65℃，进料速率：1.5-2.5mL/min，蒸馏温度：75-85℃，操作压力：45-55Pa，刮板速度：200-300rpm，冷凝温度：8-12℃；
（7）第二次分子蒸馏：以第一次蒸馏所得重相为原料进行第二次蒸馏，预热温度：55-65℃，进料速率：1-4mL/min，蒸馏温度：150-170℃，操作压力：0.5-1.5Pa，刮板速度：200-300rpm，冷凝温度：8-12℃。
步骤（2）所述亚临界萃取参数为：萃取时间为20-60min，萃取压力为0.3-0.5MPa，萃取温度为45-50℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明制备南瓜籽甾醇是食品级的，纯度高，技术路线采用亚临界流体萃取和分子蒸馏法，工艺路线简单，步骤少成本低，提高了精炼副产品的深加工和市场附加值。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法，按照如下步骤进行：
（1）原料预处理：选择颗粒成熟、饱满的南瓜籽为原料，置于烘箱中于47℃干燥51h，得到水分含量为2.5%的南瓜籽，再将干燥后的南瓜籽放入粉碎机粉碎过40目筛后得到籽仁粉备用；
（2）亚临界流体萃取：将上述籽仁粉放入210目的网状绸中并投入至亚临界萃取釜内，用真空泵使亚临界萃取釜和分离釜内的真空度为-0.1MPa，向亚临界萃取釜中注入萃取溶剂正丁烷至样品完全浸没，采用热水循环系统对萃取釜进行加热，使萃取釜中温度为45℃，萃取压力为0.3MPa，进行三次萃取，第一次萃取时间为60min，第二次萃取时间为30min，第三次萃取时间为30min；
（3）脱溶：萃取结束后，将含有南瓜籽油及萃取溶剂的混合物放入分离釜，脱溶时间为30min，脱溶完毕后打开分离釜下端阀门，收集南瓜籽毛油；
（4）脱臭：南瓜籽毛油在170℃、真空度200Pa的条件下脱臭，得南瓜籽油脱臭馏出物；
（5）甲酯化：以南瓜籽油脱臭馏出物为原料加入甲醇料液比1:2，对甲基苯磺酸用量2%，反应温度80℃，反应时间3h，得到酯化率94%，酯化后甾醇浓度基本不变；
（6）第一次分子蒸馏：预热温度：60℃，进料速率：2mL/min，蒸馏温度：80℃，操作压力：50Pa，刮板速度：250rpm，冷凝温度：10℃；
（7）第二次分子蒸馏：以第一次蒸馏所得重相为原料进行第二次蒸馏，预热温度：60℃，进料速率：1mL/min，蒸馏温度：150℃，操作压力：1Pa，刮板速度：200rpm，冷凝温度：10℃，得到甾醇的纯度为57.67%。
实施例2
一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法，按照如下步骤进行：
（1）原料预处理：选择颗粒成熟、饱满的南瓜籽为原料，置于烘箱中于52℃干燥53h，得到水分含量为2.2%的南瓜籽，再将干燥后的南瓜籽放入粉碎机粉碎过50目筛后得到籽仁粉备用；
（2）亚临界流体萃取：将上述籽仁粉放入220目的网状绸中并投入至亚临界萃取釜内，用真空泵使亚临界萃取釜和分离釜内的真空度为-0.08MPa，向亚临界萃取釜中注入萃取溶剂正丁烷至样品完全浸没，采用热水循环系统对萃取釜进行加热，使萃取釜中温度为47℃，萃取压力为0.4MPa，进行四次萃取，第一次萃取时间为60min，第二次萃取时间为30min，第三次萃取时间为30min，第四次萃取时间为20min；
（3）脱溶：萃取结束后，将含有南瓜籽油及萃取溶剂的混合物放入分离釜，脱溶时间为35min，脱溶完毕后打开分离釜下端阀门，收集南瓜籽毛油；
（4）脱臭：南瓜籽毛油在190℃、真空度250Pa的条件下脱臭，得南瓜籽油脱臭馏出物；
（5）甲酯化：以南瓜籽油脱臭馏出物为原料加入甲醇料液比1:3，对甲基苯磺酸用量3%，反应温度85℃，反应时间3.5h，得到酯化率95%，酯化后甾醇浓度基本不变；
