（环境工程专业论文）八角籽壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析.pdf

一雠期雠一删必 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文 的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含 本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集 体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名：函j o 年1 月i 奄日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 囱即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签名： 八角籽壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 摘要 建立微波法提取八角油脂的工艺，采用正交实验设计优选出最佳工艺 条件：固液比1 ：1 5 ( g ：m 1 ) 、微波时间5 m i n 、微波功率6 4 0 w 、正己烷提取， 验证实验与正交实验相吻合，提取率较稳定，与常规的索氏提取法作比较， 具有快速、节能的特点。 对八角油脂进行脂肪酸成分分析，采用气相色谱仪以峰面积外标法和 归一化法分别定量测定了八角籽和果壳中八种脂肪酸的含量，结果表明八 角壳油脂中脂肪酸含量较低( 约占1 5 ) ，与其他食用植物油差别大，做香 料、调味料仍然是首选，并不适合作普通植物油大量食用；八角籽油富含 油酸、亚油酸，不饱和脂肪酸达到7 3 ，与其他食用植物油的脂肪酸组成 类似，按照食用植物油卫生标准进行检测，并设计了实验室精炼油脂的简 单工艺，发现稍加精炼的八角籽油可放心食用。精炼工艺中使用活性炭脱 色效果显著，同时也有助于降低油脂的过氧化值，精炼效果较好，说明设 计的方案可行。 提取完油脂的残渣为八角壳渣和八角籽粕，通过分析八角籽粕部分质量 指标考察做为动物饲料的可行性。结果表明八角籽粕的蛋白质( 1 3 1 ) 、 粗纤维( 3 9 8 ) 含量与大豆皮相似，其他理化指标符合饲料卫生标准的要 求，故参照大豆皮的利用情况，提出八角籽粕的运用构想：可给反刍动物 做半精饲料，添加到普通饲料中改善香味以增加动物的食欲，制成宠物饲 料防止宠物过于肥胖，代替部分草料喂养食草动物以提高增重速度等。 关键词：八角油脂；微波提取；脂肪酸分析；油脂检测；精炼；残渣分析 i i m i c r o ( a ee x t r a c t i o no fa n i s es e e da n ds h e l l o i l sa n dp o s s i b l ea p p l i c a t i o no ft h eo i l sa n d t h e i rr e s i d u e s a b s t r a c t m i c r o w a v ee x t r a c t i o no fa n i s es e e do i lw a sc a r d e do u tw i t hh e x a n ei n o p t i m i z e dp h y s i c a la n dc h e m i c a lc o n d i t i o n sb yo r t h o g o n a lt e s ta n dc o m p a r e d w i t ht r a d i t i o n a le x t r a c t i o nm e t h o d i tw a sf o u n dt h a tw h e nr a t i oo fa n i s es e e d w e i g h t h e x a n ev o l u m ew a s1 ：15 ( g ：m m ) ，e x t r a c t i o nt i m e5m i n a n dm i c r o w a v e p o w e r6 4 0 w , t h e e x t r a c t i o n e f f i c i e n c y r e a c h e d m a x i m u m ，s h o w i n g t h e a d v a n t a g e so ff a s t ，e n e r g ys a v i n go ft h em e t h o di nc o m p a r i s o nw i t ht h o s eo f t r a d i t i o n a ls o x h l e tm e t h o d t h er e s u l t sf r o ma n a l y s i so ft h ef a t t ya c