CN110575680A - 一种双超萃取海洋营养物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物萃取技术领域，尤其涉及一种双超萃取海洋营养物的方法。包括以下步骤：将待萃取海产品送入超微粉碎机粉碎，得到海产品粉末；按照质量份，将100份海产品粉末与0.05‑0.2份特丁基对苯二酚混合后送入超临界二氧化碳萃取釜中，在以流量为5‑8L/h的无水乙醇为携带剂、二氧化碳流量为400‑500L/h、压力30‑40MPa、温度40‑60℃下萃取2‑4h。本发明采用先超微粉碎后超临界二氧化碳萃取的方式，使得得到超微小的粉末与超临界二氧化碳流体充分接触，萃取效果好，且不会引入其他杂质，并避免了萃取物在高温下热劣化。同时采用特丁基对苯二酚对海产品营养物质进行包裹保护后再进行萃取，防止营养物质萃取时变质、受损，能保证营养物质的完整性。
Description
技术领域
本发明涉及生物萃取技术领域，尤其涉及一种双超萃取海洋营养物的方法。
背景技术
海产品，无论是虾、鱼、蟹、海藻，其中均富含多种营养，包括蛋白质、不饱和脂肪酸、各种微量元素以及虾青素等。海产品中的蛋白质中氨基酸组成及含量适合人体需要，不饱和脂肪酸具有降低血脂，防止血栓的形成和预防动脉粥样硬化、冠心病以及健脑的作用，铁、锌、硒等几种微量元素是人体容易必需的，而虾青素具有优秀的抗氧化作用，这些海洋营养物对人体均具有较高的营养价值。人们常常选择食用海产品来补充这些营养物。
但海产品同时也具有以下问题，对于一部分肠胃不好的人来说，海产品中的营养物质不易吸收，食用过多会造成腹胀、腹泻等问题，更有甚者，对海产品会产生过敏问题，因此，部分人不能够通过海产品补充营养物质。而如果能将海产品中的营养物质完整地提取出来再给人体服用，就能在为人们补充各种营养的同时还能减少海产品对人们带来的不适，具有良好的研究前景。
发明内容
本发明要解决上述问题，提供一种双超萃取海洋营养物的方法。
本发明解决问题的技术方案是，提供一种双超萃取海洋营养物的方法，包括以下步骤：
（1）准备待萃取海产品，并清洗干净；
（2）将待萃取海产品送入超微粉碎机粉碎，得到海产品粉末；
（3）按照质量份，将100份海产品粉末与0.05-0.2份特丁基对苯二酚混合后送入超临界二氧化碳萃取釜中，在以流量为5-8L/h的无水乙醇为携带剂、二氧化碳流量为400-500L/h、压力30-40MPa、温度40-60℃下萃取2-4h。
本申请中，除非另有说明，“双超萃取”即是指超微粉碎技术和超临界二氧化碳萃取技术。
其中，超微粉碎技术是指利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎，从而将3毫米以上的物料颗粒粉碎至10-25微米的操作技术。是20世纪70年代以后，为适应现代高新技术的发展而产生的一种物料加工高新技术。超微细粉末是超微粉碎的最终产品，具有一般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性等。现有技术中已有各种用于进行超微粉碎的超微粉碎机械设备，基本上是由柱形粉碎室、研磨轮、研磨轨、风机、物料收集系统等组成。物料通过投料口进入柱形粉碎室，被沿着研磨轨做圆周运动的研磨轮碾压、剪切而实现粉碎。被粉碎的物料通过风机引起的负压气流带出粉碎室，进入物料收集系统，经过滤袋过滤，空气被排出，物料、粉尘被收集，完成粉碎。
超临界二氧化碳萃取技术是指利用超临界二氧化碳对某些特殊天然产物具有特殊溶解作用，利用超临界二氧化碳的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界二氧化碳溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体二氧化碳萃取过程是由萃取和分离组合而成的。因此，优选地，还包括步骤（4），在分离压力3-5MPa、30-35℃下分离出萃取得到的营养物。
现有技术中已有各种超临界二氧化碳萃取装置，其从功能上大体可分为八部分:萃取剂供应系统，低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统。具体包括二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧化碳储罐、冷水机等设备。由于萃取过程在高压下进行，所以对设备以及整个管路系统的耐压性能要求较高，生产过程实现微机自动监控，可以大大提高系统的安全可靠性，并降低运行成本。
