发酵科技通讯第35卷超临界流体萃取技术的发展及应用李凤林(l吉林农业科技学院生物工程系吉林市,‘张丽丽2“1321103吉林农业科技学院基础部吉林市1,2011)摘要:本文简述了超临界流体苹取技术的发展历史并介绍了它的应用原理对其在食品工业中,,应用做了重点介绍并对其的发展及大范围的应用提出了自己的看法。关键词:超临界流体苹取技术食品工业c02超临界流体萃取技术的概念及发展“’超临界流体是指那些处于超过物质本身的各自的超临界技术生产厂家、。从整个世界范围来。看超临界流体萃取技术正以不可抗拒的力量推向石油化工医药食品等工业领域,、、临界压力(Pc)和临界温度汀c)状态的流体,。物质的,我国从20世纪70年代末80年代初即开展对超临界流体技术的研究已有近20年的历史进人、临界状态是指气态和液态共存的一种边缘状态同因此界面消失、、。在此状态中液态的密度与其饱和蒸汽的密度相,20世纪90年代超临界流体萃取技术在食,,。超临界流体技术内容涉及超、、品医药等方面的应用引起了我国科研和产品开临界流体萃取超临界条件下的化学反应超临界流体色谱超临界流体细胞破碎技术超临界流体结晶技术等ereaitilFluidE,。发人员的重视我国超临界流体萃取技术已逐步从研究阶段走向工业化“。1994年5月我国召开了”,Super超临界流体萃取技术(-第一届全国超临界流体技术与学术交流会年10月中国化工学会在石家庄召开了”,,xontraeti)是以超临界状态下的流体。196“第作为溶剂利用该状态流体所具有的高渗透能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程一届全国超临界流体技术及应用研讨会究今后发展趋势至今已召开了四次、并且当流体的每两年召开一次交流研究工作和应用成果并研,。温度和压力处于它的临界温度(c)和临界压力T全国形成、(Pc)以上时该流体处于超临界状态,。了一支来自科研机构高等院校和企业界组成的zosel(1962)首先提出采用超临界流体萃取技,高素质科技队伍研究领域涉及轻工食品医药和化工等各方面并形成了一批我国自主专利技,,、术脱除咖啡因及以后使之工业化以来SFE作为新型分离技术日益受到世人瞩目。超临界流体萃,,术。国家对超临界流体技术的研究给予了较大的。取分离技术在解决许多复杂分离问题尤其是从天然动植物中提取一些有价值的生物活性物质、、支持万元初步统计迄今为止自然科学基金委员会,,,已资助近20项基础研究课题。2资助金额约1,0如日一胡萝卜素甘油醋生物碱不饱和脂肪酸等上已显示了巨大的优势发表了大量的研究报告、、“八五期间国家科技攻关又专门立项支持250”,。近年来超临界流体,,超临界萃取的应用与工程研究总经费约万萃取技术的开发研究吸引了国内外大批的学者,元。0022年29月18,日国家科技部经贸委和国、研究领域涉及食品工。家中医药管理局联合发布我国《医药科学政策业医药工业化学工业等)2(、1988r年国际上还有专uistiealFlid》出版20(一2010)技术作为有利》将超临界流体(CO公、、c门的学术期刊仃ournalofSuper于中药生产工艺提升技术更新产品更新的重也有不少刊物重点报道关于超临界流体方面。点推广应用的新技术之一过千万元。。另外各省市各部委,,的研究内容,并且随着超临界萃取技术的深人研、、各地区和各单位也投人了更大量的资金估计超据不完全统计目前我国已建成10OL究一些中小规模的超临界技术生产厂家开始陆续建成。现在美国日本南朝鲜等国家已建立了以上的超临界萃取装置10多台套规模最大的馨翼馨{馨第35卷第3期2006年7月发酵科技通讯,)3达到SOOL(,,。