SFE在海洋生物深加工领域中的研究进展

1、超临界流体萃取技术及其在海洋生物资源深加工领域的争辩进展摘要：简要介绍了超临界流体萃取技术的根本原理，及其在中药、中草药、食品加工领域的应用实例，较具体地介绍了此技术在海洋生物活性物质的技术运用。指出超临界流体萃取技术是一种型高效分别技术,也是现代工业众多领域的关键技术之一。关键词：超临界流体萃取技术；中药；食品；海洋生物；应用1、超临界流体萃取的根本原理超临界流体萃取是利用超临界流体的特别性能进展萃取的一种型高效分别技术。当流体的温度和压力分别超过其临界温度和临界压力时 ,则称该状态下的流体为超临界流体。超临界流体的密度接近于液体,而溶质在溶剂中的溶解度一般与溶剂的密度成正比,因而超临界流体

2、具有与液体溶剂相当的萃取力气。超临界流体的粘度和集中系数与气体的相近,因而超临界流体具有气体的低粘度和高渗透力气,故在萃取过程中的传质力气远大于液体溶剂的传质力气。超临界流体萃取在临界点四周操作,此时温度和压力的微小变化将引起流体溶解力气的显著变化。利用这一性质,可在较高压力下,使溶质溶解于超临界流体中,然后通过降压或升温的方法来降低流体的密度 ,从而使溶解的溶质因溶解度下降而析出 , 这就是超临界流体萃取的根本原理。2、超临界流体的进展1822年，Cagniard 首次报道物质的临界现象。1879年，Hanny and Hogarth 觉察了超临界流体对固体有溶解力气，为超临界流体的应用供给

3、了依据。1943年，Messmore首次利用压缩气体的溶解力作为分别过程的根底，从今才进展出超临界萃取方法。1970年，Zosel承受sc-CO2萃取技术从咖啡豆提取咖啡因，从今超临界流体的进展进入一个阶段。1992年，Desimone 首先报道了sc-CO2为溶剂，超临界聚合反响，得到分子量达27万的聚合物,开创了超临界CO2高分子合成的先河。3、目前国内外超临界流体技术争辩开发的动向经过一百多年，尤其是最近30年来的争辩，超临界流体技术在化学化工、材料工程、食品工程、生物工程以及环境科学等方面均得到了广泛应用，成为这些学科中的兴技术。超临界流体萃取在医药工业、食品工业、化学工业、环保领域、

4、大气样品分析、土壤样品分析、地质样品中其他污染物分析、水样分析、生物质样品分析、分析化学中均得到了广泛的应用。尤其在医药工业中，由于超临界流体萃取技术具有优于传统分别技术的特点而受到广泛关注。4、超临界流体萃取在医药工业的应用实例 超临界流体萃取技术提取中药有效成分的优点与传统提取方法相比,利用超临界流体萃取技术提取中药有效成分具有很多独特的优点。超临界流体萃取兼有精馏和液液萃取的某些特点。溶质的蒸气压、极性及分子量的大小均能影响溶质在超临界流体中的溶解度 ,组分间的分别程度由组分间的挥发度和分子间的亲和力共同打算。一般状况下 ,组分是按沸点凹凸的挨次先后被萃取出来 ;非极性的超临界CO2 流

5、体仅对非极性和弱极性物质具有较高的萃取力气;超临界流体萃取在临界点四周操作,因而特别有利于传热和节能。这是由于当流体接近临界点时,气化潜热将急剧下降。在临界点处,可实现气液两相的连续过渡。此时,气化潜热将急剧下降。在临界点处,可实现气液两相的连续过渡。此时,气液两相界面消逝,气化潜热为零;超临界流体的萃取力气取决于流体的密度,因而可便利地通过调整温度和压力来加以把握,这对保证提取物的质量稳定是格外有利的;超临界萃取所用的萃取剂可循环使用,其分别与回收方法远比精馏和液液萃取简洁,且耗能较低。实际操作中,常承受等温减压或等压升温的方法,将溶质与萃取剂分别开来;当用煎煮、浓缩、枯燥等传统方法提取中药

6、有效成分时,一些活性组分可能会因高温作用而破坏。而超临界流体萃取过程可在较低的温度下进展,如以CO2 为萃取剂(临界温度为31. 1)的超临界萃取过程可在接近于室温的条件下进展,因而特别适合于热敏性组分的提取,且无溶剂残留。 超临界流体萃取技术在中草药除杂及提取物精制中的应用超临界流体萃取技术除用于提取中药有效成格外,还可用于中药中有毒、有害成分的去除。今后的主要争辩方向目前,超临界流体萃取技术已成为实现中药现代化的关键技术之一。从中药现代化的角度,今后的争辩方向主要有以下几个方面。1、加强中药复方超临界提取工艺的争辩将是今后有待解决的重要课题。此外, 将超临界流体技术与结晶、超细粉碎等过程结

