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1、超临界二氧化碳萃取大豆磷脂的研究进展超临界二氧化碳萃取大豆磷脂的研究进展摘要：摘要：近些年来，超临界二氧化碳萃取大豆磷脂研究越来越广。本文阐述了大豆磷脂在国 内外的应用，总结了近年来超临界二氧化碳萃取大豆磷脂的研究状况，并且归纳了压力、 温度、时间等因素对萃取的影响，得出最佳的工艺参数。最后对超临界二氧化碳萃取大豆 磷脂的前景进行了展望。 关键字：关键字：超临界二氧化碳萃取，大豆磷脂Advancement of studying on technology of soybean phospholipids by supercritical CO2 extractionLijuan Liu (D
2、epartment of Chemical and Biochemical Engineering, Xiamen University, Class two of Chemical Engineering, 19220051203329 )Abstract: Extraction of soybean phospholipids by supercritical CO2 has been continually studied in recent years. This paper reviewed the needs of soybean phospholipids in and broa
3、d and the application of supercritical CO2 extraction in production of soybean phospholipids, Reports about the optimization experimental factors such as pressure, temperature, time and so on. And finally the paper prospect the foreground of soybean phospholipids by supercritical CO2 extraction. Key
4、words: Supercritical CO2 extraction; Soybean phospholipids1 引言引言 大豆磷脂是从大豆生产大豆油的油脚中提取出来的产物，在大豆中的含量为 1.2%3.2%。大豆磷脂是一种混合磷脂，它是由卵磷脂（PC） 、脑磷脂（PE） 、肌醇磷脂 （PI）成分组成，是人体细胞（细胞膜、核膜、质体膜）的基本成分，并对神经、生殖、 激素等功有重要关系，具有很高营养价值和医用价值。大豆磷脂的保健作用包括：调节血 脂、改善记忆、延缓衰老、保健美容1。 大豆磷脂是精炼食用大豆油时得到的一种粘稠的含油很高的毛磷脂，油脂占 30%40%，磷脂占 60%70%2。从
5、毛磷脂中完全除油提取纯磷脂是很困难的，磷脂的精制 和分离方法有了迅速的发展，主要有色层法、超临界 CO2 萃取法、半透膜法、乙酰化法、 溶剂法3、高效色谱法4等等。期中有机溶剂萃取法是利用丙酮能溶解油脂而不溶解磷脂 来制取的，其优点是生产相对简单，设备要求不是很高，缺点是处理时间长，丙酮消耗量 大，会造成丙酮残留，并且丙酮是一种易燃易挥发的中度危险品。而超临界 CO2 萃取法具 有萃取温度低、极好的选择性、萃取效率高、过程易于调节、分离工艺简单等优点，而且 本方法使用的萃取剂具有无毒、低温、无溶剂残留、安全性高的，所以其具有广泛的发展 前景。2 超临界超临界 CO2 萃取技术在大豆磷脂中的研究
