全 文 ：2010年 6月
第 25卷第 6期
中国粮油学报
JournaloftheChineseCerealsandOilsAssociation
Vol.25, No.6
Jun.2010
超临界 CO2萃取原生态椰子油工艺
及其抗氧化性的研究
郑亚军1, 2　李　艳 1, 2　陈卫军 1, 2　赵松林1, 2　马子龙 1, 2
(中国热带农业科学院椰子研究所1 ,文昌　571339)
(国家重要热带作物工程技术研究中心 2 ,儋州　571737)
摘　要　研究超临界 CO2萃取原生态椰子油(VCO)的最佳工艺及 VCO的抗氧化性 。首先采取单因素试
验 ,分别研究椰肉粒度 、压力 、温度等因素对萃取率的影响 。在此基础上 ,采用正交试验探讨最佳的萃取条件;
最后对所提 VCO的抗氧化性进行研究。结果表明:粒度 、压力等因素对萃取率有显著的影响。超临界萃取
VCO最佳的工艺条件为:原料粒度 40目 、萃取时间 60min、CO2流量 25L/h、温度 45℃、压力 35MPa;分离 I压
力 8 MPa、温度 45 ℃;分离 II压力 6MPa、温度 40℃。此时萃取率可达 93.24%。所提 VCO色泽淡黄 、清亮 、
椰子油固有香气十分浓郁 。抗氧化性试验表明 ,超临界萃取 VCO对 DPPH· 、· OH有一定的清除能力 ,而且
对 Fe2+有很强的络合能力 。
关键词　原生态椰子油　超临界 CO2　提取　抗氧化性
中图分类号:TS22　　文献标识码:A　　文章编号:1003-0174(2010)06-0066-05
基金项目:海南省自然科学基金(20806)
收稿日期:2009-07-29
作者简介:郑亚军 ,男 , 1980年出生 ,硕士 ,助理研究员 ,热带作物
天然产物化学
通讯作者:赵松林 ,男 , 1965年出生 ,研究员 ,硕士生导师 ,食品科
学
　　原生态椰子油 (Virgincoconutoil, VCO),按菲
律宾国家标准局 (ThePhilippineNationalStandards,
PNS)规定 ,是用机械或天然的方法 ,从新鲜 、成熟的
椰子肉中提取椰子油 ,不用化学方法进行精炼 、漂白
或除臭而生产出来的一种不改变椰子油天然性质的
产品[ 1] 。 VCO具有椰子的天然香味 ,游离脂肪酸含
量低于 0.1%,其脂肪酸的碳链分布属于正常范围 ,
饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的组成合理。据报道 ,
VCO具有降低血液中胆固醇 、甘油三脂 、磷脂 、低密
度脂蛋白(LDL)和超低密度脂蛋白胆固醇水平的功
能;破坏单细胞增生李斯特菌 、幽门螺旋菌等菌类的
抗菌功能[ 2] ;抗 HIV、单纯孢疹病毒 -1、流行性感冒
病毒和细胞巨化病毒等抗病毒功能 [ 3] 。国内对
VCO的研制尚处于起步阶段 ,现有的生产工艺耗时
较长 ,提取率低 [ 4] ,国内也有利用水酶法制备 VCO
的报道 [ 5] ,但水酶法作用时间长 ,工艺复杂 ,酶解产
物易造成油脂酸败。超临界二氧化碳萃取技术
(Supercriticalfluidcarbondioxide, SCF-CO2)是一
种新型的提取分离技术 ,具有操作简单 、高效 、快
速 、操作条件温和 、对有效成分的破坏极少 、产物易
于分离等特点 ,适合于对生物 、食品 、化妆品和药物
等的提取和纯化[ 5] 。因此 ,如果利用超临界二氧化
碳萃取技术提取 VCO,将具有很好的发展前景 。但
目前关于萃取 VCO中夹带剂的使用还未见报道 。
本试验研究超临界 CO2流体萃取 VCO的最佳工艺 ,
试图为国内 VCO工业的发展提供一定的理论依
据 。
1　材料方法
1.1　材料
椰子:成熟椰子果 ,海南本地产 ,由中国热带农
业科学院椰子研究所试验基地提供。
CO2 ,食品级(纯度 ≥99%);DPPH、 2 -脱氧核
糖 、维生素 E(VE)、BHT(2, 6-二叔丁基对甲酚)、没
食子酸(galicacid, GC)、Ferrozine铁试剂:美国 Sig-
ma公司;其他试剂均为分析纯。
1.2　仪器与设备
SH10A水分快速测定仪:上海恒平科学仪器有
限公司;HA121-50-01超临界萃取装置:德阳四创
超临界萃取有限公司;分样筛 ,浙江上虞市金鼎标准
筛具厂;7320G型可见分光光度计:上海申光科学仪
器公司。
