全 文 ：收稿日期: 2010 － 11 － 22
作者简介:谢加凤( 1985 － ) ，女，研究生。研究方向:农产品加工及贮藏。
超临界 CO2 萃取金柑籽油工艺
谢加凤，郑宝东
( 福建农林大学食品科学学院，福建 福州 350002)
摘要: 研究了超临界 CO2 萃取金柑籽油的最佳工艺，考察了萃取时间、萃取压力、萃取温度、CO2 流量、解析压力、解析温度
对萃取效果的影响。试验表明，在萃取温度为 40 ℃、萃取压力为 30 MPa、解析压力为 10 MPa、解析温度为 55 ℃和 CO2 流
量为 15 L·h －1的条件下萃取率可达 45．1%。
关键词: 金柑籽油; 超临界 CO2 ; 萃取
中图分类号: TS224．4 文献标识码: A 文章编号: 1673-0925( 2011) 01-0049-04
Study on the process for extraction of oils from Kumquat seeds with supercritical CO2
XIE Jia-feng，ZHENG Bao-dong
( College of Food Science，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou，Fujian 350002，China)
Abstract: The process for extraction of oils from Kumquat seeds with supercritical CO2 was studied． The influences of extraction
time，extraction pressure，extraction temperature，flow rate of CO2，separation pressure and separation temperature on the yield were
investigated． Experimental results showed that under the conditions of extraction temperature of 40 ℃，extraction pressure of 30
MPa，separation pressure of 10 MPa，separation temperature of 55 ℃，CO2 flow rate of 15 L·h
－1 ． The highest yield was 45．1% ．
Key words: oils of Kumquat seeds; supercritical CO2 ; extraction
金柑( Kumquat) ，俗名金桔、金枣、金弹桔等，果实呈圆形，冬季成熟，是颇具特色的水果。皮厚有香
气，果肉酸甜，全果富含糖分、果胶、有机酸、矿物质以及 VC、胡萝卜素、黄酮类化合物和大量芳香油
等［1 － 3］。金柑是中国的特产果树之一，栽培面积近 2 万 hm2，年产量 15 万吨，居世界之首［4］。
随着金柑深加工产品———金柑果汁、果酱、果脯、果酒等开发和面市，在加工过程中占果实总量 7%的
金柑籽被大量废弃，讨论如何将这些废弃物进行开发利用具有一定的意义。焦士蓉［5］等利用气相色谱 －
质谱( GC-MS) 联用技术对柚子籽油﹑橙核油和橘核油 3 种柑橘籽油的脂肪酸组成进行了分析和鉴定。
结果表明，3 种柑橘籽均含有丰富的不饱和脂肪酸( 75% － 82% ) ，主要是亚油酸和油酸，这为进一步研究
其他类柑橘籽油提供了可行性依据。
本文采用超临界 CO2 流体技术( SC-CO2 ) 萃取金柑籽油，系统讨论了萃取过程中各个因素对萃取率的
影响，以期获得最佳萃取工艺。
1 材料与方法
1．1 材料与仪器
1．1．1 材料 金柑，购于福建尤溪，将其籽取出、洗净、烘干、粉碎后置于干燥器中备用;食品级 CO2，纯度
大于 99．5%，由福建金元气体有限公司提供。
1．1．2 仪器 超临界 CO2 萃取设备，南通市华安超临界萃取有限公司; XS-02 型多功能粉碎机，上海兆申
科技有限公司; AL-104 电子天平，梅特勒 －托利多仪器有限公司; 101-1A 型数显电热鼓风恒温干燥箱，上
海阳光实验仪器有限公司。
亚热带农业研究
Subtropical Agriculture Research
第 7 卷 第 1 期
