芝麻油的亚临界萃取工艺研究

分类号 密级河南农业大学农业推广硕士学位论文导领论文提交日 期：学位授予日 期：河南农业大学学位论文独创性声明、使用授权及知识产权归属承诺书学位论 学位文题目 芝麻油的亚临界萃取工艺研究 硕士级别学生 王倩 学科 导师姓名 专业 食品加工与安全 艾志录黄纪念姓名学位论文 如需保密，解密时间 年 月 日是否保密独创性声明本人呈交论文是在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括为获得河南农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。与我表示了谢意。特此声明。虢王伟翩虢网日期：z。l；年期：汐用学位论文的规定，即学生必须按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷本和电子版本，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人同意河南农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。本人完全了解河南农业大学知识产权保护办法的有关规定，在毕业离丌河南农业大学后，就在校期间从事的科研工作发表的所有论文，第一署名单位为河南农业大学，试验材料、原始数据、申报的专利等知识产权均归河南农业大学所有，否则，承担相应的法律责任。注：保密学位论文在解密后适用于本授权书。虢王儒新虢簿誊；嘲静!_同期：加7；年期：期：游6月参致 谢首先诚挚地感谢我的导师艾志录教授(河南农业大学)及黄纪念研究员(河南省农科院加工研究所综合加工室主任)。这次的研究及学位论文是在这两位导师的悉心指导下完成的。他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，两位导师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。对于试验中遇到的困难，我总能得到他们的帮助；对于论文的撰写，他们总是不辞辛苦地指导及修改。两位导师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀。在此谨向黄老师和艾老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。特别感谢河南农业大学和河南省农科院加工所给我提供的便利实验条件和良好环境，也感谢农科院加工研究所工作人员给予我的指导和帮助，尤其是孙强老师、宋国辉老师、李晋老师、张丽霞博士、芦鑫博士等。我的课题能够顺利完成，与你们两年来在学术和生活上对我的培养与帮助密切相关。在校学习期问还得志录教授、谢新华副教授、索标老师、范会平老师、王娜老师、冯琴老师、赵建中老师、潘治利老师、乔明武老师等无私的帮助和指导，在此表示深深的感谢!另外还要特别感谢学姐从珊、王瑞萍、刘晓阳对我实验上的激励和指导；感谢一起奋战的梁玉杰、李雪芳给予我的实验上和生活上的热心帮助；感谢师妹对我实验和生活给予的帮助和关心。借此机会，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢，感谢他们不吝赐教并提出宝贵意见。在这里请接受我最诚挚的谢意!最后由衷的感谢我的家人，感谢你们多年来对我的无限理解与默默支持，我所有的成绩都离不开你们的关心和支持。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在此，谨向所有帮助过我的人致以衷心的感谢和崇高的敬意!