低值食物蛋白综合利用技术作业(共6页)

1、考试(kosh)科目： 低值食物蛋白(dnbi)综合利用技术 课程(kchng)编号： 考卷类型：（A/B）姓名： 汤 学号： 阅卷教师： 曾 成绩： 超临界萃取技术在食品工业中的研究现状摘要：本文介绍了述了超临界萃取技术的原理、特点及其在食品中的研究进展，并介绍了超临界萃取技术在天然香料、色素的生产、油脂的提取分离、食品中功能成分的提取等方面的应用，并对今后的发展趋势作了预测。关键字：超临界 食品工业 应用Abstract: This paper introduces the state of the supercritical extraction technology principle

2、s, characteristics and research progress in food, and introduced supercritical extraction technology in the extraction of natural spices, pigment production, oil separation, extraction of functional food ingredients, etc. applications, and future trends were predicted.Key words: Supercritical Food i

3、ndustry Applications 超临界流体萃取(Supercritical fluid extraction，简写SCFE)是一种较新型的萃取分离技术，其起源于20世纪40年代，20世纪70年代投入工业应用，并取得成功。过去，分离天然的有机成分一直沿用水蒸汽蒸馏法、压榨法、有机溶剂萃取法等。水蒸汽蒸馏法需要将原料加热，不适用于化学性质不稳定成分的提取；压榨法得率低；有机溶剂萃取法在去除溶剂时会造成产品质量下降或有机溶剂残留；超临界流体萃取法则有效地克服了传统分离方法的不足，他利用在临界温度以上的高压气体作为溶剂，分离、萃取、精制有机成分。1超临界萃取技术的基本原理 超临界流体(Sup

4、ercritical Fluid，简写为SCF)，是超过临界温度(Tc)和临界压力(Pc)的非凝缩性的高密度流体1。超临界流体没有明显的气液分界面，既不是气体，也不是液体，是一种气液不分的状态，性质介于气体和液体之间，具有优异的溶剂性质，粘度低，密度大，有较好的流动、传质、传热和溶解性能。流体处于超临界状态时，其密度接近于液体密度，并且随流体压力和温度的改变发生十分明显的变化，而溶质在超临界流体中的溶解度随超临界流体密度的增大而增大。超临界流体萃取正是利用这种性质，在较高压力下，将溶质溶解于流体中，然后降低流体溶液的压力或升高流体溶液的温度，使溶解于超临界流体中的溶质因其密度下降溶解度降低而析

5、出，从而实现特定溶质的萃取。2超临界技术的实验流程2 冷却水 放空CO2 CO2 低温浴槽 高压泵 预热器 萃取器 分离器 产品 3超临界萃取技术的流体材料 已研究过的萃取剂有多种，如：乙烯、乙烷、正戊烷、一氧化亚氮、二氧化碳、六氟化硫、甲醇、乙醇、丁醇、氨和水等。用超临界萃取方法提取天然产物时，一般用CO2作萃取剂。这是因为：a)临界温度和临界压力低(Tc=311，Pc=738106 Pa)，操作条件温和，对有效成分的破坏少，因此特别适合于处理高沸点热敏性物质，如香精、香料、油脂、维生素等。b)CO2可看作是与水相似的无毒、廉价的有机溶剂。c)CO2在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不污

6、染环境，且可避免产品的氧化。d)CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金属，并且无有害溶剂的残留。e)在超临界CO2萃取时，由于CO2的临界密度(=0448 g/cm3)是常用超临界溶剂中最高的，因而对有机物溶解能力强、选择性好；被萃取的物质通过降低压力，或升高温度即可析出，不必经过反复萃取操作，所以超临界CO2萃取流程简单。因此超临界CO2萃取特别适合于对生物、食品、化妆品和药物等的提取和纯化。在环境化学中他能出色地替代许多有害、有毒、易挥发、易燃的有机溶剂；他还可看作与水最相近、价格最便宜的溶剂；他可以从环境中来，用于化工过程后再回到环境中去，无任何毒副作用。因其有完全“绿色”的特性而广泛应

7、用。当然，最重要的原因还是他较温和的临界条件(Tc=31，Pc=784106 Pa)。但是，单一的超临界萃取溶剂对某些溶解度很低、选择性不高的物质具有局限性，因此在纯气体溶剂中加人附加组分(即夹带剂)得到了广泛的研究。夹带剂作为混合溶剂的一种，可强烈影响超临界气体的溶解能力、选择性及P-V-T性质，他的作用是： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 大大增加被分离组分在气相中的溶解度；可使溶质的选择性(分离因子)大大提高；增加溶质溶解度对温度、压力的敏感程度；同有反应的萃取精馏相似，可作反应物；能改变溶剂的临界参数。4超临界萃取技术的特点3超临界流体技术在萃取和精馏过程中，作为常规分

