全 文 ：超临界萃取白胡椒工艺研究
豆海港1 ,石君辉1 ,陈文学2
(1.周口职业技术学院 生物工程系 ,河南 周口　466001;2.海南大学 食品学院 ,海南 儋州　571737)
摘要:以白胡椒为原料 ,采用超临界萃取装置 ,利用三因素二次回归正交组合试验对白胡椒进行萃取 ,并
根据白胡椒得率与萃取物对 DPPH 自由基的清除率乘积 ,确定了最佳萃取工艺条件为:萃取时间
105 min ,温度 60 ℃,压力 47 MPa。
关键词:白胡椒;超临界萃取;清除率
中图分类号:TS201.1　　　文献标识码:B　　　文章编号:1000-9973(2010)01-0063-02
Study on technology of supercrit ical fluid extract on white piper
DOU Hai-gang1 ,SHI Jun-hui1 ,CHEN Wen-xue2
(1.Biolo gical Engineering Depar tment , Zhoukou Vocational &Technical Co lleg e , Zhoukou 466001 ,
China;2.Co llege of Food Science and Technolog y , Hainan University , Danzhou 571737 ,China)
Abstract:The paper int roduced that took the w hite piper as raw materials ,by the device of the super-
critical f luid ex t ract , w ith the methods o f Or thogonal and Combinato rial Design of Quadratic reg res-
sion of three facto rs。The paper took the best ex t ract condit ion , the time is 105 min , the temperature
is 60 ℃ and the pressure is 47 M Pa.
Key words:white piper;supercri tical fluid ext ract;scavenging activi ty
1　概述
胡椒(P iper nigrum Linn r),一种世界著名辛辣
调味品。为胡椒科胡椒属攀援状藤本 ,其未成熟果实
干后 ,去皮皱缩为黑 ,称之为黑胡椒 ,味淡;成熟果脱皮
而白 ,称之为白胡椒 ,味浓[ 1] 。
活性氧(ROS)的种类(超氧阴离子 ,过氧化氢 ,羟
自由基等)与一些的疾病(癌症 ,动脉硬化症)有关[ 2] ,
在食品中会导致食品品质的下降 ,甚至产生对人体有
害的物质[ 3] 。抗氧化剂可以阻止或延长分子的氧化反
应 ,是通过终止链式氧化反应的引发或传递。近年来 ,
天然植物中提取抗氧化剂在食品工业的应用受到广泛
研究 ,许多香辛料和中草药都表现出一定的抗氧化
性[ 4] 。
超临界(SCF)萃取技术有许多优点[ 5] ,因此 ,关于
超临界萃取黑胡椒报道较多 ,但尚未有采用夹带剂萃
取白胡椒 。本实验采用乙醇作为夹带剂萃取白胡椒 ,
用三因素二次回归正交组合设计试验 ,将白胡椒提取
率与白胡椒提取物的 DPPH 自由基的清除率乘积作
为衡量指标。为更好地开发利用我国胡椒资源 ,对萃
取物抗氧化成分有待于进一步的研究。
2　实验部分
2.1　样品 、试剂与仪器
白胡椒:购自海南儋州市 ,粉碎后 ,过 40 目筛备
用。所用化学试剂除甲醇和乙醇为色谱纯外 ,其余均
为分析纯 。
SFT-150　美国超临界萃取公司;T race GC/MS
　美国热电公司;UV-2450　日本岛津公司。
2.2　实验方法
2.2.1　超临界萃取工艺流程
白胡椒※粉碎(粗粉 ,细粉)※称质量※装料※密
封※升温升压到预定值※超临界条件下萃取※分离釜
分离※萃取物。
收稿日期:2009-08-12
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2010 年第 1 期
总第 35 卷
　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
CHINA CONDIMENT 工艺技术　　
　　超临界 CO 2 萃取中 ,加入 5%的无水乙醇作为夹
带剂 。本试验主要考虑温度 、时间和压力三因素对萃
取效果的影响。根据仪器条件和一般实际生产 ,选定
萃取压力范围为 20 ～ 50 MPa;温度范围为30 ～ 60 ℃;
提取时间范围为 60 ～ 180 min。采用三因素二次回归
正交组合设计试验 ,共 15组 ,测定提取率 ,因素水平编