目录摘要111芝麻及其应用2111概况2112芝麻的主要成分2113芝麻的应用312芝麻油及其应用3121芝麻油的分类3122芝麻油的功能性物质及其活性4123芝麻油的应用513芝麻油的制取技术6131冷榨法6132六号溶剂浸出法6133超临界流体萃取技术6134水酶法7135其他制油技术7136芝麻油制取技术的比较714亚临界萃取技术8141定义8142基本原理9143工艺流程9144影响出油率的因素9145亚临界萃取技术的应用10146开发应用前景一112 引言1221课题提出的依据及研究意义12211依据1 2212研究意义l 322课题研究内容】3221研究临界萃取l：艺条什对芝麻油萃取的影响13222优化萃取l：艺1 323课题研究目标一l 3231确定不同参数对出油率的影响一13232确定高出油率的工艺参数一13233确定不同工艺参数对芝麻木脂素含量的影响13234确定高木脂素含量的工艺参数133 材料与方法1431试验材料、试剂及仪器14311试验材料14312主要试验试剂1432试验技术路线1 533试验内容及方法。15331常规检测l 5332芝麻油中木脂素含量的测定16333亚临界流体萃取设备的操作步骤l 8334亚临界流体萃取设备操作的注意事项一19335亚临界萃取的工艺条件对芝麻油出油率的影响19336出油率的亚临界萃取工艺优化一20337亚临界萃取的工艺条件对芝麻木脂素含量的影响20338芝麻木脂素含量的亚临界萃取工艺优化一214 结果与分析2241原料的主要组成成分2242亚临界萃取工艺条件对出油率的影响22421萃取温度对出油率的影响22422萃取次数对出油率的影响23423每次萃取时间对出油率的影响23424料液比对出油率的影响2443出油率响应面试验结果及分析25431响应面试验设计及结果25432回归拟合及方差分析25433萃取温度与萃取次数的影响及交互作川26434萃取温度与料液比的影响及交互作用27435萃取次数与料液比的影响及交互作用28436最优I：艺参数的确定一28437验证试验与结果分析2844临界萃取I：艺条什对芝麻油中术脂素含量的影响29441萃取温度对芝麻木脂素含量的影响29442萃取次数对芝麻木脂素含量的影响一30443每次萃取时间对芝麻木脂素含量的影响30444料液比对芝麻木脂素含量的影响3145芝麻木脂素含量响应面试验结果及分析32451响应面试验设计及结果32452结果的回归分析及方差分析一32453萃取温度与萃取次数的影响及交互作用33454萃取温度与料液比的影响及交互作用34455萃取次数与料液比的影响及交互作用35456最优工艺参数的确定35457验证试验与结果分析一3546两个指标所得最佳工艺的比较3647所得芝麻毛油理化指标分析。3647芝麻油不同制取技术的比较375 结论与讨论3851芝麻油出油率单因素试验一38511亚临界萃取工艺条件对芝麻油出油率的影响38512单因素实验得到的较优工艺条件及较优值3852芝麻油出油率响应面试验及验证实验38521亚临界萃取工艺因素对出油率的影响38522最佳工艺条件的确定及验证试验一3853芝麻木脂素含量单因素试验38531亚临界萃取：I：艺条件对芝麻木脂素含量的影响38532单因素实验得到的较优工艺条件及较优值3954芝麻木脂素含量的响应面试验及验证实验39541亚临界苯取丁：艺因素对芝麻木脂素含量的影响39542最佳r：艺条件的确定及验证试验3955两个指标所得最佳一艺的比较一3956所得芝麻毛油理化指标分析及不同芝麻油制取技术的比较396 本研究的创新之处4061在国内首次将临界萃取技术应用丁芝麻油的制取4062建立弧临界萃取芝麻油的数学模型40参考文献4 44河南农业大学硕士论文摘要本文以白芝麻为原料，采用响应面法优化芝麻油的亚临界萃取工艺。分别以出油率和芝麻油中木脂素含量为指标，确定各自的最佳工艺参数。分析所得芝麻毛油的理化性质。本研究取得了良好的结果，对芝麻油制取技术水平的提升具有重要意义。以出油率为考察指标，采用单因素试验和响应面试验优化芝麻油的亚临界萃取工艺。优化得到的最佳工艺条件为：萃取温度50，萃取次数5次，料液比l：33。在此条件下，芝麻油的出油率为5015，芝麻油萃取率为9652，芝麻油中木脂素含量为875mgg。以所得油中木脂素含量为考察指标，采用单因素试验和响应面试验优化芝麻油的亚临界萃取工艺。优化得到的最佳工艺条件为：萃取温度42，萃取次数5次，料液比1：25。