王巨成

(1.山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西 太原 030012；2.國(guó)家林業(yè)局沙棘工程技術(shù)研究中心，山西 太原 030012)

沙棘油，系從天然植物沙棘果實(shí)中提取出的珍貴天然油脂，是多種維生素和生物活性物質(zhì)的復(fù)合體。沙棘油作為藥用原料有抑制炎癥擴(kuò)散、抗感染、促進(jìn)愈合的功效，被廣泛應(yīng)用于燙傷、燒傷、刀傷等治療；作為保健食品原料還有抗氧化、護(hù)肝、降血脂等功效；同時(shí)，也是美白、養(yǎng)顏、抗衰老的純天然護(hù)膚佳品。

通常油脂暴露于空氣中一段時(shí)間后，在脂肪水解酶或微生物繁殖所產(chǎn)生的酶的作用下，部分甘油酯會(huì)分解產(chǎn)生游離脂肪酸，使油脂變質(zhì)酸敗。此外，一些壓榨方法制作出的沙棘油酸價(jià)超標(biāo)、不合格，攝入后會(huì)影響人體的正常代謝，危害健康。超臨界 CO2流體技術(shù)是一種新型的沙棘油萃取方法，可以降低酸價(jià)，改善油脂品質(zhì)。該方法提取過程對(duì)人體無毒害、對(duì)環(huán)境無污染，且 CO2價(jià)格便宜、容易取得、可循環(huán)使用，能降低生產(chǎn)成本。筆者以已酸敗沙棘油為原料，著重研究了萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間3個(gè)因素對(duì)沙棘油酸價(jià)的影響，以期得到超臨界CO2萃取降低沙棘油脂肪酸的最佳工藝條件，對(duì)沙棘油的加工和利用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為已酸敗沙棘油，2014年生產(chǎn)于山西省林業(yè)科學(xué)研究院。

1.2 儀器設(shè)備

試驗(yàn)儀器為超臨界CO2萃取裝置(1L-SFE)、堿式滴定管、天平、錐形瓶、食品級(jí)CO2；試驗(yàn)試劑為醚醇混合液、酚酞指示劑、0.1 mol/L KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 超臨界 CO2萃取

稱取已酸敗沙棘油100 g，放入超臨界CO2萃取裝置的萃取釜內(nèi)進(jìn)行萃取分離，在一定的溫度和壓力條件下，游離脂肪酸及部分水分從分離柱和解析釜中分離出，經(jīng)超臨界流體精提過的沙棘油仍留于萃取釜中。影響超臨界CO2流體對(duì)沙棘油提純的關(guān)鍵因素有萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間，筆者研究了各因素對(duì)沙棘油酸價(jià)的影響，并針對(duì)不同因素組合進(jìn)行正交試驗(yàn)。以沙棘油酸價(jià)的高低來評(píng)價(jià)油脂質(zhì)量，酸價(jià)越小，說明油脂質(zhì)量越高，新鮮度和精煉程度越好。

1.3.2 脂肪酸含量測(cè)定

試樣測(cè)定：稱取沙棘油約3 g，注入錐形瓶，加入醚醇混合液(乙醚∶異丙醇=1∶1)50 mL，搖勻，加入3滴酚酞指示劑，充分振搖溶解試樣。用裝有0.1 mol/L KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管對(duì)試樣進(jìn)行滴定，至試樣溶液初現(xiàn)微紅色，且15 s內(nèi)無明顯褪色為滴定終點(diǎn)。記錄滴定所消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)(V)。

空白測(cè)定：另取一錐形瓶，加入相同體積和種類的有機(jī)溶劑混合液和指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅，記錄滴定所消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)(V0)。

酸價(jià)(mg/g)指中和1 g油脂中游離脂肪酸所需氫氧化鉀的毫克數(shù)，計(jì)算公式如下：

式中： XAV——酸價(jià)，mg/g；

V——試樣測(cè)定所消耗 KOH 溶液的體積，mL；

V0——空白測(cè)定所消耗KOH溶液的體積，mL；

c——KOH摩爾濃度,mol/L;

56. 1——KOH的摩爾質(zhì)量，g/mol.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同萃取壓力對(duì)酸價(jià)的影響

在萃取溫度為45 ℃，萃取時(shí)間為6 h的條件下，進(jìn)行不同萃取壓力對(duì)沙棘油酸價(jià)的影響試驗(yàn)。結(jié)果見圖1.