生产的产品有沙棘籽油小麦胚芽,表2物质C邢2COZ3Z66超临界流体溶剂的临界值r临界压力ba503油卵磷脂辣椒红色素青篙素等25L以下的中2小型装置有1,,。临界温度℃92临界密度2177468203gml,・一0台套左右除西藏青海海南,,,,,,宁夏外几乎每个省市都有可见数量之多范围之广在全世界也不多见场其发展方兴未艾2‘)4。超临界流体萃取技术,310738CH322488在我国已逐步走向工业化。有多种产品进人市CH91846223221772355C3HSNH3C6H6CH796613244241127超临界流体萃取技术的原理超临界流体之所以能作为新的提取溶剂是,28894893022922g3185411因为它有特殊的物性,。一般气体液体和超临界。、内乙,、150050流体的物性如表1所示约为液体的100倍,。由表1可见超临界流体,N。的密度近于液体粘度是气体的几倍扩散系数就是说超临界流体有近液体的溶解力有气体那样向固体和高粘度物质较强的渗透性,一、“日如d长图。且超临界流体的密度当温度或压力有,,UO才七十O00)线」微小变化时它能有较大的变化这样超临界流体提取就是依据它的这个特性利用密度的变化对物质溶解力的差异实现分离混合物的表1体态,,7)5(。.一60一40一20温度T(℃)、(超临界流体与其他流体的物性图,条件件密度度gml’粼)6080100二氧化碳的压力温度密度间关系图、、粘度度g・扩散系数s一1e一lem一1・mZ・s一l一些热敏性物质的萃取精制还可以革除一直,气体常压常温温一(062)一4(13)x10-01一04使用至今的有毒溶剂33。X10刁一x(13)lo科一(39)x10礴超临界流体具有良好的渗透性和溶解性可。,e超临界界P(临界压力)02一0507xx310-从固体或粘稠的原料中快速萃取有效成分34流体T台界温度)l}(c404一0902lo弓通过选定适宜的萃取溶剂及工作条件,。,可选cTPc06、择性地分离出高纯度的溶质一1从而提高产品品,液体常压常温6一x(063)一x(022)质35210-10召溶剂能从产品中去除无溶剂污染问题产率,,高溶剂经加压后可循环使用超临界流体溶剂的临界值如表2,。2,所示。。由表.63,由于超临界流体萃取过程要求在高压下进,。可见二氧化碳的临界温度是常温临界密度比。行对设备要求高故设备投资费用高4Z较大其压力温度和密度的关系如图l、图中的临界压力711℃以上的右上38(bar)临界温度3,超临界流体(CO)萃取技术在食品工业部分是二氧化碳的超临界状态区也可以看出其密度随压力或温度变化有较大的变化331,中的应用食品工业中应用的超临界流体在符合食品卫生法和保证食品质量的前提下要求化学性质稳定临界温度接近常温临界压力尽可能低目,,,,。超临界流体萃取技术的特点操作控制参数主要是温度和压力,。且容易控可以在较前广泛应用的是二氧化碳气体41。目前在食品工:,制萃取后的溶质和溶剂易于分离.23业中应用的主要有以下部分方面,通过选用适宜的溶剂如二氧化碳。加工无咖啡因的咖啡,。5’‘生产无咖啡因的咖。低的温度和无氧环境下操作可用于食品工业中啡常规法是用有机溶剂或水脱咖啡因随着超翼黝撇瓢发酵科技通讯临界流体提取技术的出现西德从1978年开始用超临界流体(c0公脱咖啡因其处理量为20,第35卷。,.64提取天然食用色素,,近十年来我国天然食用,,万口色素工业发展迅速十家、、全国天然食用色素企业达数产品质量目前对这、、年.24。经该工艺处理后原料中1%一3%含量的咖啡,但都是用采用传统的生产工艺,。因能降到01%以下,。差有异味有溶剂残留纯度低而采用超临界二氧化碳提取则可避免这些问题的出现,、提取植物油脂。