超臨界二氧化碳萃取大豆磷脂研究進展摘要:近些年來,超臨界二氧化碳萃取大豆磷脂研究越來越廣。本文敘述了大豆磷脂在中國外應用,總結了多年來超臨界二氧化碳萃取大豆磷脂研究情況,而且歸納了壓力、溫度、時間等原因對萃取影響,得出最好工藝參數。最終對超臨界二氧化碳萃取大豆磷脂前景進行了展望。關鍵字:超臨界二氧化碳萃取,大豆磷脂AdvancementofstudyingontechnologyofsoybeanphospholipidsbysupercriticalCO2extractionLijuanLiu(DepartmentofChemicalandBiochemicalEngineering,XiamenUniversity,Abstract:ExtractionofsoybeanphospholipidsbysupercriticalCO2hasbeencontinuallystudiedinrecentyears.ThispaperreviewedtheneedsofsoybeanphospholipidsinandbroadandtheapplicationofsupercriticalCO2extractioninproductionofsoybeanphospholipids,Reportsabouttheoptimizationexperimentalfactorssuchaspressure,temperature,timeandsoon.AndfinallythepaperprospecttheforegroundofsoybeanphospholipidsbysupercriticalCO2extraction.Keywords:SupercriticalCO2extraction;Soybeanphospholipids1引言大豆磷脂是從大豆生產大豆油油腳中提取出來產物,在大豆中含量為1.2%～3.2%。大豆磷脂是一個混合磷脂,它是由卵磷脂（PC）、腦磷脂（PE）、肌醇磷脂（PI）成份組成,是人體細胞（細胞膜、核膜、質體膜）基礎成份,并對神經、生殖、激素等功相關鍵關系,含有很高營養價值和醫用價值。大豆磷脂保健作用包含:調整血脂、改善記憶、延緩衰老、保健美容[1]。大豆磷脂是精煉食用大豆油時得到一個粘稠含油很高毛磷脂,油脂占30%~40%,磷脂占60%~70%[2]。從毛磷脂中完全除油提取純磷脂是很困難,磷脂精制和分離方法有了快速發展,關鍵有色層法、超臨界CO2萃取法、半透膜法、乙酰化法、溶劑法[3]、高效色譜法[4]等等。期中有機溶劑萃取法是利用丙酮能溶解油脂而不溶解磷脂來制取,其優點是生產相對簡單,設備要求不是很高,缺點是處理時間長,丙酮消耗量大,會造成丙酮殘留,而且丙酮是一個易燃易揮發中度危險品。而超臨界CO2萃取法含有萃取溫度低、極好選擇性、萃取效率高、過程易于調整、分離工藝簡單等優點,而且本方法使用萃取劑含有沒有毒、低溫、無溶劑殘留、安全性高,所以其含有廣泛發展前景。2超臨界CO2萃取技術在大豆磷脂中研究情況超臨界CO2萃取時,粗磷脂中油脂溶于液體CO2成為混合液流走,而不溶于CO2磷脂留在萃取罐中。當流態毛磷脂去除一部分油以后,其物理狀態由原來流態變為半固態。SC-CO2取油“退化區域”為25~35MPa,35~55℃,在這個“退化區域”下表列出了近十年來研究情況:作者與年限最優工藝參數與結果呂維忠()[5]萃取壓力30MPa,萃取溫度50℃,萃取時間影響結果為:呂維忠()[7]萃取壓力20MPa,萃取溫度50℃,萃取時間5h,得到了質量分數為98%影響結果為:萃取溫度>萃取時間>萃取壓力劉元法()[8]低壓（25MPa）,升高溫度,萃取率不佳中壓（30MPa）,萃取溫度45℃高壓（35MPa）,萃取溫度55℃唐年初()[9]壓力35MPa,溫度50℃,時間6.5h曾虹燕()[10]萃取壓力25Mpa,溫度50℃,CO2流量30kg/h,萃取時間150min,大豆磷脂夾帶劑乙醇流量為影響結果為:萃取時間>萃取溫度>萃取壓力陳輝()[11]壓力20MPa,溫度55℃,時間90min,流量虢國成()[12]萃取壓力30MPa,萃取溫度55℃,CO2流量35蔡俊秀()[13]CO2流量為30L/h,萃取壓力為30MPa,萃取溫度為50℃,萃取時間為3h,夾帶劑加入量10%,在此條件下磷脂含量可由25.64%提升到95%萬小保()[14]萃取壓力35MPa,萃取溫度50℃,萃取時間5．影響結果:溫度>時間>壓力LuigiMontanari(1999)[16]AninitialSC-CO2extractionofsoybeanflakeswasperformedat32MPaand80°Ctoextracttheoil,leavingthePLsinthedefattedsoybeanflakes(DSF).AsecondstepwasperformedontheDSFusingXeth=0.10,varyingthepressurefrom16.6to68.9MPaandthetemperaturefrom60to80°C.3影響萃取原因3.1超臨界流體選擇現在大家研究較多超臨界流體關鍵有二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、一氧化二氮、氟利昂-13、水等。