7、合起来用于中药剂型的开发 ,以推动中药制剂的现代化,也是今后的一个重点争辩方向。2、将对现有的试验测试技术进展改进,以丰富和完善各种中药体系在超临界条件下的相平衡及传热、传质数据,并建立描述超临界流体萃取过程的热力学和动力学模型,从而为超临界流体萃取过程的设计和优化供给理论依据。3、一些传统分别技术的某些强化措施有可能用于超临界流体萃取过程。目前,有关超临界流体萃取过程的强化争辩少有报道,这方面尚有很多工作要做。4、承受单一的超临界流体萃取技术往往不能满足产品的纯度要求,此时可将超临界流体萃取技术与其他分别技术(如精馏、膜分别等)耦合起来,以形成更为高效的复合分别技术。5、,加强超临界流体萃取

8、过程的放大争辩及其配套设备的开发,以推动超临界流体萃取过程的工程化,也是今后的一个重点争辩方向。可以预见,随着争辩的不断深入,超临界流体萃取技术在推动中药现代化的进程中将发挥出更大的作用。5、超临界流体萃取在食品工业的应用实例超临界流体萃取在食品中的应用，主要是近20年的事情。在食品加工中，几乎都承受CO2作为萃取剂。植物油的萃取大豆、向日葵、可可、咖啡、棕榈等的种子；动物油的萃取鱼油、肝油等；从茶、咖啡中脱除咖啡因，啤酒花的萃取可消退农药的污染；食品的脱脂无脂淀粉、油炸食品等；香料的萃取；植物色素的萃取及各种物质的脱色、脱臭。尽管超临界流体萃取自然色素具有很多的优点，但目前我国在这一领域还未

9、得到广泛的工业化应用。主要缘由是超临界设备一次性投资较大，而且萃取自然色素的工艺尚不成熟。但是由于超临界流体萃取的种种优点，目前很多厂家已经或正预备投资购置超临界设备。超临界流体萃取自然色素工艺的争辩是今后进展的一个重点。特别是随着人们对功能性自然色素的生疏和重视，信任超临界流体萃取将取代传统的溶剂法提取自然色素，生产出高纯度、高品质的色素产品，以满足使用和出口的需要。6、超临界流体萃取技术在海洋生物活性物质的应用海洋生物资源又称海洋水产资源。指海洋中隐蔽的经济动物和植物的群体数量，是有生命、能自行增殖和不断更的海洋资源。其特点是通过生物个体种和种下群的生殖、发育、生长和老替代，使资源不断更，

10、种群不断补充，并通过确定的自我调整力气到达数量相对稳定。我国海洋生物资源高达20278种，其中鱼类3032种、螺贝类1923种，蟹类734种、虾类546种，藻类790种。其中，作为经济捕捞对象，在渔业统计和市场上列名的有200多种，这些足以说明我国海洋水产生物的资源丰富和物种丰富度高。我国的海洋渔场是世界上重要的渔场之一，假设在保持生态平衡的条件下，年可捕鱼量可保持500万t以上，是进展浅海养殖业和海上牧场，形成具有战略意义食品供给基地的重要资源。另外，远洋渔业还有较大的进展潜力。从海洋生物中提取脂肪物活性物质提取中的应用从海洋生物中提取脂肪有不同的目的 , 一是由于有些海洋生物的脂肪中含有丰

11、富的n-3系列高度不饱和脂肪酸, 特别是DHA和EPA ,这两种高度不饱和脂肪酸具有很高的药用价值, 能降低血脂, 抑制血小板分散, 延缓血栓形成, 提高生物膜液态性等作用, 是防治心脑血管疾病的良好保健品和药品它们还能抑制某些肿瘤的发生, 降低肿瘤生长速度对糖尿病、大肠溃疡等也有较好的疗效。DHA 和EPA还有很高的养分价值, 能促进大脑发育, 改善大脑功能, 提高学习记忆力气, 对婴幼儿的大脑发育极为重要。近年来人们对DHA更加重视, 认为DHA是人脑必不行少的养分物质, 是当今国际科学界最为推崇的养分要素之一。从海洋生物中提取脂肪的目的之一, 正是为了获得DHA和EPA等高度不饱和脂肪酸

12、另一目的则是由于脂肪在生物组织中简洁氧化 , 使生物组织不易保存 , 影响它的品质 , 因而需要从中将其除去。从陆生植物, 如从黄豆、棉籽、菜籽、柠檬、葵花籽、沙棘籽和沙棘果、月见草籽等植物种子或其他组织中直接抽提脂肪的报道已相当多。从海洋生物中直接抽提脂肪也有一些报道, 但不是很多。Hardardottir和Kinasella(1988)曾用技曾用技术从虹缚鱼肉中萃取脂肪和胆固醇 , 其目的是提高蛋白质的质量。Yamaguchi等人(1986)报道了从南极磷虾中提取脂肪的结果。用SFE法直接从中抽提油脂, 得到了没有磷脂的中性磷虾油 ,并且把变了质的脂类化合物从其中除去。用SFE技术从海洋贝