第 25卷第 6期 郑亚军等　超临界 CO2萃取原生态椰子油工艺及其抗氧化性的研究
1.3　方法
1.3.1　工艺流程
椰子※去壳※刨丝※干燥※粉碎※过筛※称量
※装入萃取釜※萃取※分离※VCO
1.3.2　萃取率的计算
　　萃取率 =萃取油脂质量原料含油量 ×100%
1.3.3　原料脂肪含量测定
索氏抽提法 。
1.3.4　酸价的测定
参照 GB/T0800.3— 1999方法。
1.3.5　过氧化值的测定
参照 GB/T5009.37— 2003方法 。
1.3.6　对 DPPH自由基的清除能力 [ 6]
称取 5.0 mgVCO,溶解于 100 mL正己烷中 ,使
VCO质量浓度为 50 g/mL,然后取 0.1mL加入 1.4
mL0.1mmol/L的 DPPH乙醇溶液 ,再用 95%乙醇稀
释到 3 mL,在暗处放置 30 min。然后在 517 nm处比
色 ,以 BHT、VE、GC为对照 ,三者质量浓度均为 50
g/mL, 3次重复 ,取平均值。
DPPH的清除率 =(1-A样品 /A空白)×100%
式中:A样品为样品管的吸光率;A空白为空白管的
吸光率 。
1.3.7　对羟自由基的清除作用 [ 7]
在 1.34 mL磷酸盐缓冲溶液中 (0.01mol/L
pH7.4)加入 28mmol/L的脱氧核糖溶液 0.3 mL, 28
mmol/L的双氧水 0.3mL, 2.5mmol/L的三氯化铁溶
液 30μL, 1 mmol/L的 EDTANa2 0.3 mL, 0.1 mL的
VCO溶液。添加 10 mmol/L抗坏血酸 30 μL引发反
应 , 37 ℃水浴 1h,加入 1%的硫代巴比妥酸溶液 0.3
mL, 28%的三氯乙酸 30 μL。 100 ℃水浴 20 min,冷
却后在 532 nm处测吸光率 。模型管用乙醇代替样
品 ,以 BHT、VE、GC为对照 ,每种抗氧化剂的质量浓
度均为 50 g/mL, 3次重复 ,取平均值 。
羟基自由基的清除率 =(1-A样品 /A模型)×100%
式中:A样品为样品管的吸光率;A模型为模型管的
吸光率 。
1.3.8　对 Fe2+的络合能力 [ 8]
移取 50 μL样品于试管中 ,加入 1 mmol/L的
FeSO4溶液 25 μL, 5 mmol/L的 Ferrozine铁试剂溶液
50 μL, 室温下反应 10 min后用甲醇溶液定容至
3 mL,在 562nm处测吸光率 。模型管用甲醇代替样
品 ,以 BHT、VE、GC为对照 ,每种抗氧化剂的质量浓
度均为 50 g/mL, 3次重复 ,取平均值 。
Fe2+络合率 =(1-A样品 /A模型)×100%
式中:A样品为样品管的吸光率;A模型为模型管的
吸光率。
2　结果与分析
按照方法 1.3.3进行测定 ,结果表明原料的脂
肪质量分数为 56%。
2.1　单因素试验研究
2.1.1　原料粒度对萃取率的影响
萃取条件:压力 30MPa、温度 35 ℃、CO2流量 25
L/h、时间 1 h、原料含水量 <7%;分离 I压力 8 MPa、
温度 45℃、分离 I压力 6MPa、温度 40 ℃。
图 1　原料粒度对萃取率的影响
从图 1中可以看出 ,原料粒度对萃取率的影响
很大 。在原料未粉碎时 ,萃取率仅为 38.16%。随着
原料粒度的变小 ,超临界 CO2流体与椰肉粉接触越来
越充分 ,萃取率逐渐增大;当椰肉粉的粒度超过 60
目时 ,由于物料颗粒很细 ,堆积在一起于高压下形成
很硬的物料层 ,阻碍了超临界 CO2流体与椰肉粉的接
触 ,使得萃取率反而下降 。因而 ,物料粉碎粒度应选
择过 40目筛为宜。
2.1.2　压力对萃取率的影响
萃取条件:物料粒度为过 40目筛 ,其余同 2.1.1。
图 2　压力对萃取率的影响
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中国粮油学报 2010年第 6期
从图 2中可以看出 ,在其他条件不变的情况下 ,
随着压力的加大 ,萃取率逐渐提高。这是因为压力
越大 ,流体的密度增大 ,溶质的溶解度就增加 ,萃取
率也提高。在压力相对较低时 ,萃取率上升较快;当
压力高于 30 MPa时 ,萃取率的变化趋于平缓 。从经
济角度出发 ,萃取压力采取 30MPa为佳。
2.1.3　温度对萃取率的影响
萃取条件:压力 30 MPa、物料粒度为过 40目筛 ,
其余同 2.1.1。