其中用最多是超臨界二氧化碳,究其原因關鍵有以下多個方面:首先是二氧化碳無毒,不易燃易爆,安全穩定;其次是二氧化碳臨界條件比較溫和,臨界壓力是7.37MPa,臨界溫度是304.2K;最終是二氧化碳廉價易得。超臨界CO2萃取毛磷脂中油,溶解度是非穩態[8]。大致能夠分為恒速階段和降速階段,也稱飽和萃取階段和不飽和萃取階段。3.2萃取壓力影響壓力是影響萃取一個關鍵原因,壓力改變,尤其是在臨界點周圍,將會引發超臨界流體密度巨大改變,從而改變其對溶質溶解度。經過改變超臨界流體壓力,能夠調整其對目標物質萃取選擇性。壓力提升,CO2密度增加,物料溶解速度也增加,萃取率也對應增加;另外CO2壓力越高,傳質速度越慢,即越不利于深入提取。壓力對萃取效果影響是這兩個原因綜合作用結果。在一定溫度下,超臨界CO2對油脂溶解度與壓力成正比關系。壓力提升,油脂溶解度與之提升,萃取率也對應提升。但在選定壓力范圍內,萃取率隨壓力提升增幅較小,壓力太高,成本增加,不安全原因增加。所以,大豆磷脂萃取壓力以20MPa25MPa30MPa為宜。3.3萃取溫度影響溫度對SC-CO2溶解度影響存在兩個競爭原因,提升溫度既可增加溶解度,也可降低溶解度。當萃取溫度提升后,溶質飽和蒸汽壓上升,粘度降低,擴散力增強,溶解度增加;同時,因溫度上升引發CO2密度下降,溶解度下降。所以,溫度對溶解度影響是這兩個原因綜合表現。在一定范圍內,溫度較低時萃取率較低,溫度越高,萃取率越高,但并非溫度越高越好,溫度高不僅花費更多能源,使生產成本提升,而且溫度升高至一定程度和,萃取率不僅沒有增加,反而略有下降[5][7]。從表格中能夠看出,萃取溫度以50℃53.4萃取時間影響決定萃取收率一個基礎原因就是超臨界流體與溶質有效成份接觸時間。萃取時間增加,有利于SC-CO2與大豆磷脂成份溶解平衡,萃取萃取率也逐步增大,但到了一定時間后,繼續延長時間,萃取率增加不大。從技術經濟角度看,也并非時間越長越好,時間越長動力消耗越大。所以萃取時間以3~6h為宜。3.5流量影響增加臨界流體流量,流體在萃取器中停留時間減小,流體與溶質有效成份接觸時間減小,萃取平衡受到影響;其次,流體流速增加,增加了流體擾動,增加了溶質與超臨界CO2分子碰撞,強化了傳質,有利于萃取速率與萃取收率提升。萃取流量由小到大改變時,萃取收率開始快速增加,達成一定流量后,萃取收率增加緩慢。流量太大,往往增加了萃取操作能耗。流速增加,相同時間里萃取率增加,但單位質量流體萃取率下降;流體流速過低,又會使萃取操作時間延長,設備利用率下降。所以,結合生產成本和設備安全考慮,流量選擇30kg/h或35kg/h。3.6添加賦形物對萃取影響史文革[6]等在研究經過添加玻璃珠來改善物料粘性、滲透性差,使油貼附在玻璃珠表面擴大溶劑接觸面積達成萃取效果。從表中能夠看出,在有限溶解度前提下,添加賦形物并不能從根本上處理大豆磷脂滲透性差問題。因為油和磷脂相互包容結合,當磷脂外層油被去除時,磷脂把內層油嚴實地包住,形成不易滲透膠團。3.7夾帶劑影響CO2是非極性物質,單純SC-CO2只能萃取極性較低親脂性物質及相對分子質量較低脂肪烴,如醚、醛及內酯等。對于極性較大親水性分子金屬離子及相對分子質量較大物質萃取效果不夠理想。史文革[6]等在關鍵研究加入極性丙酮和乙烷夾帶劑對油在SC-CO2中溶解度影響,得到溶解度較高,但與標準仍有距離。丙酮和乙烷在分離器中難以分離,成為另一困難。陳輝[10]等從磷脂物性和食品安全性考慮,選擇無水乙醇作為夾帶劑,無水乙醇添加百分比為2%。4結論超臨界CO2萃取[14]大豆磷脂步驟簡單、無溶劑殘留、產品安全可靠、純度高,完全符合目前綠色化工技術發展趨勢。假如要將此萃取工藝放大到工業化生產規模,應依據用途、生產設備以及生產效益等情況綜合考慮,深入探索出適宜工業化生產工藝條件。參考文件:[1]路英軍.大豆磷脂應用及展望.科技信息.[2]劉小杰等.大豆磷脂研究進展.中國食品添加劑..4[3]仝其根.新型高質量大豆磷脂生產方法——溶劑提取法.食品工業科技.1990.3[4]王學軍.超臨界流體色譜法分析大豆磷脂.色譜..1[5]呂維忠.超臨界萃取大豆磷脂工藝研究.食品科學..(3):28-30.[6]史文革.大豆磷脂超臨界CO2萃取研究.中國油脂.[7]呂維忠.超臨界CO2萃取大豆磷脂影響原因研究.精細化工.[8]劉元法.大豆磷脂超臨界萃取研究.糧食與油脂..3[9]唐年初等.超臨界CO2萃取濃縮磷脂研究..27(2)[10]曾虹燕,方芳等.超臨界CO2萃取大豆油與大豆磷脂工藝條件研究.生物技術..13(2):37[11]陳輝,柴松敏等.超臨界流體萃取大豆磷脂研究.河南化工..22[12]虢國成,方芳.超臨界CO2萃取大豆磷脂研究.食品工程..1[13]蔡俊秀.超臨界CO2萃取大豆磷脂技術研究.武漢工業學院學報..6[14]萬小保等.超臨界CO2從