在此条件下，芝麻油中木脂素含量为886 mgg，木脂素萃取率为9335，芝麻油出油率为4856。对亚临界萃取法制取的芝麻毛油的主要理化指标进行测定，其结果为：酸值12g，过氧化值31g，溶剂残留量20g，均符合芝麻原油的国家标准。与六号溶剂浸出法相比，亚临界萃取法制取的芝麻毛油的品质较佳，且出油率较高；与冷榨法和超临界萃取法在出油率方面具有一定优势。关键词：亚临界萃取芝麻油出油率木脂素含量河南农业大学硕士论文1 文献综述11芝麻及其应用111概况芝麻(C)又称胡麻，原产于中国云贵高原，属胡麻科胡麻属的一年生草本植物，主要广泛栽培于温带及亚热带地总产量和单产量均居世界首位麻种籽的含油量很高，一般在50以上，是我国的特色油料作物之一。芝麻籽粒呈扁圆形，有白、黑、黄及棕红色，对应为白芝麻、黑芝麻、黄芝麻和茶芝麻。其中白芝麻的含油量最高；黑芝麻可入药，其味甘、性平，有润肠补血及益肾保肝等功效。芝麻油富含人体必需脂肪酸，其中亚油酸含量高达437484，高于花生油、菜油等油中的含量，是一种营养价值很高的植物油剐。芝麻的时、茎和花都可提取芳香油。另外，芝麻花中有蜜腺，是我国三大蜜源作物之一，芝麻蜜品质上乘。112芝麻的主要成分芝麻中含有脂肪、蛋白质及碳水化合物等多种营养成分。其主要成分及其含量见表11。表!：!：!曼翌堡!里12巴翌巴宝竺!i!：12翌!坐成分 含量 成分 含量注：以l：含量均为每100克臼芝麻中的含量，该含量由中困预防医学院茜养0食品。研究所测定。此外，芝麻中还含有小脂素、卵磷脂及维生素些物质虽然含量很少，但却是芝麻中的主要活性成分，具有多种功能活性，赋予芝麻较高的药用价值。白古以来人们视芝麻为祛病延年的保健食品【4】。芝麻的主要活性成分及其功效见表12所示。河南农业大学硕士论文表卜2芝麻的主要活性成分及功效作用!垒!：!：!宝翌垒i：呈坚21兰：堡巴曼竺!坐盟!兰效作用亚油酸 调节胆固醇及血脂，防治动脉粥样硬化、提高免疫力、提高骨骼密度、防治糖尿病等卵磷脂维生素节血糖，预防脂肪肝，保肝护心，有益于神经发育，预防阿尔茨海默症等抗氧化，延缓衰老，促进皮肤新陈代谢，改善脂质代谢，防治高血压，预防动脉粥样硬化等抗氧化，保肝降压，防治癌症，提高免疫力，生发祛皱，降低胆固醇，杀菌抑菌抗氧化，增强免疫力，调节甲状腺功能，降低前列腺发病率有益于骨骼及牙齿的发育防治缺铁性贫血113芝麻的应用芝麻应用范围广，应用价值高。本草纲目中记载：“胡麻取油，以白者为胜，服食以黑者为良”。芝麻主要有白芝麻及黑芝麻两种，白芝麻中的脂肪及蛋白质含量较高，宜食用；黑芝麻中含有多种功能性成分，药用为佳【5l。在我国，白芝麻主要用于食品加工，其中以芝麻油的生产为主，少部分用于生产芝麻酱和一些休闲食品。黑芝麻主要用于黑芝麻糊及汤圆内馅的生产【61。芝麻中蛋白质含量为20左右，芝麻蛋白营养价值较高，几乎不含任何抗营养成分，其作为营养强化剂在食品领域的应用有很好的研发前景。另外芝麻还可用于医药、化一I：等领域，如芝麻中提取的木脂素类物质可用来合成治疗高血压、冠心病等的药物。12芝麻油及其应用121芝麻油的分类白芝麻主要川于制油，根据制油过程中种子是否焙炒，可分为芝麻香油和普通芝麻油。二者的比较见表13。河南农业大学硕二I：论文表13芝麻香油和普通芝麻油的比较!呈!：!：i 92巴里21 1丝翌坐：宝!璺巴1 21翌璺：璺巴宝2 1 1芝麻香油 普通芝麻油122芝麻油的功能性物质及其活性芝麻油具有食用性的同时也具有一定药用价值，被列入中国、美国、日本等国药典71。芝麻香油在制取过程中，种子经高温焙炒，导致蛋白质严重变性，热敏性成分破坏和挥发性物质散失，另外还易造成致癌物质苯并芘严重超标【81。种子未经焙炒的芝麻油(以下简称为芝麻油)，如冷榨芝麻油，由于其中的热敏性物质，如维生素及一些活性物质，未遭到破坏，能充分发挥其功能活性。1221卵磷脂芝麻油中含有丰富的卵磷脂，它是生物膜的重要组成成分，承担了生命中的多种功能，如参与体内脂肪的代谢、降低血中胆同醇；预防动脉粥硬化、脂肪肝等功效；还可用于治疗急慢性肝炎、肝硬化、神经衰弱、贫血、消瘦等疚病；且具有健脑和增强记忆力的功效。