專利名稱：：超臨界CO₂萃取波棱瓜籽油工藝的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種波棱瓜籽油的提取工藝，具體地說涉及一種利用超臨界狀態(tài)下的二氧化碳流體做萃取劑，從波棱瓜籽中提取以油酸、亞油酸、亞麻酸為主的波棱瓜籽油的方法。
背景技術：
：波棱瓜籽為葫蘆科波棱瓜屬波棱瓜/fer;etas"pej"M^peo^y7CiA/as^/z(Ser.)Baill.Wall)的成熟種子，為藏醫(yī)常用藥，產于中國西藏、四川、云南等地及印度、尼泊爾等國。藏醫(yī)認為其能瀉肝火、膽熱、解毒、助消化，用于治療赤巴病、肝病及消化不良等。波棱瓜籽是藏藥中治療肝病的首選藥物之一，在用于治療肝病的藏藥處方中，絕大多數(shù)有波棱瓜配伍。波棱瓜籽中脂肪油含量很高，初步的GC-MS分析表明，波棱瓜籽中含有多種不飽和脂肪酸，其中含亞麻酸15%，亞油酸25%，油酸40%。亞麻酸和亞油酸分別屬于n-3型和n-6型多不飽和脂肪酸，具有多種生理功能，如降血脂，防止動脈粥樣硬化，防止血栓形成，抑制腫瘤生長；抗炎、抑制潰瘍及胃出血等作用。油酸能有效保護心血管系統(tǒng)，降低糖尿病等因代謝而引起的疾病的發(fā)病率。波棱瓜籽油中富含多不飽和脂肪酸，具有一定的開發(fā)利用前景。截至目前，波棱瓜及波棱瓜籽油的報導較少。錢毓洲報導的專利"波棱瓜籽提取物、其滴丸劑及制備方法和應用"(CN1857367A)，用80%乙醇煎煮提取，濾液經堿和酸調節(jié)pH后，沉淀物用石油醚清洗后在40-IO(TC下減壓干燥得提取物。波棱瓜籽油的提取主要是石油醚加熱回流提取法，如張梅等報導的"藏藥波棱瓜籽脂肪油成分的氣相色譜-質譜分析"(成都中醫(yī)藥大學學報，2004,27(4))，劉興利報導的"波棱瓜籽中脂肪油相關成分的氣相色譜分析方法研究"(西南民族大學學報，自然科學版，2005，31(6))。上述用有機溶劑提取的方法不可避免的存在溶劑殘留，并且中間步驟溫度較高對熱敏性和易氧化物質不利。發(fā)明的內容針對上述提取方法的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種超臨界C02萃取波棱瓜籽油的工藝，該工藝以正交實驗和單因素實驗結合考察萃取溫度、萃取壓力、C02流量、萃取時間以及粒徑對超臨界C02萃取波棱瓜籽油的影響，優(yōu)選得出了最佳工藝，從而為波棱瓜籽的綜合開發(fā)利用奠定了基礎。本發(fā)明采用以下技術方案一種超臨界C02萃取波棱瓜籽油的工藝，采用超臨界C02萃取裝置提取，裝置包括C02貯氣罐、冷凝罐、高壓泵、萃取釜I、萃取釜II、分離釜I、分離釜II構成的循環(huán)系統(tǒng)，其特點在于將波棱瓜籽粉碎至粒度為20-i00目，裝入萃取釜中，調節(jié)萃取釜、分離釜I(一級分離)、分離釜II(二級分離)的溫度使它們分別達到35-6CTC、40-50°C、30-40°C，打開C02貯氣罐，對萃取釜進行加壓，當萃取釜壓力達到20-40MPa時，打開控制分離釜I和分離釜II壓力的閥門，分別調整分離釜I的壓力為5-7MPa，分離釜II的壓力為4-5MPa，同時調節(jié)C02流量為20-40L/h，保持溫度和壓力，萃取l-4h，每隔30min收集一次萃取物，稱重，計算萃取率，即得波棱瓜籽油。