全 文 ：热 带 农 业 科 技 2013,36(3）
Tropical Agricultural Science & Technology
辣木（Moringa oleifera），是云南省热带作物科学
研究所 2002 年引进和试验种植的经济植物。辣木
种子油可作为高档化妆品原料和高级润滑油，这
是一个重要的综合利用目标；而脱脂后的油粕（脱
脂粉）具有絮凝作用，是国际环保组织推荐的人畜
饮用水净化絮凝剂，同样有重要的开发价值。辣
木脱脂粉中除絮凝活性物质外，还含有大量的有
机质，需要对其中絮凝活性物质提取、纯化，才能
制成饮用水净化絮凝剂。
关于从辣木种子脱脂粉中提取天然絮凝剂的
工艺在国内还未见报道。笔者利用超临界 CO2流
体萃取技术（SFE－CO2）脱脂，真空浸提，凝胶层析
纯化和膜分离纯化等工艺，提取天然絮凝活性成
分，试制出固态和液态两种絮凝剂剂型。现将天
然絮凝剂提取工艺的初步研究结果报道如下：
1 材料和方法
1.1 试验材料
辣木种子采自本所辣木试验基地；Sepha-
dex-G50 葡聚糖凝胶（上海化学试剂厂进口分装）；
乳酸菌肽（浙江银象生物工程有限公司，分子量
3.354 kDa）；溶菌酶 Fluka 62970（分子量 14.7 kDa）；
中空纤维膜[天津膜天膜工程技术有限公司 UE-
OS503（6 kDa），UPIS503（20-50 kDa）；CO2，食品级
（纯度＞99.5%，购于昆明市氧气厂）；其他试剂均
为AR级。
1.2 试验仪器
HA221-50-06 型超临界 CO2 流体萃取装置（华
安超临界萃取有限公司）；R502B旋转蒸发器（上海
申生科技有限公司）；SK5200 超声波装置（上海科
导超声仪器有限公司）；WGZ-3 浊度仪（上海昕瑞
仪器仪表有限公司）；FD-5 冷冻干燥机（北京亚泰
科隆实验科技开发中心）；BCD550WE冰箱（青岛海
尔股份有限公司）；AL104 电子天平[梅特勒-托利
多(上海)公司]；8500 双光束紫外/可见分光光度计
辣木天然絮凝剂提取工艺研究初报
白旭华，黎小清，伍 英
（云南省热带作物科学研究所，云南 景洪 666100）
摘要：报道辣木天然絮凝剂提取工艺研究的初歩结果：用超临界CO2流体萃取技术对辣木种子进行
脱脂处理，获取优质脱脂粉；用真空浸提，薄膜蒸发浓缩，凝胶层析与膜分离纯化，真空冷冻干燥等工
艺，制备出天然絮凝剂；试验样品贮存 24个月，固体絮凝剂的絮凝率＞91％，液态絮凝剂的絮凝率＞
85％。
关键词：辣木；天然絮凝剂；提取工艺
中图分类号：S59 文献标识码：A 文章编号：1672-450X（2013）03-0022-06
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Preliminary Report on Extraction Technology of Bio-Flocculant From Moringa oleifera
BAI Xu-hua, LI Xiao-qing, WU Ying
Yunnan Institute of Tropical Crops, Jinghong 666100, China
Abstract: The initial results from study on flocculant producing of Moringa oleifera are reported. The seed of Moringa oleifera is
degreased through SFE-CO2(Supercritical Fluid Extraction) to obtain quality non-fatty seedcake. Bio-flocculant is then pre-
pared by vacuum extraction, evaporation and concentration of film, gel chromatography, separation and purification of film and
freeze drying. After stored the sample for 24 months, the flocculation rate is above 91 percent for solid flocculant and 85 percent
for the liquid.
