食用沙蒿胶提取工艺的研究进展.pdf

2 0 0 9 年第 1 2 期 内蒙古石 油4 L_ r - l 食用沙蒿胶提取工艺的研究进展 刘 俞辰 ， 刘进 荣 ( 内蒙古工 业大学 ， 内蒙古 呼和 浩特0 1 0 O 5 1 ) 摘 要 ： 简要介 绍 了沙 蒿胶 的结 构 、 性质 ， 综合 论 述 了沙 蒿胶 的制 备 方 法 、 原 理 及 工 艺过 程 ， 并指 出 了目前 沙 蒿胶 制备 中存 在 的 问题 。 关 键 词 ： 沙 蒿 ； 沙 蒿胶 ； 制 备 引 言 沙 蒿 是 一 种 广 泛 分 布 在 我 国 西 北 、 华 北 沙 漠 干 旱 地 区 的 一 种 菊 科 蒿 属 多 年 生 半 灌 木 状 野 生 固 沙 植 物 ， 西 北 地 区 沙 漠 分 布 的 沙 蒿 达 2 5 0 0 0 0 0公 顷 ， 仅 腾 格 里沙 漠就 有 4 2 0 0 0 0公 顷 ， 估 计 沙蒿 种 子 的蕴 藏 量 达 5万 吨 左 右 。沙 蒿 籽 似 芝 麻 而 略 小 ， 长 圆 卵 形 ， 咖 啡 色 ， 种 子 平 均 长 0 1 c m ， 宽 0 0 5 c m ， 干 粒 重 约 0 6 8 8 g。 民 间 自古 就 有 利 用 沙 蒿 籽 的 历 史 ， 一 是 作 为 杂 粮 及 谷 物 类 面 粉 的 筋 力 增 强 剂 ， 增 加 延 展 性 ； 二 是 作 为 一 重 要 的 油 料 植 物 ， 榨 油 食 用 。 最 初 沙 区人 们 是 将 沙蒿 籽 捣碎 后 与玉 米 、 高 粱 、 养麦 等杂 粮 掺和 在 一 起 食 用 ， 长 期 以 来 未 见 中 毒 或 过 敏 等 不 良反 应 发 生 。 沙 蒿 胶 是 在 沙 蒿 籽 的 中 心 籽 粒 表 面 形 成 的 一 层 蜡 状 多 糖 类 胶 质 。 要 想 得 到 沙 蒿 胶 质 ， 须 中 心 籽 粒 与 胶 质 层 的 分 离 。 由于 沙 蒿 胶 不 溶 于 水 、 稀 酸 或 稀 碱 以 及 有 机 溶 剂 ， 因 此 给 沙 蒿 胶 质 的 提 取 造 成 很 大 的 困 难 。 目 前 ， 以 沙 蒿 籽 为 原 料 生 产 沙 蒿 胶 的 研 究 在 国 内 有 一 些 报 道 ， 尚 未 有 国 外 的 报 道 。 1沙 蒿 胶 的 结 构 、 性 质 沙 蒿 胶 主 要 由 D一葡 萄 糖 、 D一 半 乳 糖 、 D一 甘 露 糖 、 L一 阿拉 伯糖 、 木 糖 等 组 成 是一 种 具 有 交 联结 构 的 多 糖 类 物 质 0 ， 通 过 纸 色 谱 、 I C，GC，GC M S，HPI C 等 测 试 均 表 明 沙 蒿 多 糖 由 L 一 阿 拉 伯 糖 、 D一 木 糖 、 D一 来 苏 糖 、 D一 甘 露 糖 、 D一 葡 萄 糖 、 D 一 半 乳 糖 等 六 种单 糖 组 成 ， 其 摩 尔 比为 L一 阿拉 伯 糖 ： D一 木 糖 ： D一 来 苏 糖 ： D一 甘 露 糖 ： D一 葡 萄 糖 ： D 一 半乳 糖 等于 1：5 t 2：2 8：4：1 4 0 。