6、状况萃取技术在大豆磷脂中的研究状况 超临界 CO2 萃取时，粗磷脂中的油脂溶于液体 CO2 成为混合液流走，而不溶于 CO2 的磷脂留在萃取罐中。当流态毛磷脂去除一部分油以后，其物理状态由原来的流态变为半 固态。SC-CO2 取油的“退化区域”为 2535MPa，3555，在这个“退化区域” ，密度随 温度变化很大。 下表列出了近十年来的研究状况：作者与年限最优工艺参数与结果吕维忠(2000)5萃取压力 30MPa, 萃取温度 50, 萃取时间 6h 影响结果为： 吕维忠(2001)7萃取压力 20MPa, 萃取温度 50, 萃取时间 5h, 得到了质量分数为 98 %的大豆磷脂 影响结果为：
7、萃取温度 萃取时间 萃取压力刘元法(2001)8低压（25MPa） ，升高温度，萃取率不佳 中压（30MPa） ，萃取温度 45为佳 高压（35MPa） ，萃取温度 55为佳唐年初(2002)9压力 35MPa，温度 50，时间 6.5 h。曾虹燕(2003)10萃取压力 25Mpa, 温度 50, CO2 流量 30kg/h, 萃取时间 150min, 大豆磷脂夹带剂乙醇的流量为 3kg/h, 大豆油和大豆磷脂得率分别为 15.72%和 1.954% 影响结果为：萃取时间 萃取温度 萃取压力陈辉(2005)11压力 20MPa, 温度 55, 时间 90min, 流量 15L/min虢国成(
8、2007) 12萃取压力 30MPa, 萃取温度 55, CO2 流量 35kg/h, 萃取率 1.90%蔡俊秀(2007) 13CO2 流量为 30L /h, 萃取压力为 30MPa, 萃取温度为 50, 萃取时 间为 3h, 夹带剂加入量 10%，在此条件下磷脂含量可由 25. 64%提 高到 95%以上万小保(2007) 14萃取压力 35MPa, 萃取温度 50，萃取时间 55 h 影响结果：温度时间压力Luigi Montanari(1999) 16An initial SC-CO2 extraction of soybean flakes was performed at 32 M
9、Pa and 80C to extract the oil, leaving the PLs in the defatted soybean flakes (DSF). A second step was performed on the DSF using Xeth=0.10, varying the pressure from 16.6 to 68.9 MPa and the temperature from 60 to 80C.3 影响萃取的因素影响萃取的因素 3.1 超临界流体的选择超临界流体的选择 目前人们研究较多的超临界流体主要有二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、一氧化 二氮、氟利
10、昂-13、水等。其中用的最多的是超临界二氧化碳，究其原因主要有以下几个方 面：首先是二氧化碳无毒，不易燃易爆，安全稳定；其次是二氧化碳的临界条件比较温和， 临界压力是 7.37 MPa ，临界温度是 304.2 K；最后是二氧化碳廉价易得。超临界 CO2 萃取 毛磷脂中的油，溶解度是非稳态的8。大致可以分为恒速阶段和降速阶段，也称饱和萃取 阶段和不饱和萃取阶段。3.2 萃取压力的影响萃取压力的影响 压力是影响萃取的一个重要因素，压力的改变，尤其是在临界点附近，将会引起超临 界流体密度的巨大改变，从而改变其对溶质的溶解度。通过改变超临界流体的压力，可以 调节其对目标物质萃取的选择性。压力提高，C
11、O2 密度增加，物料的溶解速度也增加，萃 取率也相应增加；另外 CO2 压力越高，传质速度越慢，即越不利于进一步的提取。压力对 萃取效果的影响是这两个因素综合作用的结果。 在一定的温度下，超临界 CO2 对油脂的溶解度与压力成正比关系。压力提高，油脂的 溶解度与之提高，萃取率也相应提高。但在选定的压力范围内，萃取率随压力的提高增幅 较小，压力太高，成本增加，不安全因素增加。因此，大豆磷脂的萃取压力以 20MPa 25MPa 30MPa 为宜。3.3 萃取温度的影响萃取温度的影响温度对 SC-CO2 溶解度的影响存在两个竞争因素，提高温度既可增加溶解度，也可降 低溶解度。当萃取温度提高后，溶质的