13、类中直接提取油脂尚未见报道。作者近年来利用这一技术从扇贝下脚料中提取扇贝油取得了成功, 抽提率可达85%以上, 得到的扇贝油质量很好。从海洋生物油脂中分别提取高度不饱和脂肪酸EPA和DHA在海洋生物油脂中的浓度一般不高 ,这是由其在油脂中构造所打算的。为了获得高浓度的EPA和DHA, 就需要对油脂中的高度不饱和脂肪酸进展分别提取, 目前争辩最多的是从鱼油中分别提取这两种高度不饱和脂肪酸。这也是目前EPA和DHA最主要的来源。从鱼油中分别提取EPA和DHA最先使用的常规方法是尿素包合法, 即是用尿素将鱼油中饱和的和低度不饱和的脂肪酸包合起来 , 从而使EPA和DHA等高度饱和脂肪酸得以浓缩。这种

14、方法的最大缺点是操作繁琐, 要使用大量的有机溶剂, 而且EPA和DHA在操作过程中简洁受到热、光和氧的破坏。其他的一些分别技术, 如真空精馏、分子精馏、高压液相色谱法等也都存在这样那样的缺点, 因此用SFE技术分别和日益受到人们的重视.对鱼油的直接萃取EPA和DHA在鱼油中主要是以甘油三酷的形式存在 , 它们是与其他脂肪酸一起结合在甘油分子上的。SFE技术对鱼油的直接萃取, 并不能将EPA和DHA从甘油分子上解离下来得以分别, 而只能将其与其中的色素、产生臭味的化合物如某些醛类、酮类以及其中的局部游离脂肪酸等分别开来。用SFE技术来精炼鱼油,取得了满足的结果, 其操作简便, 不需使用任何有机溶

15、剂, 脱色、脱臭效果很好。把甘油三酷变成脂肪酸醋后再行萃取对鱼油直接萃取虽然操作简洁, 本钱低, 但是这种方法难以提高产品中EPA 和DHA的浓度。要想得到高浓度EPA和DHA, 必需把它们从甘油三酷上解离下来, 使之成为游离脂肪酸或脂肪酸酷的形式, 再用SFE技术进展分别, 才有可能由于游离脂肪酸简洁被氧化, 通常是使其成为甲酷或乙酷的形式再进展分别。鱼油变成脂肪酸酷后, 在简洁的SFE萃取系统中通过逐步增压的方法, 分子量比较小的脂肪酸酷在压力较低的状况下先萃取出来 , 而分子量比较大的EPA和DHA则在压力比较高的条件下才被萃取出来, 从而能起到对其浓缩的作用。但但是由于鱼油中不同脂肪酸

16、之间的分子量差异不是很大 , 而且其中还含有EPA与DHA或分子量一样的低度不饱和脂肪酸, 这些都很难通过逐步增压的方法在简洁的萃取系统中得到分别, 因此这种方法很难得到高浓度的以EPA和DHA。而要到达这一目的, 必需把SFE技术与其他分别技术, 如尿素包合技术、精馏塔技术、银树脂层析技术等结合起来才有可能。从海洋生物中提取自然色素由于人们对安全性、自然性、安康性食品要求的呼声越来越高, 作为一种重要的食品添加剂食用自然色素越来越受到人们的青睐 , 海洋自然色素的提取和应用也越来越受到重视。但是目前用SFE从海洋生物中提取夭然色素的报道还很少。B胡萝卜素也是一种色素,这是一种脂溶性的、良好的

17、食用色素, 可以应用于食品加工工业。但它不仅仅是色素, 更重要的是具有很高的养分价值和药用价值, 它是维生素A的前体, 可以用来治疗因缺乏维生素A诱发的疾病, 如夜盲症等。近来的争辩还觉察, 它还具有抗年轻和预防多种癌症的作用。目前使用的B 胡萝卜素主要是化学合成的, 由于人们对自然产品越来越重视 , 因此从自然植物中提取的B胡萝卜素更加受到欢送, 其价格也很贵。有的海洋生物中B胡萝卜素的含量很高, 因此争辩开发海洋生物中的 B胡萝卜素很有价值。 Cygnarowicz和Seider(1990)曾争辩了用SFE技术从发酵液中提取B胡萝卜素。Chang等人则利用类似技术分别B胡萝卜素混合物, 成功地将B胡萝卜素与其氧化物分