优选地，步骤（2）中，将待萃取海产品经液氮冻结后送入超微粉碎机粉碎。
液氮化学性质稳定，在常压下的沸点是-195.8 ℃，液氮气化时体积膨胀647倍，从它的沸点到-25 ℃冻结终温所挥发的制冷量为383.1 KJ/kg，用液氮速冻食品，一般可分为液氮浸渍冻结，液氮蒸气吹风冻结和液氮喷淋冻结3种方法。其原理是将液氮喷淋到食品上，液氮吸收潜热氧化，液氮的蒸气吸收显热升温，使食品迅速冻结。
优选地，步骤（2）中，将待萃取海产品与微晶纤维素以（50-65）：1的质量比混合，然后将混合物送入超微粉碎机粉碎。
微晶纤维素是一种纯化的、部分解聚的纤维素，白色、无臭、无味，由能自由流动的多孔微粒组成的结晶粉末，主要成分为以β-1,4-葡萄糖苷键结合的直链式多糖类物质。聚合度约为3000-10000个葡萄糖分子。其可作为抗结剂，可改善海产品粉末的流动性，减少结片现象。
优选地，步骤（3）中，海产品粉末和特丁基对苯二酚的混合步骤具体如下：a.将海产品粉末与1-3mol/L的盐酸溶液混合并于60-75℃搅拌均匀，得到浆料A；b.将特丁基对苯二酚与无水乙醇溶液混合并搅拌均匀，得到溶液B；c.将浆料A缓慢加到组分B中，边加边搅拌；投加完毕后，超声分散10-20min。
优选地，超声分散后，将所得浆料直接送入喷雾干燥机，于150-170℃下干燥至含水量低于10%，得到的粉末送入超临界二氧化碳萃取釜中。
喷雾干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。于干燥室中将稀料经雾化后，在与热空气的接触中，水分迅速汽化，即得到干燥产品。该法能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品，可省去蒸发、粉碎等工序。
优选地，所述海产品粉末与盐酸溶液的料液比为1kg：（2-4）L；所述特丁基对苯二酚与无水乙醇溶液的料液比为：（0.05-0.2）kg：（0.5-1）L。
优选地，投加速度为4-6mL/min。
优选地，超声频率20-100KHz。
优选地，所述待萃取海产品包括虾、鱼、蟹、海藻中的一种或几种。
本发明的有益效果：
1.采用双超萃取的方式，首先将海产品进行超微粉碎，通过纯物理手段达到细胞级粉碎效果，有利于营养成分的释放，同时使得得到超微小的粉末在后续萃取时与萃取剂具有更大的接触面积，从而提高营养物的提取率。然后采用超临界二氧化碳萃取技术，超临界二氧化碳流体与超微粉末充分接触，萃取效果好，且不会引入其他杂质，并避免了萃取物在高温下热劣化。
2.采用特丁基对苯二酚对海产品营养物质进行包裹保护后，再进行萃取，防止营养物质萃取时变质、受损，能保证营养物质的完整性。
3.采用液氮冻结海产品以将其脆化，提高粉碎效果。
4.超微粉碎时，增加微晶纤维素防止结块现象，改善超微粉的流动性，提高粉碎效果。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种双超萃取海洋营养物的方法，包括以下步骤：
（1）准备待萃取海产品，并清洗干净；其中，待萃取海产品包括虾、鱼、蟹、海藻。
（2）将待萃取海产品经液氮冻结后与微晶纤维素以58：1的质量比混合，然后将混合物送入超微粉碎机粉碎，得到海产品粉末。
（3）按照质量份，准备100份上述得到的海产品粉末与0.1份特丁基对苯二酚，首先将海产品粉末与2mol/L的盐酸溶液以1kg：3L的料液比混合，并于70℃搅拌均匀，得到浆料A；然后将特丁基对苯二酚与无水乙醇溶液以0.1kg：0.8L的料液比混合并搅拌均匀，得到溶液B；最后将浆料A以5mL/min的速度加到组分B中，边加边搅拌；投加完毕后，以80KHz的频率超声分散15min。超声分散后，将所得浆料直接送入喷雾干燥机，于160℃下干燥至含水量低于10%，得到的粉末送入超临界二氧化碳萃取釜中，在以流量为6L/h的无水乙醇为携带剂、二氧化碳流量为450L/h、压力35MPa、温度50℃下萃取3h。
（4）在分离压力4MPa、32℃下分离出萃取得到的营养物。
（5）将萃取得到的营养物送入旋转蒸馏釜中，蒸发干燥得到海洋营养物粉末，经检测其中包括不饱和脂肪酸26.76%，虾青素68.58%。