图 3　温度对萃取率的影响
从图 3可以看出 ,在一定萃取压力下 ,升高温度
可以增加物质的扩散系数而利于 [ 9] ;但另一方面 ,升
高温度又会降低 CO2密度 ,使物质溶解度降低而不利
于萃取 。当温度达到 50 ℃时 ,温度的升高反而使得
超临界 CO2流体的密度变小 ,溶解能力下降 ,萃取率
下降。再考虑到本试验要最大限度地保护椰子油的
活性成分 ,因此温度应控制在 45 ℃以下为佳。
2.1.4　萃取时间对萃取率的影响
萃取条件:压力 30 MPa、温度 35 ℃、物料粒度为
过 40目筛 ,其余同 2.1.1。
图 4　时间对萃取率的影响
从图 4可以看出 ,随着萃取时间的延长 ,萃取率
升高;达到 1 h后 ,萃取率上升的趋势平缓。另外 ,萃
取时间长则机械损耗大 、用电量大 、CO2消耗也多 ,萃
取成本高;时间短则萃取不足 ,因此 ,萃取时间应控
制在 1h为佳。
2.1.5　CO2流量对萃取率的影响
萃取条件:压力 30MPa、温度 35℃、时间 1h、物
料粒度为过 40目筛 ,其余同 2.1.1。
图 5　CO2流量对萃取率的影响
从图 5可知 , CO2流量的增加 ,一方面因为增加
了传质速度和浓度差而利于萃取;另一方面又因减
少超临界流体在物料中的传质接触时间而降低物料
的萃取率 。大流量 CO2缩短的萃取时间是以消耗大
量的 CO2为代价的 。由图 5可以看出 ,当 CO2流量增
大至 22.5 L/h以后 ,萃取率趋于稳定。因而 ,要既保
证萃取效果 ,又不浪费 CO2 ,提高经济效益 ,以 CO2流
量 22.5L/h为佳。
2.2　超临界 CO2流体萃取 VCO的工艺参数的优化
在单因素试验的基础上 ,利用 L9(34)正交试验
对最佳萃取条件进行研究 ,各因素水平见表 1,正交
试验结果与分析见表 2,方差分析见表 3。
表 1　正交试验因素水平表
水平 A时间 /min
B
CO2流量 /L· h-1
C
温度 /℃
D
萃取压力 /MPa
1 60 20 40 25
2 80 22.5 45 30
3 100 25 50 35
表 2　正交试验结果
试验号 A B C D 试验指标萃取率
1 1 1 1 1 0.67
2 1 2 2 2 0.89
3 1 3 3 3 0.93
4 2 1 2 3 0.90
5 2 2 3 1 0.75
6 2 3 1 2 0.83
7 3 1 3 2 0.85
8 3 2 1 3 0.84
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第 25卷第 6期 郑亚军等　超临界 CO2萃取原生态椰子油工艺及其抗氧化性的研究
续表
试验号 A B C D 试验指标萃取率
9 3 3 2 1 0.72
K1 2.49 2.42 2.34 2.14 7.38
K2 2.48 2.48 2.52 2.57
K3 2.41 2.48 2.53 2.67
k
1 6.20 5.85 5.46 4.58
k2 6.15 6.16 6.34 6.63
k3 5.82 6.17 6.39 7.12
R 0.08 0.07 0.19 0.53
表 3　方差分析表
变异
来源 自由度 平方和 方差 F F＊ 最优工艺
A 2 0.001 2 0.000 6 1.30 F0.05 =6.94 A1
C 2 0.007 7 0.003 8 8.24 F0.01 =18.00 C3
D 2 0.053 3 0.026 6 57.20 D3
B(e) 2 0.000 9 0.000 5
总和 8 0.063 1
由以上分析可知 ,各因素对 VCO萃取率的影响
程度依次为:压力 >温度 >时间 >CO2流量 ,其中萃
取压力和温度对萃取率的影响达到了显著水平 ,压
力达到了极显著水平 。
对表 2的数据分析试验因素水平对萃取率的直
观影响 ,结果见图 6。
图 6　直观趋势图
从图 6中可以看出 ,最佳萃取工艺为:A1 B3C3
D3 ,即萃取时间 60min、CO2流量 25L/h、温度 45℃、
压力 35 MPa。
在此组合条件下进行多次试验 , VCO的萃取率
可以达到 93.16%。
2.3　超临界萃取 VCO的抗氧化性
2.3.1　对 DPPH·的清除能力
如图 7所示 , VE对 DPPH·的清除能力显著地
大于 BHT和 VCO,而 VCO的清除能力又显著性地大