Key words: Moringa oleifera; bio-flocculant; extraction technology
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收稿日期：2013－02－10
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（上海天美科学仪器有限公司）。
1.3 方法
1.3.1 工艺流程
1.3.2 原料预处理
辣木种子经自然干燥或在 30～35℃条件下干
燥，控制含水量为 11%～12%。手工碾压脱壳或机
械破壳，辅以人工拣选或风选，脱去种壳，分拣除
去变质及病虫种仁。种仁干燥温度控制在 40～
45℃，当含水量降至 7％～8％时，用粉碎机破碎，
筛分，种仁粉粒度60～80目。
1.3.3 辣木种子粉脱脂
使用 HA221-50-06 型超临界流体 CO2 萃取装
置，按 SFE-CO2萃取设备操作要求，称取一定量经
预处理的种仁粉，装入萃取釜中，调整控制萃取压
力、温度、时间和 CO2流量，进行 SFE-CO2 萃取，萃
取结束后从釜中出粕，经筛分、干燥，即获种子的
脱脂粉。
试验取萃取温度、萃取压力、萃取时间和 CO2
流量等 4个因素，设 3水平 4因素，9处理的正交试
验（表 1），3 次重复。试验数据用 DPS 统计软件进
行分析，筛选 SFE-CO2脱脂的最佳工艺参数组合[1]。
1.3.4 辣木天然絮凝剂的提取工艺
1.3.4.1 浸提方法
称取一定量脱脂粉，装入烧瓶，以一定的料液
比加入预制好的浸提液，置水浴，分别进行常压浸
提和真空浸提。之后过滤，除去残渣，将每种处理
浸提 3 次的滤液混合，再将经预处理的提取液分
别、分次加入旋转蒸发器中，在真空度 100 Pa，温度
65℃条件下进行真空浓缩，当浓度达 20％时停止，
即得粗提絮凝物提取液，再经真空冷冻干燥，得固
态粗提物。
1.3.4.2 料液比筛选
称取每份 100 g 脱脂粉，设定料液比 1∶4、1∶5、1
∶6、1∶7、1∶8、1∶9，在 100 Pa 真空条件下恒温水浴
中浸提 3 次，50 min/次，然后用 1.3.4.1 的方法进行
浓缩和干燥，制成固态粗提物，计算粗提絮凝物的
提取率。
粗提絮凝物提取率（％）＝［提取固态粗提物
量/脱脂粉量］×100
1.3.4.3 粗提物的絮凝效果检测
混水模型直接取澜沧江江水，pH 8.11，浊度
81.36 NTU，水温 20.0℃，800 mL/处理，粗提物分别
为常压浸提和真空浸提样品，用量 0.05 g/L，时间
5 h，用浊度仪测样品上清液浊度，每处理 3 次重
复，计算平均絮凝率。
絮凝率（%）＝［（原浊度－絮凝后浊度）/原浊
度］×100
1.3.5 絮凝活性物质的纯化方法
1.3.5.1 葡聚糖凝胶层析法
辣木净水作用的活性物质分子量为 0.3～
13 kDa。选用 Sephadex-G50（1～30 kDa）对辣木天
然活性物质进行层析纯化。
Sephadex-G50葡聚糖凝胶使用前用蒸馏水浸泡
48 h，使其充分溶胀并除去飘浮凝胶颗粒后，均匀
装入层析柱中，用蒸馏水平衡稳定床体积；将已知


表1 SFE-CO2辣木种子脱脂L9（3
4
）正交试验设计
水平
因素
萃取压力A/MPa 萃取温度B/℃ 萃取时间C/h CO2流量D/L·h
-1

1 25 40 2 20
2 30 45 3 23
3 35 50 4 26
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分子量的标准品乳酸菌肽（3.354 kDa）和溶菌酶
（14.7 kDa）的混合物上柱，用蒸馏水洗脱，以紫外
分光光度计检测 A280 值，获取标准品的洗脱时间
及体积，找出分子量为 14.7 kDa、3.354 kDa 的洗脱
