專(zhuān)利名稱(chēng)：超臨界二氧化碳萃取黑種草子油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超臨界(A萃取黑種草子油的方法，屬于食品加工學(xué)領(lǐng)域，專(zhuān)用于黑種
草子油的提取。
二背景技術(shù)：
黑種草為毛茛科(Ra皿nculaceae)黑種草屬(Nigella)植物， 一般入藥部位為 種子。目前作為藥用的有三個(gè)種，分別為果黑種草(Nigella sative Li皿.)，又名家黑種 草；瘤果黑種草(Nigella glandulifera Preyn et Sint.)，又名腺毛黑種草；以及黑種草 (Nigelladamascena L.)。瘤果黑禾中草(Nigella glandulifera Preyn et Sint)是——年生 草本植物，主要分布在新疆吐魯番、哈密、鄯善等地，蘇聯(lián)、伊朗、阿富汗、巴基斯坦、埃及等 亦有種植。瘤果黑種草全草都可入藥，但以種子為主要藥用材料，并且其種子幾乎完全用于 食用和醫(yī)療方面。瘤果黑種草子已作為維藥材多次收入《中華人民共和國(guó)藥典》(所載名為 黑種草子Semen Nigellae)和《中國(guó)民族藥志》。其性味甘、辛、溫。功效為利尿、補(bǔ)腦腎、活 血、解毒、下乳、通經(jīng)、止咳、烏發(fā)、抗衰老。常用于胸悶氣促、浮腫、耳鳴、乳汁減少、熱淋、石 淋、閉經(jīng)等癥，長(zhǎng)期服用可使白發(fā)變?yōu)?；另外拌醋食用可打蟲(chóng)，拌蜜食用可治氣喘。黑種草子 中含有油酸、亞油酸、棕櫚酸、花生酸等對(duì)人體有益的脂肪酸，另外還含有毛茛苷、皂苷、生 物堿類(lèi)等活性成分。 目前黑種草子油的提取采用冷榨提取法和有機(jī)溶劑提取法。冷榨提取法不可避免 的帶入雜質(zhì)且提取不充分、提取得率較低。有機(jī)溶劑提取法存在有機(jī)溶劑的殘留，給分離提 純及應(yīng)用帶來(lái)一定的困難；此外，有機(jī)溶劑提取法對(duì)某些活性成分難以提取或難以提取完全。 超臨界C(V流體，具有臨界溫度和臨界壓力低、無(wú)毒、無(wú)色、不燃、價(jià)廉、化學(xué)惰性 等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)提取技術(shù)比較，它具有提取能力強(qiáng)、提取效率高、生產(chǎn)周期短、工藝簡(jiǎn)單、 操作方便、能耗低、產(chǎn)品損耗小和產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)。響應(yīng)曲面法(Response surface methodology, RSM)(見(jiàn)參考文獻(xiàn)Siti Machmudah， Yukari Kawahito， Mitsuru Sasaki, Motonobu Goto. Supercritical C02 extraction of rosehip seed oil :Fattyacids composition and process optimization. J.of Supercritical Fluids.41 :2007， 421-428.)是統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的合成，它包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、建模、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ秃线m性、因子效應(yīng) 的評(píng)估、考察以及尋求因子最佳操作條件，近年來(lái)響應(yīng)面方法已成功地應(yīng)用于生物技術(shù)的 許多方面。
三
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于提供一種超臨界C02萃取黑種草子油的方法，解決利
用現(xiàn)有技術(shù)提取黑種草子油存在的活性物質(zhì)破壞多，黑種草子油品質(zhì)差的缺點(diǎn)。
技術(shù)方案本發(fā)明的實(shí)施方案如下 1.超臨界C02萃取黑種草子油的方法，包括
(1)原料黑種草子，去除雜種和各種雜質(zhì)，使原料凈度^ 99% ; (2)干燥將黑種草子自然干燥或在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱4(TC下烘干，含水量小
于6%即可； (3)粉碎用高速粉碎機(jī)將黑種草子粉碎，過(guò)篩(40目)備用； (4)超臨界C02萃取將上述粉碎后的黑種草子樣品投入超臨界C02萃取裝置中， 調(diào)節(jié)萃取壓力25 35Mpa，萃取溫度35 45°C， C02流量18 22L/h，萃取時(shí)間固定為 100min，分離I壓力7 8MPa，溫度45。C，分離II壓力4 6MPa，溫度35°C。直接在分離 釜出口處用三角瓶收集黑種草子油。 禾擁Design Expert (Static Made Easy, Minneapolis, MN， USA. version 7. 1. 1， 2006)軟件對(duì)黑種草子油的提取方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出的二次多元回歸模型Y =36. 81+0. 78x「0. 014x2+l. 27x3+0. 41x^2—0. 099x^3+0. 32x2x3_2. 16x^-1. 64x22+0. 031x32。