（6）第一次分子蒸馏：预热温度：60℃，进料速率：2mL/min，蒸馏温度：80℃，操作压力：50Pa，刮板速度：250rpm，冷凝温度：10℃；
（7）第二次分子蒸馏：以第一次蒸馏所得重相为原料进行第二次蒸馏，预热温度：60℃，进料速率：4mL/min，蒸馏温度：170℃，操作压力：1Pa，刮板速度：300rpm，冷凝温度：10℃，得到甾醇的纯度为58.18%。
实施例3
一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法，按照如下步骤进行：
（1）原料预处理：选择颗粒成熟、饱满的南瓜籽为原料，置于烘箱中于57℃干燥55h，得到水分含量为2%的南瓜籽，再将干燥后的南瓜籽放入粉碎机粉碎过60目筛后得到籽仁粉备用；
（2）亚临界流体萃取：将上述籽仁粉放入230目的网状绸中并投入至亚临界萃取釜内，用真空泵使亚临界萃取釜和分离釜内的真空度为-0.05MPa，向亚临界萃取釜中注入萃取溶剂正丁烷至样品完全浸没，采用热水循环系统对萃取釜进行加热，使萃取釜中温度为50℃，萃取压力为0.5MPa，进行四次萃取，第一次萃取时间为60min，第二次萃取时间为30min，第三次萃取时间为30min，第四次萃取时间为20min；
（3）脱溶：萃取结束后，将含有南瓜籽油及萃取溶剂的混合物放入分离釜，脱溶时间为40min，脱溶完毕后打开分离釜下端阀门，收集南瓜籽毛油；
（4）脱臭：南瓜籽毛油在180℃、真空度220Pa的条件下脱臭，得南瓜籽油脱臭馏出物；
（5）甲酯化：以南瓜籽油脱臭馏出物为原料加入甲醇料液比1:4，对甲基苯磺酸用量4%，反应温度90℃，反应时间4h，得到酯化率96%，酯化后甾醇浓度基本不变；
（6）第一次分子蒸馏：预热温度：60℃，进料速率：2mL/min，蒸馏温度：80℃，操作压力：50Pa，刮板速度：250rpm，冷凝温度：10℃；
（7）第二次分子蒸馏：以第一次蒸馏所得重相为原料进行第二次蒸馏，预热温度：60℃，进料速率：2mL/min，蒸馏温度：160℃，操作压力：1Pa，刮板速度：250rpm，冷凝温度：10℃，得到甾醇的纯度为62.43%。
实施例4
一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法，按照如下步骤进行：
（1）原料预处理：选择颗粒成熟、饱满的南瓜籽为原料，置于烘箱中于47℃干燥51h，得到水分含量为2.5%的南瓜籽，另取占南瓜籽重量5%的兵豆，烘干，得到水分含量为2.5%的兵豆，再将干燥后的南瓜籽和兵豆放入粉碎机粉碎过40目筛后得到籽仁粉备用；
（2）亚临界流体萃取：将上述籽仁粉放入210目的网状绸中并投入至亚临界萃取釜内，用真空泵使亚临界萃取釜和分离釜内的真空度为-0.1MPa，向亚临界萃取釜中注入萃取溶剂正丁烷至样品完全浸没，采用热水循环系统对萃取釜进行加热，使萃取釜中温度为45℃，萃取压力为0.3MPa，进行三次萃取，第一次萃取时间为60min，第二次萃取时间为30min，第三次萃取时间为30min；
（3）脱溶：萃取结束后，将含有南瓜籽油及萃取溶剂的混合物放入分离釜，脱溶时间为30min，脱溶完毕后打开分离釜下端阀门，收集南瓜籽毛油；
（4）脱臭：南瓜籽毛油在170℃、真空度200Pa的条件下脱臭，得南瓜籽油脱臭馏出物；
（5）甲酯化：以南瓜籽油脱臭馏出物为原料加入甲醇料液比1:2，对甲基苯磺酸用量2%，反应温度80℃，反应时间3h，得到酯化率94%，酯化后甾醇浓度基本不变；
（6）第一次分子蒸馏：预热温度：60℃，进料速率：2mL/min，蒸馏温度：80℃，操作压力：50Pa，刮板速度：250rpm，冷凝温度：10℃；
（7）第二次分子蒸馏：以第一次蒸馏所得重相为原料进行第二次蒸馏，预热温度：60℃，进料速率：1mL/min，蒸馏温度：150℃，操作压力：1Pa，刮板速度：200rpm，冷凝温度：10℃，得到甾醇的纯度为77.17%。
