本發(fā)明為有關(guān)一種含脂溶性機能性成分的食用調(diào)和油的制備方法，其中不使用有機溶劑而直接使用食用油進行超聲波振蕩。

背景技術(shù)：

脂溶性機能成份的萃取純化技術(shù)中，傳統(tǒng)上使用溶劑萃取或高溫水萃的方式來進行，皆有溶劑殘留及有機結(jié)構(gòu)破壞的問題存在。近年來在可持續(xù)發(fā)展的觀念下，減少對石化原料的依賴、開發(fā)對環(huán)境友善、安全的制程，為目前業(yè)界及學(xué)界的大方向。

使用食用油作為超聲波萃取的有機相溶劑的技術(shù)為一具有潛力的綠色制程，此方式節(jié)省了傳統(tǒng)食用油加工上，先以石化溶劑萃取功能性成分，去除溶劑后再將該成分溶于食用油的步驟，不僅超聲波萃取提升了提取效率，節(jié)省去除溶劑的步驟也大幅縮短了處理時間。

Ying Li,et al.,Green ultrasound-assisted extraction of carotenoids based on the bio-refinery concept using sunflower oil as an alternative solvent,Ultrasonics Sonochemistry,Volume 20,Issue 1,January 2013,Pages 12-18,ISSN 1350-4177，揭示利用葵花油作為溶劑，以超聲波萃取的方式自胡蘿卜碎塊中萃取功能性成分：類胡蘿卜素(carotenoids)，并與溶劑互相比較。超聲波油相萃取可于20分鐘得到含334.75mg/lβ胡蘿卜素的葵花油混合物，而以正己烷做溶劑萃取需60分鐘才能得到接近的產(chǎn)率(321.35mg/l)。操作變量為處理時間、功率密度及操作溫度，使用探針式超聲波源。此論文的方法并無考慮到萃取成份及油脂可能因空氣中的氧氣而有氧化酸敗劣化現(xiàn)象，且油脂比熱變化大，非控溫水浴可降溫處理，不利于成品符合食用油標準。

SébastienVeillet,ValérieTomao,FaridChemat,Ultrasound assisted maceration:An original procedure for direct aromatisation of olive oil with basil,Food Chemistry,Volume 123,Issue 3,1December 2010,Pages 905-911,ISSN 0308-8146，揭示利用橄欖油做為溶劑，以超聲波萃取自羅勒葉碎片內(nèi)萃取含芳香基的精油，形成加值調(diào)合油。芳香化橄欖油是地中海區(qū)域的新趨勢，同時可以提升感官及營養(yǎng)價值，利用此制程可省略使用有機溶劑萃取精油在精煉后加入橄欖油的程序，可有效節(jié)省制程時間，以芳樟醇(linalool)及丁香油酚(eugenol)做為芳香精油標的物。此論文的方法同樣地并無考慮到萃取成份及油脂可能 因空氣中的氧氣而有氧化酸敗劣化現(xiàn)象，且油脂比熱變化大，非控溫水浴可降溫處理，不利于成品符合食用油標準。

Farid Chemat,SandrinePe′rino-Issartier,Lynda Loucif,Mohamed Elmaataoui and Timothy J.Mason,Enrichment of edible oil with sea buckthornby-products using ultrasound-assisted extraction,Eur.J.Lipid Sci.Technol.2012,114,453–460，揭示利用超聲波輔助萃取將沙棘果渣的類胡蘿卜素直接加到食用油中，以單位功率(每克油)、操作溫度及操作時間做為變量，得到于0.67W/g油、35℃下，可于20分內(nèi)得到含51.64mg/L類胡蘿卜素的食用油，相較溶劑萃取不僅較省時，效率也較高。此論文的方法同樣地并無考慮到萃取成份及油脂可能因空氣中的氧氣而有氧化酸敗劣化現(xiàn)象，且油脂比熱變化大，非控溫水浴可降溫處理，不利于成品符合食用油標準。

Fanny Adam,MarylineAbert-Vian,Gilles Peltier,FaridChemat,Solvent-free ultrasound-assisted extraction of lipids from fresh microalgae cells:A green,clean and scalable process,Bioresource Technology,Volume 114,June 2012,Pages 457-465,ISSN 0960-8524使用“無溶劑”的超聲波輔助萃取制程于微藻細胞的脂質(zhì)萃取，以超聲波功率、操作溫度、固液比及操作時間為變量做最適化分析。將溶劑以水取代正己烷，將原本的破胞、浸漬、萃取整合成一個步驟，并省去了溶劑法中將溶劑揮去的步驟，以每克干重中萃出的FAME(脂肪酸甲酯)做為指標，得到于35℃下以1000W超聲波處理含5％藻類干重溶液30分鐘后為最優(yōu)條件的結(jié)果。此前案使用水做為溶劑，必須再處理水油乳化的分離問題，要加入破乳劑(包含少許的有機溶劑)后才能離心分離，制程設(shè)計上也無考慮原料使用含不飽和脂肪酸的食用油的酸敗劣化問題，以及機能性成份經(jīng)過超聲波空氣中的氧氣而有可能的氧化裂解，其成品可能還需經(jīng)過精制過程才可當作食品級原料使用。

