全 文 :中国麻业科学 第 32卷
压榨法是靠物理压力将油脂直接从油料中分离出来,分为热榨法和冷榨法。压榨全过程不涉及
收稿日期:2010- 02- 04
基金项目:黑龙江省财政厅“基本科研业务费专项”资助课题
作者简介:崔宝玉(1962- ),男,硕士,高级工程师,主要从事精细化工合成,天然动植物活性成分提取应用等研究工作。
亚麻油提取工艺的研究进展
崔宝玉,刘 喆,阚 侃,刘 玉,吴昌斌,孙秀英,宋淑敏,夏尊民
(黑龙江省科学院大庆分院,大庆 163316)
摘 要:近年来,随着科学技术的进步,亚麻油的营养价值和保健功能引起了医疗、食品、农业
等许多领域科学家的关注。本文综述了几种提取亚麻籽油的工艺,包括压榨法、溶剂浸提法、超临界
萃取法和酶法。 讨论了各种工艺的优缺点和影响亚麻籽油提取效率的因素。
关键词:亚麻油;提取;酶;超临界
中图分类号:S563.2 文献标志码:B
Advance in Research of Flax Seed Oil Extraction Technology
CUI Bao- yu,LIUZhe,KANKan,LIUYu,WUChang- bin,SUNXiu- ying,SONGShu- min,XIAZun- min
(Daqing Branch,Heilongjiang Academy of Sciences,Daqing 163316,China)
Abatract:In recent years,nutritional value and health care functions of flax seed oil have received
the attention of experts in healthcare,food,agriculture and many other areas. Several technologies on
extracting flaxseed oil are reviewed including mechanical pressing method,solvent leaching method,
enzymatic method and supercritical fluid (SCF)extraction. Pros and cons of each technology and factor
affecting the extraction efficiency are discussed.
Key words:flaxseed oil;extraction;enzymatic method;supercritical fluid
1 前 言
亚麻籽油中的不饱和脂肪酸高达 70%以上,其中油酸含量 10%- 30%,亚油酸含量 10%- 30%,
α- 亚麻酸含量 45%- 65%[1]。α- 亚麻酸在心血管疾病的防治、降低血液胆固醇、增强机体免疫力、
延缓衰老等方面具有重要作用[2,3]。亚麻籽油是从亚麻籽提取的,提取工艺的主要评价指标是油的得
率(提出油的质量 /亚麻籽质量)或提取率(提出油的质量 /亚麻籽含油质量)。本文对亚麻油的提
取工艺进行了综述。
2 亚麻籽油提取工艺
2.1 压榨法
压榨法是食用油的基本制作工艺。压榨法的提取工艺如图 1所示。
文章编号:1673- 7636(2010)04- 0238- 04
图 1 压榨法工艺
Fig.1 Technology ofmechanical pressingmethod
亚麻籽 清理 软化 轧胚 压榨 毛油过滤 精炼 亚麻油
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2010年第 32卷第 4期 中国麻业科学 PLANT FIBER SCIENCES IN CHINA238
第 4期
任何化学添加剂。冷榨则在自然条件下直接加工,冷榨法能够保证产品的安全、卫生,天然营养不受
破坏,是理想的加工方式,但是出油率低。热榨需要将原料炒熟,出油率相对于冷榨法较高,但油的
色泽较暗。
2.2 溶剂浸提法
溶剂浸提法是采用溶剂油将油脂原料经过浸泡后,进行高温提取,经过“六脱”工艺(即脱脂、脱
胶、脱水、脱色、脱臭、脱酸)加工而成。常用溶剂有六号轻汽油、石油醚等。亚麻籽除可以直接浸出制
油外,还可以将压榨后的饼粕作为原料进一步浸出制油,最大限度地提取亚麻籽中的油脂。另外,溶
剂浸提法还可以有效地脱除毒性物质 - 氰苷。溶剂浸出法的工艺如图 2所示。
