超臨界CO₂萃取葡萄籽油及溶劑法提取低聚原花青素的方法

專利名稱：超臨界CO₂萃取葡萄籽油及溶劑法提取低聚原花青素的方法
技術領域：
本發明涉及一種超臨界C02萃取葡萄籽油和溶劑法提取原花青素的方法及對所得的原花
青素進行熱穩定性和貯存性的技術處理。
背景技術：
葡萄籽為葡萄酒廠的下腳料，占粒重5%—7%，葡萄籽含油14% — 17%，其中油酸含量 高達68%_76%，而且葡萄籽油還含有多種脂溶性維生素。葡萄籽提取物主要含低聚原花青 素，以高效、低毒、高生物利用率而著稱。原花青素具有較強的抗氧化能力，在體內其抗氧 化、清除自由基能力是維生素E的50倍，維生素C的20倍。
葡萄籽油的制取方法主要有機械壓榨法、預榨浸出法、 一次性浸取法及超臨界C02萃取法 等4種。其中壓榨法產品損失較多，收率低，且產品不純凈，容易腐敗；而溶劑萃取法雖然 可獲得較高的收率，但產品質量不夠穩定且不可避免地存在著溶劑殘留問題； 一次性浸取法 將葡萄籽經過篩選除塵、除雜質破碎后，以四號溶劑(丁烷或丁烷與丙垸按一定比例組成的 混合物)在常溫下浸取、在低溫下脫溶。這種方法克服了傳統溶劑浸出法在分離過程中需蒸 餾加熱的缺點，因在加熱的過程中油脂易氧化、酸敗，且容易破壞油脂中的原花青素等熱敏 性生物活性物質；超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction,簡稱SFE)是以超臨界液 體為溶劑，利用其高滲透和高溶解能力來取分離混合物的過程。諸多萃取劑中C02最為常用， 因為臨界C02密度大，溶解能力強，傳質速率高。萃取物沒有殘留溶劑，防止了提取過程對 人體的毒害和對環境的污染。因此超臨界C02技術在食品、醫藥方面得到很好的應用。
原花青素不穩定，易受外界條件的影響，如易氧化，對光、熱、PH值等敏感，使其應用 受到限制。微膠囊技術是一種新型的包裝技術，它是將液體或固體包裹在一個連續的殼(即 微膠囊的壁)中，囊壁應具有完整致密的結構和良好的阻隔性。該技術用于保護心材，隔絕 外界環境不良因素如光照、水氣以及氧氣等心材物質的影響。目前國內外關于原花青素微膠 囊化研究的文章不多，主要有王可興報道用大豆蛋白和麥芽糊精做壁材，采用噴霧干燥技術 對原花青素進行包埋。法國M.C Andry等采用聚合法利用原花青素和對苯二甲酰氯反應在原 花青素的表面形成一層保護膜，研究結果也不是很理想。
目前國內將釆用超臨界C02萃取技術提取葡萄籽油和溶劑法提取原花青素集成一體同時 得到葡萄籽油和原花青素兩種產品的工藝，只有專利號為200510014550.乂的發明專利，該發 明采用超臨界C02萃取葡萄籽油及樹脂吸附提取原花青素，采用該方法萃取時間為1_3小 時，最好的葡萄籽油產率為13.02%，原花青素提取率4.88%。

發明內容
本發明目的在于提供一種超臨界C02萃取葡萄籽油及溶劑法從葡萄籽粕中提取原花青素
的方法，并對所得的原花青素進行層析分離，微膠囊化技術處理，使其純度和熱穩定性有明
顯提高，本發明包括以下過程 第一步，提取葡萄籽油
將粒度為40-60目的、水分含量3~7%的葡萄籽放入萃取釜的料桶內，打開氣瓶讓C02 進入萃取釜，C02的流量為l-15L/h萃取條件為壓力30-50Mpa、溫度40-6(TC;分離器內 分離壓力5-10Mpa， C02氣體經過凈化器和冷箱進行循環利用。
第二步，提取原花青素低聚物