本發(fā)明的優(yōu)點和效果1、該工藝以正交實驗和單因素實驗結合考察萃取溫度、萃取壓力、C02流量、萃取時間以及粒徑對超臨界C02萃取波棱瓜籽油的影響，優(yōu)選得出了最佳工藝；2、該方法具有提取效率高、C02氣體易得并可循環(huán)使用、操作溫度低、溶解能力強、無毒、無污染、無溶劑殘留及產品易分離等優(yōu)點，克服了溶劑提取法在分離過程中需加熱蒸餾，油脂易氧化、酸敗等缺點，特別適合于藥品、食品工業(yè)生物活性物質和熱敏性物質的分離提取。另外，它還不需要油脂工業(yè)經常采用的除磷脂、膠質、蛋白、溶劑、臭味等雜質的精煉工藝，可以極大的保持油脂的天然本色。這些優(yōu)點為超臨界C02萃取技術應用于開發(fā)藥品等高附加值的油脂工業(yè)奠定了基礎。3、實驗數(shù)據(jù)表l超臨界C02萃取波棱瓜籽油正交實驗因素水平表水平溫度(A)/°C壓力(B)/MPaC02流量(C)/L/h時間(D)/h14525301.525030352.535535403.5表2超臨界C02萃取波棱瓜籽油單因素水平表水平溫度(A)/。C壓力(B)/MPaC02流量(C)/L/h粒徑(E)/目時間(D)/h1352020201.02402525401.53453030602.04503535802.555540401003.06603.55正交實驗結果正交實驗結果見表3，表3中kl，k2，k3分別為相應水平所得萃取率的平均值，R為極差。由表3可以看出，萃取溫度k2>k3>kl;萃取壓力k3>k2>kl;C(V流量k3>k2>kl;萃取時間k3>k2>kl。因此，波棱瓜籽油的最佳萃取條件組合為(A2B3C3D3)，即萃取溫度5(TC、壓力35MPa、C02流量40L/h、時間3.5h。溫度、壓力、C02流量、時間四因素的極差分別為2.18、10.21、3.19、11.66，表明時間對波棱瓜籽油萃取的影響最大，各因素對萃取率的影響依次為時間>壓力>0)2流量>溫度。表3正交實驗結果及直觀分析<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>k326.0230.6127.4230.71R2.1810.213.1911.66單因素實驗結果正交實驗是根據(jù)正交性從全面實驗中挑選出部分具有代表性的點進行實驗，雖然正交實驗設計是一種高效、快速、經濟的實驗設計方案，但該實驗設計是一種不完全實驗設計；另外，由于實驗條件限制，一般情況下正交實驗中設置的水平不夠多，實驗中出現(xiàn)的最佳因素組合并不一定就是實際中的最佳條件。因此，對各因素進行了單因素實驗，以期得出超臨界C02萃取波棱瓜籽油的最優(yōu)化工藝條件。單因素實驗的因素水平已在表2中列出。單因素實驗中由于設備所限，設備能達到且穩(wěn)定的最大C02流量為40L/h，最大且穩(wěn)定的壓力為40MPa。單因素實驗結果見表4表8(出油率為兩次實驗平均值)。表4溫度單因素實驗結果溫度(。c)354045505560出油率(%)30.0831.6432.8535.0234.8633.11表5壓力單因素實驗結果壓力(MPa)2025303540出油率(%)13.4226.2130.0534.8635.147表6C(V流量單因素實驗結果co2流量(L/h)2025303540出油率(%)26.8630.2333.0534.7735.18表7粒徑單因素實驗結果粒徑(目)20406080100出油率24.3631.1533.8435.1533.17表8時間單因素實驗結果時間(h)1.01.52.02.53.03.5出油率18.2625.3529.8733.3235.1835.46最優(yōu)工藝組合的確定1、萃取溫度表3正交實驗結果和表4單因素實驗結果都顯示最佳萃取溫度為50°C，超過5CTC后出油率下降，兩表中5CTC下的萃取率比45"C的萃取率分別高出2.18%和2.17%，因此，最佳工藝選擇萃取溫度為5(TC。