二氧化碳气和正乙烷是同等,,,程度的无极性溶剂它对除去了极性脂质的各种]辣椒红素[3l]4l方面的研究很多如萃取胡萝卜素f脂质或脂肪很容易溶解因此它适于提取大豆与各种植物种子油特别是作为健康食品的卵磷脂,胭脂树橙等总之,。。,超临界流体萃取技术作为近二十多年。它是极性脂质若用超临界二氧化碳提取大豆大豆蛋白中的卵磷脂就被残留下来所以能制得含,,来发展起来的一种新型化工分离技术各类提取分离的特点、、它综合了,从天然产物中分离有效成,高量卵磷脂的制品、、。目前对采用超临界二氧化碳,、、、分具有安全无毒高效的优点且分离在低温高压的无氧状态下进行泛的前途参考文献【j张镜澄l法提取植物油脂的研究报道很多如提取番茄籽]]]0l洋葱油[油回姜油门花椒挥发油[8桂花净油[9,对从食品中萃取富集天然,活性成分有着无可比拟的优势。它的应用有着广葡萄籽油[l七实用坏.34。、’]l21南瓜籽油[、]3大豆油[l等但因用超临,,界二氧化碳提取植物油脂的生产成本较高尚未超临界流体萃取北京化学工业出版社20()年j第动物原料的处理、。超临界二氧化碳能溶解脂,,1版质中的单纯脂质诱导脂质而对复合脂质几乎不溶解应用超临界二氧化碳的这个特性可以处理蛋类或水产物等动物原料,。,1银建中刘欣丁信伟超临界流体技术研究进展江苏化工2[2002年第2期(总第30期)26一29马海乐口」超临界CO:萃取技术及其在生物资源开发利用中应如从蛋黄奶油中提、、用的最新进展包装与食品机械201年第19卷第2期7一n取除掉胆固醇以前提取胆固醇同时有相当多油脂成分色素都失掉了。、4」[杨基础沈忠越陈开勋等超临界萃取技术的发展现状及值。用超临界而氧化碳提取,得注意的几个问题贵阳第四届全国超临界流体技术学术:只有甘油脂随同胆固醇提取出来品质得到了改及应用研讨会论文集0202年1一6善脱去胆固醇的奶油融点可一下降到面包中可提高面包的拉伸性能.44。5一7℃,加人]何月娥5[超临界流体提取技术在食品工业中的应用现状及展望包装与食品机械1992卷第1期26一304年第16]孙庆杰丁霄霖[脂、超临界流体萃取番茄籽油的研究中国油卷第3、在发酵领域中的应用,,。应用最多的是用超临。1998年第23期、12一14界或液态的二氧化碳从糖蜜等物制得的酒精发酵液中分离酒精或用以分离酒精同时浓缩,j周端美减志清林述英超临界二氧化碳萃取姜油的研究福7[州大学学报(自然科学版)99,14还年第2卷第3期10一103有用发酵得到的葡萄酒等提取芳香成分在蒸馏葡萄酒作白蓝地酒时蒸馏前将葡萄酒含的香料,)刘虹何正洪沈美英超临界二氧化碳萃取桂花净油化学成份8I的研究广西林业科学1996年第227~1135卷第3期1]杨祯超临界萃取洋葱油的研究食品工业科技199[9年第3成份用液态二氧化碳提取将回收的香料成份再加到葡萄酒中调制含有高浓香味的葡萄酒,、、,一1期90,。另0]董海洲万本屹李宏超临界1【CO:流体技术萃取葡萄籽油的3外在发酵生产物的脱臭曲霉脱脂脱臭杀菌等方面也能应用.54,。研究食品与发酵工业2002年第28卷第期35、~93一f川门李全宏倪元颖闰红等超临界CO流体萃取南瓜籽油的:质量研究食品工业科技。2002提取调味料和香料、调味料、、香料成份的提、、年第23卷第4期2C仇522】1原华山银建中丁信伟超临界〔萃取大豆油的实验研究卷第、取常规用压榨水蒸气蒸馏溶剂提取分离结晶化学工业与工程技术202年第231期3一6、等方法、。但这些方法有热品质劣化香气成分损、13【]刘海桑p一胡萝卜素的利用和开发食品添加剂1992年第、失回收率低溶剂残存等问题用超临界二氧化,6期、1一5碳提取上述问题全不存在了和香料已部分实用化。,。目前提取调味料,114]赵亚平超临界CO:流体提取辣椒精油成分的研究(1)干辣椒969红素食品工业科技1年第4期巧~18粼翼篡薰{