2011 年 2 月
DOI:10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2011.01.003
1．2 试验方法
1．2．1 金柑籽油的超临界萃取 在 1 L的萃取釜中装填处理好的金柑籽粉 200 g，设置好萃取压力、萃取
温度、解析压力、解析温度、CO2 流量各参数，采用动静相结合法萃取，每隔 30 min收集 1次，计算其萃取率。
1．2．2 金柑籽油萃取率计算公式
萃取率 /% =
m1
m0
× 100
式中，m1 表示萃取得到的金柑籽油质量; m0 表示提取的金柑籽粉质量。
2 结果与分析
2．1 超临界操作条件对金柑籽油萃取率的影响
2．1．1 萃取时间 固定萃取压力为 30 MPa，萃取温度 45 ℃，CO2 流量 15 L·h
－1，解析温度 50 ℃，解析压
力 6 MPa，设置 30、60、90、120、150 min 5 个梯度萃取时间进行试验，讨论不同萃取时间对金柑籽油萃取效
果的影响。
由图 1 可以看出，在 120 min内随着萃取时间的延长，萃取率明显提高，但是延长至 150 min后萃取率
无显著变化，且油脂的色泽随之变深。这可能是因为在 120 min内大部分油脂都被萃取出来，接近萃取终
点，继续延长萃取时间，有效成分扩散越慢，而杂质溶解与扩散反而增加，导致色泽变深。综合考虑萃取率
与人耗﹑能耗，确定萃取时间 120 min最佳。
2．1．2 萃取压力 萃取压力是超临界 CO2 萃取过程中最重要的参数之一。萃取压力的变化影响着萃取
效率与萃取选择性［6］。本试验在萃取温度 45 ℃，CO2 流量 20 L·h
－1，解析温度 50 ℃，解析压力 10 MPa
的条件下，探讨了不同萃取压力对萃取率的影响。
由图 2 可以看出，随着萃取压力的升高，金柑籽油的萃取率先升后降，在 35 MPa时达最大值。可能是
因为当固定温度为 45 ℃时，升高压力，SC-CO2 的密度增大，CO2 分子间的距离随之减小，溶质与溶剂间的
相互作用增强，使得溶质在 SC-CO2 的溶解度增大，缩短了萃取时间。但压力过高( ＞ 40 MPa) ，传质阻力
增大，不利于溶质的萃出，因此后续试验采用 35 MPa的萃取压力。
2．1．3 萃取温度 萃取温度是影响萃取率的一个重要参数，温度对流体溶解能力的影响比较复杂，但温
度效应与样品机体性质无关［7］。本试验确定萃取压力 35 MPa，CO2 流量 20 L·h
－1，解析温度 50 ℃，解析
压力 10 MPa，设置了 35、40、45、50 ℃ 4 个萃取温度，探讨不同萃取温度对提取率的影响。
由图 3 可以看出，当温度从 35 ℃上升到 55 ℃时，萃取率先升后降，在 45 ℃时萃取率最高。这可能是
因为溶质的饱和蒸汽压随着温度的升高而增大，其溶解度相应增大，从而提升了萃取率。但当温度高于
45 ℃时，SC-CO2 密度减小，使得溶质的溶解度减小，降低了萃取率，因此后续试验采用萃取温度 45 ℃。
2．1．4 CO2 流量 本试验在萃取温度 45 ℃，解析温度 50 ℃，解析压力 10 MPa，萃取压力 35 MPa 的条件
下，分别设置 CO2 流量为 10、15、20、25 和 30 L·h
－1，探讨了不同 CO2 流量对金柑籽油萃取率的影响。
从图 4 可以看出，CO2 流量从 10 L·h
－1增加到 15 L·h －1，金柑籽油萃取率略有提高，当 CO2 流量从
·05· 亚 热 带 农 业 研 究 第 7 卷
15 L·h －1增加到 30 L·h －1时，萃取率持续下降。这可能是因为当 CO2 流量小于 15 L·h
－1时，加大其流
量，传质推动力加大，传质速率加快，有利于萃取。但当 CO2 流量过大( ＞ 15 L·h
－1 ) 时，CO2 与被萃取物
接触时间减少，降低了萃取率，因此后续试验选择 CO2 流量为 15 L·h
－1。
2．1．5 解析压力 设置萃取温度 45 ℃，CO2 流量 15 L·h
－1，解析温度 50 ℃，萃取压力 35 MPa，调整解析
压力为 8、10、12 和 14 MPa 4 个水平，研究不同解析压力对金柑籽油萃取率的影响。
由图 5 可以看出，解析压力从 8 MPa升高至 14 MPa，金柑籽油萃取率随之降低 ，这可能是因为降低解
析压力，SC-CO2 密度变小，降低了 CO2 的溶解度，分离效果更好。但超临界萃取装置要求解析压力必须大