i d si nt h ea n i s es e e do i lr e v e a l e di t s c o m p o s i t i o n sw e r es i m i l a rt ot h o s eo fc o m m e r c i a la v a i l a b l ev e g e t a b l eo i l s b a s e du p o nt h er e s u l t sf r o md e t e r m i n i n ga n d a s s a y i n gt h ei t e m sp r e s c r i b e db y t h er e q u i r e m e n to fi s s u i n gac e r t i f i c a t ep e r m i t t i n go i lf o rh u m a n c o n s u m p t i o n ， t h er e f i n e da n i s es e e do i lw a se x a m i n e dt ob es a f e l ye d i b l e h o w e v e r ，t h ef a t t y a c i d si na n i s es e e ds h e l lo i lw e r er e l a t i v e l yl o w ( a b o u t15 ) ，a n di t s c o m p o s i t i o n sw e r eq u i t ed i f f e r e n tf r o mt h o s eo fo t h e re d i b l eo i l s ，m a k i n gi t p o s s i b l eg o o dm a t e r i a l sf o rf r a g r a n c ea n df l a v o ri n g r e d i e n t t h eo l e i ca c i da n d l i n o l e i ca c i da n du n s a t u r a t e df a t t ya c i d su pt o7 3 a r er i c ha n i s es e e do i li n w h i c ha r es i m i l a rt of a t t ya c i dc o m p o s i t i o no fo t h e re d i b l ev e g e t a b l eo i l s i n i i i a c c o r d a n c ew i t hf o o dh y g i e n es t a n d a r d sf o rv e g e t a b l eo i l s ，as i m p l el a b o r a t o r y t e c h n i q u ew a sd e s i g n e dt or e f i n et h eo i l s i tw a sf o u n d t h a ta n i s es e e do i lc o u l d b er e f i n e dt ob es a f e l yc o n s u m e dw i t has i m p l ep r o c e s so fa c t i v a t e dc a r b o n d e c o l o r i z a t i o nw h i c ha l s oh e l p e dr e d u c et h ep e r o x i d ev a l u eo fo i l ，s u g g e s t i n g t h a tt h ep r o c e s sw a saf e a s i b l ed e s i g n i no r d e rt of u l l yu s ea n i s er e s o u r c e ，i t ss e e da n ds h e l lr e s i d u ea f t e re x t r a c t i o n w e r ee x a m i n e df o rt h ef e a s i b i l i t yo fb e c o m i n gf e e df o rl i v e s t o c k i tw a sf o u n d t h a tt h ea m o u n t so f p r o t e i n ( 1 3 1 ) a n dc r u d ef i b e r ( 3 9 8 ) i nt h er e s i d u e sw e r e a l m o s tt h es a m ea st h o s ei ns o y b e a ns k i n ，a n do t h e ri n d i c e sm e tt