1222不饱和脂肪酸芝麻油含有丰富的油酸、油酸、花生烯酸，对降低胆同醇、软化血管，防治心脑血管疾病北常有益【9】有减肥、美容的功效。1223木脂素类物质除此之外，芝麻油还含有卜脂素类等抗氧化物质“。术脂素类物质是芝麻油的主要活性成分，芝麻油中的术脂素类物质主要有芝麻素(芝麻林素(芝麻素酚(芝麻酚(这些物质不仅具有很多生理功能，还提高了芝麻4河南农业大学硕：。其主要物质结构如图卜1所示。其中芝麻素及芝麻林素含量较高，其含量分别为O408，0204。芝麻酚和芝麻素酚在芝麻油中含量很低，不超过001，但其抗氧化性高于芝麻素和芝麻林素【12】。这些木脂素类物质具有抗氧化、降低胆固醇、抗高血压、保护肝脏及抑制乳癌和皮肤癌等功能113】。芝麻酚 芝麻素 芝麻林索 芝麻素酚图11芝麻木脂素主要物质结构式1 24生育酚类物质芝麻油中生育酚类物质含量为006007，是一种天然的抗氧化剂，和木脂素类物质存在协同作用，从而芝麻油具有很好的抗氧化作用【14l。还能预防动脉粥样硬化及高血压、改善血液循环、降低胆固醇、延缓衰老、美容护肤。123芝麻油的应用种子未焙炒的芝麻油(以下简称为芝麻油)，是具有广阔开发应用前景的一种原料油，可广泛应用于医药、化妆品等领域。通过工艺控制及精炼加工，可生产出食品级、化妆品级和药品级的芝麻油。1231食用食品级的芝麻油，几乎无气味，口感极佳，清淡可口，可用作高级烹饪油。如用于一些高级煎炸食品的制作。1232医药用药品级的芝麻油可作为医药用油，应用丁二医药领域。芝麻油的主要成分是油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸，能促进胆同醇代谢，防止动脉粥样硬化和冠心病等15l。其含有的芝麻木脂素类物质能增加血浆脂质过氧化物的降解，保护肝脏免受运动诱导的血浆脂质过氧化物毒害作用【16】。在肝脏中芝麻木脂素能调节酒精和脂肪的代谢酶的活性，从而保护肝脏11。1233化妆品上世纪90年代以后，以冷榨芝麻油为基础油的化妆品得到了较人发展。美国有多家公司把芝麻油掺合到其他配料中制成润肤膏等化妆品。如芳公司把冷榨芝麻油应用到卸妆油中【18】。5河南农业大学硕士论文1234提取抗氧化物质芝麻中提取的木脂素及维生素用于保持其它食用植物油的氧化稳定性，还可用来合成治疗高血压、冠心病、肿瘤等病症的药物191。芝麻油含有丰富的内源性抗氧化剂，如维生素具有良好的生理活性。行了从芝麻油提取芝麻素的研究，得到纯度大于99的芝麻素。黄纪念等对芝麻油中提取芝麻酚进行了研究。13芝麻油的制取技术目前比较常用的芝麻油制取技术有冷榨法、六号溶剂浸出法、水酶法、超临界流体萃取法等【221。以下为几种制油技术的工艺原理及流程。131冷榨法冷榨法是将未经焙炒、轧胚的油料经低温榨油机压榨，而获得营养价值和分子结构都未发生变化的油脂及饼粕的一种制油技术12引。主要采用液压榨油机和双螺杆榨油机进行压榨。冷榨法属于物理方法，加压而不升温，对油脂及其营养物质没有影响【241。目前，国内冷榨工艺主要是采用液压机对脱皮芝麻在常温下直接进行压榨，所得芝麻油清醇，芝麻蛋白变性率低251。冷榨法制油工艺如图12所示。芝麻_预处理_低温干燥一冷榨_精滤_冷榨成品油图12冷榨法制油工艺il 2六号溶剂浸出法六号溶剂浸出法又称六号溶剂萃取法，该制油工艺的原理为同液萃取。即用六号溶剂来浸泡或淋洗油料，从而萃取出油料坯中的油剂浸出法制取芝麻油：】：艺如图13所示。芝麻_浸出_过滤一溶剂与油混合物_蒸干溶剂_芝麻油 上 上溶剂 芝麻饼图13溶剂浸出法制油工艺il 3超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术(称川超临界流体为溶剂米提取、分离多相混合物的技术，超临界流体是处丁超临界状态的流体【271。蕾等12=1研究T 02萃取芝麻油l：艺，得剑了萃取的最佳条件，并且02萃取法与传统方法相比，具有工艺简便、无溶剂残留等特点，且萃取率高，质量好。