配制乙醇液與去油后葡萄籽粕混合后加熱，并加入適量乙酸，過濾提取，提取條件所 述葡萄籽粕的粉碎度為20-60目，乙醇濃度為40-80%，固液比1:8，提取溫度40-60。C，乙酸 濃度為0.1-2%，提取時間l-2小時，重復提取兩次。 第三步，層析分離原花青素
用大孔吸附樹脂對原花青素進行靜態吸附和動態吸附，然后用乙酸乙酯和丙酮兩次洗脫， 使其結合形成抗氧化性及清除自由基能力很強的低聚原花青素。
為了很好地實現對原花青素或低聚原花青素的保護，選用阿拉伯膠(MD)和麥芽糊精 (GA)作為膠囊壁材，對原花青素或低聚原花青素進行微膠囊化，其中阿拉伯膠占40%， 芯壁材比為30%，進料固形物濃度為20%，進風溫度為190°C。也可以選用乙基纖維素和聚 乙二醇為壁材，對原花青素或低聚原花青素進行微膠囊化，其中乙基纖維素占80%，芯壁材 比3:1，進料固形物為20。/。，進風溫度為180'C。
本發明在國內外研究的基礎上，采用超臨界C02萃取技術提取葡萄籽油和溶劑法提取原 花青素相結合。既可以最大程度的保護葡萄籽油中不飽和脂肪酸，又有利于后續對原花青素 的提取。與現有技術相比較，本發明對原花青素粗提物進行兩步溶劑洗脫，去除大部分糖、 鹽、酚酸等雜質，使產物純度提高到90%以上，即原花青素提取率可達98.26%;本發明萃取 2小時可達最高產油率98.53%。
本發明對微膠囊化的產品穩定性進行了測試，以乙基纖維素(EC)和聚乙二醇 (Polyethylene Glyedo，簡稱PEG)為壁材的微膠囊化的原花青素產品在50'C敞口條件下保 存48小時后的保留率仍在90%以上，而未埋的原花青素在48小時后就明顯氧化了。以GA和 MD為壁村的微膠囊化的原花青素產品在室溫光照條件下則保存5周后的保留率仍在80%以上。 說明微膠囊化的產品都具有很好的貯藏穩定性，很好的實現了對原花青素的保護。
通過緩釋實驗可知，以MD和GA為壁材的原花青素微膠囊化產品屬于瞬間釋放，而以 EC和PEG為壁材的原花青素微膠囊化產品是屬于緩慢釋放的，具有很好的腸溶性，更加有 利于原花青素功能的發揮。但以EC和PEG為壁材的原花青素微膠囊的生產成本較大，并且 可能會帶來部分環境問題；以MD和GA為壁材的原花青素微膠囊產品，生產成本和費用相 對較低的，原花青素的微膠囊化產品也基本上可以滿足一般的生產需要。因此，在實際的生 產應用中，廠家要充分考慮到原花青素微膠囊化產品的實際用途，選擇合適的微膠囊化工藝。
本發明采用超臨界萃取設備，系統密閉、安全無毒、不存在溶劑殘留、提取分離一步完 成，保證了產品的純天然性，具有簡便，快速，易操作的特點，并能得到更高的收率。通過 觀察微膠囊化產品的微觀結構，可知壁材具有較好的完整性和致密性；通過DSC的熱分析可 知微膠囊化原花青素具有良好的熱穩定性和貯存性。分別采用麥芽糊精(DE值15 — 20)和 阿拉伯膠，EC和PEG為壁材對低聚原花青素進行微膠囊化，使其具有良好的熱穩定性和貯 存性。


附圖1為超臨界C02萃取裝置示意圖
附圖2為粉碎度對提取的影響 附圖3為水分含量對提取的影響 附圖4為不同壓力對提取的影響 附圖5為不同溫度對提取的影響
具體實施方案
下面結合附圖及優選實施例對本發明做進一步描述，但不意味著限制本發明的范圍。 實施例1
試驗以粉碎干燥后得到的葡萄籽粉末為原料，采用超臨界C02 (sc-co2)萃取技術，試
驗裝置流程如圖1所示。超臨界萃取裝置主要由下列部分組成C02氣瓶1、過濾凈化裝置2、
