CN114271462B - 一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品、保健品领域，具体涉及一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，包括以下具体步骤：对蜂胶原料进行预处理；将经过预处理的蜂胶原料与蜂胶残渣进行混合，之后进行超微粉碎；将蜂胶混合物放入萃取釜中，然后充入超临界状态二氧化碳；萃取蜂胶；将萃取好的蜂胶放入分离釜进行分离，得到蜂胶萃取物和蜂胶残渣。本发明利用蜂胶残渣为加工辅料，在萃取之前，经过二氧化碳流动，降低了蜂胶原料萃取过程中的粘结结块现象，可提高萃取效率，该制备方法操作简单，成本低，杂质少，萃取效果好，营养成分高。
Description
技术领域
本发明属于食品、保健品领域，具体涉及一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法。
背景技术
蜂胶是蜜蜂从杨树、桦树、柳树、栎树、马栗以及针叶树等植物的叶芽采集的树脂，并由蜜蜂混入蜂蜡和唾液分泌物形成的粘胶物质，含有与胶原植物相类似的大量有效成分。蜂胶含有约300余种复杂成分，其中包括40至50种黄酮类物质及各种萜烯类、有机酸、醌类、氨基酸、维生素、酶类、多糖和矿物元素等。经研究表明，蜂胶具有抗病毒、降血脂、抗氧化、提高免疫力等作用，并对人体无任何毒副作用，是一种十分安全的保健品。
CO2超临界萃取技术是天然产物分离技术之一。CO2超临界萃取蜂胶，就是利用处于气液之间即超临界状态下的CO2萃取原料蜂胶中的有效成分，从而进一步制成蜂胶产品，传统的蜂胶乙醇萃取技术，需高温将提取液中乙醇蒸发，浓缩过程中萜烯类等挥发油损失很大，活性成分遭到破坏；将超临界流体萃取技术用于蜂胶萃取，由于是在常温高压无氧的条件下萃取，提取率高，无溶剂残留，安全无毒，避免了蜂胶中“热敏性”“易氧化”萜烯类、芳香性活性物质的变性、挥发、氧化等问题。
蜂胶提取后的残渣，虽然现有技术知晓其仍然含有蜂胶原料的诸多有益成分，但继续提取，经济效益不合理，所以现有技术常将其用作其他用途，期刊文章(“蜂胶残渣的研究现状与开发前景”，梁聪，等，《绿色科技》，2014年12月)记载了将蜂胶残渣用作猪饲料。
蜂胶中含有大量的蜂蜡粘性物质，在超临界萃取过程中，很容易结块和粘在萃取釜壁上，不利于进一步萃取和萃取釜的清洗，严重影响萃取效率。现有技术中，为了解决该问题，降低蜂胶中蜂蜡对结块的影响，处理方法很多，一种采用化学手段和化学试剂将蜂胶中的蜂蜡去除，例如中国专利申请CN200910058342A记载了：将原料粗蜂胶在-18℃下冷冻6～24小时后再粉碎，加入5-20倍体积的预处理溶液进行搅拌处理，静置后，将上层杂质分出，其余部分过滤，滤渣经干燥后再进行超临界CO2萃取。预处理溶液为纯的乙醇、乙二醇、水或几种溶液混合物，如15％的乙醇溶液甚至纯水，或者15％的乙二醇溶液甚至纯水，预处理溶液在-10-15℃下冷却1小时以上。该方法虽然去除了蜂胶中的蜂蜡物质，但在去除蜂蜡的过程中也必然去除蜂胶中的其它有效成分；另一种在蜂胶原料中添加其它非食品原料，降低蜂胶粘度，例如中国专利CN200810046890A记载了一种萃取蜂胶得率的方法，步骤如下：将过筛10目以下的细河沙漂洗干净，干燥备用，取原料蜂胶(胶、沙胶、布胶均可)低温冷冻粉碎成颗粒状，细河沙与蜂胶按一定比例均匀混合，置于萃取备料桶内，再放入萃取釜内，依照操作规程启动起超临界CO2流体萃取装置，按设定温度、压力、时间及CO2流量进行萃取得到芳香浓郁的淡黄色蜂胶，但该方法中的河沙物质为石料，非食品原料，影响食品安全卫生，对超临界设备也有非常大的生产安全隐患，而且不易清除出去。
发明内容