2、萃取壓力表3正交實驗結果顯示萃取波棱瓜籽油的最佳壓力為35MPa，而表5單因素實驗結果顯示最佳萃取壓力是40MPa。表3正交實驗顯示，在25MPa-35MPa之間，出油率顯著增加。由表5可知，當萃取壓力在20MPa-35MPa之間時，波棱瓜籽油出油率急劇增加，當萃取壓力為40MPa時，出油率僅僅比35MPa高出0.28%，考慮40MPa的高壓會增加成本，達到了儀器能承受的上限，并且存在壓力不穩(wěn)的現(xiàn)象，因而最佳工藝選擇萃取壓力為35MPa。3、C02流量表3正交實驗結果顯示最佳C02流量為40L/h，表6單因素實驗結果也顯示最佳C02流量亦為40L/h。在表3中，在30-40L/h之間，出油率變化并不顯著，40L/h出油率僅比35L/h出油率高1.51%，而C02流量為40L/h時消耗0)2氣體明顯增多。在表6單因素實驗中，當C02流量在20-35L/h之間時，出油率明顯增加，而40L/h出油率僅比35L/h時高0.41%,考慮氣體消耗的成本，最佳工藝選擇C02流量為35L/h。4、粒徑在合適的實驗條件下，研究了波棱瓜籽粉碎粒徑對超臨界C02萃取波棱瓜籽油出油率的影響。由表7實驗結果可知，在20-80目范圍內，出油率隨著目數(shù)的增加(即粒徑的減小)而明顯增加，但100目時出油率比80目時低1.98%。因此，最終選擇萃取工藝的最佳粉碎粒徑為80目。5、時間一般而言，隨著萃取時間的延長，出油率也會相應增加，但當95%的油被萃取完畢，即可認為波棱瓜籽油幾乎被萃取完全，這時隨著萃取時間的增加，出油量甚少，再繼續(xù)萃取就無意義了。由表3正交實驗結果可知，最佳萃取時間時3.5h，表8中，在1.0-3.0h范圍內，隨著萃取時間的增加出油率急劇增加，而由3.0h到3.5h出油率僅僅增加了0.28%，3.5h下35.46Q/。的出油率已接近于正交實驗中最高的出油率，因此，最佳工藝選擇萃取時間為3.5h。油中不飽和脂肪酸分析超臨界萃取的波棱瓜籽油經常用的氫氧化鉀甲醇法進行甲酯化，經GC-MS初步分析表明，波棱瓜籽油富含三種不飽和脂肪酸，它們占總脂肪酸的含量約為油酸40%，亞油酸25%，亞麻酸15%。這三種不飽和脂肪酸具有多種生理功能，這為波棱瓜籽油的后續(xù)開發(fā)研究奠定了基礎。最佳條件及驗證由正交實驗和單因素實驗結果綜合考慮能耗和出油率，確定的最佳工藝條件為萃取溫度5(TC，萃取壓力35MPa，C(V流量為35L/h，粒徑為80目，萃取時間為3.5h。在該工藝條件下進行實驗，波棱瓜籽出油率為36.12%，該結果比報導的所有提取方法的出油率高。具體實施例方式材料波棱瓜采自西藏自治區(qū)的林芝地區(qū)，樣品采集后，撥開瓜殼，取出波棱瓜籽晾干備用。儀器設備超臨界萃取裝置(型號HA221-50-06,江蘇南通華安超臨界萃取有限公司生產)，裝置包括C02貯氣罐、冷凝罐、高壓泵、萃取釜i、萃取釜n、分離釜I、分離釜II構成的循環(huán)系統(tǒng)；電子頂載天平(EB-280-12，SHIMADZU);粉碎機(9FZ-19型齒爪式粉碎機，四川省井研縣永興機械廠)；土壤分析篩(南京土壤儀器廠)。