8、离方法的替代，有许多潜在的应用前景。其优势特点是：a)操作温度低。能较完好地使萃取物的有效成分不被破坏，不发生次生化，可在接近常温下完成萃取工艺，对热敏性食品以及食品的风味不会产生影响；特别适合那些对热敏感性强、容易氧化分解、破坏成分的提取和分离。b)在高压、密闭、惰性环境中，选择性萃取分离天然物质精华。在最佳工艺条件下，能将提取的成分几乎完全提出，从而大大提高了产品的收率和资源的利用率。c)萃取工艺简单，效率高且无污染。萃取过程通常将原料和超临界流体一同进人萃取釜，在萃取釜内超临界流体有选择地将原料中的组分溶解在其中，然后含有萃取物的超临界流体经过恒温降压或恒压升温进入分离釜，在分离釜内将萃

9、取物与超临界流体分离，分离后的超临界流体经过精制可循环使用。5超临界萃取技术在食品工业中的应用我国食品工业应用超临界萃取技术已逐步由实验室研究走向产业化，集中用在提取动植物油脂、色素、香料及食品脱臭方面。5.1天然香料、色素的生产超临界萃取技术生产天然香料的主要原料有鲜花、水果皮等，主要产品为精油，还可提取其他风味物质，如大蒜中的大蒜素、大蒜辣素；生姜中的姜辣素；胡椒中的胡椒碱及辣椒中的辣椒素等。FTemelli等用超临界萃取柑桔香精油，在70、83 MPa下得到柑桔风味浓厚的桔香精油4。TBaysal用超临界萃取法从香菜种子中分离得到柠檬香油和香芹酮5。IPapamichail对芹菜种子先研

10、磨，再用超临界CO2提取植物油。Zekovic Z用超临界C02提取百里香。张骊等从墨红花中用超临界C02提取的精油香气与鲜花相近6。 超临界CO2还可以分离天然色素。超临界CO2可从辣椒中直接提取辣椒色素。Rozzi NL研究了在温度3286和压力1378 MPa4826 MPa的条件下从番茄副产品中提取番茄红素，结果表明在86、3447 MPa的条件下得到了388的最大提取率7。孙庆杰从番茄中提取番茄红素，在压力15 MPa2 5 MPa、温度4050、流量20 kgh、萃取时间1 h 2 h，番茄皮中90以上番茄红色素可萃取出来。用己烷萃取可可色素的萃取率为7580，而超临界C02萃取率

11、达908。5.2在啤酒生产中的应用 啤酒花是啤酒生产中主要的辅料，赋予啤酒特有的苦味和香味，是啤酒酿造中的防腐剂和芳香剂。对啤酒花进行深加工，萃取其有效成分，或对其萃取物进一步分离、异构，再应用于啤酒酿制中，以提高啤酒苦味值和酒花成分的利用率，减少运输和贮存的费用。从20世纪80年代开始，一些发达国家如美国、德国、澳大利亚等都在大量使用啤酒花萃取物9。目前，国内一些啤酒生产厂家也在积极试用啤酒花萃取物，使啤酒花萃取物的应用得到进一步的推广。由于啤酒花是季节性生产以及产地一般较偏远，啤酒生产厂每年都要花费大量的运输和冷贮费用。且普通压缩啤酒花的质量，特别是啤酒花精油，随着贮存时间的延长而降低和被

12、氧化，啤酒花中有效成分的利用率明显降低。因此，提取啤酒花中有效成分以便于保存及降低运输费用、提高有效成分利用率是十分必要的10。传统方法是用己烷、二氯甲烷等有机溶剂进行萃取，产品质量差，且存在化学溶剂残留。5.3在蜂产品加工中的应用5.3.1 蜂胶 由于粗胶里含有蜂蜡等杂质，必须进行提纯。目前主要通过水、丙酮、乙醚、乙醇等溶剂进行萃取11。乙醇萃取蜂胶液不足之处在于难量化和配伍，并有可能引起服用者的一些过敏反应，而其他溶剂萃取率不高。使用超临界萃取技术萃取蜂胶中有效成分已越来越受到大家的关注。超临界CO2萃取分离整个过程在一个高压密闭容器中进行，没有细菌和任何外来杂质污染物，同时，系统中各段温

13、度在萃取生物活性物质时都不超过65，从而保证蜂胶中的热敏性物质不被破坏，又由于C02为惰性气体，蜂胶不会被氧化。超临界流体更能有效地将蜂胶分离，不需要一般有机溶剂萃取时的溶剂加热回收过程，故不会产生有机溶剂残留的缺点，且萃取速度快，特别适于提取蜂胶中的易挥发性物质12。5.3.2蜂花粉 随着超临界萃取技术应用范围的扩大，其在蜂花粉中的应用得到了进一步研究。冯武等对云南松花粉使用超临界CO2技术进行脱脂研究，探索出超临界CO2萃取脱脂云南松花粉的最佳参数13。5.4提取黄酮类 黄酮类化合物具有多种药理作用，对该类物质进行分离是药物分析的一个重要领域。国外学者用超临界萃取技术从黄芩根中萃取黄芩甙和