虾青素含量测定：采用C18色谱柱，以体积比为95：5的甲醇-水溶液为流动相，流速1mL/min，检测波长为482nm，柱温为30℃，进样量为20μL，配制0.2-8μg/mL虾青素标准溶液，制作标准曲线。随后，准确称取海洋营养物样品，加5mL体积比为1∶3二氯甲烷与甲醇混合溶剂，再加入 3mL的1%KOH甲醇溶液，超声15min，用溶剂定容至10mL。避光4℃下皂化7 h，皂化后，溶液过0.22μm 超滤膜，进行检测。通过回归方程计算海洋营养物中的虾青素质量，随后比上虾青素样品质量，得出含量。
不饱和脂肪酸含量测定：海洋营养物样品加硫酸水解，再用甲醇在浓硫酸催化下甲酯化得脂肪酸甲酯，甲酯化后经气相色谱仪(GC)分析，利用面积归一法计算各种脂肪酸相对含量。色谱条件为：仪器：Agilent 6890气相色谱仪；检测器：氢火焰离子检测器；毛细管柱：FFAP30.0m×2.5mm×0.10μm；进样口温度：220℃；柱温：200℃；检测器温度：250℃；进样量：1μL；进样分流比：20：1；氮气流速：0.6mL/min。
实施例2
一种双超萃取海洋营养物的方法，包括以下步骤：
（1）准备待萃取海产品，并清洗干净；其中，待萃取海产品包括虾、鱼、蟹、海藻。
（2）将待萃取海产品经液氮冻结后与微晶纤维素以50：1的质量比混合，然后将混合物送入超微粉碎机粉碎，得到海产品粉末。
（3）按照质量份，准备100份海产品粉末与0.05份特丁基对苯二酚，首先将海产品粉末与1mol/L的盐酸溶液以1kg：2L的料液比混合，并于60℃搅拌均匀，得到浆料A；然后将特丁基对苯二酚与无水乙醇溶液以0.05kg：0.5L的料液比混合并搅拌均匀，得到溶液B；最后将浆料A以4mL/min的速度加到组分B中，边加边搅拌；投加完毕后，以20KHz的频率超声分散10min。超声分散后，将所得浆料直接送入喷雾干燥机，于150℃下干燥至含水量低于10%，得到的粉末送入超临界二氧化碳萃取釜中。
混合后送入超临界二氧化碳萃取釜中，在以流量为5L/h的无水乙醇为携带剂、二氧化碳流量为400L/h、压力30MPa、温度40℃下萃取2h。
（4）在分离压力3MPa、30℃下分离出萃取得到的营养物。
（5）将萃取得到的营养物送入旋转蒸馏釜中，蒸发干燥得到海洋营养物粉末，根据实施例1中的测定方法进行检测，经检测其中包括不饱和脂肪酸23.69%，虾青素62.13%。
实施例3
一种双超萃取海洋营养物的方法，包括以下步骤：
（1）准备待萃取海产品，并清洗干净；其中，待萃取海产品包括虾、鱼、蟹、海藻。
（2）将待萃取海产品经液氮冻结后与微晶纤维素以65：1的质量比混合，然后将混合物送入超微粉碎机粉碎，得到海产品粉末。
（3）按照质量份，准备100份海产品粉末与0.2份特丁基对苯二酚，首先将海产品粉末与3mol/L的盐酸溶液以1kg：4L的料液比混合，并于75℃搅拌均匀，得到浆料A；然后将特丁基对苯二酚与无水乙醇溶液以0.2kg：1L的料液比混合并搅拌均匀，得到溶液B；最后将浆料A以6mL/min的速度加到组分B中，边加边搅拌；投加完毕后，以100KHz的频率超声分散10min。超声分散后，将所得浆料直接送入喷雾干燥机，于170℃下干燥至含水量低于10%，得到的粉末送入超临界二氧化碳萃取釜中。
混合后送入超临界二氧化碳萃取釜中，在以流量为8L/h的无水乙醇为携带剂、二氧化碳流量为500L/h、压力40MPa、温度60℃下萃取4h。
（4）在分离压力5MPa、35℃下分离出萃取得到的营养物。
（5）将萃取得到的营养物送入旋转蒸馏釜中，蒸发干燥得到海洋营养物粉末，根据实施例1中的测定方法进行检测，经检测其中包括不饱和脂肪酸30.48%，虾青素63.14%。
实施例4
一种双超萃取海洋营养物的方法，包括以下步骤：
（1）准备待萃取海产品，并清洗干净；其中，待萃取海产品包括虾、鱼、蟹、海藻。
（2）将待萃取海产品送入超微粉碎机粉碎，得到海产品粉末。
（3）按照质量份，准备100份上述得到的海产品粉末与0.1份特丁基对苯二酚，将其混合后送入超临界二氧化碳萃取釜中，在以流量为6L/h的无水乙醇为携带剂、二氧化碳流量为450L/h、压力35MPa、温度50℃下萃取3h。
（4）在分离压力4MPa、32℃下分离出萃取得到的营养物。