沙蒿 胶 为 一 种 白 色 或 略 带 淡 黄 色 的 粉 末 ， 无 嗅 ， 不 溶 于 水 ， 粘 度 大 ， 能 在 水 中迅 速 溶 胀 成 略 显 乳 白 色 的 半 透 明 胶 体 ， 沙 蒿 胶 具 有 特 别 的 化 学 稳 定 性 、 不 溶 于 一 般 的 溶 剂 、 也 不溶 于 热 的稀 酸或 稀 碱 中 。在水 中呈 有 限 吸水状 态 。在 二 甲 亚 砜 中 亦 呈 有 限 溶 胀 状 态 。在 6 5 高 氯 酸 或 7 2 硫 酸 中 可 溶 化 。 2制 备 方 法 2 1 干 法 鉴 于 沙 蒿 籽 的 宏 观 结 构 与 谷 物 相 似 ， 提 取 的 基 本 思 想 是 用 普 通 的 碾 剥 方 法 将 沙 蒿 籽 的 外 层 胶 质 碾 剥 脱 落 ， 实 现 胶 和 籽 的 分 离 。 。 另 外 ， 敖 尔 戈 勒 “ 将 沙 蒿籽 除 杂后 ， 用 粉 碎机 粉 碎 ， 碎料 用超 临 界 COz 萃 取 或冷 榨 后得 到 沙蒿 油 ， 分离 后 得 料渣 经 研磨 、 筛 分 得到 沙 蒿 粉 。 收稿日期： 2 0 o 9 0 3 2 1 得 率 为 9 8 以 上 ， 纯 度 约 2 0 。 优 点 ： 其 溶 剂 使 用 量 少 ， 生 产 设 备 简 单 、 工 艺 流 程 短 、 操 作 容 易 、 成 本 低 廉 。 最 大 优 点 是 在 提 取 过 程 中 保 持 了 沙 蒿 的 天 然 性 状 ， 产 品 可 直 接 作 为 食 品 添 加 剂 应 用 于 各 种 食 品 的 制 作 当 中 而 不 会 产 生 附 加 的 毒 副 作 用 。 缺 点 ： 产 品 的 质 量 较 差 ， 纯 度 和 得 率 不 高 。 不 仅 产 品 的 色 泽 不 美 观 ， 表 观 性 状 粗 劣 而 且 产 品 易 发 霉 褐 色 ， 含 有 的 杂 质 多 ， 只 可 能 一 次 性 使 用 ， 难 以 满 足 精 细 应 用 的 需 求 。 2 2水 溶 胀 法 水 溶 胀 法 的 基 本 思 想 是 ， 利 用 沙 蒿 胶 在 水 中 溶 胀 而 不 溶 解 的 性 质 ， 先 将 沙 蒿 籽 浸 入 水 中 使 胶 质 层 充分 溶 胀 ， 然 后 用 高 速 搅 拌设 备 进 行搅 拌使 胶 质 与 中心 籽粒 发 生分 离 。 从而 达 到胶 、 籽分 离 的 目的 。 水 溶 胀 法 优 点 是 生 产 工 艺 简 单 ， 生 产 成 本 较 低 ， 产量 和产 率 高 ， 适宜 大规 模 工业 化 生 产 。 但缺 点 是利 用 高 速搅 拌设 备 的强 烈 剪 切捣 碎作 用 容 易损 伤 沙蒿 籽 的种 皮 ， 所 形成 的 糠 屑等 杂 质 很 难 从 高 粘 度 胶 液 中分 离 出来 另 一方 面 ， 高速 搅 拌 作用 会 破坏 沙 蒿胶 胶 质 的 结 缔组 织 与 包 络 ， 因此 所 制 取 的胶 元 分 子 量 小 ， 胶 纤 维短 ， 致 使胶 液粘 度 降低 。 而且 ， 利 用 此工 艺 制 得 的 沙蒿胶 产 品为液 态胶 ， 不 便 储 存和 运输 。 