超临界体萃取的工艺流程如图1_4所示。河南农业大学硕士论文1过滤器 3冷冻机 4两压计量泵 5碾合器6预热器7萃取器 8分离器i 9分离器计流麓计 11央带剂 12离心泵图4水酶法水酶法制油是近几年新兴的一种植物油脂提取技术，它是利用机械和生物酶来破坏植物种子的细胞壁，再结合水溶剂法使油脂被提取出来1291。该制油技术多用于大豆、花生、油菜籽、玉米胚芽等油料的油脂提取中，也有学者用于芝麻油的提取【30】。任健等311研究了水酶法的热处理工艺参数及酶解过程对葵花籽油质量的影响。结果表明葵花籽油的水酶法提取工艺是可行的。赵玮321等运用水酶法提取玉米芽油并对工艺进行优化，结果表明在水酶法提取玉米胚芽油的最佳条件下，玉米胚芽油的提取率为89，油酸、亚油酸含量分别为4346及4022。水酶法制油工艺如图15所示。芝麻清理破碎+磨浆水提取酶解+离心+酸沅卜破孚b分离I J 白质芝麻油图I5水酶法制油工艺一5 35其他制油技术除了上述技术方法外，还有一些芝麻油制取技术，如微波萃取法及超声波诱导萃取法。曾虹燕等研究了02提取芝麻油、微波萃取芝麻油及超声波诱导提取芝麻油：【艺，得到了这三种制油。r：艺的最佳!二艺条件，其中02萃取芝麻油品质最好，出油率也最高。另外还有碱提法制油，李娜等【341用碱提法从脱皮白芝麻中的提取芝麻油，以提取率为指标进行单因素和响应面试验，得到了芝麻油的最佳碱提：I：艺条件以及预测芝麻油提取率的多项式数学模型。136芝麻油制取技术的比较芝麻油的提取方法很多，儿种常用方法的优缺点比较如表14所示。伴随着人们的健康意识和资源综合利1始探索同时制取高品质油脂和饼粕的高新技术，以实现油料作物的进一步综合利用1351。7河南农业大学硕士论文表1!：!兰2巴翌1 21 1宝翌翌!三|2翌!宝!1221型制取工艺 优点 缺点所得油及饼粕的品质好，营养成分没有受到破坏。工艺简单，所 浸出性能差，出油率冷榨法 得油无需精炼，节约生产成本。适用于油料作物压榨同步制取高 较低；目前应用范围品质油脂及大分子营养物质的生产加工中。 不广阔。六号溶剂 出油率高，饼粕残油率很低，饼粕质量好；劳动强度低，易操作 溶剂用量大，易造成浸出法 及控制，易实现大规模自动化生产。 污染，有一定危险性。操作条件温和，设备简单，操作安全，无溶剂污染；投资少，成酶法 出油率低，风味方面本低；主要过程中条件温和，保证了蛋白质及其它营养成分不受破坏，可获得高质量的油和蛋白质。不如水代法。超临界 提取效率高、生产周期短、不造成环境污染、使用安全性高、操 设备造价很高，而处萃取法 作简便、所得产品的品质好。 理量却较少。成本较高。14亚临界萃取技术141定义亚临界萃取是指萃取溶剂一直低于其临界压力和临界温度，其状态一直为液态的萃取过程1361。亚临界流体及其性质见表15。表15亚临界流体及其性质!璺!：!：i!坚!旦翌塑璺!沸点 2。0C界温度 临界压力 介电 爆竺上亚临界流体沸点蒸汽压临界温度 临界压力 介电 。；i性状 数丙烷 7 083 968 425 169 9523 无色有味丁烷 0 023 1 528 360 178 8519 无色有味二甲醚 2490 O53 1 290 532 502 2735 无色有味叫氟乙烷 2620 O60 1011 407 无也无味一 鲨塑 二：!4 o88 1323 1140 1690 2516 无色有味8河南农业大学硕士论文丙烷、丁烷价格低廉，具备安全、易挥发、溶解性强及临界压力低等优势，是很好的亚临界萃取剂13 71。四号溶剂(液化丁烷或丁烷和丙烷按一定比例组成的混合物)适用于油脂及热敏性物质的萃取13s。四号溶剂浸出技术是常用的亚临界萃取技术，该技术实现了常温浸出、低温脱溶，同时能保留所得油中原有的热敏性成分，如维生素等多种活性物质，这都为油脂的深入研究及开发利用奠定了一定的基础1391。亚临界低温萃取技术越来越广泛地被用于制取植物油，还有保质浸出一些特种油料、贵重的香精及香剃401。