h er e q u i r e m e n t s o ft h eh y g i e n es t a n d a r d so ff e e d s t h u s ，t h er e s i d u e sc o u l db eu s e da sa d d i t i v e i no t h e rf e e d st oi m p r o v et h e i rf l a v o r sa n de n h a n c et h ea p p e t i t eo fl i v e s t o c ka s w e l la sp r e v e n tp e t sf r o mo b e s i t y k e yw o r d s ：a n i s es e e do i l ；m i c r o w a v ee x t r a c t i o n ；f a t t ya c i d sd e t e c t i o n ；o i l d e t e c t i o n ；r e f i n e ；r e s i d u ea n a l y s i s i v 目录 第一章绪论1 1 1 产品概况1 1 2 八角茴香油的研究现状和发展趋势1 1 2 1 八角茴香油提取工艺的概况1 1 2 2 八角茴香油化学组成分析4 1 3 微波法提取简介5 1 3 1 微波法的作用原理5 1 3 2 微波法的应用5 1 4 课题的研究意义7 1 5 课题研究的方法及主要内容8 参考文献8 第二章微波法提取八角油脂工艺构建。1 2 2 1 前言，1 2 2 2 实验部分1 3 2 2 1 实验仪器和试剂1 3 2 2 2 索氏提取法1 3 2 2 3 微波提取法1 4 2 3 结果与分析1 4 2 3 1 索氏法的提取率1 4 2 3 2 微波法单因素实验1 4 2 3 3 微波法正交实验1 8 2 3 4 正交实验结果和方差分析1 8 2 4 验证实验1 9 2 5 结论1 9 参考文献2 0 第三章八角油脂脂肪酸组成分析2 1 3 1 前言2 1 3 2 实验部分2 1 3 2 1 实验仪器和试剂2 1 3 2 2 气相色谱法测定八角籽和壳油脂脂肪酸组成2 2 3 3 结果与分析2 3 3 3 1 样品甲酯化方法和色谱柱的选择2 3 3 3 2 脂肪酸成分分析2 3 3 4 结论2 6 参考文献2 6 第四章八角油脂食用性分析和油脂精炼2 8 4 1 前言2 8 4 1 1 常见植物油脂肪酸组成比较2 8 4 1 2 油脂精炼概述2 9 v 4 2 实验部分3 0 4 2 1 实验仪器和试剂3 0 4 2 2 八角籽油质量检测3 1 4 2 3 油脂精炼3 3 4 3 结果与分析3 4 4 3 1 八角籽原油质量分析3 4 4 3 2 精炼八角籽油质量分析3 5 4 4 结论3 6 参考文献3 6 第五章八角残渣利用性分析3 8 5 1 前言3 8 5 1 1 八角残渣利用前景概况3 8 5 1 2 饲料的分类及特点3 8 5 2 实验部分，3 9 5 2 1 实验仪器和试剂3 9 5 2 2 八角籽粕质量检测4 0 5 3 结果与分析4 2 5 3 1 八角残渣质量分析4 2 5 3 2 八角籽粕利用性分析4 3 5 4 结论4 4 参考文献4 4 第六章结论与展望4 6 6 1 结论4 6 6 2 展望及存在的问题4 7 致谢4 8 攻读学位期间发表的学术论文4 9 v i 广西大掌工程硕士掌位论文- ，角籽亮油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 1 1 八角概况 第一章绪论 八角( 1 l l i c i u me r u mh o o k ) ，也称八角茴香、大茴香、大料，是双子叶植物纲木 兰亚纲八角科八角属的一种，原产亚洲东南部和美洲，我国主要分布在的广西、广 东、云南、福建南部等地。八角的果实、叶面、树干在日常生活、医疗、工业生产等方 面均有经济价值【l4 1 ，其聚合果多为八角形，很少为五或六角形，先端钝或钝尖，种子 棕色，有光泽；果为调味香料，还可入药，具强烈香味，有驱虫、温中理气、健胃止呕、 祛寒、止痛、兴奋神经等功效【5 ，6 1 ；叶、果可蒸芳香油，称八角茴香油，可用于食品工 业如甜香酒、啤酒等的酿造；由于其独特的香味，也可以用于牙膏、香皂、香水、化妆 品等加工制造业，近年来有研究表明其具有较好的抑菌、杀虫活性和抗自由基氧化作用， 而且八角还是合成雌激素乙烷雌酚的原料r 。 