于 BHT。这表明 , VCO具有较强的清除 DPPH·能
力 。
注:图中 a, b等不同字母表示显著性差异
图 7　VCO对 DPPH·的消除能力
2.3.2　对羟基自由基的清除
由图 8可知 , 4种抗氧化剂对 · OH的清除能力
依次为:VE BHT GA VCO,其中 VE和 BHT的清
除能力极显著地大于 GA和 VCO;GA的清除能力又
极显著地大于 VCO。这说明 VCO有一定的清除
·OH能力 。
注:图中 A、B等不同字母表示极显著性差异(P<0.01)
图 8　VCO对 DPPH· OH的消除能力
2.3.3　对 Fe2+的络合能力
由图 9可知 ,在 4种抗氧化剂中 , VCO对 Fe2 +的
络合能力最强;显著性地大于 VE和 GA。 VCO对
Fe2+的络合能力与 BHT的差异不显著。这说明 VCO
对 Fe2+的络合能力很强 。
注:图中 a, b等不同字母表示显著性差异(a<0.05)
图 9　VCO对Fe2+的络合能力
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中国粮油学报 2010年第 6期
2.3.4　超临界萃取 VCO部分品质分析
由表 4可知 ,超临界 CO2流体萃取 VCO时 ,最大
限度地保留了 VCO中的活性成分 ,因此所得 VCO品
质好 ,香气浓郁。
表 4　产品品质分析
品质
指标
酸值 /
mgKOH/g过氧化值 色泽 澄清度 气味
结果 0.15 0.02 未检出 淡黄 清亮 椰子油香气浓郁
3　结论
超临界 CO2萃取 VCO的最佳工艺为:原料粒度
40目 、萃取时间 60min、CO2流量 25L/h、温度 45℃、
压力 35 MPa;分离 I压力 8 MPa、温度 45 ℃;分离 I
压力 6 MPa、温度 40 ℃,萃取率可达 93.24%。 VCO
色泽淡黄 、清亮 、椰子油固有香气十分浓郁 。
抗氧化性试验表明 ,超临界萃取 VCO对DPPH· 、
·OH有一定的清除能力 ,而且对 Fe2 +有很强的络合
能力 。这说明超临界 VCO也是一种抗氧化效果很好
的功能性油脂。
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SupercriticalCO2 Extractionand
AntioxidationofVirginCoconutOil
ZhengYajun1, 2　LiYan1, 2　ChenWeijun1, 2　ZhaoSonglin1, 2　MaZilong1, 2
(CoconutResearchInstitute, CATAS, WenChang　571339)
(NationalTechnologyandEngineeringCenterofKeyTropicalProduct, Danzhou571737)
Abstract　Theoptimalextractionofvirgincoconutoil(VCO)bysupercriticalfluidcarbondioxidewasstud-
ied.TheefectsofinfluencingfactorsontheextractionrateofVCOwerestudiedthroughsinglefactortest, andthen
theextractionconditionsofVCOwereoptimizedbyorthogonaltest.Results:Theestablishedoptimumextractioncon-
ditionsaregranularity40mu, extractingtemperature45℃, pressure35MPa, runofofcarbondioxide25L/h, and
extractingtime60 min.TheextractionrateofVCOis93.24% attheconditions.TheantioxidationtestofVCOre-
vealstheextractedVCOhasgoodscavengingcapacityforDPPH· and·OH, andstrongchelatingcapacityfor
Fe2+.
Keywords　virgincoconutoil, supercriticalCO2 , extraction, antioxidation
70