模型中Xl :為壓力自變量的編碼值、X2 :為溫度自變量的編碼值、X3 :為C02流量自變量的編
碼值(Xi = Xi-X。)/AX對(duì)自變量進(jìn)行編碼，其中Xi為自變量的編碼值，Xi為自變量的真實(shí) 值，X。為實(shí)驗(yàn)中心點(diǎn)處自變量的真實(shí)值，A X為自變量的變化步長(zhǎng))，Y為黑種草子油得率。 該模型能夠預(yù)測(cè)出超臨界C02萃取黑種草子油得率，并通過(guò)該二次多元回歸模型優(yōu)化提取 黑種草子油的工藝。其超臨界(A萃取過(guò)程中最佳參數(shù)優(yōu)化為萃取溫度40. 15t:，萃取壓力 29. 20Mpa， C02流量21. 92L/h。 有益效果本發(fā)明選用超臨界0)2萃取和響應(yīng)曲面法(RSM)統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)，通過(guò)Design E鄧ert軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，開(kāi)展超臨界C02萃取黑種草子油方法和主要參數(shù)的 確定并對(duì)提取方法進(jìn)行優(yōu)化，建立超臨界C02萃取黑種草子油的工藝模型，為該技術(shù)的工業(yè) 應(yīng)用提供必要參數(shù)。與傳統(tǒng)提取技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是 (1)通過(guò)本發(fā)明篩選出的主要參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)提取黑種草子油具有提取得油率高， 提取效率高、提取時(shí)間短、工藝簡(jiǎn)單、操作方便。 (2)本發(fā)明利用超臨界(A萃取技術(shù)提取黑種草子植物油具有能耗低、產(chǎn)品純度 高、提取的黑種草子油無(wú)溶劑殘留和對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的開(kāi)發(fā)前景。利用本 發(fā)明工藝所提取的黑種草子油為淺棕色澄清的油狀物，具有黑種草子油特殊的風(fēng)味；純度 99%以上。 (3)本方法優(yōu)化得到的最佳工藝條件較為溫和，即萃取壓力29. 20Mpa，萃取溫度 40. 15°C， C02流量21. 92L/h以及適宜的材料含水量6%和物料粒度40目。此工藝條件易 于操作，重復(fù)性強(qiáng)，在實(shí)現(xiàn)黑種草子油最大萃取得率的同時(shí)，也保證了產(chǎn)品中活性成分的穩(wěn)定。 (4)本發(fā)明提供的黑種草子油超臨界0)2萃取方法，可直接應(yīng)用于黑種草子的工業(yè) 提取，為其在食品化工等領(lǐng)域的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供便利條件。
四

圖1為壓力與溫度對(duì)黑種草子油提取得率影響的響應(yīng)面3D及等高線(xiàn)圖，
C02流量固定為C :20L/h(X3 = 0) ， A :壓力，B :溫度。 圖2為壓力與C02流量對(duì)黑種草子油提取得率影響的響應(yīng)面3D及等高線(xiàn)圖，
提取溫度固定為B :40。C (X2 = 0) ， A :壓力，C :C02流量。
圖3為溫度與C02流量對(duì)黑種草子油提取得率影響的響應(yīng)面3D及等高線(xiàn)圖， 提取壓力固定為A :30MPa(Xl = 0) ， B :溫度，C :C02流量。 黑種草子油得率=(萃取黑種草子油重量/加入樣品量)X100X。
五具體實(shí)施例方式
本發(fā)明結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)通過(guò)響應(yīng)曲面法(RSM)Box-Behnken模型(見(jiàn)參考文獻(xiàn)Box GEP. Multifactor designs of first order. Biometrika 1952;39:49-57.禾口 Box GEP， Behnken DW. Some new three level design for the study of quantitative variables. Technometrics 1960 ;2 :455-75.)設(shè)計(jì)了 35°C、40°C、45°C三個(gè)溫度處理；25MPa、30MPa、 35Mpa三個(gè)壓力處理；18L/h、20L/h、22L/h三個(gè)C(V流量處理，以得率為指標(biāo)篩選出最佳 的萃取條件。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得二次多元回歸模型Y = 36.81+0.78Xl-0. 014x2+l. 27x3+0. 41x^2-0. 099x^3+0. 32x2x3_2. 16x^-1. 64x22+0. 031x32，對(duì)該模型進(jìn)行方 差分析(ANOVA)，結(jié)果表明該模型具有極顯著性(P < O.OOl)，模型的調(diào)整確定系數(shù)(Adj R-Squared)AdjR2 = 0. 9781，說(shuō)明該模型能解釋97. 81%響應(yīng)值的變化。因此，該模型擬合程 度良好，實(shí)驗(yàn)誤差小，可以用此模型對(duì)超臨界(A萃取黑種草子油得率進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。