微藻產(chǎn)油制程主要分為藻類選取、養(yǎng)殖、采收、濃縮及萃取純化五大步驟，而藻油萃取的方式，則分為破壁、壓榨及溶劑萃取、分離三部分。國際上，美國能源局的水生物種計劃(Aquatic Species Program，ASP)即為微藻生質(zhì)能源的研究。另外馬泰克生物科技有限公司(Martek Bioscience Corporation)擁有藻油生產(chǎn)的多項相關(guān)專利技術(shù)，其藻油DHA產(chǎn)品市場相當成熟(馬泰克生物科技有限公司網(wǎng)頁)。

在藻油或脂溶性成份的增值應(yīng)用上，含脂溶性機能成份的食用油，目前市場大多做為保健油或健康油作為其賣點。添加成分則主要以中鏈脂肪酸、omega-3脂肪酸(ALA、EPA和DHA)、類胡蘿卜素、維生素E、多酚類及植物固醇類為主流。在臺灣，泰山企業(yè)股份有公司有許多項相關(guān)的商品，如植物固醇葵花油、多酚健康精華調(diào)合油及OMEGA-3不飽和健康調(diào)合油等添加脂溶性營養(yǎng)素的食用油。統(tǒng)一、福壽、味丹等公司亦有類似的商品，相關(guān)市場潛力龐大。中國大陸有中糧福臨門添加藻油DHA的調(diào)和油(含量0.05％)，美 國則有Martek(現(xiàn)為DSM)的藻油DHA商品(Life’s DHA)，F(xiàn)lora.Udo 369DHA配方油(含量0.76％)等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所制備的含脂溶性機能性成份的調(diào)和油及制程具有以下優(yōu)點，包括脂溶性機能性成份含量與市售產(chǎn)品相比較高，此特點是因制程中將食用油做為萃取介質(zhì)及于低溫脫氧環(huán)境下進行超聲波振蕩萃取，而且制程中無有機溶劑的使用，并省略數(shù)個耗能的分離步驟，同時維持高萃取率及破胞率，為一綠色制程。產(chǎn)品除直接于市場與類似標榜機能性成份的健康調(diào)和油競爭，后續(xù)增值應(yīng)用也可以再加工成粉末化油脂、微乳液、或多重乳液的產(chǎn)品形態(tài)，應(yīng)用領(lǐng)域包括配方奶粉、健康食品、動物保健品等其他功能性食品、化妝品、及保養(yǎng)品等領(lǐng)域。

本發(fā)明制程所使用的植物性原料可包括藻類、中草藥、菇菌類原料等。本發(fā)明制程中的超聲波振蕩萃取，優(yōu)選可使用間歇式超聲波振蕩萃取。

附圖說明

圖1為DHA藻粉的熒光顯微鏡觀察結(jié)果：(a)0分鐘(無超聲波振蕩處理)；(b)超聲波振蕩處理120秒(準備例1)。

圖2(a)、2(b)及2(c)為DHA藻粉原始樣品的SEM圖，其中(a)為單一藻體，放大倍率5000倍；(b)為聚集成團的藻體，放大倍率5000倍；及(c)為單一藻體，放大倍率8000倍。

圖3(a)、3(b)、3(c)及3(d)為DHA藻粉經(jīng)過超聲波振蕩處理120秒(準備例1)后的SEM圖，其中(a)為聚集成團藻體，放大倍率5000倍；(b)為聚集成團的藻體，放大倍率500倍；(c)及(d)為單一藻體，放大倍率分別為5000和8000倍。

圖4為方塊流程圖，顯示本發(fā)明實施例1在同時有冷卻(以冷卻裝置進行冷卻)且脫氧環(huán)境下進行超聲波萃取的制備方法。

圖5示出本發(fā)明實施例1以兩個固液比進行1小時到5小時超聲波萃取所得到的產(chǎn)品的DHA含量(％)，上方的曲線為固液比1：2的結(jié)果，下方的曲線為固液比1：5的結(jié)果。