于 6 MPa才能保证萃取出的油脂顺利从解析斧压出，因此确定解析压力 8 MPa为最佳。
2．1．6 解析温度 设置萃取温度 45 ℃，CO2 流量 15 L·h
－1，解析压力 8 MPa，萃取压力 35 MPa，调整解
析温度为 45、50、55 和 60 ℃ 4 个水平，研究不同解析温度对金柑籽油萃取率的影响。
由图 6 可以看出，金柑籽油的萃取率随着解析温度的升高而升高，当解析温度为 60 ℃时，萃取率最
高，为 45．05%。这可能是因为升高了解析温度，降低了 SC-CO2 密度，加快了油脂的析出，同时升温有利
于油脂克服基体作用力的影响，便于其脱附、扩散。但当解析温度大于 60 ℃时，增大了溶质的饱和蒸汽
压，不利于油脂析出。
2．2 超临界 CO2 萃取金柑籽油最佳工艺
在上述单因素试验的基础上，选取对萃取率影响比较大的萃取温度 ( A) 、萃取压力 ( B) 、解析压力
( C) 、解析温度( D) 作为考察因子，以各因素的前 3 个萃取率较高的水平为正交因素水平，以金柑籽油萃
取率作为试验指标，采用 L9 ( 3
4 ) 进行正交试验。正交试验水平表及结果分别见表 1、2。
由金柑籽油超临界萃取的试验结果可知，以金柑籽油超临界萃取率为指标，极差( R) : B ＞ D ＞ C ＞ A，
即萃取压力对试验结果影响最大，其次是解析温度，再次是解析压力，最后是萃取温度。由表 2 可以看出，
·15·第 1 期 谢加凤等:超临界 CO2 萃取金柑籽油工艺
用超临界 CO2 萃取金柑籽油的最佳萃取条件是 A2B2C2D2，即萃取压力 30 MPa，萃取温度 45 ℃ ，解析压力
10 MPa，解析温度 55 ℃。为验证结果的正确性，取最佳的试验条件再进行萃取试验，得到萃取率为
45．1% ，与正交实验结果相符。
表 1 超临界 CO2 萃取法正交因素水平表
1)
Table 1 Factors and levels of supercritical CO2 extraction
水平
因素
A /℃ B /MPa C /MPa D /℃
1 40 25 8 50
2 45 30 10 55
3 50 30 12 60
1) A．萃取温度; B萃取压力; C．解析压力; D．解析温度。
表 2 超临界 CO2 萃取法正交试验结果
1)
Table 2 The orthogonal data for supercritical CO2 extraction
试验号 A /℃ B /MPa C /MPa D /℃ 萃取率 /%
1 1 1 1 1 37．65
2 1 2 2 2 40．65
3 1 3 3 3 32．55
4 2 1 2 3 36．90
5 2 2 3 1 39．12
6 2 3 1 2 35．10
7 3 1 3 2 36．85
8 3 2 1 3 33．15
9 3 3 2 1 34．05
K1 110．85 111．4 105．9 110．82
K2 111．12 112．92 111．6 112．6
K3 104．05 101．7 104．5 102．6
k1 36．95 37．13 35．3 36．94
k2 37．04 37．64 37．2 37．53
k3 34．68 33．9 34．83 34．2
极差 R 2．36 3．74 2．37 3．33
因素主次 BDCA
优方案 A2B2C2D2
1) A．萃取温度; B萃取压力; C．解析压力; D．解析温度。
3 结论
影响金柑籽油超临界 CO2 萃取的因素有萃取时间、萃取压力、萃取温度、CO2 流量、解析压力、解析温
度等。通过单因素试验可知，萃取温度、萃取压力、解析压力、解析温度对金柑籽油萃取率影响很大。通过
对萃取压力、萃取温度和解析温度、解析压力做 4 因素 3 水平的正交试验，结果可知萃取压力和解析温度
在试验中为显著性影响因素，而萃取温度对萃取率影响较不显著。最终确定最佳工艺条件为: 萃取压力
30 MPa，萃取温度 40 ℃ ，解析压力 10 MPa，解析温度 55 ℃，CO2 流量 15 L·h
－1，经过重复性试验验证，此
工艺条件可行。在此条件下得到的金柑籽油为墨绿色，香气浓郁，出油率为 45．1%。
参考文献
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·25· 亚 热 带 农 业 研 究 第 7 卷