图 2 浸出法工艺
Fig. 2 Technology of immersion method
亚麻籽 破碎 溶剂浸提 混合油过滤 汽提脱溶 毛油过滤 精炼亚麻油
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李高阳[4]采用正己烷 - 乙醇 - 水三元双液相体系同时提取亚麻籽中油脂和脱除氰苷。最佳条
件为:料醇比 1:3.4(w/v);料烷比 1:5.4(w/v);提取时间 78.5min;NaOH浓度 0.12%(w/v),温度
55℃;乙醇浓度 85%(w/w)。此工艺下亚麻籽提油率为 45.1%,氰苷脱除率为 96.8%。
近年来在溶剂浸提法中使用强化技术也有了不少尝试。超声波对油脂萃取分离的强化作用主要
源于其空化效应,而超声空化又引起了湍动效应、聚能效应、微扰效应和界面效应,因而超声波可强
化萃取分离过程的传质速率和效果,从而有利于油脂的提取[5,6]。许晖[7]分别采用正己烷,石油醚和乙酸
乙酯对亚麻籽油提油。发现正己烷提取亚麻籽油得率较高,石油醚和乙酸乙酯对亚麻籽油提取得率
相差不大。在 50- 65℃之间,随着提取温度的增加,亚麻籽油得率增大,这是由于温度的提高增加了溶
剂分子和油脂分子的动能,促进扩散作用的进行。超声波功率增加,亚麻籽油得率增大,超声波功率
达到 60W时,超声波产生的空化作用达到一定限度,提取率不再上升。比较分析 4个因素对亚麻籽
油提取的影响大小,依次为提取时间 >料液比 >提取温度 >超声波功率。确定以石油醚为提取液的
超声波辅助提取亚麻籽油的较佳工艺参数为:液料比 10 mL/g,提取温度 60℃、提取时间 35 min、超声
波功率 60 w,在该工艺条件下提取三次亚麻籽油,得率为 45.75%,提取率达 93.27%。
杜双奎[8]等还考察了亚麻籽破碎粒度对出油率的影响。随着油料粒度的减小,出油率呈增大趋
势。油料粒度在 50- 60目时,出油率增大幅度小,这是因为物料粒度越小,溶剂和物料接触面积越
大,有助于原料中油的提取;但随着物料粒度不断的减小,液体表面张力作用阻止了溶剂的浸入,阻
碍了油脂的浸出提取,因此出油率变化平缓。溶剂用量越大出油率越高,但液料比超过 1:8时出油
率没有提高。随着超声波功率的增大,出油率呈现上升趋势。功率大于 300 w时,出油率增大迅速。
提取温度对出油率的影响最大,料液比、浸提时间影响次之,超声波功率的影响最小。经过优化的工
艺条件为:料液比为 1:8(W/V)、提取温度为 40℃、超声波功率为 240 w、浸提时间为 20min.其得
油率为 39.57%。
2.3 生物酶法
酶法提油工艺是一种新兴的提油方法。在植物油料中,油脂存在于植物油料的细胞内,并通常
与其他大分子(蛋白质和碳水化合物)结合存在,构成脂蛋白、脂多糖等复合体。只有将油料的细胞
结构及油脂复合体破坏,才能取出其中的油脂[9]。
酶法提油主要原理是在机械破碎的基础上。采用对油料种子细胞组织以及对脂多糖、脂蛋白等
复合体具有降解作用的酶(如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、葡聚糖酶、蛋白酶等)处理油
料。酶对细胞壁的破坏,以及对脂多糖、脂蛋白的分解作用,使植物细胞内有效成分游离,从而提高
出油率。且处理条件温和,生产安全[10- 12]。生物酶法的提取工艺如图 3所示。
陈晶[13]考察了影响油的提取率的因素,主要有酶的种类,料液比,酶添加量,酶作用时间和 pH
值。
崔宝玉等:亚麻油提取工艺的研究进展 239
中国麻业科学 第 32卷
亚麻籽 破碎 装填萃取柱 加压萃取 降压分离 亚麻油
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图 3 生物酶法工艺
Fig.3 Technology of enzymatic method
亚麻籽 破碎 酶解 离心 乳状液 离心 游离油 2 总游离油▲ ▲ ▲ ▲ ▲
游离油 1
水解液、渣
▲
▲
▲ ▲
单一的酶对提高游离油得率作用有限,因为植物细胞壁是以纤维素为骨架,并与半纤维素、果
胶及蛋白质等大分子结合而成,加入碱性蛋白酶和复合纤维素酶得油率最高。油的得率与酶的加入
顺序有关:加碱性蛋白酶,再添加复合纤维素酶,游离油得率较高。
当料液比增加时,底物浓度和酶浓度都相应提高,反应速度加快,游离油得率有所增加。但料液
比太高,浆料粘度增大,体系流动性较差,影响了酶和底物的作用。