本发明的目是通过合理的工艺调整，克服超临界二氧化碳萃取蜂胶过程中普遍存在的结块技术难题，提供一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法。
本发明是通过以下方式来实现，一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，具体步骤如下：
1)对蜂胶原料进行预处理；
2)将经过预处理的蜂胶原料与蜂胶残渣进行混合，之后进行超微粉碎，制得目数为20-300目的蜂胶混合物；
3)将蜂胶混合物放入萃取釜中，然后充入超临界状态二氧化碳，具体操作为：在温度为45-65℃，压力2-3.5MPa，二氧化碳流量为450-720L/h的条件下，注入超临界二氧化碳流体，在此操作下，保持二氧化碳流动15-25min；
4)萃取蜂胶，萃取釜内具体条件为：萃取温度为35-65℃，压力为25-45MPa，二氧化碳流量为150-350L/h，萃取时间为1-5h；
5)将萃取好的蜂胶放入分离釜进行分离，得到蜂胶萃取物和蜂胶残渣，其中，分离温度为25-60℃，分离压力为5-12Mpa。
蜂胶是一种粘性高的胶状物，受到压力温度等因素的作用，在萃取过程中易结块，不利于二氧化碳充分浸润原料，降低了二氧化碳与蜂胶萃取物的接触面积，从而导致萃取效率低。本发明经过二氧化碳流动后，二氧化碳与蜂胶原料进行充分混合，有利于蜂胶原料的充分浸润，降低了萃取过程中突然加压带来的原料受压情况差异较大而导致的原料结块现象，提高了接触面积，萃取效率高。
进一步地，将步骤3)和步骤4)交替循环进行。本技术方案中通过交替循环萃取，可提高萃取效率。
进一步地，步骤4)萃取过程中，在超声或者微波作用下进行。
进一步地，步骤1)蜂胶原料的预处理包括：去杂、速冻、超微粉碎；具体为将蜂胶原料经去杂后，至于零下18℃-零下25℃的冷冻设备中速冻18-25h，将速冻后的蜂胶原料用超微粉碎机粉碎后过筛处理。本技术方案中，通过速冻处理可以破坏蜂胶结构，有利于蜂胶中的有效成分在后续浸提中快速溶出，可提高萃取效率。
进一步地，所述二氧化碳的气体罐连接有增压设备和加热设备，当气体压力小于需要的压力时，经过增压设备达到所需的压力；当二氧化碳气体温度低于所需的温度时，启动加热设备达到所需的温度。
进一步地，所述二氧化碳的含水量低于0.002％。
进一步地，将步骤5)分离出来的二氧化碳进行多级过滤器净化处理后，滤掉杂质得到纯净的气体，返回气体罐内回收利用。
进一步地，步骤5)中，所述分离采用多级分离技术，具体为：第一级分离压力为6-12MPa，温度为30-60℃，得到第一萃取物；第二级分离压力为5-8MPa，温度为25-55℃，得到第二萃取物。本技术方案中，通过使用不同的压力和温度分级分离，可提高蜂胶萃取效率和纯度。
进一步地，将步骤5)分离后的蜂胶残渣进行脱水干燥粉碎处理，加入到下一批制备工艺的步骤2)与预处理好的蜂胶原料进行混合循环利用。
相对于现有技术的有益效果：
1.本发明方法选取经过超临界二氧化碳萃取得到的蜂胶残渣为加工辅料，降低了蜂胶原料萃取过程中的粘结结块现象，蜂胶残渣原料取材方便，与蜂胶原料均属于同样的蜂胶来源，既解决了蜂胶残渣的循环利用问题，减少了蜂胶残渣二次提取的成本，同时蜂胶残渣也是蜂胶类原料，富含多种有效的营养成分，有利于全面提取蜂胶中的有效成分。
2.本发明在萃取之前，经过二氧化碳流动后，二氧化碳与蜂胶原料进行充分混合，有利于蜂胶原料的充分浸润，降低了萃取过程的直接加压带来的原料受压情况差异较大而导致的原料结块现象，有利于萃取，提高萃取效率。
3.本发明蜂胶制备方法操作简单，杂质少，成本低，循环利用率高，营养成分高，得到的蜂胶萃取物得率达到21.3-24.8％，其中，黄酮含量为13.8-16.7％。
具体实施方式