码见表 1。按照赵爱云的方法测定其 DPPH ·清除
率[ 6] ,抗氧化效果衡量采用公式为抗氧化效果=提取
率×清除率来确定。计算结果用 SAS 程序处理 ,并采
用 Duncan 复全距法进行检验。
表 1　因素水平编码表
Table 1　Coding table of fac to rs and levels
编码 Z1 Z2 Z3 时间(min)温度(℃) 压力(MPa)
+γ 1.215 1.215 1.215 180 60 50
1 1 1 1 170 57.4 47.35
0 0 0 0 120 45 35
-1 -1 -1 -1 71 32.7 22.65
-γ -1.215 -1.215 -1.215 60 30 20
2.2.2　DPPH 清除率的测定
将上述备用的提取液用甲醇稀释至一定浓度后 ,
取 2 mL 于试管中 ,再加入 2 mL DPPH 的甲醇溶液
(DPPH 浓度为 1×10 mo l·L-1),混合均匀 ,0.5 h后
用分光光度计在517 nm处测定其吸光度 Ai;同时测
2 mL DPPH 溶液加 2 mL 甲醇混合后的吸光度 Ac。
和 2 mL 提取液加 2 mL 甲醇混合后的吸光度 A j ,按
下式计算清除率:
清除率(%)=1-Ai-Aj
A c
×100%。
3　结果与分析
3.1　超临界萃取结果分析
根据三元二次正交组合设计的要求 ,对提取效果
进行统计分析检验 ,将各自变量的编码填入的结构矩
阵中进行计算 ,结果见表 2 。根据表 2的有关数据 ,列
出方差分析表见表 3 ,并初步建立以下回归模型:
Y = 140.0917 + 15.5455x1 + 20.6687x 2 +
46.2731x3 + 10.1810x1 ·x 2 + 9.7025x 1 · x3 +
15.0585x2 · x3 +1.3204x 1 · x1 +16.9847x 2 · x2 -
1.9002x 3 · x3 。
由表 3表明 ,总回归达到极显著性水平 ,说明本试
验所选的三个因素(时间 、温度 、压力)是超临界萃取的
主要因素。 x′1和 x′3以外 ,其余各项因子基本达到极
显著或显著 ,说明萃取时间 、温度 、压力与超临界的提
取效果之间有显著或极显著关系。说明本试验的因
素 、水平设计合理。
表 2　三因素二次回归正交组合设计试验结果
Table 2　Test data o f or thogonal and combinatorial
design of quadra tic reg ression of thr ee facto rs
试验号 x1 x2 x3 提取率(%)
DPPH ˙
清除率
(%)
提取率×
清除率
1 1 1 1 10.26 27.30 280.10
2 1 1 -1 9.4 16.40 154.16
3 1 -1 1 9.83 20.10 197.58
4 1 -1 -1 8.48 13.00 110.24
5 -1 1 1 10.53 20.40 214.81
6 -1 1 -1 8.35 12.70 106.05
7 -1 -1 1 9.83 15.40 151.38
8 -1 -1 -1 7.98 15.60 124.49
9 1.215 0 0 10.53 16.00 168.48
10 -1.215 0 0 9.8 15.10 147.98
11 0 1.215 0 9.23 22.10 203.98
12 0 -1.215 0 9.23 17.20 158.76
13 0 0 1.215 10.02 21.80 218.44
14 0 0 -1.215 5.43 16.30 88.51
15 0 0 0 9.4 15.00 141.00
表 3　方差分析表
Table 3　Analy sis o f variance
变异来源 平方和(SS)自由度(df) 均方(MS) F Pr>F 显著程度
x1 2646.80308 1 2646.80308 14.8441 0.01197 0.05(6.61)
x2 4678.82956 1 4678.82956 26.2403 0.00370 0.01(16.3)
x3 23451.33646 1 23451.33646 131.5220 0.00009 0.01(16.3)
x1 x2 829.22209 1 829.22209 4.6505 0.08355 0.1(4.06)
x1 x3 753.10805 1 753.10805 4.2237 0.09502 0.1(4.06)
x2 x3 1814.06738 1 1814.06738 10.1738 0.02427 0.05(6.61)
x′1 7.60298 1 7.60298 0.0426 0.84455 ns