12、饱和蒸汽压上升，粘度降低，扩散力增强，溶解度 增加；同时，因温度上升引起的 CO2 密度下降，溶解度下降。因此，温度对溶解度的影响 是这两个因素的综合表现。 在一定的范围内，温度较低时萃取率较低，温度越高，萃取率越高，但并非温度越高越 好，温度高不仅耗费更多的能源，使生产成本提高，而且温度升高至一定程度和，萃取率 不仅没有增加，反而略有下降5 7。从表格中可以看出，萃取温度以 50 55为宜。3.4 萃取时间的影响萃取时间的影响决定萃取收率的一个基本因素就是超临界流体与溶质有效成分的接触时间。萃取时间 增加，有利于 SC-CO2 与大豆磷脂成分的溶解平衡，萃取的萃取率也逐渐增大，但到了一 定时
13、间后，继续延长时间，萃取率增加不大。从技术经济角度看，也并非时间越长越好， 时间越长动力消耗越大。所以萃取时间以 36h 为宜。3.5 流量的影响流量的影响 增加临界流体流量，流体在萃取器中的停留时间减小，流体与溶质有效成分接触时间 减小，萃取平衡受到影响；另一方面，流体流速的增加，增加了流体的扰动，增加了溶质 与超临界 CO2 分子的碰撞，强化了传质，有利于萃取速率与萃取收率的提高。 萃取流量由小到大变化时，萃取收率开始迅速增加，达到一定流量后，萃取收率增加 缓慢。流量太大，往往增加了萃取操作能耗。流速增加，相同时间里的萃取率增加，但单 位质量流体的萃取率下降；流体流速过低，又会使萃取操作的
14、时间延长，设备利用率下降。 因此，结合生产成本和设备安全考虑，流量选用 30 kg/h 或 35 kg/h。3.6 添加赋形物对萃取的影响添加赋形物对萃取的影响 史文革6等在 2000 研究通过添加玻璃珠来改善物料粘性、渗透性差，使油贴附在玻璃 珠表面扩大溶剂接触面积达到萃取效果。从表中可以看出，在有限的溶解度前提下，添加赋形物并不能从根本上解决大豆磷脂 渗透性差的问题。因为油和磷脂互相包容结合，当磷脂外层的油被去除时，磷脂把内层的 油严实地包住，形成不易渗透的胶团。3.7 夹带剂的影响夹带剂的影响 CO 2 是非极性物质，单纯的 SC-CO2 只能萃取极性较低的亲脂性物质及相对分子质 量较低
15、的脂肪烃，如醚、醛及内酯等。对于极性较大的亲水性分子金属离子及相对分子质 量较大的物质萃取效果不够理想。 史文革6等在 2000 主要研究加入极性丙酮和乙烷夹带剂对油在 SC-CO2 中溶解度的影 响，得到的溶解度较高，但与标准仍有距离。丙酮和乙烷在分离器中难以分离，成为另一 困难。 陈辉 10等从磷脂物性和食品安全性考虑，选用无水乙醇作为夹带剂，无水乙醇添加比 例为 2%。4 结论结论 超临界 CO2 萃取14大豆磷脂步骤简单、无溶剂残留、产品安全可靠、纯度高，完全符 合当前绿色化工技术的发展趋势。如果要将此萃取工艺放大到工业化生产规模，应根据用 途、生产设备以及生产效益等情况综合考虑，进一
16、步摸索出适宜工业化生产的工艺条件。参考文献：参考文献： 1 路英军. 大豆磷脂的应用及展望.科技信息.2007 2 刘小杰等.大豆磷脂的研究进展. 中国食品添加剂.2004.4 3 仝其根.新型高质量大豆磷脂的生产方法溶剂提取法. 食品工业科技.1990.3 4 王学军. 超临界流体色谱法分析大豆磷脂.色谱.2007.1 5 吕维忠. 超临界萃取大豆磷脂的工艺研究.食品科学. 2000.(3) :28 - 30. 6 史文革.大豆磷脂的超临界 CO2 萃取研究.中国油脂.2000 7 吕维忠. 超临界 CO2 萃取大豆磷脂的影响因素研究. 精细化工.2001 8 刘元法. 大豆磷脂超临界萃取研究.粮食与油脂.2001.3 9 唐年初等. 超临界 CO2 萃取浓缩磷脂的研究. 2002.27(2) 10 曾虹燕，方芳等.超临界 CO2 萃取大豆油与大豆磷脂工艺条件研究.生物技术