本发明的上述各项技术特征和在下文(如实施案例)中具体描述的各项技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案，但本发明不仅仅局限于这些实施例，同样这些实施例也不以任何方式限制本发明。
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的制剂若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。
为了证明本发明的技术效果，特选取如下实施例和对比例来证明和比较本发明的实验效果，当然了，本申请还存在诸多实验和实验数据来验证本申请的实验效果。
实施例1
一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，包括以下具体步骤：
1)对蜂胶原料进行预处理：蜂胶原料经预选分级后，去除杂质，于-20℃的冷冻设备中速冻18h，将速冻后的蜂胶原料用超微粉碎机粉碎过筛制成50目的颗粒；
2)将破碎过筛后蜂胶与蜂胶残渣进行混合，之后进行超微粉碎，制得目数为100目的蜂胶混合物；
3)将蜂胶混合物放入萃取釜中，然后充入超临界状态二氧化碳，具体操作为：在温度为45℃，压力3.2MPa，二氧化碳流量为450L/h的条件下，注入超临界二氧化碳流体，在此操作添加下，进行二氧化碳流动15min；
4)二氧化碳流体超临界萃取：进行加压操作，控制萃取条件为：萃取温度为35℃，压力为30MPa，二氧化碳流量为150L/h，萃取时间为3h；
5)进入分离釜分离，具体参数为：第一级分离压力为6MPa，温度为30℃，得到第一萃取物；第二级分离压力为7MPa，温度为55℃，得到第二萃取物；
6)合并第一萃取物和第二萃取物，计算蜂胶萃取物得率为21.3％，黄酮含量为13.8％。
实施例2
一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，包括以下具体步骤：
1)对蜂胶原料进行预处理：蜂胶原料经预选分级后，去除杂质，于-18℃的冷冻设备中速冻20h，将速冻后的蜂胶原料用超微粉碎机粉碎过筛制成40目的颗粒；
2)将破碎过筛后蜂胶与蜂胶残渣进行混合，之后进行超微粉碎，制得目数为200目的蜂胶混合物；
3)将蜂胶混合物放入萃取釜中，然后充入超临界状态二氧化碳，具体操作为：在温度为50℃，压力2MPa，二氧化碳流量为500L/h的条件下，注入超临界二氧化碳流体，在此操作添加下，进行二氧化碳流动20min；
4)二氧化碳流体超临界萃取：进行加压操作，控制萃取条件为：萃取温度为40℃，压力为35MPa，二氧化碳流量为250L/h，萃取时间为2.5h；
5)进入分离釜分离，具体参数为：第一级分离压力为11MPa，温度为40℃，得到第一萃取物；第二级分离压力为6MPa，温度为35℃，得到第二萃取物；
6)合并第一萃取物和第二萃取物，计算蜂胶萃取物得率为22.7％，黄酮含量为14.6％。
实施例3
一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，包括以下具体步骤：
1)对蜂胶原料进行预处理：蜂胶原料经预选分级后，去除杂质，于-25℃的冷冻设备中速冻23h，将速冻后的蜂胶原料用超微粉碎机粉碎过筛制成60目的颗粒；
2)将破碎过筛后蜂胶与蜂胶残渣进行混合，之后进行超微粉碎，制得目数为300目的蜂胶混合物；
3)将蜂胶混合物放入萃取釜中，然后充入超临界状态二氧化碳，具体操作为：在温度为55℃，压力3MPa，二氧化碳流量为560L/h的条件下，注入超临界二氧化碳流体，在此操作添加下，进行二氧化碳流动24min；
4)二氧化碳流体超临界萃取：进行加压操作，控制萃取条件为：萃取温度为60℃，压力为40MPa，二氧化碳流量为150L/h，萃取时间为2h；