x′2 1257.98681 1 1257.98681 7.0552 0.04509 0.05(6.61)
x′3 15.74509 1 15.74509 0.0883 0.77830 ns
回归 35454.70149 9 3939.41128 22.0934 0.00165 0.01(16.3)
剩余 891.53669 5 178.30734
总变异 36346.23818 14 0.70799
　　其优化的回归方程为:
Y = 140.0917 + 15.5455x1 + 20.6687x 2 +
46.2731x3 + 10.1810x1 x2 + 9.7025x1x 3 +
15.0585x2x 3 +16.9847x 2 · x2 。
通过方程式的规划求解 ,可求出时间104.55 min ,
温度 60 ℃, 压力 46.78 MPa 时 , Y 值达到最大值
328.44。 (下转第 67 页)
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工艺技术　　2010 年第 1 期总第 35 卷
　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
CHINA CONDIMENT
此外由于物料稀 ,醋酸转化过程中通风效果好 ,通风量有
较大幅度的减少 ,可有效地节约能源[ 4] 。
3.4　成品醋质量分析
表 5　感官检测结果
指标 正常工艺 添加专用糖浆 1#
添加专用
糖浆 2#
添加专用
糖浆 3#
色泽 浅黄 浅黄 浅黄 浅黄
香气 具有米醋特征
具有米醋
特征
具有米醋
特征
具有米醋
特征
体态 清澈透明 清澈透明 清澈透明 清澈透明
滋味 米醋滋味 ,酸味适中
米醋滋味 ,
酸味适中
米醋滋味 ,
略酸
米醋滋味 ,
酸味适中
表 6　理化检测结果
指标(g/ dL) 正常工艺 添加专用糖浆 1#
添加专用
糖浆 2#
添加专用
糖浆 3#
总酸 ≥4.5 4.54 4.72 4.48
无盐固形物 ≥0.5 0.88 0.93 0.87
盐分 0.55 0.59 0.58 0.48
　　从表 5和表 6检测结果可以看出 ,使用食醋专用
糖浆酿制的液体醋从理化指标上可以完全符合国标规
定的要求 ,酿造香气仍保持了米醋的清香 ,而且香味更
加纯正 ,品尝比较丰满 。另外由于大分子蛋白质的减
少 ,非生物稳定性有了较大的提高 ,专用糖浆色泽金
黄 ,所以试验后制得的成品醋具有比较好的颜色[ 5] 。
4　结论
通过实验室和生产规模实验 ,可以看出在 50%替代
的水平下 ,可以实现食醋专用糖浆对大米的安全替代 ,不
会对发酵过程以及成品质量造成负面影响 ,而且由于原
料处理量减少一半 ,所以原料处理能耗下降一半 ,另外液
化酶 、糖化酶 、氯化钙等添加剂的使用量也减少 50%。
在原料成本方面 ,大米中淀粉为 70%,则完全水
解后的葡萄糖量为 77%,去除部分损失 ,基本为 1 t大
米与 1 t 75%糖浆中的可发酵性糖相当。以玉米为原
料的专用糖浆现价 2050元/吨 ,大米约2200元/吨 ,则
每替代 1吨大米 ,可以节省成本150元 。
食醋专用糖浆糖成份 、氮源能够满足食醋酿造要
求 ,使用后可提高产品质量 ,延长保质期 。产品可经调
配罐稀释后添加于发酵罐中 ,使用方便 ,并可在原有设
备的基础上大大提高食醋产量 ,简化生产工艺;该产品
成本合理 ,并能降低能源消耗 ,降低辅料添加量 ,减少
生产成本 。总之 ,食醋专用糖浆是液醋生产的优质原
料 ,具有较高的经济和社会效益。
参考文献:
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[ 2] 上海酿造科学研究所.发酵调味品生产技术修订版[ M].北
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[ 5] 李大锦.全酶法液态深层发酵制醋生产线的建立和控
制[ J].中国酿造 , 2006(3):38-43.
(上接第 64 页)
3.2　验证实验
为实际操作方便 ,取时间 105 min ,温度 60 ℃,压力
47 MPa ,进行验证试验 ,Y值为328.12 ,328.48 ,328.37 ,结
果平均值为 328.32。由此 ,可知最佳工艺参数即萃取时
间为时间 105 min ,温度60 ℃,压力47 MPa。
4　结论
白胡椒萃取的最佳工艺参数:萃取时间为
105 min ,温度为 60 ℃,压力为 47 MPa , 通过验证实
验 ,符合此工艺参数 。
超临界 CO 2 萃取白胡椒是一种效果好 、周期短和
无污染的方法 ,具有很好的开发前景。
参考文献:
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