具體實施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括(但不限于)下列項目：

1.一種制備含脂溶性機能性成分的調(diào)和油的方法，包括下列步驟：

a)將顆粒狀植物性原料與油混合而獲得第一混合物；

b)于超聲波裝置、0-25℃的溫度及惰性氣體氣氛下超聲波振蕩該第一混合物，使得該植物性原料所含的脂溶性機能性成分被萃取至該油中，而獲得第二混合物；及

c)固液分離該第二混合物，而獲得含該脂溶性機能性成分的調(diào)和油，其中

植物性原料與該油的比值為0.1-0.7g/ml；

該超聲波振蕩的振蕩頻率為10kHz-1MHz，操作功率為0.1-10W/cm³油。

2.如項目1的方法，其中該油為Miglyol 812、葵花油、橄欖油、芥花油、大豆油或其混合。

3.如項目1的方法，其中該植物性原料為藻類原料。

4.如項目1的方法，其中該脂溶性機能性成分為不飽和脂肪酸。

5.如項目1的方法，其中該脂溶性機能性成分包含二十二碳六烯酸(DHA)。

6.如項目1的方法，其中該惰性氣體為氮氣。

7.如項目1的方法，其中步驟b)的超聲波振蕩為間歇式超聲波振蕩，為每連續(xù)振蕩操作20-60秒的時間，停止振蕩操作一段時間，該停止振蕩操作的時間為連續(xù)振蕩操作時間的比例為0.1-1。

8.如項目1的方法，其中步驟b)包含在超聲波振蕩進行的同時保持該第一混合物的一部份由該超聲波裝置被抽出經(jīng)過外部冷卻裝置進行冷卻再回流到該超聲波裝置。

9.如項目8的方法，其中該外部冷卻裝置同時對經(jīng)過的第一混合物進行攪拌混合。

10.如項目8的方法，其中該超聲波裝置被裝設(shè)有冷卻夾套以對該第一混合物進行冷卻。

本發(fā)明可通過以下準備例及實施例被進一步了解。

以下準備例及實施例使用下列材料及儀器進行。

藻類原料：

藻類原料為富含DHA的干燥藻粉，購自味丹生技公司為細粉狀，藻種來源為裂殖壺藻(Schizochytrium Sp.)。表一所表示的是干燥藻粉的脂肪酸組成規(guī)格。

表一

超聲波萃取設(shè)備：

本發(fā)明使用的超聲波萃取設(shè)備為Misonix,Inc.公司(Farmingdale,New York,US)型號Sonicator S-4000的探針式細胞破碎機，可調(diào)整振幅強度介于0-100(可控制操作時間及操作方式、紀錄總耗能及溫度)，頻率為20kHz。

食用油種類：

Miglyol 812(Sasol Germany GmbH)。

葵花油(泰山企業(yè)股份有限公司，泰山100％純葵花油)。

橄欖油(臺灣佳格食品股份有限公司，桂格得意的一天100％橄欖油)。

芥花油(大統(tǒng)益股份有限公司，美食家100％加拿大進口芥花油)。

準備例1

不同固液比(藻粉/油脂)含DHA的食用調(diào)和油制備

將Miglyol 812油30ml分別與DHA藻粉9克、12克及15克于50ml離心管內(nèi)振蕩60秒均勻混合。所得到的油粉混合物置于冰浴中冷卻到15℃，再將超聲波萃取設(shè)備的探針置入該油粉混合物進行間歇式超聲波萃取，其條件為：

振幅60、80及100；

總時間120秒；

間歇比(停止振蕩時間和超聲波振蕩時間的比例)：振蕩20秒、停10秒，間歇比為0.5。

間歇式超聲波振蕩萃取操作中該油粉混合物系置于冰水浴(0-5℃)，于間歇操作下該油粉混合物的溫度最高可達60℃，操作中止后等萃取后的混合物的溫度降至約20℃，再以離心方式(10000rpm、10min)進行固液分離，得到含DHA的Miglyol 812油。

含脂溶性成份的食用調(diào)和油分析指標：

分析指標包括原料破胞率、成份萃取率及脂溶性成份含量。原料破胞率采用鏡檢進行，分別使用(1)熒光顯微鏡，將藻體與油分離后加入含熒光染劑尼羅紅(Nile Red)的水/油溶液混合均勻，利用油脂泄出程度觀察藻體破胞情形。(2)掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)觀察藻體破胞情形。

成份萃取率以重量計算，并輔以正己烷清洗萃取后藻體得藻體干重來計算藻油萃取率及油總重萃取率(不飽和脂肪酸含量)。計算方法如下：藻粉與油產(chǎn)品固液分離后，以有機溶劑(正己烷)清洗藻粉，表面減壓濃縮脫去溶劑后稱重得的得藻體干重。藻體干重與油產(chǎn)品加總后扣去原料(Miglyol 812油30m和lDHA藻粉9克)的重量得藻油重。二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid，DHA)含量利用HPLC(高效液相層析)法測定。