14、黄芩甙元，回收率分别达90和8814。近年来，人们对银杏叶的研究较深入，尤其是对银杏黄酮和银杏内酯的研究。国内用乙醇和大孔吸附树脂提取的银杏叶粗品中有害成分(银杏酸)含量为20 g/kg，经CO2超临界萃取，以乙醇作为添加剂，提取精制后的银杏酸的含量为0.2 g/kg。用反相高效液相色谱法对银杏叶超临界CO2提取物中黄酮类化合物进行分析，证明用超临界C02提取银杏叶中药成分是切实可行的。5.5提取生物碱 超临界流体萃取用于生物碱的研究起步较早，德国在1978年建成的第一套工业化规模超临界流体萃取装置是用来对咖啡因生物碱的萃取15。因大多数生物碱都有极性，用纯CO2难以达到完全萃取和选择性萃取的

15、目的，通常加入一种超临界溶剂(如丙烷)和改性剂。从烟草中提取天然烟碱通常用有机溶剂法，常出现胶着状态，处理和分离均困难。国内研究者用体积分数70的乙醇作为夹带剂，进行超临界萃取可获得93.6的回收率，且烟草不需要预处理，提取物烟碱含量高，油状杂质少，后续分离效果好。6超临界萃取技术面临的问题及前景展望61 超临界萃取技术面临的问题16 与传统化学分离提取方法相比，超临界萃取技术具有许多优点，但也存在一些问题，主要是处理成本高、设备生产能力低、对有些成分提取率低，另外还有能源的回收、堵塞、腐蚀等技术问题有待解决但它作为一种国际上公认的绿色提取技术，其本身特性显示巨大生命力。随着当今社会高度发展，

16、维护和保持一个可持续发展的环境是人类共同的要求和期望，无论是环境保护、污染的治理，还是人们对天然产物和绿色食品的青睐，超临界技术将拥有更为广阔的发展空间。我国从20世纪70年代末80年代初开展了超临界流体技术的研究。国家对此项技术的研究也给予了较犬的支持，但与世界先进水平相比，尚存一定差距。我国具有丰富的天然植物、药物资源，开发和利用这些资源具有重要意义，应加强超临界萃取技术的基础理论和应用研究。62展望 超临界萃取技术发展和应用日趋成熟，其分离效率高、能耗低，越来越受到人们的关注。将该技术应用于发酵法酒精生产过程中，不仅提高了产品的质量，增加了产品的附加值，而且有利于实现酒精酿造过程的清洁生

17、产。 目前，超临界萃取技术和设备由于投资和操作成本等问题，在发酵法酒精生产过程的应用还受到一定的限制，随着超临界CO2萃取技术和装备的不断拓展与完善，超临界萃取技术在酿酒生产中的应用有可能实现较大的突破17。参考文献1颜伟玉，李琳，谢国秀超临界萃取技术及其在蜂产品加工中的应用J.养蜂科技，2006(1):3637,352陈必春，毛多斌，郭鹏，等超临界萃取技术在食品工业中的应用J.食品工程，2008(2):693张志伟，杨中平超临界流体萃取技术在农产品精深加工中的应用J.陕西农业科学，2005(5):64664王建鸣超临界萃取技术的新进展J.高等函授学报：自然科学版，2006(1)：5658，6

18、45李疆，周红超临界萃取技术及其在啤酒花浸膏生产上的应用J.酿酒，2008(3)：53556韩玉谦，隋晓，冯晓梅，等超临界CO2萃取蜂胶有效成分的研究J.精细化工，2003，20(7)：4224247吴晓闯，昊家森超临界CO2流体萃取蜂胶工艺前景灿烂J.养蜂科技2004(7)：138陈岚，满瑞林超临界萃取技术及其应用研究J.现代食品科技，2006(1)：1992029吕维忠，钟振声，黄少烈大豆粗磷脂的超临界CO2提纯工艺研究J.食品工业，2001(1)：40一42 10 Hernndez, P., Navarro, J. L., & Toldr, F. (1999). Lipids of po

19、rk meat as affected by various cooking techniques. Food Science and Technology International, 5, 501508.11 Jurez, M., Failla, S., Ficco, A., Pea, F., Avils, C., & Polvillo, O. (2010). Buffalo meat composition as affected by different cooking methods. Food and Bioproducts Processing, 88, 145148.12 Ju

20、ntachote, T., Berghofer, E., Siebenhandl, S., & Bauer, F. (2007). The effect of dried galangal powder and its ethanolic extracts on oxidative stability in cooked ground pork. LWT-Food Science and Technology, 40, 32433013 Kosulwat, S., Greenfiel, H., & Buckle, A. (2003). True retention of nutrients on cooking of Australian retail lamb cuts of differing carcass classification characteristics. Meat Science, 65, 14071412.14 Lorenzo, J. M. (2013). Horsemeat as a source of valuable fatty acids. European Jo