要 想 制 得 固态 粉 末 状 固 态胶 ， 须 经 浓 缩 干燥 ， 耗 能 大 ， 且 制 得 的 干胶 复 水 溶 胀 性 很 小 乃 至 失 去 了使 用 价 值 ， 到 目前 为止 ， 未 见有 厂 家生 产 实施 。 2 3有 机 溶 胀 法 有 机 溶 剂 法 的 优 点 是 产 品 的 纯 度 发 生 了 显 著 的 改变 。 用 干法 或 水溶 胀法 提 取 的沙 蒿 胶 ， 胶质 中都混 有 同 样 的 杂 质 一 种 皮 ， 种 皮 与 胶 质 有 相 似 的 分 选 度 和 密 度 ， 因 而 不 易 与 胶 质 分 开 。 而 采 用 有 机 溶 胀 法 提 取 沙 蒿 胶 的 过 程 中 ， 采 用 了 有 机 溶 剂 的 渗 透 和 改 性 反 应 ， 胶 质 很 容 易从 中心 籽 粒 上 脱 落 。其 得 率 近 2 0 ， 接 近 沙 蒿 籽 中 沙 蒿 胶 的 全 部 含 量 。 产 品 为 白色 粉 末 状 物 质 ， 放 入 水 中 能 迅 速 溶 胀 成 均 匀 强 韧 的 胶 体 ， 复水 溶胀 性 较好 ， 性 能 稳定 ， 可 多 次 使用 。 其 具体 工 艺 过 程 是 ： 将 除 杂 质 后 沙 蒿 籽 用 酸 性 或 碱 性 的 有 机 溶 剂 在 4 0 7 0 下 ， 浸 泡 5 4 0分 钟 ， 然 后 加 入 氧 化漂 白剂在 4 5 7 0 进行 改 性 、 漂 白反 应 1 O 2 0分 钟 ， 最 后 将 反应 生 成 物 过 滤 、 分 离 、 干 燥 、 粉 碎 、 筛 理 制 得 纯度 接近 1 0 0 的改 性 沙蒿 胶 。 有 机溶 胀 法 的特 2 内蒙古石油化工 2 0 0 9 年第1 2 期 点 是 ， 利 用 乙 醇 、 丙 酮 等 有 机 溶 剂 作 为 反 应 介 质 ， 在 酸 或 碱 及 氧 化 剂 的 漂 白 改 性 作 用 下 ， 使 得 沙 蒿 籽 胶 膜发 生改 性发 应 ， 再 经搅 拌摩 擦 作用 ， 使胶 质层 与 中 心 粒 子 分 离 。 有 机 溶 剂 法 的 不 足 之 处 在 于 ， 提 取 的 过 程 中 ， 因 加 入 了 无 机 酸 或 碱 及 氧 化 物 质 进 行 改 性 反 应 ， 因 此 使 得 沙 蒿 胶 的天 然 性 状 发 生 了 改 变 。 另 外 ， 经 提 取 得 到 的 粗 产 品 中 混 有 大 量 的 金 属 离 子 、 酸 根 离 子 及 氧 化 物 ， 所 以 产 品 不 能 直 接 使 用 ， 必 须 经 过 洗 涤 ， 这 无 疑 要 消 耗 大 量 的 洗 涤 液 ， 增 加 成 本 。另 外 ， 该 工 艺 的 操作不 稳定 ， 提 取条 件控 制不 得当则 影 响产率 ， 因此 生 产 的 稳 定 性 较 差 。 2 4化 学 沉 淀 法 段 立 平 “ 提 出 了 化 学 沉 淀 法 提 取 沙 蒿 胶 的 方 法 ， 其 基 本 工 艺 过 程 是 ： 向 洗 净 的 原 料 中 加 入 软 化 水 ， 再 加 入 盐 酸 调 节 一 定 的 p H 值 ， 在 一 定 温 度 下 进 行 浸 提 。 