蛋白酶的添加能有效提高游离油的得率。当加酶量增加到 1.0%时,游离油得率增加缓慢,继续
增加酶量,对游离油得率影响不大。纤维素酶可降解细胞壁的纤维素骨架,添加的越多,植物细胞壁
崩溃的越彻底,越有利于细胞壁内的有效成分游离,提高胞内物质的提取。当纤维素酶的添加量达
到 1.0%后,继续提高浓度对油的提取率影响不大。因此,蛋白酶和纤维素酶的最佳添加量都为
1.0%,
酶作用时间的增加,植物细胞壁逐渐降解,酶与底物反应越彻底,油的释放也会相应增加。但提
油时间过长,会导致油品质的下降。
研究表明亚麻籽以 1:5的比例与水混合,温度为 60℃,用 NaOH调节 pH到 9.0,然后添加
1.5%的碱性蛋白酶,反应 5h后,调节温度到 50℃,用 HCl调节 pH到 5.0,然后添加 1.5%的复合纤
维素酶,再反应 5h后,最终的游离油提取率为 82.26%。
吴素萍[14]认为各因素的显著影响顺序为酶解时间 >酶解温度 >加酶量 >浸提时间。
生物酶法的优点是游离油得率高,无溶剂残留,油品质较好。但提取条件要求严格,且提取时间
长。
2.4 超临界萃取法
一种流体(气体或液体)当处在高于其临界点的温度和压力下,被称之为超临界流体((SCF)。
研究表明采用超临界萃取法亚麻籽油得率可达 33%,比传统压榨法得油率提高 8%[15]。影响萃取结
果的条件有萃取压力、萃取温度、二氧化碳流量、夹带剂等。张志强[16]认为超临界 CO2萃取胡麻籽油
的主要影响因素是萃取压力,萃取温度、萃取时间和 CO2流量对实验结果的影响均不显著。经过条
件优化得率可达 36.7%。超临界萃取的工艺如图 4所示。
图 4 超临界萃取工艺
Fig.4 Technology of SCF extract method
超临界 CO2流体的密度随着压力的升高而增大,特别是在接近临界点时,压力的微小变化会引
起密度几个数量级的明显变化。增加压力可以增加 CO2的密度,减少物质间传质距离,有利于萃取。
但是随着压力的提高,流体的粘度也增加,使得流体的传质速率下降。再者过高的萃取压力会增加
设备的耐高压要求,使生产成本明显提高,同时萃取率增加也有限。研究表明 [16,17] 萃取压力为
30- 40 MPa时效果较好。
二氧化碳的流量增加,流体流速的提高增加了流体的湍流和扰动,增加了溶质与流体分子间的
碰撞机会,强化了传质过程,有利于萃取速率和萃取收率的提高[18]。王文侠[18]的研究表明,当 CO2流
量达到一定量时,亚麻籽油脂的萃取量达到最高值,继续加大流速亚麻籽油的萃取量反而减小。这
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第 4期
是由于当 CO2流量增加时,CO2流速增大,超临界 CO2流体在萃取釜中与原料接触时间相应减少,
不利于萃取能力的提高。
温度对实验的影响比较复杂,主要表现在两方面:一是提高萃取温度,超临界流体的密度会降
低,待萃组分的溶解度降低。但温度升高时,单位体积流体内,达到缔和能以上的 CO2分子数增加,
只有与溶质分子缔和的 CO2分子达到一定数目时,溶质才能溶解在超临界流体中,溶解度才会增
加,适当提高温度有利于萃取。另外提高温度可以提供待萃取组分克服其解离时势垒所必须的热
能,同时也有利于提高其挥发度和扩散能力,改善传质能力。因此,萃取温度对萃取效率的影响常常
有一个最佳值。经过条件优化,在萃取压力为 40MPa,萃取温度为 50℃,CO2流量为 50kg/h的条件
下,仅需萃取 90min,提取率就可达 80.18%[19]。
超临界流体萃取技术作为新型分离技术,具有萃取效率高、传质快的特点,同时又具有无毒、无
害、无残留、无环境污染、避免产物氧化和萃取温度低等优点。敏性物质的分离提取,与传统分离工艺
流程相比不但流程简化,而且能耗低。但由于必须在高压下操作,设备及工艺技术要求高,投资比较
大。
3 总 结
富含α- 亚麻酸的亚麻籽油是世界上最受青睐的保健食用油之一。亚麻油的提取方法丰富多
样,由于压榨法的工艺简单、技术要求低,因此是目前亚麻籽油的主要提取方法。溶剂浸提法的缺点
是中间夹杂了有机溶剂,为后续的精炼增加了困难。生物酶法和超临界萃取作为新的提取技术具有
广阔的前景。尤其是超临界萃取,工艺简单,完全无污染,可望成为大规模制取食用亚麻油的方法。
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崔宝玉等:亚麻油提取工艺的研究进展 241