由圖1可以看出，當(dāng)萃取壓力小于12 MPa時(shí)，隨著壓力上升，沙棘油中的酸價(jià)降低。12 MPa時(shí)沙棘油酸價(jià)最低，故最佳萃取壓力為12 MPa.這可能是因?yàn)楫?dāng)壓力≤12 MPa時(shí)，飽和脂肪酸分子量大于油脂，易溶于CO2流體中，飽和脂肪酸被分離柱分離，部分水分被解析出來。因此，滯留于萃取釜內(nèi)的沙棘油中脂肪酸含量降低。

圖1 不同萃取壓力對(duì)沙棘油酸價(jià)的影響

2.2 不同萃取溫度對(duì)酸價(jià)的影響

在萃取壓力為12 MPa，萃取時(shí)間為6 h的條件下，進(jìn)行不同萃取溫度對(duì)沙棘油酸價(jià)的影響試驗(yàn)。結(jié)果見圖2.

圖2 不同萃取溫度對(duì)沙棘油酸價(jià)的影響

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度在30 ℃～45 ℃時(shí)，隨著溫度的上升，沙棘油酸價(jià)下降明顯；當(dāng)溫度升溫到45 ℃～55 ℃時(shí)酸價(jià)變化不明顯，故最佳萃取溫度為45 ℃.萃取溫度是調(diào)節(jié)超臨界萃取過程的主要參數(shù)之一，當(dāng)萃取壓力固定時(shí)通過改變溫度能把高沸點(diǎn)、低揮發(fā)度、易熱解的物質(zhì)在其沸點(diǎn)溫度以下萃取出來。在CO2氣體籠罩下進(jìn)行提取，萃取溫度一般在35 ℃～50 ℃之間，如果溫度過高會(huì)對(duì)熱敏性物質(zhì)造成氧化和逸散。

2.3 不同萃取時(shí)間對(duì)酸價(jià)的影響

在萃取壓力為12 MPa，萃取溫度為45 ℃條件下，進(jìn)行不同萃取時(shí)間對(duì)沙棘油酸價(jià)的影響試驗(yàn)。結(jié)果見第26頁(yè)圖3.

由圖3可以看出，隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng)，沙棘油酸價(jià)降低。當(dāng)時(shí)間到達(dá)6 h后，酸價(jià)仍在降低但不明顯。為節(jié)約能耗，故選擇萃取時(shí)間為6 h.

圖3 不同萃取時(shí)間對(duì)沙棘油酸價(jià)的影響

2.4 超臨界CO2萃取降低沙棘油酸價(jià)工藝優(yōu)化

采用3因素3水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，見表1.

表1 正交試驗(yàn)

由表1可知，由R值可以看出各因素對(duì)沙棘油酸價(jià)影響的大小順序?yàn)椋狠腿毫?萃取時(shí)間>萃取溫度。處理工藝以把酸價(jià)值降到最小為目標(biāo)，所以選取最小的平均指標(biāo)k值。因此，超臨界CO2萃取降低沙棘油酸價(jià)的最佳工藝條件為：萃取壓力12 MPa，萃取溫度45 ℃，萃取時(shí)間6 h.按照上述最佳工藝條件對(duì)已酸敗沙棘油(酸價(jià)值55.94 mg/g)進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，經(jīng)計(jì)算，沙棘油酸價(jià)值分別為5.05 mg/g，5.15 mg/g和5.18 mg/g，平均酸價(jià)5.13 mg/g.結(jié)果證明，利用正交試驗(yàn)所得到的最佳工藝大大降低了沙棘油酸價(jià)，改善了沙棘油品質(zhì)，該條件是適宜的。

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，采用超臨界CO2萃取技術(shù)精提沙棘油時(shí)，萃取壓力要小于12 MPa，否則沙棘油和脂肪酸會(huì)被同時(shí)萃取出來。萃取溫度不能大于60 ℃，溫度過高會(huì)破壞沙棘油中的有效活性成分。為節(jié)約能耗，萃取時(shí)間不宜過長(zhǎng)，在6 h左右為宜。通過正交試驗(yàn)得到的最佳工藝條件為：萃取壓力12 MPa，萃取溫度45 ℃，萃取時(shí)間6 h. 在該工藝條件下沙棘油酸價(jià)由原來的55.94 mg/g 降低至5.13 mg/g，達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求(酸價(jià)≤15 mg/g)，表明該試驗(yàn)工藝條件是合適的。此方法能夠有效降低沙棘油酸價(jià)，提升沙棘油品質(zhì)，且具有萃取效率高、無毒、節(jié)能、簡(jiǎn)單易掌握等優(yōu)點(diǎn)，易于工業(yè)化生產(chǎn)。