142基本原理亚临界萃取技术的基本原理是：在常温和一定压力(03o7，用溶剂逆流浸泡物料料胚来进行萃取，然后抽出混合油，再减压使混合油和浸出后的粕中的溶剂气化，得到毛油和低温脱溶粕；气化的溶剂气体经压缩机压缩、冷凝液化后循环使用【4。143工艺流程亚临界萃取技术的主要工艺流程如图16下所示：油料预处理斗硼临?萃取斗泓白脱鼯 压脱溶一浸出毛油图16亚临界萃取工艺流程4影响出油率的因素亚临界萃取工艺中影响出油率的因素主要有液料比、萃取时间、萃取次数、萃取温度及萃取压力，另外一些辅助手段也对得油率有一定影响421。影响出油率的主要冈素如表16所不。表16出油率的主要影响因素及提高方法!垒!：!：垒兰壁!鲤竖!堑12堡21 11呈!型!呈!响因素 影响料液比料液t：能降低残油，但增加J，溶剂的回收量；而料溶比太小，延长浸出周期：但料溶比太人，浸用彳残油率高，i油率低。理论I：时问越长次数越多，油率越商，但过多的时问及次萃取时间。低效琦连。9河南农业大学硕士论文升高萃取温度能提高扩散的速度，从而提高出油率。但是，萃取温度与压力 过高的温度又会造成活性成分的灭活。压力与温度呈正相关关系。压力升高，萃取速度提高。超声波 超声波辅助萃取能很大程度地提高出油率，降低成本。夹带剂 适合的夹带剂能大大提高萃取剂对相关被萃取组分的选择性及溶解度。145亚临界萃取技术的应用亚临界萃取技术的研究在国内始于1990年，经过三十多年的发展，目前该技术在油脂制取方面已有了工业化应用，曾先后开发生产了大豆油、花生油、菜籽油等油料，自1993年之后，先后对黑加仑籽油、大米胚芽油、小麦胚芽油、月见草籽油、东北耐寒草籽油、沙棘油等进行生产，取得良好的效果431。皿临界萃取技术在天然产物萃取方面的应用也取得了成功，该技术已被多家企业使用，取得了良好的社会效益和经济效益前该技术已成功地应用于多种天然产物的提取，具体见下表。表!：!：!垒PP!i!型垒!盟!i!璺!竺!翌!122 1兰!翌212型垡122 21 2篓竺!垒1 2：鲤竺!堡应用方面 应用实例天然色素 枣皮红色素、辣椒红色素、番茄红色素、万寿菊黄色素等的提取特种植物(含中药 葡萄籽油、茶树籽油、芥末油、刺五加油、可可脂、除虫菊油、肉材)油 桂油、人参油、灵芝孢子油等的提取特种蛋白粉 小麦胚芽粉、杏仁粉、人蒜粉、蚕蛹粉等的提取鲜花提取物及天然 攻瑰浸膏、啤酒花浸膏、檀香油等的提取香精香料动物油 蚕蛹油、林蛙卵油、微生物油等的提取木产品加T 锯未中油脂提取、薄小板脱水提油、提取杉术精油等的提取脱脂 鲜鱼脱水脱脂、原羊毛脱脂去除烟碱、焦油 烟叶中烟碱、焦油去除6开发应用前景1461技术优势相较于常用制油技术，亚临界萃取技术有很多优势，其具体优点及其在工业生产中的表现如表18所示。总之，亚临界萃取技术是一种安全高效、节能环保的变革性提取技术。该技术开辟新的溶剂资源，解决了萃取过程中热敏性及易氧化物质的保护问题，拥有广阔的开发及应用前景【451。表18亚临界萃取技术的优点及其工业应用!生：!：!垒宝鲤：监121型垒堂堡垒!宝!垒璺212碰垫!虫P!i!签工业生产中的表现常温浸出、低温脱溶 提取油脂的同时不破坏油料中活性物质、植物蛋白热水加热，无需蒸汽 节约热能，降低成本，减少“三废”的排放设备简单 节省了设备的投资及操作维修费用，降低生产成本所得柏的品质高 粕中水溶性蛋白不变性率大于95，粕中残油小于1，残溶小于50资小、生产成本低(相对于处理物料可达200吨左右溶剂来源广，价格低 降低生产成本，且便于实施生产设备为通用设备 该设备可用于加工多种物料1462展望临界萃取技术是油脂提取方法的一次创新，实现了油脂的保质保量萃取，同时所得粕中的有效成分(植物蛋白质等)几乎不变性，为油和粕的进一步开发利用奠定了基础。孤界低温萃取技术的开发应用，为油脂工业的发展及天然产物的开发利用提供了便利。并且，该技术易实现人规模工业化生产，具有巨大的经济效益。随着科技的不断发展，对砸临界萃取技术的了解和研究将不断深入，临界萃取技术必将有更厂一泛的应用，其1：业化生产也将不断扩人。