貯罐3、冷箱4、流量柱塞計量泵5、止逆閥6、混合器7、預熱器8、萃取釜9、分離器10 等組成。
精確稱取粉碎粒度分別為20目、40目和60目的葡萄籽粉裝于萃取器中，于設置的萃取 條件下進行動態萃取，溶有葡萄籽油的超臨界C02經減壓、升溫后與葡萄籽油分離，萃取結 束后，精確稱量萃取物重，并用索氏提取器測定葡萄籽粉中含油量，然后計算葡萄籽油的萃 取率。
萃取率G2/GlXlx100。/。，其中G1—葡萄籽粉質量，Xl—葡萄發油脂含量，G2—萃取 出油脂質量
葡萄粉碎度對提取有很大的影響，過粗或過細都會影響傳質效果。從圖2可以看出，40 目比20目的葡萄籽的提取率明顯的高，在60時更高，但大于60目時會降低。因為葡萄籽碾 碎后細胞壁被進一步破壞，可使葡萄油微滴更容易逸出，但卻大大增加了原料的堆積密度， 致使葡萄油微滴難以穿過料層而進入溶劑主體。也就是說雖然增大了傳質面積，而同時也減 小了傳質系數，且后者更甚，最終降低了傳質速率。而且物料過細還會堵塞管路，影響正常 的萃取。本試驗以粒度40目為易，而且得率也較高。
實施例2
實際體系的萃取物中都將含有一定的水分，利用二氧化碳臨界流體萃取油脂，物料中的 水分含量是影響萃取得率的重要因素。選水分含量分別為0.5%、 4.5%和7.7%葡萄籽進行萃 取如圖3，在壓力為30MPa，溫度為45。C， C02流量為10L/h的萃取條件下，40目的葡萄籽 油，90分鐘后收集，葡萄籽油的得率分別是40%、 98.53%和97.62%，在水分含量較高時產 物中有白色沉淀物質析出，并且管路出現了凍堵現象。可見水分含量不能太高，也不能太低、 以4.5%左右時葡萄籽油的提取率最高，質量也最好。
實施例3
其他條件恒定，隨著壓力情況的升高最終也油率也升高，并且所用時間也隨之減少，如 圖4， 30MPa時，90分鐘后萃取率達到了 98.53%， 20MPa和25MPa分別是60%和82%，然 后在經過30分鐘和60分鐘后兩者達到了最大值。這是因為隨著壓力升高，超臨界C02的密 度增加，其溶解能力也隨著增加，加強了葡萄籽油與超臨界C02的溶劑化，提高了萃取的效 率，達到平衡時間相對縮短。但壓力相對高時，萃取物中的色素含量就會增加，顏色加深， 對產品的品質有一定影響。考慮生產的實用性，萃取壓力選擇在25-30MPa范圍較好。
實施例4
溫度是超臨界萃取過程的另一個十分重要的參數。萃取溫度對溶質萃取率和影響分為兩 方面 一方面由于溫度的升高導致溶質熱運動加快，蒸汽壓上升，超臨界C02萃取和萃取過 程一樣也是一個傳質過程，故溶質蒸汽壓的升高必然會導致萃取率的提高；另一文獻由于溫
度的升高，引起溶劑C02的密度變,小而密度的大小決定其對溶質的溶解能力，故溫度的升高 同時又使溶解能力下降。萃取物得率決定于升溫所降低的C02密度與增加的擴散系數兩種競 爭效應的相持結果。
此外，當萃取過程吸熱時，萃取溫度的提高對萃取效率的提高有利，反之當萃取過程放 熱時，溫度升高則不利于萃取效率的提高。因此，部的萃取效率取決于以上三方面的綜合效 應。圖5是實驗測試了 45°C、 5(TC和55'C的萃取得率，由圖可知45。C時萃取率最高，并且 也是最先達到最大值的，5CTC在120分鐘后達到最大值，并且兩者的差距不大，分別是91. 32% 和91.23%。這是由于在45。C時，在30MP下，超臨界0)2達到了它的最佳操作條件，所以優 選45'C為萃取最佳溫度。