1 2 八角茴香油的研究现状和发展趋势 1 2 1 八角茴香油提取工艺的概况 八角茴香油的提取工艺有诸多，水蒸气蒸馏法是比较经典的方法，目前工业化生产 常用，黄汉【8 】等报道的水蒸气蒸馏法，以粉碎粒度、加水倍数、蒸馏时间为考察因素， 每个因素选择3 个水平进行正交实验，八角果实出油率可达6 6 7 ，该法设备简单、操 作简便、成本低、所提挥发油纯度高；工业上一般采用工艺流程为：干八角果实一粉碎 一过筛一水浸泡一水蒸气蒸馏一八角茴香精油【9 】，提取时固液比、蒸馏时间、浸泡时间 和流出速率等因素对八角枝叶的出油率影响显著，结果表明，浸泡时间3 0 h 、流出速率 1 2 m l m i n 、固液比1 ：1 6 ，提取时间3 h 这样的条件为宜，八角枝叶的提取率最高达到 3 3 1 t l o 】；韦小杰【1 0 】等报道的微波辅助水蒸气蒸馏法，经过微波辐射预处理后，八角枝 叶的出油率较常规提取有所增加，微波辐射预处理1 5 m i n 出油率达到最高，比常规提取 提高了7 2 。 超声波具有空化、粉碎、搅拌等特殊作用，对植物药材的细胞有破坏作用，使溶 媒渗透到药材的细胞中，以便使材料中的化学成分溶于溶媒中。超声波辅助提取主要是 广西大学工程硕士掌位论文 角籽壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 利用超声波的空化作用，击破八角叶的细胞壁。韦小杰【1 0 】等报道的超声波辅助水蒸气蒸 馏法，在进行水蒸气蒸馏之前，使用超声波对原料进行预处理，再进行常规提取，经多 次实验发现，超声辅助水蒸气蒸馏法提取八角枝叶中的茴香油时，超声波预处理时间对 八角枝叶的出油率影响显著。结果表明经过超声波预处理1 5 m i n 后出油率有了较大的提 高，八角枝叶的出油率较相应常规提取提高1 3 8 ，八角茴香油的流出速度明显加快， 蒸馏时间可缩短l h 以上，而八角茴香油的主要成分反式茴香脑的含量并没有明显变化。 廖立敏】等报道的溶剂萃f 汉、法( s o l v e n te x t r a c t i o n ) 般是指使用有机溶剂如乙醇、丙 酮、石油醚等一种或两种以上混合物为溶剂提取油脂的方法。因为八角茴香油主要成分 是茴香脑及一些烯类和醇类，这些物质在有机溶剂中的溶解性较好，所以将八角粉碎用 有机溶剂浸泡( 或者回流) 后，再进行减压蒸馏即可得到八角茴香油。提取八角油树脂的 工艺过程为：八角粉碎后在萃取器中用适当的溶剂进行萃取，萃取液过滤除去杂质，常 压蒸馏挥去溶剂，然后高真空脱除溶剂( 必要时添加共沸剂或通入氮气) ，得到的残留物 即为八角茴香油产品。有机溶剂萃取( 浸出) 法是目前食用植物油提取的常用方法，此 法操作简便，提取率高，溶剂可以循环使用，不过需要数小时的浸提时间。 无溶剂微波提取法( s o l v e n t f r e em i c r o w a v ee x t r a c t i o n ) 是干法蒸馏与微波加热的结 合。将药材( 无需粉碎) 在提取前用水浸泡一定时间后，除去多余的水( 此相当于恢复至新 鲜八角所含水分，也可直接使用新鲜八角) ，再将其放人蒸馏装置，无需再加其它任何 溶剂或水，直接用微波进行加热，收集挥发油【1 2 】。m a r i ee l i s a b e t hl u c c h e s i 1 3 1 等用此法 进行了提取八角茴香油的研究，发现该法与水蒸汽蒸馏法相比，要大大节约提取时间和 能量，提高出油率。 分子蒸馏技术是国际上一种新型的用于液液分离或精制的高新技术，是一种特殊的 高真空蒸馏技术，即是一种可以在系统绝压约0 1 p a 条件下进行的非平衡连续蒸馏过程。 特别适合于分离低挥发度、高相对分子质量、高沸点、高黏度、热敏性和具有生物活性 的物料，具有浓缩效率高、质量稳定可靠、操作易规范化等优点【1 4 1 5 1 。王琴【16 】等报道的 分子蒸馏法是利用分子蒸馏技术对八角精油进行精制的过程，八角精油原油经过两次分 子蒸馏处理工艺条件为：第一次蒸馏温度5 8 。c 、压力4 0 0 0 p a 、进料流速1 滴s 、刮膜转 速3 0 5 - 3 1 5 r m i n 、冷凝温度2 0 ；第二次蒸馏温度5 0 、压力6 0 p a ，其他条件同上， 得到的最终产品得率为7 9 ，反式茴香醚含量由原来的7 9 5 8 提高至9 0 7 3 ，产品颜 色由原来的深黄色变为浅黄色或无色，节约了大量溶剂。 索氏提取法是提取八角挥发油的传统方法，可以把八角油提取干净。逯家辉【1 7 】等报 2 广西大掌工程硕士掌位论文 ，、角籽壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 道的索氏提取法采用响应面法对八角茴香油提取工艺进行优化，在选取最佳提取溶剂 后，选取提取时间，液料比和温度为随机单因素试验的基础上，根据b o x b e n h n k e n 中 心组合方法进行三因素三水平的试验设计。确立最佳工艺条件为：丙酮为溶剂，提取时 间2 3 h ，液料比4 0 ：5 4 ( v w ) ，回流温度7 8 6 c ，八角挥发油的得率为1 0 5 6 。 近年来超临界c 0 2 萃取技术在天然活性成分提取中的不断应用和成熟【1 8 】，该技术用 于八角挥发油的提取有不少报道，袁经权f 1 9 】等报道的超临界c 0 2 萃取法，采用s f e c 0 2 技术，萃取釜压力2 0 m p a ，温度4 0 ；分离釜1 压力7 m p a ，温度3 5 ；分离釜2 压力 5 m p a ，温度3 5 c 。