藻油萃取率：藻油重量/藻粉(9克)。

不飽和脂肪酸含量：藻油重量/總油脂(藻油+Miglyol 812)重量。

總DHA含量：DHA含量/總油脂重量(藻油+Miglyol 812)。

結(jié)果：

表二列出超聲波萃取的成份萃取率及脂溶性成份DHA含量的結(jié)果。

表二

準備例1中于固液比0.5下可得最高藻油萃取率為27.56％，換算總油重為27.56％/49.26％＝55.95％的油萃取率，其中49.26％是原料藻粉的總脂肪酸(TFA)(見表一)。

圖1為DHA藻粉的熒光顯微鏡觀察結(jié)果：(a)0分鐘(無超聲波振蕩處理)；(b)超聲波振蕩處理120秒(準備例1)。從圖1可以看出于超聲波振蕩處理120秒后大部份藻體有破胞的情形(呈深色者)。

圖2(a)、2(b)及2(c)為DHA藻粉原始樣品的SEM圖，其中(a)為單一藻體，放大倍率5000倍；(b)為聚集成團的藻體，放大倍率5000倍；及(c)為單一藻體，放大倍率8000倍。圖3(a)、3(b)、3(c)及3(d)為DHA藻粉經(jīng)過超聲波振蕩處理120秒(準備例1)后的SEM圖，其中(a)為聚集成團藻體，放大倍率5000倍，藻體表面明顯有破裂(黑色孔洞)；(b)為聚集成團的藻體，放大倍率500倍，藻體表面明顯出現(xiàn)大小不一的破洞；(c)及(d)為單一藻體，放大倍率分別為5000和8000倍，藻體呈現(xiàn)皺縮。

準備例2

不同操作時間含DHA的食用調(diào)和油制備

重復(fù)準備例1的步驟但僅使用15克DHA藻粉進行間歇式超聲波萃取，且使用四個不同的總時間120秒、240秒、360秒及480秒。

結(jié)果顯示于480秒下得最高的藻油萃取率35.97％，油萃取率73.02％及總DHA含量4.30％。

準備例3

不同食用油種類含DHA的食用調(diào)和油制備

重復(fù)準備例1的步驟但僅使用15克DHA藻粉進行間歇式超聲波萃取，且使用四個不同的食用油種類：Miglyol 812、葵花油、橄欖油及芥花油。

結(jié)果被列于表三。

表三

表三結(jié)果顯示Miglyol 812具有最優(yōu)的表現(xiàn)。

以上準備例1-3皆在有冰浴冷卻但未脫氧環(huán)境下進行，因為這些準備例主要系分別用來探討固液比、操作時間和食用油的種類對間歇式超聲波萃取的效果的影響。

本案發(fā)明人曾重復(fù)準備例1的步驟但不提供冰浴冷卻的對照例，其處理后的萃取油具有明顯燒焦味，應(yīng)是萃取油產(chǎn)品褐變嚴重的結(jié)果，且萃取油的溫度也提升至90-100℃。 以試紙測試對照例的萃取油的酸價，酸價>3.0(試紙辨識范圍最高只能顯示>3.0)。

準備例1-3因未在脫氧環(huán)境下操作，造成萃取油產(chǎn)品的酸價>3.0(準備例1有測試酸價，準備2和3未測試酸價)，但超聲波萃取后的混合物的溫度僅約20℃，萃取油產(chǎn)品并無褐變的情形。

實施例1

含DHA的食用調(diào)和油的試量產(chǎn)制程

本實施例是在同時有冷卻(以冷卻裝置進行冷卻)且脫氧環(huán)境下進行超聲波萃取，詳細流程如圖4所示，循環(huán)回流流速1.8、3、4.2、7.7ml/s。

循環(huán)回流流速3ml/s為所有循環(huán)回流流速中DHA萃取量最好的結(jié)果。圖5示出以兩個固液比進行不同操作時間所得到的產(chǎn)品的DHA含量(％)，上方的曲線為固液比1：2的結(jié)果，下方的曲線為固液比1：5的結(jié)果，隨著操作時間由1小時增加到5小時，產(chǎn)品的DHA含量也隨著提高。

以上不同操作條件所得到的全部產(chǎn)品的酸價都低于2，其中固液比1：5及循環(huán)回流流速3ml/s及操作時間2小時的產(chǎn)品的酸價約<0.5；固液比1：2及循環(huán)回流流速3ml/s及操作時間5小時的產(chǎn)品的酸價約<1.5。