实施例5
一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法，按照如下步骤进行：
（1）原料预处理：选择颗粒成熟、饱满的南瓜籽为原料，置于烘箱中于47℃干燥51h，得到水分含量为2.5%的南瓜籽，再将干燥后的南瓜籽放入粉碎机粉碎过40目筛后得到籽仁粉备用；
（2）亚临界流体萃取：将上述籽仁粉放入210目的网状绸中并投入至亚临界萃取釜内，用真空泵使亚临界萃取釜和分离釜内的真空度为-0.1MPa，向亚临界萃取釜中注入萃取溶剂正丁烷至样品完全浸没，采用热水循环系统对萃取釜进行加热，使萃取釜中温度为45℃，萃取压力为0.3MPa，进行三次萃取，第一次萃取时间为60min，第二次萃取时间为30min，第三次萃取时间为30min；
（3）脱溶：萃取结束后，将含有南瓜籽油及萃取溶剂的混合物放入分离釜，脱溶时间为30min，脱溶完毕后打开分离釜下端阀门，收集南瓜籽毛油；
（4）脱臭：南瓜籽毛油在170℃、真空度200Pa的条件下脱臭，得南瓜籽油脱臭馏出物；
（5）甲酯化：以南瓜籽油脱臭馏出物为原料加入甲醇料液比1:2，对甲基苯磺酸用量2%，2-甲基烟酸乙酯1%，反应温度80℃，反应时间3h，得到酯化率94%，酯化后甾醇浓度基本不变；
（6）第一次分子蒸馏：预热温度：60℃，进料速率：2mL/min，蒸馏温度：80℃，操作压力：50Pa，刮板速度：250rpm，冷凝温度：10℃；
（7）第二次分子蒸馏：以第一次蒸馏所得重相为原料进行第二次蒸馏，预热温度：60℃，进料速率：1mL/min，蒸馏温度：150℃，操作压力：1Pa，刮板速度：200rpm，冷凝温度：10℃，得到甾醇的纯度为69.17%。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于亚临界流体与分子蒸馏萃取南瓜籽甾醇的方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
（1）原料预处理：选择颗粒成熟、饱满的南瓜籽为原料，置于烘箱中于47-57℃干燥51-55h，使南瓜籽水分含量低于3%，再将干燥后的南瓜籽放入粉碎机粉碎过40-60目筛后得到籽仁粉备用；
（2）亚临界流体萃取：将上述籽仁粉放入210-230目的网状绸中并投入至亚临界萃取釜内，用真空泵使亚临界萃取釜和分离釜内的真空度为-0.1~-0.08MPa，向亚临界萃取釜中注入萃取溶剂正丁烷至样品完全浸没，采用热水循环系统对萃取釜进行加热，并进行3-4次萃取；其中，所述亚临界萃取参数为：萃取时间为20-60min，萃取压力为0.3-0.5MPa，萃取温度为45-50℃；
（3）脱溶：萃取结束后，将含有南瓜籽油及萃取溶剂的混合物放入分离釜，进行脱溶，脱溶时间为30-40min，脱溶完毕后打开分离釜下端阀门，收集南瓜籽毛油；
（4）脱臭：南瓜籽毛油在170-190℃、真空度小于250Pa的条件下脱臭，得南瓜籽油脱臭馏出物；
（5）甲酯化：以南瓜籽油脱臭馏出物为原料加入甲醇，以对甲基苯磺酸作为催化剂，在温度80-90℃，反应3-4 h，使原料中的游离脂肪酸转变成相应的甲酯，所述南瓜籽油脱臭馏出物与甲醇的质量比为1:2-1:4，催化剂用量为南瓜籽油脱臭馏出物质量的2-4%；
（6）第一次分子蒸馏：预热温度：55-65℃，进料速率：1.5-2.5mL/min，蒸馏温度：75-85℃，操作压力：45-55Pa，刮板速度：200-300rpm，冷凝温度：8-12℃；
（7）第二次分子蒸馏：以第一次蒸馏所得重相为原料进行第二次蒸馏，预热温度：55-65℃，进料速率：1-4mL/min，蒸馏温度：150-170℃，操作压力：0.5-1.5Pa，刮板速度：200-300rpm，冷凝温度：8-12℃。
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