浸 提 一 段 时 间 后 ， 加 入 双 氧 水 处 理 ， 然 后 用 氢氧 化 钠 溶 液 调 整 提 取 液 的 p H 值 使 其 成 弱 酸性 。 调 整完 毕 后加 入 硫酸 铝进 行 沉析 ， 并 加 活性 炭进 行 脱 色 得 到 粗 产 品 ， 后 经 洗 涤 甩 干 ， 用 乙 醇 和 盐 酸 的 混 合 液 进 行 脱 盐 ， 再 经 抽 滤 、 洗 涤 、 干 燥 、 粉 碎 得 成 品 ， 该工 艺 与 有机 溶剂 法 相 比 ， 全过 程使 用 的有 机 溶 剂 量 较 少 ， 产 品 的得 率 较 高 。但 整 个 操 作 过 程 较 繁 杂 ， 而 且 产 品 的 天 然 结 构 被 破 坏 ， 其 复 水 溶 胀 性 、 稳 定 性 、 保 水 性 等 性 能 和 原 来 相 比发 生 了 不 同 程 度 的 改 变 ， 使 其 范 围 受 到 了一 定 的 限 制 。 2 5 浸 渍 法 该 方 法 的 主 要 思 路 是 ： 采 用 价 格 昂 贵 的 一 些 食 用 胶 作 为 一 种 调 节 剂 ， 通 过 水 浸 渍 提 出 胶 质 。 具 体 方 法 是 ： 用 经 过 清 理 除 杂 的 沙 蒿 籽 原 料 先 破 碎 成 直 径 约 1毫 米 的 颗 粒 。并 除 去 4 O目 以 下 的 碎 屑 预 加 由 食 用 胶 类 如 海 藻 酸 钠 、 明胶 、 瓜 尔 豆 胶 、 琼 脂 、 羧 甲基 纤 维 素 中 的 任 意 一 种 作 的 调 节 剂 5 3 0 及 水 浸 渍 溶 出胶质 ， 之 后减 压过 滤 、 除去料 渣 、 离 L - 浓缩 、 真空 干 燥 后 粉 碎 、 或 者 经 喷 雾 干 燥 ， 制 得 可 直 接 用 于 食 品 添 加 剂 的 粉 末 状 沙 蒿 胶 0 。 2 6水 解 法 该 方 法 的 主 要 思 路 是 通 过 加 入 一 定 量 的 提 取 液 使 得 蒿 胶 水 解 ， 继 而 浓 缩 得 到 产 品 ， 具 体 的 工 艺 过 程 如 下 ： 称取 一 定 量预 处 理 过 的 沙蒿 籽 ， 置 于烧 杯 中， 加入 一 定 浓度 的提 取 液 ， 加热 搅 拌 ， 恒 温 水解 ， 水 解 完 全 后 ， 分 离 出 水 解 液 ， 调 p H 值 ， 在 7 O 减 压 浓 缩 ， 浓缩 液冷 却后 加 9 5 乙醇到 乙醇含 量 为 6 0 以上 ， 静置 1小 时 ， 沙 蒿胶 呈 无定 形 沉淀 析 出 ， 抽 滤 分 离 出 沉 淀 ， 滤 液 回 收 再 用 。 在 7 O 下 真 空 干 燥 得 到 的 产 品 。 3结 束 语 目前 沙 蒿 胶 的 提 取 研 究 还 未 取 得 令 人 满 意 的 结 果 。 主 要 原 因 是 受 产 品 质 量 因 素 的 影 响 ， 归 纳 以 下 几 点 ： 由于 沙蒿 属于 野生 植物 ， 其种 子 的大 小不 一 ， 在 初 次 风 选 时 不 能 较 好 的 选 择 饱 满 的 籽 粒 ， 使 得 在 碾 剥 脱 胶 的 过 程 中 ， 部 分 籽 粒 被 碾 碎 ， 碾 碎 后 的 种 皮 、 胚 乳 不 易 从 碾 掉 的 沙 蒿 胶 质 中 除 去 ， 降 低 了 产 品 的纯 度 。 