（5）将萃取得到的营养物送入旋转蒸馏釜中，蒸发干燥得到海洋营养物粉末，经检测其中包括不饱和脂肪酸28.99%，虾青素51.22%。
对比例1
（1）准备待萃取海产品，并清洗干净；其中，待萃取海产品包括虾、鱼、蟹、海藻。
（2）将待萃取海产品送入超微粉碎机粉碎，得到海产品粉末。
（3）按照质量份，准备100份上述得到的海产品粉末，将其送入超临界二氧化碳萃取釜中，在以流量为6L/h的无水乙醇为携带剂、二氧化碳流量为450L/h、压力35MPa、温度50℃下萃取3h。
（4）在分离压力4MPa、32℃下分离出萃取得到的营养物。
（5）将萃取得到的营养物送入旋转蒸馏釜中，蒸发干燥得到海洋营养物粉末，经检测其中包括不饱和脂肪酸20.74%，虾青素36.69%。
由实施例和对比例检测结果可知，特丁基对苯二酚能够有效防止海产品营养物质在提取过程中的氧化受损。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种双超萃取海洋营养物的方法，其特征在于：包括以下步骤：
准备待萃取海产品，并清洗干净；
将待萃取海产品送入超微粉碎机粉碎，得到海产品粉末；
按照质量份，将100份海产品粉末与0.05-0.2份特丁基对苯二酚混合后送入超临界二氧化碳萃取釜中，在以流量为5-8L/h的无水乙醇为携带剂、二氧化碳流量为400-500L/h、压力30-40MPa、温度40-60℃下萃取2-4h。
2.根据权利要求1所述的一种双超萃取海洋营养物的方法，其特征在于：还包括步骤（4），在分离压力3-5MPa、30-35℃下分离出萃取得到的营养物。
3.根据权利要求1所述的一种双超萃取海洋营养物的方法，其特征在于：步骤（2）中，将待萃取海产品经液氮冻结后送入超微粉碎机粉碎。
4.根据权利要求1所述的一种双超萃取海洋营养物的方法，其特征在于：步骤（2）中，将待萃取海产品与微晶纤维素以（50-65）：1的质量比混合，然后将混合物送入超微粉碎机粉碎。
5.根据权利要求1所述的一种双超萃取海洋营养物的方法，其特征在于：步骤（3）中，海产品粉末和特丁基对苯二酚的混合步骤具体如下：a.将海产品粉末与1-3mol/L的盐酸溶液混合并于60-75℃搅拌均匀，得到浆料A；b.将特丁基对苯二酚与无水乙醇溶液混合并搅拌均匀，得到溶液B；c.将浆料A缓慢加到组分B中，边加边搅拌；投加完毕后，超声分散10-20min。
6.根据权利要求5所述的一种双超萃取海洋营养物的方法，其特征在于：超声分散后，将所得浆料直接送入喷雾干燥机，于150-170℃下干燥至含水量低于10%，得到的粉末送入超临界二氧化碳萃取釜中。
7.根据权利要求5所述的一种双超萃取海洋营养物的方法，其特征在于：所述海产品粉末与盐酸溶液的料液比为1kg：（2-4）L；所述特丁基对苯二酚与无水乙醇溶液的料液比为：（0.05-0.2）kg：（0.5-1）L。
8.根据权利要求5所述的一种双超萃取海洋营养物的方法，其特征在于：投加速度为4-6mL/min。
9.根据权利要求5所述的一种双超萃取海洋营养物的方法，其特征在于：超声频率20-100KHz。
10.根据权利要求1所述的一种双超萃取海洋营养物的方法，其特征在于：所述待萃取海产品包括虾、鱼、蟹、海藻中的一种或几种。
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| （加）沙希迪装备: "《贝雷油脂化学与工艺学 第6版》", 30 September 2016, 中国轻工业出版社 * |
| （美）韩贤林著: "《脂质组学》", 30 June 2019, 中国轻工业出版社 * |
| 张大为: "《海洋食品加工应用技术》", 31 December 2018 * |
| 温辉梁: "《饲料添加剂生产技术与配方》", 31 December 2009 * |
| 秦昌蓉: "富油微藻中油脂的提取及DHA富集纯化的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》 * |
| 纵伟: "《食品工业新技术》", 30 April 2006 * |
| 陈体强，吴锦忠: "超微粉碎后超临界CO2萃取灵芝孢子挥发油组分的GC-MS分析", 《天然产物研究与开发》 * |
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