5)进入分离釜分离，具体参数为：第一级分离压力为9MPa，温度为45℃，得到第一萃取物；第二级分离压力为5MPa，温度为31℃，得到第二萃取物；
6)合并第一萃取物和第二萃取物，计算蜂胶萃取物得率为23.9％，黄酮含量为15.4％。
实施例4
一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，包括以下具体步骤：
1)对蜂胶原料进行预处理：蜂胶原料经预选分级后，去除杂质，于-25℃的冷冻设备中速冻23h，将速冻后的蜂胶原料用超微粉碎机粉碎过筛制成60目的颗粒；
2)将破碎过筛后蜂胶与蜂胶残渣进行混合，之后进行超微粉碎，制得目数为300目的蜂胶混合物；
3)将蜂胶混合物放入萃取釜中，然后充入超临界状态二氧化碳，具体操作为：在温度为55℃，压力3MPa，二氧化碳流量为560L/h的条件下，注入超临界二氧化碳流体，在此操作添加下，进行二氧化碳流动12min；
4)二氧化碳流体超临界萃取：进行加压操作，控制萃取条件为：萃取温度为60℃，压力为40MPa，二氧化碳流量为150L/h，萃取时间为1h；
5)在萃取釜中充入超临界状态二氧化碳，具体操作为：在温度为55℃，压力3MPa，二氧化碳流量为560L/h的条件下，注入超临界二氧化碳流体，在此操作添加下，进行二氧化碳流动12min；
6)二氧化碳流体超临界萃取：进行加压操作，控制萃取条件为：萃取温度为60℃，压力为40MPa，二氧化碳流量为150L/h，萃取时间为1h；
7)进入分离釜分离，具体参数为：第一级分离压力为9MPa，温度为45℃，得到第一萃取物；第二级分离压力为5MPa，温度为31℃，得到第二萃取物；
8)合并第一萃取物和第二萃取物，计算蜂胶萃取物得率为24.8％，黄酮含量为16.7％。
对比例1
一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，步骤2)将破碎过筛后的蜂胶混合后直接进行超微粉碎，其它步骤与实施例4相同。
最后计算蜂胶萃取物得率为18.4％，黄酮含量为10.2％。
对比例2
一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，步骤1)对蜂胶原料进行预处理：蜂胶原料经预选分级后，去除杂质后，用超微粉碎机粉碎过筛制成60目的颗粒，而不在冷冻设备中速冻；其它步骤与实施例4相同。
最后计算蜂胶萃取物得率为19.1％，黄酮含量为11.0％。
对比例3
一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，不进行步骤3)，在萃取之前，不提前注入超临界二氧化碳流体，而是直接超临界萃取，其它步骤与实施例4相同。
最后计算蜂胶萃取物得率为20.4％，黄酮含量为12.6％。
对比例4
一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，改变步骤6)二氧化碳流体超临界萃取的温度、压力、二氧化碳流量、萃取时间，其多个参数或者一个参数不在本发明要求的范围内，其它步骤与实施例4相同。
最后计算蜂胶萃取物得率为8.6-15.9％，黄酮含量为5.3-10.7％。
对比例5
一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，改变步骤7)分离釜分离的温度、压力、分离次数，其多个参数或者一个参数不在本发明要求的范围内，其它步骤与实施例4相同。
最后计算蜂胶萃取物得率为9.5-18.1％，黄酮含量为6.4-11.2％。
分析：
对照实施例4和对比例1，对比例1中蜂胶萃取物得率和黄铜含量均低于实施例4，主要是因为对比例1中没有将处理后的蜂胶与蜂胶残渣进行混合，粉碎后超临界萃取，蜂胶容易结块，在超临界二氧化碳萃取过程中，由于蜂胶原料容易结块，二氧化碳对蜂胶原料的浸润不充分，降低了有效成分和功效成分的萃取效果，此外，蜂胶残渣中的有效成分也没有提取到。