产 品 中 混 有 人 为 加 入 的化 学 物 质 。 用 有 机 溶 剂 法 、 水 解 法 提取 沙 蒿 胶 时要 加 入 酸 、 碱及 氧 化 物 。 水溶胀 法 提取胶 时 ， 为 防止 籽粒之 间发 生粘 连 ， 在碾 磨 过 程 中 加 入 碳 酸 钙 等 分 散 剂 。 另 外 ， 为 改 变 沙 蒿 胶 的 溶 胀 特 性 ， 有 的 工 艺 还 加 入 改 良剂 。 上 述 这 些 化 学 物质 的加 入 ， 严重 影 响 了产 品的质 量 ， 人为 的污染 产 品 。 用 化 学 方 法 处 理 的 胶 产 品 的 天 然 性 状 被 破 坏 。 虽 然 产 品 的 得 率 提 高 ， 但 其 许 多 优 良性 能 以 不 存 在 ， 致使 应用 受限 ， 甚 至丧 失 了使 用 价值 。 沙蒿胶 在 水 中完全 溶胀 的性 质是清 洗 沙蒿胶 产 品的 一个难 题 。不论 是对 沙蒿 胶 产品还 是从 经济 角 度 ， 水 是 最 合 适 的 清 洗 剂 ， 但 因 全 溶 的 沙 蒿 胶 使 用 面 缩 小 ， 储 存 不 方 便 等 多 因 素 ， 沙 蒿 胶 产 品 至 今 一 直 未能代 替 其他胶 产 品 。 从 生 产 成 本 上 说 ， 加 入 了 一 些 价 格 昂 贵 的 物 质 ， 工 艺 过 程 复 杂 使 得 成 本 升 高 ， 不 利 于 大 规 模 工 业 化 生 产 。 作为 绿 色食 品 的沙 蒿胶 ， 其 的应 用 前 景 十分 广 阔 ， 广 泛 用 于 食 品 添 加 剂 、 增 稠 剂 、 面 团调 节 剂 、 保 水 剂 、 成 膜 剂 0 ) ， 随 着 沙 蒿 胶 的 需 求 增 加 ， 对 于 我 国 沙 漠 地 区 沙 蒿 的 种 植 、 推 广 以 及 荒 漠 的 治 理 工 作 都 将 产 生 积 极 的 促 进 作 用 。 参 考 文 献 1 白寿 宁 ， 雍 彤 五 ， 云 秀 芳 ，沙 蒿籽 提 取 沙 蒿 油 及 沙蒿胶 研 究概 况 与前 景 J 3 包 装 与食 品机 械 ， 2 0 0 0， 1 8( 3 )： 1 7 v 2 张继 沙蒿 多糖 结构及 降血 糖 作用 研 究E J 西 北 师 范 大 学 ， 2 0 0 5 E 3 赵 文 梅 CN8 7 1 O 5 5 4 2 A， 1 9 8 8 4 傲 尔戈勒 CN1 2 0 4 4 5 8 A， 1 9 9 9 5 许 准 ， 郁 祖 昌， 赵 文梅 CN1 0 7 6 4 6 7 A， 1 9 9 3 6 段 立平 CN1 2 2 4 7 4 4 A， 1 9 9 9 7 q郁 祖 昌 CN8 5 1 0 8 9 1 8 ， 1 9 8 7 8 秦振 平 ， 曹庆 生，樊世 科 食 用 沙 蒿胶 的提取 研 究 I - J - 1 食 品 科 学 ， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 8 ) 9 凌 关 庭 主 编 天 然 食 品 添 加 剂 手 册 M 北 京 ： 化 学 工 业 出版 社 ， 2 0 0