萃取时间9 0m i n ，流速2 0l h 。结果表明果壳萃取物得率4 4 ，种 子萃取物得率9 4 。董吉林等【2 0 】研究了萃取压力、萃取温度和c 0 2 流量对超临界c 0 2 萃取八角茴香油的影响，初步确定了超临界c 0 2 萃取八角茴香油最佳条件为：萃取压力 3 5 m p a ，萃取温度5 5 ，c 0 2 的流量为2 1 k g h ，在此条件下萃取2 h ，萃取得油率为1 3 4 8 。 蔡定建等【2 i 】报道的超临界流体技术，在不同的萃取时间、萃取压力、萃取温度下，最佳 的萃取条件为：2 0 0 b a r ，5 0 。c ，2 h 。梁建钦【2 2 】等报道的取干八角茴香果实适量，粉碎过 1 0 目筛，取2 0 0 9 ，采用c 0 2 超临界萃取技术萃取挥发油等成分，萃取釜压力2 0 m p a ( 温 度4 5 。c ) 、分离釜1 压力1 0 m p a ( 温度4 0 ) 、分离釜2 压力5 m p a ( 温度4 0 ) 、c 0 2 流 量1 5 l h 、萃取时间6 0 m i n 。但该方法设备投资大，仪器运行消耗的能源和c 0 2 费用高， 制约着该技术工业化生产的发展。 郭勇【2 3 】等报道的亚临界c 0 2 萃取法，采用经过正交实验和随机区组实验筛选出的 最佳亚临界c 0 2 萃取挥发油工艺为：控制萃取釜的压力为7 m p a ，温度为2 5 ，分离釜 i 压力为7 m p a ，温度3 0 ；分离釜i i 压力为5 m p a ，温度为2 5 ；萃取时间为2 h ；收 集萃取物，自然解冻至室温，用无水硫酸钠脱水，得到具有浓郁芳香味的黄色透明液体， 提取率平均达到1 2 5 2 。 陆志科【2 4 】报道的采用水蒸汽快速提取法提取八角茴香油的最佳条件为：干果原料与 水比为1 ：6 ，提取回流时间为2 h ，产品收率达1 2 7 8 ，且含茴香脑9 0 8 3 ，比回流提 取法、普通水蒸气蒸馏法提取效率高，快速简便。龚丽芬【2 5 】等报道的乙醇提取法为：取 粉碎后的八角茴香粉末，用1 0 0 m l ( 9 5 ) 乙醇浸取( 或回流) 一定时间，去渣酊剂减压蒸 馏回收溶剂，得八角茴香油树脂，用重量法测定产量。 3 广西大掌工程硕士掌位论文 角籽亮油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 1 2 2 八角茴香油化学组成分析 八角茴香油化学成分分析的报道有不少，多数采用气相色谱质谱联用( g c m s ) 技术，以峰面积归一化法定量，最多鉴定了8 2 种化合物【2 1 】；单独分析八角种子挥发油 成分的鉴定了2 2 种化合物：袁经权等报道的分析八角种子挥发油脂肪酸组成的最 多鉴定出2 4 种脂肪酸，主要成分为油酸甲酯( 3 1 0 4 ) 、亚油酸甲酯( 2 4 6 1 ) 、棕榈酸 甲酯( 2 1 2 2 ) 和硬酯酸甲酯( 1 1 0 8 ) ，占总油脂量的8 7 9 5 。 方健【2 7 】等报道的以石油醚为溶剂提取八角籽仁油，通过g c m s 分析t ) k 角籽仁油 中脂肪酸的组成及含量，共分析出1 6 种脂肪酸。结果表明八角籽仁油中亚油酸含量 3 4 6 5 8 ，油酸含3 4 9 8 6 ，棕榈酸含量1 7 8 3 8 ，山嵛酸含量4 0 9 6 ，硬脂酸含量 4 0 9 3 ，花生酸含量1 5 5 0 ，二十四碳酸含量1 3 3 6 。其中不饱和脂肪酸占6 9 6 4 4 ，饱和脂肪酸占2 8 9 1 3 。 刘红星【2 8 】等报道的用索氏提取法以石油醚为溶剂，从广西金秀县产的大红八角和干 枝八角籽中提取挥发油。通过g c m s 分析手段对这两种挥发油的主要成分进行了分析， 用峰面积归一化法确定各组分的相对含量；结果从大红八角籽的挥发油中共分离出2 2 个色谱峰鉴定了1 8 种，占被测总含量的9 9 1 6 ，其主要成分为大茴香脑( 6 4 7 4 ) 、n - 棕榈酸( 1 4 1 8 ) 、大茴香醛( 6 6 9 ) 等；而从干枝八角籽的挥发油中共分离出1 5 个色谱 峰共鉴定了1 1 种，占被测总含量的9 7 6 2 ，其主要成分为n 棕榈酸( 4 8 7 0 ) 、大茴香 脑( 3 0 6 5 ) 。 王琴【2 9 j 等报道的采用水蒸汽蒸馏、有机溶剂萃取和超临界c 0 2 萃取三种方法提取八 角茴香油，利用g c m s 分析了不同方法提取的八角茴香油气相图谱和化学成分。三种 方法萃取的八角茴香油的化学成分相似，但水蒸汽蒸馏明显比后两种方法萃取物的化学 成分少，有机溶剂和超临界c 0 2 萃取的八角茴香萃取物更具天然性，黑褐色略带粘稠， 经分析其中化学成分更多，尤其是含有各种饱和与不饱和脂肪酸，且风味更为丰富。 