对照实施例4和对比例2，对比例2中蜂胶萃取物得率和黄铜含量均低于实施例4，主要是对比例2中对蜂胶原料没有经过速冻而是直接粉碎，速冻处理可以破坏蜂胶结构，有利于蜂胶中的有效成分在后续浸提中快速溶出，没有经过速冻处理，蜂胶的物理结构没有进一步破坏，降低了后续有效成分和功效成分的萃取效果。
对照实施例4和对比例3，对比例3中蜂胶萃取物得率和黄铜含量均低于实施例4，主要是在萃取之前，对比例3没有进行二氧化碳流动，二氧化碳与蜂胶原料没有充分混合，蜂胶原料没有充分浸润在二氧化碳中，之后直接萃取加压，蜂胶原料受压而结块，降低了萃取效果。
对照实施例4和对比例4，对比例4中蜂胶萃取物得率和黄铜含量均显著低于实施例4，主要是因为二氧化碳流体超临界萃取的温度、压力、二氧化碳流量、萃取时间，均是萃取过程中的重要参数，本发明正是通过大量实验，进行优化获得最适宜的萃取参数。
对照实施例4和对比例5，对比例5中蜂胶萃取物得率和黄铜含量均显著低于实施例4，主要是因为分离的温度、压力、分离次数，均是分离过程中的重要参数，本发明正是通过大量实验，进行优化获得最适宜的分离参数。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
1)对蜂胶原料进行预处理；
2)将经过预处理的蜂胶原料与蜂胶残渣进行混合，之后进行超微粉碎，制得目数为20-300目的蜂胶混合物；
3)将蜂胶混合物放入萃取釜中，然后充入超临界状态二氧化碳，具体操作为：在温度为45-65℃，压力2-3.5MPa，二氧化碳流量为450-720L/h的条件下，注入超临界二氧化碳流体，在此操作下，保持二氧化碳流动15-25min；
4)萃取蜂胶，萃取釜内具体条件为：萃取温度为35-65℃，压力为25-45MPa，二氧化碳流量为150-350L/h，萃取时间为1-5h；
5)将萃取好的蜂胶放入分离釜进行分离，得到蜂胶萃取物和蜂胶残渣，其中，分离温度为25-60℃，分离压力为5-12Mpa；
其中，步骤1)蜂胶原料的预处理包括：去杂、速冻、超微粉碎；具体为将蜂胶原料经去杂后，至于零下18℃-零下25℃的冷冻设备中速冻18-25h，将速冻后的蜂胶原料用超微粉碎机粉碎后过筛处理；
其中，步骤5)中，所述分离采用多级分离技术，具体为：第一级分离压力为6-12MPa，温度为30-60℃，得到第一萃取物；第二级分离压力为5-8MPa，温度为25-55℃，得到第二萃取物；
其中，将步骤5)分离后的蜂胶残渣进行脱水干燥粉碎处理，加入到下一批制备工艺的步骤2)与预处理好的蜂胶原料进行混合循环利用；
其中，将步骤5)分离出来的二氧化碳进行多级过滤器净化处理后，滤掉杂质得到纯净的二氧化碳气体，返回气体罐内回收利用。
2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，其特征在于，将步骤3)和步骤4)交替循环进行。
3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，其特征在于，步骤4)萃取过程中，在超声或者微波作用下进行。
4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳的气体罐连接有增压设备和加热设备，当气体压力小于需要的压力时，经过增压设备达到所需的压力；当二氧化碳气体温度低于所需的温度时，启动加热设备达到所需的温度。
5.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳的含水量低于0.002％。
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