时间，建立洗脱标准曲线；在同等条件下，将预处
理后的粗提絮凝物提取液上柱，根据标准品获得
的洗脱时间与分子量的关系，收集分子量为 3～
13 kDa的组分［2］，即得絮凝活性物质溶液。
1.3.5.2 中空纤维膜分离法
中空纤维膜分离是辣木天然絮凝活性物质纯
化的另一种方法，该方法采用膜分离装置，首先选
择适合的中空纤维膜。根据辣木天然絮凝活性物
质的分子量 0.3～13 kDa，选取 UEOS503 膜（pH 2～
13，截留分子量 6 kDa，操作压力≤0.15 MPa，膜面积
1.5 m2，膜材质 PS）和 UPIS503 膜（pH 2～13，截留分
子量 20～50 kDa，操 作 压 力≤0.12 MPa，膜 面 积
0.3 m2，膜材质PS）较为适合。
使 用 前 ，用 蒸 馏 水 反 复 清 洗 UEOS503 和
UPIS503 中空纤维膜，然后，用等量的 40℃蒸馏水
分别在一定压力下通过中空纤维膜，收集相同的
时间内的滤液，直到膜通量相同为止。
膜通量[L/（m2·h）]＝透过液体积/（膜面积×过
滤时间）
将粗提絮凝物溶液在温度 40℃、pH 10、压力
0.1 MPa、流量 20 L/h 条件下，先通过UPIS503 中空纤
维膜分离除去＞20 kDa 的非目的物，再将目的物所
在的分离滤液经 UEOS503 中空纤维膜进一步分离
除去＜6 kDa 的非目的物，截留分子量在 6～20 kDa
的滤液，即得到絮凝活性物质溶液。
1.3.6 絮凝剂剂型制作
将纯化的絮凝活性物质溶液在真空度 100 Pa，
温度 65℃条件下，进行真空浓缩，当浓度达 40％
时，停止浓缩，并进行絮凝效果检测。若达到要
求，即进行包装，制成液态絮凝剂；再经真空冷冻
干燥，絮凝检测符合要求，便可制成固态絮凝剂。
1.3.7 絮凝剂纯化前、后的絮凝效果
用澜沧江水及江边泥，在室温下制作混水模
型，浊度 200 NUT，pH 8。选用辣木 PKM1 品种提取
的、纯化前和纯化后的两种絮凝剂固态物对混水
作絮凝试验，用量均为 0.04 g/L，絮凝时间设 3 h、4 h
和 5 h，对照CK不加任何絮凝物。用浊度仪定时测
定各处理上清液，计算絮凝率，以絮凝率为指标比
较纯化前后的絮凝效果。
1.3.8 不同纯化方法的絮凝效果
混水模型及测定方法同于 1.3.7。选用辣木
PKM1 品种提取的、分别经葡聚糖凝胶和中空纤维
膜纯化的固态絮凝剂，用量均为 0.04 g/L，絮凝时间
3 h、4 h 和 5 h。以絮凝率为指标，比较不同纯化方
式的絮凝效果。
1.3.9 不同剂型的絮凝效果
混水模型及测定方法均同于 1.3.7。选用辣木
PKM1 品 种 提 取 的 絮 凝 剂 ：固 态 絮 凝 剂 用 量
0.04 g/L；液态絮凝剂用量 3.5 mL/L。设絮凝时间
3 h、4 h 和 5 h。以絮凝率为指标，比较两种不同剂
型的絮凝效果。
1.3.10 不同辣木品种絮凝剂的絮凝效果
比较 3 个 辣木品种：印度传统辣木 Morin-
ga oleifera（MO）、苦味种辣木 M. concanensis（MC）和
印度改良种辣木 PKM1（PKM1）提取的絮凝剂的絮
凝效果。直接用澜沧江水作混水模型（pH 8.15，浊
度 225.0 NTU），室温，用量 0.04 g/L，絮凝时间 5 h，对
照（CK）不加任何絮凝剂，用浊度仪定时测定各处
理上清液浊度。以絮凝率为指标，比较不同品种
辣木絮凝剂的絮凝效果。
1.3.11 絮凝剂适宜用量筛选
混水模型同于 1.3.7。选用辣木PKM1品种提取
的絮凝剂：固态絮凝剂用量为 0.01、0.02、0.03、
0.04、0.05、0.06、0.07 和 0.08 g/L；液态絮凝剂用量为
0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5 和 7.5 mL/L，时 间