g b t 1 5 0 6 8 1 9 9 4 3 0 】是八角茴香油的国家标准，是以水蒸气蒸馏法提取八角果实和枝 叶所得的挥发油，用气相色谱( g c ) 法测其主要成分，以峰面积归一化法定量。标准 要求茴香油中的物质龙蒿脑8 o ，顺式大茴香脑0 5 ，大茴香醛1 o ，反式大茴 香脑8 7 o ，可见此标准注重的是反式大茴香脑的含量，这也进一步说明八角茴香油 的主要特征物质就是反式大茴香脑。 4 广西大学工程硕士掌位论文 ，角耔壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 1 3 微波法提取简介 1 3 1 微波法的作用原理 微波法主要是利用微波能，在交频磁场、电场作用下，极性分子取向随电场方向的 改变而改变，从而导致了分子的旋转、振动或摆动，加剧反应物分子运动及相互间的碰 撞频率，使分子在极短的时间内达到活化状态，而且分子的剧烈运动导致植物细胞内部 结构的破坏，有助于有效成分的溶出，从而高提取效率。微波萃取的高效性主要来自于 以下三个方面： ( 1 ) 微波与被分离物质的直接作用由于微波具有穿透能力，因而可以直接与样品中有 关物质分子或分子中的某个基团作用，被微波作用的分子或基团，很快与整个样品基体 或其大分子上的周围环境分离开，从而使分离速度加快并提高萃取率，这种微波与越分 离物质的特殊作用，可以称为微波的激活作用。h a s w e l l 和h o w a r t h 对固相分离过程中 非热微波效应的研究，证明了微波在萃取分离中存在着这种特殊作用【3 。 ( 2 ) 微波萃取使用极性溶剂比用非极性溶剂更有利，因为极性溶剂吸收微波能，从而 提高溶剂的活性，使溶剂和样品间的相互作用更有效。微波加热均匀，且热效率较高， 传统热萃取是以热传导、热辐射等方式自外向内传递热量，而微波萃取是一种“体加 热 过程，即内外同时加热，因而加热均匀，热效率较高。微波萃取时没有高温热源， 因而可消除温度梯度，且加热速度快，物料的受热时间短，因而有利于热敏性物质的萃 取【3 2 】。 ( 3 ) 应用密闭容器，使微波萃取可在比溶剂沸点高得多的温度下进行，从而显著地提 高微波萃取的速率。由于在高的温度和压力下化学反应速率比在低温和常压下高得多， 因此，密闭容器带来的高温非常明显地提高了微波萃取的萃取率并减少了制样所需的时 间【3 4 1 。 1 3 2 微波法的应用 a n d r z e j t 3 5 1 对传统索氏萃取法和微波萃取法萃取时间及萃取回收率进行了比较，其 研究成果表明微波法不仅比传统法获得更好的产率，而且萃取时闻仅为传统法的1 3 0 ， 微波萃取技术的特殊优点使其成为样品萃取的有力工具，并已被应用于土壤、食品、肉 类、蔬菜、油脂、蛋类、奶制品、沉积物等样品以萃取多环芳烃、农药残留、油脂、芳 5 广西大学工程硕士掌位论文，角籽壳油脂的微波提取及油甩 和残渣利用性分析 香油、微量元素及其化合物等组分。 林海禄【3 6 】等报道的微波提取八角茴香中莽草酸，各因素的影响顺序：微波时间 料 液比 微波功率 原料粒度，最佳条件为：提取时间1 5 m i n ，微波功率4 0 0 w ，料液比1 ： 1 5 ，原料粒度4 0 目。 苑立博3 7 1 报道的微波辅助萃取法提取桃仁油，对提取时间、提取温度、料液比、微 波功率等因素对提油率的影响进行了考察，通过正交实验得出优化的微波辅助萃取桃仁 油的工艺条件：提取时间8 m i n ，提取温度5 0 。c ，每克桃仁用萃取溶剂7 m l ，微波功率 为7 0 0 w ，提油率为5 1 2 0 。 欧光南3 8 1 报道的了鳗骨油的微波萃取条件，采取正交实验探讨溶剂、水分以及微波 辐照时间等因素对萃取效率的影响。在微波作用下，实验所选的混合溶剂的萃取能力相 近；试样中水分的影响极为显著，无水或水量过多均对鱼油萃取产生不利影响；微波辐 照时间对萃取率影响也十分明显。鳗骨油微波萃取的最佳条件为：干样品加水3 m l ，以 氯仿一丙酮( 体积比为2 ：1 ) 为混合萃取溶剂，微波辐照时间9 m i n 。 李文敏【3 9 】等报道的微波法提取石榴籽油，采用正交实验法优选微波提取最佳工艺条 件，结果表明，出油率有显著性差异( p 固液比 微波功率 微波时间 微波压 力，我们常用的是l 9 ( 3 4 ) 正交表，所以对影响因素最小的微波压力不做正交分析，则 选择提取溶剂、固液比、微波功率、微波时间这四个因素做三水平的正交实验。 1 7 广西大掌工程硕士掌位论文 ，角耔壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 2 3 3 微波法正交实验 称取2 9 ( 精确至0 1 m g ) 八角籽样品于聚四氟乙烯罐中，选用b ( 3 4 ) 正交表对固 液比、微波时间、提取溶剂、微波功率这四个因素进行实验，因素水平表见表2 一1 2 。 