對(duì) 模型進(jìn)行回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)，得到模型一次項(xiàng)Xl、 x3(p < 0. 0001) ，二次項(xiàng)Xl2、 x22(p < 0. 0001)極顯著；交互項(xiàng)Xlx2、 x2x3差異顯著。Xl壓力、x2溫度、x3C02流量及其交互作用 對(duì)響應(yīng)值的影響如圖1，2，3所示。等高線(xiàn)的形狀反映交互效應(yīng)的強(qiáng)弱大小，橢圓形表示兩 因素交互作用顯著。由回歸模型優(yōu)化，得到最佳萃取工藝參數(shù)為萃取溫度40. 15t:，萃取壓 力29. 20Mpa， C02流量21. 92L/h，預(yù)測(cè)黑種草子油最大得率為37. 897 % ，實(shí)驗(yàn)真實(shí)值與預(yù)測(cè) 值吻合。 實(shí)施例 超臨界C02萃取"瘤果黑種草"黑種草子油方法如下
(1)原料成熟的瘤果黑種草種子，凈度^ 99% ; (2)干燥將黑種草子自然干燥或在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱4(TC下烘干，含水量約
為6%即可； (3)粉碎用高速粉碎機(jī)將黑種草子粉碎，過(guò)篩(40目)備用；
(4)超臨界C02萃取將上述粉碎后的黑種草子樣品投入超臨界C02萃取裝置 (HA121-50-01型超臨界萃取裝置，江蘇南通華安超臨界萃取有限公司生產(chǎn))的萃取釜中， 調(diào)節(jié)萃取溫度40. 15t:，萃取壓力29. 20Mpa，C02流量21. 92L/h，萃取時(shí)間為100min，分離I 壓力7 8MPa，溫度45°C ，分離II壓力4 6MPa，溫度35°C 。萃取結(jié)束直接在分離釜出口處 用三角瓶收集純凈的黑種草子油。所提取的黑種草子油為淺棕色、澄清的油狀物，具有黑種 草子油特殊的風(fēng)味，純度99%以上；最大萃取得率預(yù)測(cè)值為37. 897%，實(shí)測(cè)值為37. 67 % 37. 93%，與預(yù)測(cè)值相符。 通過(guò)該模型得到的超臨界C02萃取黑種草子油各項(xiàng)參數(shù)可有效進(jìn)行超臨界C02萃 取黑種草子油的提取，大大提高提取效率，生產(chǎn)上可用于對(duì)黑種草子油的提取。本發(fā)明前處 理要求的設(shè)備和技術(shù)也比較簡(jiǎn)單，選用其他品種的黑種草種子也可得到同樣的效果。本工 藝萃取所得的黑種草子油在感官品質(zhì)和純度上都優(yōu)于冷榨提取和有機(jī)溶劑萃取所得的黑 種草子油，具有很好的市場(chǎng)前景。
權(quán)利要求
超臨界CO2萃取黑種草子油的方法，包括(1)原料黑種草子，凈度≥99％；(2)干燥將黑種草子自然干燥或在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱40℃下烘干，含水量小于6％；(3)粉碎用高速粉碎機(jī)將黑種草子粉碎，過(guò)40目篩備用；(4)超臨界CO2萃取將上述粉碎后的黑種草子樣品投入超臨界CO2萃取裝置中，調(diào)節(jié)萃取溫度35～45℃，萃取壓力25～35Mpa，CO2流量18～22L/h，萃取時(shí)間100min，分離I壓力7～8MPa，溫度45℃，分離II壓力4～6MPa，溫度35℃；直接在分離釜出口處用三角瓶收集純凈的黑種草子油。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述超臨界C02萃取黑種草子油的方法，其超臨界C02萃取過(guò)程中 參數(shù)調(diào)節(jié)為萃取溫度40. 15。C，萃取壓力29. 20Mpa， C02流量21. 92L/h。
3. 權(quán)利要求1或2所述超臨界二氧化碳萃取黑種草子油的方法所獲得的產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及超臨界CO2萃取黑種草子油提取方法，屬于食品加工學(xué)領(lǐng)域，專(zhuān)用于黑種草子綜合開(kāi)發(fā)和深度加工。其原料和工藝為，將黑種草子(SemenNigellae)干燥、粉碎，超臨界CO2萃取，設(shè)定最佳工藝參數(shù)為萃取壓力29.20MPa，萃取溫度40.15℃，CO2流量21.92L/h。在此條件下提取得到的黑種草子油，純度在99％以上，最大萃取得率為37.897％。通過(guò)本發(fā)明提供的超臨界CO2萃取黑種草子油工藝，為黑種草子的深度加工提供了一種新方法，可有效開(kāi)展超臨界CO2萃取黑種草子油的研究。本發(fā)明具有可操作性強(qiáng)，安全性好，得率較高，重復(fù)性好，提取效率高，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品純度高，無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)上可用于黑種草子油的提取。
文檔編號(hào)C11B1/10GK101781604SQ201010121719
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者侯喜林, 張君萍 申請(qǐng)人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)