大豆胚芽油的亞臨界丁烷萃取特性研究.pdf

1、大豆胚芽油(SGO)富含植物甾醇、VE和不飽和脂肪酸，具有降低人體中膽固醇、延緩衰老等功效，是極具開(kāi)發(fā)潛力的功能性油脂。然而，傳統(tǒng)制油工藝在脫溶與精煉過(guò)程中，不僅易造成油中功能成分的變質(zhì)或流失，而且也限制了占總量90％的萃余物的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用;超臨界CO2萃取(SC-CO2E)技術(shù)雖是公認(rèn)的高附加值油脂及脂溶性成分綠色保質(zhì)制取技術(shù)，但存在設(shè)備投入大、產(chǎn)能低的弊端;而亞臨界流體萃取為低壓、常溫萃取，低溫脫溶，且具有設(shè)備易于放大的優(yōu)勢(shì)。為此

2、，本文采用自制的亞臨界流體萃取成套試驗(yàn)裝置，以丁烷為溶劑從大豆胚芽中低溫萃取油脂。論文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)以大豆胚芽(SG)為萃取對(duì)象，以提取率、脂肪酸組成，以及甾醇、VE和磷脂等特征性功能成分含量為指標(biāo)，對(duì)比分析了亞臨界丁烷萃取(SBE)與傳統(tǒng)正己烷萃取(CHE)、SC-CO2E所得油脂品質(zhì)差異性。結(jié)果表明，SBE獲得的SGO品質(zhì)，明顯優(yōu)于CHE法，雖稍遜色于SC-CO2E法，但也能夠較好地保留SG中的生理活性成

3、分。就其中的甾醇和VE而言，SBE萃取的SGO(甾醇2772.9 mg/100g，VE188.9 mg/100g)明顯高于CHE的SGO(甾醇1437.2mg/100g，VE171.3 mg/100g)，但低于SC-CO2E的SGO(甾醇3982.4 mg/100g，VE227.6 mg/100g);就其中的磷脂而言，SBE的SGO中磷脂含量(23.92 mg/g)，雖遠(yuǎn)高于SC-CO2E的SGO(0.45 mg/g)，但顯著低于CHE

4、的SGO(38.47 mg/g)。與SC-CO2E、CHE方法相比，SBE在SGO提取率、脂肪酸組成、酸價(jià)、過(guò)氧化值等方面無(wú)顯著性差異。
　　(2)研究了SG胚片的物料特性。通過(guò)電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，壓胚處理破壞了大豆胚芽細(xì)胞組織和部分細(xì)胞的細(xì)胞壁，使得其內(nèi)部油脂釋放出來(lái)發(fā)生聚集，有利于油脂的萃取。
　　(3)建立了SGO的SBE動(dòng)力學(xué)模型，獲得了相應(yīng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)。通過(guò)對(duì)恒定料液比和不同溫度下SGO的SBE試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，SG

5、O萃取動(dòng)力學(xué)可以利用So and Macdonald模型很好地?cái)M合，且較好地反映出萃取過(guò)程中料胚中油脂的遷移變化規(guī)律，并說(shuō)明萃取機(jī)制主要為發(fā)生在料胚表面的油脂洗滌過(guò)程。隨著溫度的升高，SGO的萃取率以及不同萃取階段傳質(zhì)系數(shù)都增大;且溫度顯著影響發(fā)生在破損細(xì)胞和完整細(xì)胞中發(fā)生的快速和慢速擴(kuò)散階段的大豆胚芽油萃取。在溫度25-55℃范圍內(nèi)，洗滌、擴(kuò)散1和擴(kuò)散2階段的活化能分別為5.97 kJmol-1、8.40 kJ mol-1、15.40

6、 kJ mol-1。從不同階段的活化能和萃取過(guò)程的焓變說(shuō)明，SGO的SBE主要受內(nèi)擴(kuò)散控制;自由能變?chǔ)0＜0，表明該萃取過(guò)程為自發(fā)過(guò)程。
　　(4)研究了SG中甾醇、VE和磷脂等微量活性成分在SBE過(guò)程中的遷移規(guī)律。結(jié)果顯示，在恒定溫度下，SG中甾醇、VE和磷脂的溶出速度呈現(xiàn)先快后慢的趨勢(shì)，延長(zhǎng)萃取時(shí)間有利于提高SG中甾醇、VE的提取率，而縮短萃取時(shí)間有利于降低磷脂的提取;同時(shí)，提高萃取溫度可促進(jìn)SG中甾醇、VE和磷脂的溶出，明

7、顯加快它們從料胚到油相中的遷移速度。但萃取溫度對(duì)SG中磷脂遷移速度的影響程度較甾醇、VE更為顯著，降低萃取溫度有利于減少SGO中磷脂的含量。甾醇各組分（β-谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇）以及VE各組分(γ-VE、α-VE和δ-VE)，隨著萃取溫度和時(shí)間的變化規(guī)律略有不同，但各組分占SGO中總甾醇與總VE的質(zhì)量百分比無(wú)顯著變化。
　　(5)通過(guò)研究甾醇、VE和磷脂的亞臨界流體萃取過(guò)程動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)Baümler模型對(duì)各試驗(yàn)數(shù)據(jù)都能很好地?cái)M

8、合(R2＞0.98)。甾醇、VE和磷脂的平均擴(kuò)散系數(shù)隨著溫度的增加而增加，分別為1.38×10-4-2.20×10-4 mm2/min，1.43×10-4-2.15×10-4 mm2/min，1.08×10-4-2.41×10-4mm2/min，說(shuō)明溫度是通過(guò)提高甾醇、VE和磷脂的平均擴(kuò)散系數(shù)而提高它們的遷移速度;而在溫度25-55℃范圍內(nèi)各萃取活化能分別為13.42 kJ mol-1、12.23kJ mol-1、22.72kJ mol