表2 1 2 微波法提取八角籽油因素水平表 t ，l b l e2 12f a c t o r so fl e v e l si nm i c r o w a v ee x t r a c t i o no fa n i s es e e do i lw i t ho r g a n i cs o l v e n t s 水平因素 同液比a微波时间b提取溶剂c微波功率d 11 ：1 0l m i n 石油醚6 0 9 0 8 0 0 w 2l ：1 33 m i n石油醚3 0 6 0 7 2 0 w 31 ：1 55 m i n正己烷 6 4 0 w 2 3 4 正交实验结果和方差分析 微波法提取八角挥发油正交实验设计结果分析见表2 1 3 ，方差分析见表2 1 4 。 表2 1 3 微波法l 9 ( 3 4 ) 正交实验设计及结果 t a b l e2 13r e s u l t sa n dd e s i g no fo r t h o g o n a lt e s tl 9 ( 3 4 ) b ym i c r o w a v em e t h o d 1 8 广西大学工程硕士学位论文，角耔壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 表2 1 4 正交实验方差分析表 t a b l e2 - 1 4r e s u l t so f v a r i a n c ea n a l y s i s 注：f 0 o s ( 2 ，9 ) = 4 2 6 ，f o 0 1 ( 2 ，9 ) = 8 0 2 ，f o 0 0 1 ( 2 ，9 ) = 1 6 3 9 可看出影响因素：a c b d ，即固液比、提取溶剂对提取率影响非常显著( p o 0 0 1 ) ， 微波时间影响较大( p ，用o o l m o l l 的硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消失即为终点，记录消 耗硫代硫酸钠标准溶液的体积。计算公式： x ( g l o o g ) ：c ( v - v o ) 0 1 2 6 9 1 0 0 ( 4 5 ) c 硫代硫酸钠溶液的浓度m o l l ； v - 样品消耗硫代硫酸钠溶液的体积m l ； v o 试剂空白消耗硫代硫酸钠溶液的体积m l5 m 样品的质量g 。 3 2 g - 西大掌工程硕士掌位论文 一角籽壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 4 2 2 7 浸出油溶剂残留量 八角籽油溶剂残留量按g b t5 0 0 9 3 7 2 0 0 3 t 1 0 1 标准检测，方法如下：称取2 0 o g 八角 籽油于顶空瓶中，密塞后放入5 0 。c 恒温箱中加热3 0 m i n ，取出立即用微量注射器吸取 1 5 0 tl 液上气体注入气相色谱仪。标准曲线制备：用经7 0 c 开发式赶掉大部分残留溶 剂的食用油为基底油，称取2 0 0 9 该油脂于四个顶空气化瓶中密塞，通过塞子分别注入 1 0 m g m l 的正己烷标准溶液0 口l 、1 0 口l 、2 5 弘l 、5 0 肛l ，放入5 0 c 干燥箱中平衡3 0 m i n ， 取出立即吸取1 5 0 tl 液上气体注入气相色谱仪，以保留时间定性，峰面积外标法定量。 计算公式： x ( m g k g ) = 裟( 4 - 6 ) m 1 油样中残留正己烷溶剂的质量口g ； m 样品的质量g 。 气相色谱分析条件：载气：高纯氮气( 9 9 9 9 9 ，流量1 2 m l m i n ) ，氢气( 9 9 9 9 9 ， 流量：4 7 m l m i n ) ，高纯空气( 流量：4 0 0 m l m i n ) 。进样口温度1 5 0 ，检测器温度2 0 0 ，柱温：6 0 ，分流比1 ：1 0 ，尾吹：3 0 m l m i n 。 4 2 3 油脂精炼 质量检测的各项指标按g b 2 7 1 6 2 0 0 5 食用植物油卫生标准【l l 】的毛油级判定， 从分析结果来确定精炼的程度。本次实验提取的油脂属于小样，为了方便在实验室操作， 所以只做一个简单提炼的工艺，将各关键工序简化，而精炼的主要目的是为了降低油脂 的酸值和过氧化值。 取5 0 9 a 角籽油于烧杯中，加入4 的氢氧化钠溶液1 0 m l ，用玻棒在9 0 c 水浴中充分 搅拌2 m i n ，将油水混合物放入分液漏斗，不要振摇，以免油脂乳化。静置使油水分离， 放出下层的水层和皂角，再用蒸馏水洗涤油脂3 次，每次3 0 m l ，静置使其分层，弃水层。 把碱炼过的油脂放入小烧杯，加2 9 活性炭在8 0 c 的水浴上用玻棒搅拌3 m i n ，最后用快速 滤纸过滤，得到油脂，精炼完成。再次检测精炼过的八角籽油理化指标，从而确定精炼 的效果。 3 3 广西大掌工程硕士掌位论文角籽壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 4 3 结果与分析 4 3 1 八角籽原油质量分析 检测微波法提取出来的八角籽原油，分析结果见表4 2 。 