河南农业大学硕士论文2 引言21课题提出的依据及研究意义211依据2111国家和省相关的产业技术政策予以支持国家粮油加工业“十二五”发展规划支持食用油加工企业利用特种油脂富含功能性成分的特点，生产营养健康的功能性油脂，以丰富食用油市场，满足不同人群的需要。河南省人民政府关于贯彻农业科技发展纲要(2001实施意见中也把实施农副产品精深加工科技工程作为农业科技工作的重点。 河南省食品工业调整振兴规划中提出，以本地特色油料深加工为重点，采用先进的油料加工和油脂加工技术，提高油料加工附加值和产品档次，提升油料加：【业的整体技术水平和生产效益。总之，本项目完全符合国家、省的产业技术政策。2112我省具有资源优势与产业基础芝麻是我省的优势油料作物之一，种植面积常年保持在400万亩左右，年总产量在25万吨左右，约占全国总产量的三分之一左右，居国内第一位。2009年9月份省政府颁布的河南省食品行业调整振兴规划中规划在驻马店市、周口市等芝麻主产地建设芝麻加工基地；建设豫西南丘陵旱地优质芝麻区、豫东南平原优质芝麻区，涵盖22个重点县纯白芝麻产业带。这些政策从根本上将保障芝麻产业的健康发展，为芝麻油产业化提供充足的原料保障。2113芝麻产业需要开发新产品目前芝麻主要用于芝麻香油的生产，品种单一。芝麻香油是一种调味油，其市场具有局限性。芝麻香油在制取过程中，种子经高温焙炒，导致油及粕中的蛋白质严重变性、热敏性成分破坏和挥发性物质散失，另外还易造成致癌物质苯并芘严重超标。种子未经焙炒的芝麻油(以下简称为芝麻油)，由于其中的热敏性物质未遭到破坏，能充分发挥其功能活性，另外芝麻油还具有较高比例的不饱和脂肪酸以及较合理的脂肪酸比例。随着生活水平的提高和人们健康意识的增强，人们对高品质芝麻油的需求日益增强。开发利用芝麻油料，生产高品质芝麻油，是满足人们对高品质芝麻油迫切需求和提高经济效益的重要途径。2114需要提高功能性芝麻油制取技术水平目前常见的芝麻油制取技术都存在一些问题，如出油率低，生产成本高等缺点。亚临界萃取技术是指在常温和一定压力卜(03以处丁临界状态的丙烷、止J烷等溶剂作为萃取溶剂萃取油料中的油脂。该技术不仅实现了功能性油脂的保质苯取及粕的低温脱溶，同时还节能、环保，是一种比较理想的制油l：艺。冈此，本项目对制备芝麻油的弧临界流体萃取技术进行研究，能够为功能性芝麻油制取技术水平的提高提供技术支持。12河南农业大学硕士论文212研究意义亚临界萃取技术应用于芝麻油的制取，实现了油脂的保质保量萃取，并且所得粕中的有效成分(植物蛋白质等)未变性，得到高品质的芝麻油及粕，为芝麻油及粕的进一步开发利用奠定了基础。同时也提升了功能性芝麻油加工的技术水平。亚临界萃取技术制取的芝麻油，其经过精炼，可制成无色、无味、透明的成品芝麻油。这是一种高级原料油，具有广阔的应用前景，可应用于医药、化妆品等领域。且该技术工艺简单、操作方便，易于实现大规模工业化生产。亚临界萃取技术应用于芝麻油的制取，丰富了芝麻产品品种，扩大了芝麻应用范围，提高了其市场需求，有利于芝麻产业发展。提高了芝麻附加值，可将资源优势转化为经济优势。22课题研究内容221研究亚临界萃取工艺条件对芝麻油萃取的影响通过研究萃取压力、萃取温度、时间、溶剂用量等关键参数对芝麻油萃取的影响，分析不同参数与出油率及油中木脂素含量之间的相互关系。222优化萃取工艺根据各因素研究结果，分析影响大小，确定合适范围，分别以出油率及油中木脂素含量为指标，采用响应面试验设计进行工艺优化研究，获得各自最佳工艺参数。23课题研究目标231确定不同工艺参数对出油率的影响分析亚临界萃取的不同工艺参数与芝麻油出油率之问的相互关系，得出各工艺参数对出油率的影响。232确定高出油率的工艺参数以芝麻油出油率为指标，优化临界萃取工艺，确定高出油率的最佳工艺参数。233确定不同工艺参数对芝麻木脂素含量的影响分析亚临界萃取的不同工艺参数与芝麻油中木脂素含量之间的相互关系，得出各工艺参数对木脂素含量的影响。234确定高木脂素含量的工艺参数以芝麻油中木脂素含量为指标，优化临界萃取1=艺，确定高木脂素含量的最佳一l：艺参数。河南农业大学硕士论文3 材料与方法31试验材料、试剂及仪器311试验材料白芝麻，其品种为驻芝l 购于驻马店市。