5 h。用浊度仪定时测定各处理上清液，计算絮
凝率。
1.3.12 絮凝剂贮存期观察
混水模型同于 1.3.7。选用辣木PKM1品种提取
的絮凝剂：固态絮凝剂用量 0.04 g/L，液态絮凝剂用
量 3.5 mL/L。贮存 3 个月测定 1 次絮凝率，连续观
察 24个月。
2 结果与分析
2.1 萃取的温度、压力、时间及 CO2流量等对
SFE-CO2脱脂效果的影响
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试验结果（表 2、3、4）表明：在萃取温度、萃取
压力、萃取时间及 CO2流量 4 个主要影响因素中，
萃取温度对脱脂率的影响最大，其次是萃取压力、
萃取时间和 CO2流量；在萃取温度 50℃、萃取压力
30 MPa、萃取时间 3 h、CO2流量 23 L/h 时，脱脂效果
最佳［1］。
2.2 浸提方法对絮凝效果的影响
试验结果（表 5）表明：添加常压或真空浸提物
的絮凝率均大于对照；絮凝 8 h，真空浸提物的絮凝
率较常压浸提物絮凝率提高 6.54％，优于常压
浸提。
2.3 料液比的筛选
试验结果（图 1）：粗提絮凝物提取率与料液比
有密切的关系，当料液比在 1∶4～1∶6区间内时，随
着料液比的增加，提取率迅速提高；当料液比 1∶6
时，提取率达 42.16％，到达拐点附近；当料液比＞1
∶6 时，提取率虽然仍在提高，但提取率增幅极小。
料液比控制在1∶6较为适宜。
2.4 纯化方法对絮凝效果的影响
试验结果（表 6）表明：在同一混水模型条件
下，中空纤维膜纯化、葡聚糖凝胶纯化絮凝剂的絮
凝率均高于相同时间段内的对照：絮凝 5 h，中空纤
维膜纯化、葡聚糖凝胶纯化絮凝剂的絮凝率，分别
较对照提高 44.26％和 45.50％；葡聚糖凝胶纯化的
絮凝率较中空纤维膜纯化的絮凝剂提高 1.24％，但
表 3 脱脂L9（3
4
）极差分析结果
因子 极小值 极大值 极差R 调整R＇
压力/MPa 28.8656 29.9322 1.0667 0.9607
温度/℃ 28.9011 30.3622 1.4611 1.316
时间/h 29.43 29.8344 0.4044 0.3643
CO2流量/L·h
-1
29.4011 29.6667 0.2656 0.2392
表2 辣木种子SFE-CO2脱脂结果
处理
因素与水平 脱脂率/%
A B C D Ⅰ Ⅱ Ⅲ
1 1 1 1 1 27.88 27.82 28.01
2 1 2 2 2 28.98 29.18 29.15
3 1 3 3 3 29.52 29.57 29.68
4 2 1 2 3 29.56 29.53 29.71
5 2 2 3 1 29.48 29.44 29.58
6 2 3 1 2 30.68 30.63 30.78
7 3 1 3 2 29.19 29.17 29.24
8 3 2 1 3 29.65 29.82 29.64
9 3 3 2 1 30.79 30.75 30.86
表4 影响脱脂的因子水平均值
因子 1水平 2水平 3水平
压力/MPa 28.8656 29.9322 29.9011
温度/℃ 28.9011 29.4356 30.3622
时间/h 29.4344 29.8344 29.43
CO2流量/L·h
-1
29.4011 29.6667 29.6311
30
35
40
45
1∶4 1∶5 1∶6 1∶7 1∶8 1∶9
料液比
提
取
率
/
%
图 1 浸提料液比与粗提絮凝物提取率曲线
表 6 不同纯化方法的絮凝效果比较
处理 CK 中空纤维膜纯化絮凝物 葡聚糖凝胶纯化絮凝物
用量/g·L
-1
0 0.04 0.04
絮凝时间/h 3 4 5 3 4 5 3 4 5
浊度/NTU 128.22 113.26 106.37 25.10 20.52 17.84 21.46 17.72 15.36