表4 - 4 八角籽油理化指标分析 t a b l e4 - 4 p h y s i c a la n dc h e m i c a li n d e xo fa n i s es e e do i l 从表中可看出八角籽油折光指数和花生油( 花生油折光指数为1 4 6 0 1 4 6 5 ) 相似， 油脂颜色浅黄、清亮透明。油脂清亮则不必过多考虑脱胶工艺，气味正常，具有八角茴 香特有的香味，所以不必过多考虑脱臭过程。酸值和过氧化值均有些超标，其它指标都 在标准规定的范围内，而不合格的这两个指标通常是衡量植物油等级的重要指标，也是 确定本次精炼方案的参数。脱色过程对过氧化值起到降低作用，过氧化值具有优先吸附 的性能，随着活性炭添加量的增加，过氧化值随之降低，这是由于油脂氧化形成的醛、 酮、酸、醇、酯等类化合物相对于油脂及色素类物质具有更强的极性，其可由随着油脂 氧化程度的加深，脱色率降低而得到进一步证实。故本次实验的重点放在脱酸和脱色上， 从而确定了精炼方案。 油脂中残留的正己烷溶剂也符合国家标准的要求，用气相色谱项空法测定正己烷溶 剂标准图谱见图4 1 。虽然脱胶和脱臭工艺没有过多考虑，但使用活性炭脱色过滤的过 程也伴随着脱胶、脱磷和脱臭，油脂中的胶质和磷脂被滤掉，活性炭又是较强的吸附剂， 所以油脂的气味容易被去除。 广西大掌工程硕士掌位论文 ，角籽壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 4 3 2 精炼八角籽油质量分析 图4 1 正己烷溶剂气相色谱图 f i g 4 - 1c h r o m a t o g r a mo f h e x a n e 注：正己烷的保留时间为3 0 1 5 m i n 。 按4 2 3 方案对八角籽原油进行了精炼，理化指标分析结果见表4 3 。 表4 - 5 精炼八角籽油理化指标分析 t a b l e4 - 5p h y s i c a la n dc h e m i c a li n d e xo fr e f i n e da n i s es e e do i l 注：溶剂残留量的最低检出限o 1 m g k g 从表中看出精炼八角籽油无气味，色泽很浅，澄清透明，从感官上看接近一级大豆 油水平( 一级豆油气味滋味：无气味口感好，色泽：黄2 红o 1 ，透明度：澄清透明) ， 酸值和过氧化值已经降低，正己烷溶剂残留已去除，杂质很低，各指标均达到食用级油 脂要求，说明精炼效果好。 八角籽油经过简单的精炼就能达到食用级油脂要求，油体澄清透明，感官效果佳。 3 5 广西大掌工程硕士掌位论文八角耔壳油脂的微波提取及油脂和残渣利用性分析 方建等【1 2 1 也报道过八角籽油的急性毒性试验，所喂小鼠状态良好，未观察到明显的 毒性反应，无一死亡，初步确定八角籽仁油最小致死量大于4 0 m l k g ，最大耐受量大于 4 0 m l k g ，急性毒性试验说明八角籽仁油对小鼠不具有急性毒性，因此八角籽仁油对人 体可能不具有急性毒性，并且八角本身就是人们常用的调味品，故认为八角籽油食用 是安全、放心的。 4 4 结论 通过分析八角籽和八角壳油脂脂肪酸组成初步判定它们的可食用程度。八角壳油脂 含量低( 约占3 ) ，与其他食用植物油脂肪酸组成含量差别大，做香料仍然是首选，并 不适合作普通植物油大量食用；八角籽油富含油酸、亚油酸，与其他食用植物油脂肪酸 组成类似，且有报道过八角籽油的急性毒性试验，并按照食用植物油卫生标准进行检 测，从检测结果看，八角籽油稍加精炼即可放心食用。 实验设计的八角籽油精炼方案简单，利用实验室简单设备可操作性强，虽然简化了 工艺，但已包含了油脂精炼的基本步骤。使用活性炭脱色代替常规的白土，脱色效果显 著，同时也有助于降低油脂的过氧化值。通过检测精炼后八角籽油产品质量得知精炼效 果较好，说明设计的方案可行。 参考文献 【1 】赵国志，刘喜亮，刘智锋油脂精炼技术最新进展( i ) 【j 】粮食与油脂，2 0 0 7 ，1 9 ( 5 ) ： 5 9 【2 】j i m i g i n e wt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n tt r e n do fo i la n df a t sr e f i n i n g j j o u r n a lo f a m e r i c a no r g a n i z a t i o na n dc h e m i c a ls o c i e t y ，2 0 0 6 ，3 ：1 3 9 1 4 6 【3 】小岛盛次日本油化学会油脂产业部会讲演要旨集【m 】2 0 0 5 ：6 1 0 【4 】4 g b t5 5 2 7 1 9 8 5 ，植物油脂检验折光指数测定法 s 】 【5 】g b t5 5 2 8 - 2 0 0 8 ，动植物油脂水分及挥发物含量测定【s 】 【6 】