實施例l:成熟干燥的波棱瓜籽粉碎至粒徑為80目，稱取波棱瓜籽粉1.6kg，裝入5L萃取釜內進行超臨界C02萃取。超臨界萃取時設定萃取釜、分離釜I、分離釜n的溫度并使它們分別達到60。c、5crc、4crc，打開co2貯氣罐，對萃取釜進行加壓，當萃取釜壓力達到25MPa時，打開控制分離釜I和分離釜II壓力的閥門，分別調整分離釜I的壓力為7MPa，分離釜II的壓力為5MPa，同時調節(jié)C(V流量為40L/h，保持溫度和壓力，萃取2.5h的時間內，每隔30min收集一次萃取物，萃取率為33.56%。實施例2:成熟干燥的波棱瓜籽粉碎至粒徑為50目，稱取波棱瓜籽粉1.6kg，裝入5L萃取釜內進行超臨界C02萃取。超臨界萃取時設定萃取釜、分離釜I、分離釜II的溫度并使它們分別達到35。C、40°C、30°C，打開C02貯氣罐，對萃取釜進行加壓，當萃取釜壓力達到40MPa時，打開控制分離釜I和分離釜II壓力的閥門，分別調整分離釜I的壓力為5MPa，分離釜II的壓力為4MPa,同時調節(jié)C02流量為20L/h，保持溫度和壓力，萃取3.0h的時間內，每隔30min收集一次萃取物，萃取率為29.45%。實施例3:成熟干燥的波棱瓜籽粉碎至粒徑為30目，稱取波棱瓜籽粉1.6kg，裝入5L萃取釜內進行超臨界C02萃取。超臨界萃取時設定萃取釜、分離釜I、分離釜II的溫度并使它們分別達到50°C、40°C、30°C，打開C02貯氣罐，對萃取釜進行加壓，當萃取釜壓力達到35MPa時，打開控制分離釜I和分離釜II壓力的閥門，分別調整分離釜I的壓力為5MPa，分離釜II的壓力為4MPa，同時調節(jié)C02流量為35L/h，保持溫度和壓力，萃取3.5h的時間內，每隔30min收集一次萃取物，萃取率為36.12%。權利要求1、超臨界CO2萃取波棱瓜籽油工藝，其特征在于將洗凈干燥的波棱瓜籽粉碎至粒度為20-80目，裝入萃取釜中，在萃取釜壓力為20-40MPa，溫度為35℃-60℃，CO2流量為20-40L/h的條件下進行萃取。2、如權利要求1所述的超臨界C02萃取波棱瓜籽油工藝，其特征在于萃取后進行兩級減壓分離，一級分離釜壓力為5-7MPa，溫度為40-50°C，分離得到波棱瓜籽油；二級分離釜壓力為4-5MPa，溫度為30-4CTC，得到極少的水與波棱瓜籽油。3、如權利要求1或2所述的超臨界C02萃取波棱瓜籽油工藝，其特征在于萃取溫度5CTC，萃取壓力35MPa，C02流量為35L/h，粒徑為80目，萃取時間為3.5h。4、如權利要求1或2所述的超臨界C02萃取波棱瓜籽油工藝，其特征在于二氧化碳超臨界萃取的時間為l-4h。全文摘要超臨界CO₂萃取波棱瓜籽油工藝，涉及一種波棱瓜籽油的提取工藝。其特點是將洗凈干燥的波棱瓜籽粉碎至粒度為20-80目，裝入萃取釜中，在萃取釜壓力為20-40MPa，溫度為35℃-60℃，CO₂流量為20-40L/h的條件下進行萃取。萃取后進行兩級減壓分離，一級分離釜壓力為5-7MPa，溫度為40-50℃，分離得到波棱瓜籽油；二級分離釜壓力為4-5MPa，溫度為30-40℃；分離得到波棱瓜籽油。文檔編號C11B1/00GK101555434SQ20081001796公開日2009年10月14日申請日期2008年4月8日優(yōu)先權日2008年4月8日發(fā)明者劉永軍,王洪倫,索有瑞,趙先恩申請人:中國科學院西北高原生物研究所