312主要试验试剂表31主要试验试剂!璺!j：!坚垒试剂名称 试剂级别 生产厂家弧临界流体萃取实验成套设备紫外分光光度计脂肪测定仪艾柯超纯水机水分快速测量仪，精密天、，恒温水浴锅300P1V1 008X$205f：海民桥精密仪器科技公司I：海佳胜实验设箭有限公利多仪器(I：海)有限公利多仪器(I：海)有限公司卜海博讯实业有限公试验技术路线拥瞰鲤糯、过筘、艇)j|媵、轫撒、貅嘲问、黼情)1试验内容及方法331常规检测粗脂肪含量的测定：索氏抽提法，参照55122008146】；粗蛋白含量的测定：凯氏定氮法，参照 551 1分含量的测定：热干燥法，参照 552820081481；酸价的测定：电位滴定法，参照 5530200514叭；过氧化值的测定：滴定法，参照 55382005相色谱法，参照 5009372003151|。15河南农业大学硕士论文332芝麻油中木脂素含量的测定芝麻油中的木脂素含量是评价芝麻油品质的主要指标。其检测方法主要有显色法、紫外分光光度法、薄层色谱法、本研究采用紫外分光光度法测定芝麻油中总木脂素的含量，该法简便、快速，符合本研究要求1531。3321芝麻木脂素检测波长的确定由于木脂素类化合物在波长为280295可由芝麻油在其最大吸收波长处的吸光度值进行芝麻油中总木脂素类化合物含量的初步测定。用紫外吸收分光光度计在波长为220350麻林素及芝麻油的乙醇溶液进行光谱扫描结果表明三者都在23131，3由于在231多物质都有较强吸收，有很大干扰。故本研究选取测定波长为281芝麻素为标准品，测定芝麻油中木脂素总含量。a p，f|、- 救札一图31芝麻素标准品乙醇溶液的紫外扫描曲线一l UV of q、； 。，t、f 产： | 讯 1、卜一 j，j。 。 o 芝麻林素标准品乙醇溶液的紫外手=_V 蝴嘴河南农业大学硕士论文飞。 nf y，r：J l 。|；r7 0、o I ： 札040 0 0 30 40 50 60 70浓度vg814 8 1 一一| | | | | _ _ 一 2810巡装登河南农业大学硕士论文如图34所示，分别以浓度、吸光度为横坐标及纵坐标为作标准曲线，得到标准曲线方程为Y=00249x+00409，099线性相关系数9991，线性关系良好。3324测定样品芝麻油中木脂素含量准确称取一定质量的样品芝麻油，用无水乙醇溶解并定容至25匀后用紫外吸收分光光度计测定其吸光度，再根据标准曲线得出样品芝麻油中木脂素含量。3325精密度实验用紫外分光光度计对同一样品溶液连续测定5次，测得其吸光度，再计算其芝麻木脂素含量及其果见表33，由结果可知4，这表明该测定仪器的随机误差较小，精密度高，实验数据稳定。表33精密度实验数据!垒!j：里苎垒21 P!测定序号 1 2 3 4 5333亚临界流体萃取设备的操作步骤步骤1：准备工作开加热器加热水，开罐真空泵冷却水。步骤2：萃取罐抽真空开真空泵排空阀一真空泵一真空泵进气阀，萃取罐压力降至一008真空泵进气阀一关真空泵一关真空泵排空阀。步骤3：萃取罐进溶剂开溶剂罐罐底出溶剂阀一进溶剂阀一(溶剂足量后)关闭进溶剂阀关一关溶剂罐罐底出溶剂阀。若进不了溶剂，则是由于萃取罐压力溶剂罐，可按粕脱溶步骤用用压缩机将苯取罐抽真空。步骤4：升温计时开热水加热阀一到低于预定温度10度时，关热水阀停温度后开始计时。步骤5：蒸油罐抽真空开真空泵排空阀一真空阀一真空泵进气阀，蒸油罐压力降至008油罐第一次抽真空是否可以与萃取罐抽真空同时进行。河南农业大学硕士论文步骤6：放混合油到时间后，打开萃取罐低放混合油阀，关萃取罐低放混合油阀。步骤7：第二次进溶剂(同脱溶过程)开真空泵排气阀(与缓冲罐相接处阀缓冲罐出气阀一冷凝器进气阀一冷凝器出气阀一压缩机一真空泵一真空泵进气阀，萃取罐压力降至一005珈0关真空泵进气阀一关真空泵一真空泵排气阀(与缓冲罐相接处阀门)一缓冲罐出气阀一关压缩机一关冷凝器进气阀一关冷凝器出液阀。步骤8：同步骤3、4、5、6步骤9：与步骤7同时开始进行混合油蒸发开真空泵排气阀(与缓冲罐相接处阀缓冲罐出气阀一冷凝器进气阀一冷凝器出气