絮凝率/% 35.89 43.37 46.82 87.45 89.74 91.08 89.27 91.14 92.32
表 5 不同方法粗提物的絮凝效果比较
处理 CK 常压粗提絮凝物 真空粗提絮凝物
用量/g·L
-1
0 0.05 0.05
絮凝时间/h 6 7 8 6 7 8 6 7 8
浊度/NTU 44.46 43.11 41.34 28.65 28.04 27.35 22.65 22.33 22.03
絮凝率/% 45.35 47.01 49.19 64.78 65.54 66.38 72.16 72.55 72.92
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差异不大。
2.5 纯化前后絮凝效果比较
试验结果（表 7）表明：在同一混水模型条件
下，絮凝 5 h，纯化前与纯化后絮凝剂的絮凝率分别
较对照提高 21.64％和 45.45％；纯化后的絮凝率又
较纯化前提高23.81％。纯化后的絮凝效果更好。
2.6 不同剂型絮凝剂的絮凝效果比较
试验结果（表 8）表明：在同一混水模型条件
下，任何时间段内固态、液态絮凝剂的絮凝率均高
于对照：絮凝 5 h，固态、液态的絮凝率分别较对照
提高 45.43％和 39.34％；固态的絮凝率较液态提高
6.09％。固态絮凝剂的絮凝效果更好。
2.7 不同辣木品种絮凝剂的絮凝效果比较
试验结果（表 9）表明：辣木品种 Moringa conca-
nensis（MC）絮凝剂的絮凝率最高（98.67%），较
PKM1 品种的提高 7.05%，较M. oleifera（MO）品种的
提高 11.89%，较空白对照提高 49.38%。辣木品
种 Moringa concanensis（MC）提取的絮凝剂絮凝效果
最好，PKM1品种次之。
2.8 絮凝剂的适宜用量
试验结果（图 2、3）表明，在混水模型其它条件
一定时，固态絮凝剂的絮凝率随用量增加而变化：
用量在 0.01～0.03 g/L 区间时，随用量的增加絮凝
速度快，絮凝率提高；在 0.03～0.04 g/L 区间时，絮
凝增速缓慢；当用量＞0.04 g/L 之后，随着量的增加
絮凝速度变慢，絮凝率呈缓慢下降趋势。从曲线
变化中可以看出，当用量达 0.04 g/L 时，絮凝速度达
到顶峰，絮凝率最高。固态絮凝剂的适宜用量为
0.03～0.04 g/L。
液态絮凝剂的絮凝率随用量变化而变化：絮凝
剂用量在 0.5～3.5 mL/L 区间，随用量的增加，絮凝
速度特别快，絮凝率增加呈近乎直线型上升；用量
表7 纯化前后絮凝剂的絮凝效果比较
处理 CK 纯化前 纯化后
用量/g·L
-1
0 0.04 0.04
絮凝时间/h 3 4 5 3 4 5 3 4 5
浊度/NTU 127.84 113.47 105.98 69.46 65.28 62.70 20.98 17.26 15.08
絮凝率/% 36.08 43.27 47.01 65.27 67.36 68.65 89.51 91.37 92.46
表8 固态与液态絮凝剂的絮凝效果比较
处理 CK 固态絮凝剂 液态絮凝剂
用量/g·L
-1
0 0.04 3.5
絮凝时间/h 3 4 5 3 4 5 3 4 5
浊度/NTU 127.92 114.26 106.04 21.04 17.52 15.18 32.88 29.84 27.36
絮凝率/% 36.04 42.87 46.98 89.48 91.24 92.41 83.56 85.08 86.32
表9 不同辣木品种絮凝剂的絮凝效果比较
处理 用量/g·L
-1
时间/h 浊度/NTU 絮凝率/%
CK（空白） 0 5 114.1 49.29
MC 0.04 5 2.00 98.67
MO 0.04 5 29.75 86.78
PKM1 0.04 5 18.85 91.62
70
80
90
100
0.010.020.030.040.050.060.070.08
用量/g·L
-1
絮
凝
率
/
%
图 2 固态絮凝剂用量与絮凝率的变化曲线
70
80
90
100
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5
用量/mL·L
-1
絮
凝
率
/
%
图 3 液态絮凝剂用量与絮凝率的变化曲线
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在 3.5～4.5 mL/L 区间，絮凝率呈缓慢下降趋势；当
用量＞4.5 mL/L 时，絮凝速度变慢，絮凝率快速下
降；从曲线的变化可以看出，当用量在 3.5 mL/L 时，
絮凝速度最快，絮凝率最高。液态絮凝剂的适用
量为3.5 mL/L。
2.9 絮凝剂贮存期对絮凝效果的影响
试验结果（图 4）表明：固态絮凝剂在室内常温
下贮存 18 个月，絮凝率仍＞92％，贮存 24 个月，絮
凝率＞91％，其絮凝率仅下降 1.16％；液态絮凝剂
在低温冷藏条件下贮存 24个月，絮凝率＞85％，其
絮凝率下降 1.29％：液态絮凝剂只能在冰箱中低温
冷藏。
3 小结与讨论
在辣木天然絮凝剂的提取工艺中，获取优质脱
脂粉是首先和必要的环节，采用 SFE－CO2工艺脱
脂，可获得提取絮凝剂的近乎天然的脱脂粉。提
取工艺的料液比选择 1∶6，能确保较高提取率，同
时还能降低浓缩能耗。真空浸提方法能降低温
度，更好地保护絮凝物活性。纯化提取天然絮凝
剂非常重要，纯化可以大幅提升絮凝剂的絮凝效
果，还能降低水中 BOD、COD、SS、氨氮等指标，避
免水体的二次污染。葡聚糖凝胶层析与中空纤维
膜对纯化富集活性物质的效果相当，前者略优于
后者：前者纯化速度慢，较适合于试验室小批量纯
化；后者纯化速度快，可用于大批量生产。固态絮
凝剂的絮凝效果好于液态剂型：固态剂型用量以
0.03～0.04 g/L 为宜；液态剂型用量以 3.5 mL/L 为
宜。固态絮凝剂室内常温保存 24 个月，絮凝率＞
91％，液态剂型低温冷藏 24 个月，絮凝率＞85％。
在参试的 3 个辣木品种絮凝剂中，Moringa conca-
nensis（MC）絮凝效果最好，其絮凝率＞98％，但因
原料较少，因此在整个工艺试验中，除品种絮凝效
果比较试验外，全以 PKM1 品种为原料。试验使用
辣木天然絮凝剂处理后的澜沧江水样，经西双版
纳州疾控中心检验，浑浊度、嗅味、肉眼可见物、pH
等均达国家饮用水标准（GB5749－2006）。
参考文献：
[1] 白旭华，刘昌芬，黎小清．超临界CO2流体萃取辣木籽油工
艺研究初报［Ｊ］．热带农业科技，2007，30（3）：29-31．
[2] 黎小清，白旭华，刘昌芬．凝胶过滤层析纯化辣木絮凝剂
［Ｊ］．热带农业科技，2008，31（2）：35-37．
85
90
95
0 3 6 9 12 15 18 21 24
贮存期/月
絮
凝
率
/
%
固态剂型 液态剂型
图 4 不同剂型贮存期絮凝率变化曲线
（上接第 18页）一般应在早晨采收，宜采露水烟，有
利于保湿，容易识别成熟烟叶。晴天必须避开烈
日天采收，多云、阴天整天均可采收，雨天宜在雨
后采收。若遇长时间降雨，烟叶出现返青，应等其
重新落黄后再采收。
参考文献：
[1] 刘国顺．烟草栽培学［Ｍ］．北京：中国农业出版社，2003．
[2] 云南省烟草公司玉溪市公司．烟蚜茧蜂：规模繁殖与应用
［Ｍ］．北京：中国环境科学出版社，2010：90．
[3] 王荣栋，尹经章．作物栽培学［Ｍ］．北京：高等教育出版
社，2005．
[4] 童荣崑．特色优质烟叶生产实用技术［Ｚ］．云南省烟草
专卖局，2008：93．
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