實施例5
對所述的對原花青素進行層析分離，使其結合形成抗氧化性及清除自由基能力很強的低 聚原花青素的方法，對葡萄籽原花青素粗提物(GSE)純度為52%進行靜態吸附分別稱取 預處理過的吸附樹脂AB28、 NKA2II及D3520各10克置于三個錐形瓶中，各加入100mlGSE (濃度為1.83mgGAE/ml)，封口置于搖床中，25°C， 60r/min，定時從上清液中取樣，檢測
總酚含量。
做動態吸附選取對GSE吸附能力最強的樹脂裝柱(2X20cm)，以濃度為13mgGAE/ml
的GSE在不同流速下上柱吸附，檢測流出液的總酚含量，計算酚吸附率，確定進樣條件。總 酚吸附率=(l一流出液中總酚含量上樣總酚量)X100%
洗脫取濃度為13mgGAE/ml的GSE按114確定的進樣條件上柱吸附，以蒸餾水洗約 IO個柱體積，然后先以乙酸乙酯洗脫，再以丙酮洗，確定洗脫流速及體積。
AB28、 NKA2II及D3520三種大也吸附樹脂中AB28對原花青素吸附能力最強。總酚含 量為52X的GSE以AB28樹脂柱吸附后，以乙酸乙酯洗脫，所得產物總酚含量可達卯％以 上，并且以高效液相色譜檢測，酚類物質中單體約28%，低聚原花青素占64%，聚體僅為8 %。
實施例6
以麥芽糊精和阿拉伯膠為壁材微膠囊化原花青素
配制(M.2mg/ml原花青素對照品的90%乙醇溶液，分別取不同濃度的樣液 0.5ml加入刻度為20ml的具塞試管中，然后加入5ml正丁醇一鹽酸(95:5)溶液，封口，在 90水浴中加熱2小時，于546nm處測定吸光值，繪制標準曲線。
微膠囊化產品表面原花青素的測定取0.5克樣品加入45ml無水乙醇，洗滌5min后過 濾，濾液移入50ml容量瓶，加入5ml的蒸餾水，用無水乙醇定容。取0.5ml樣品溶液加入刻 度為20ml的具塞試管中，然后加入5ml正丁醇-鹽酸(95:5)溶液封口，在90'C水浴中加熱 2h，于546nm處測定吸光值。
以乙基纖維素和聚乙二醇為復合壁材和微膠囊產品中原花青素的測定配制0~lml原花青 素對照品的10%乙醇溶液，分別取不同的樣液0.5ml，加入刻度為20ml的具塞試管中，然后 加入5ml正丁醇一鹽酸溶液封口 ，在9(TC水浴中加熱2h，于546nm處測定吸光值。
微膠囊化產品表面原花青素的測定取50mg樣品，加入45ml蒸餾水洗滌2min后，濾 液移入50ml容量瓶，加入5ml的無水乙醇，用蒸餾水定容。取0.5ml樣品溶液加入刻度為 20ml的具塞試管中，然后加入5ml正丁醇一鹽酸(95:5)溶液，封口，在90水浴中加熱2 小時，于546nm處測定吸光值。
微膠囊化產品表面原花青素的測定取樣品50mg放入硯缽中，加入45ml蒸餾水過濾， 移入50ml容量瓶，用溶量瓶定容，取0.5ml樣品溶液加入刻度為20ml的具塞試管中，然后 加入5ml正丁醇一鹽酸(95:5)溶液，封口，在90水浴中加熱2小時，于546nm處測定吸光 值。
均質壓力為40Mpa均質二次，進風溫度為190°C，對原花青素進行微膠囊化，測定效率 和得率。
均質壓力和進風溫度對微膠囊產品的影響通過改變均質壓力和進風溫度，進行單因素 實驗，確定均質壓力和進風溫度。GA含量為40%，芯材與壁材的比為30%，固形物含量為20%。 進行原花青素的微膠囊化，測定效率和得率。
阿拉伯與麥芽糊精的配比對花青素微膠囊化效果的影響，隨著壁材中阿拉伯膠含量的增 加，原花青素微膠囊產品的效率和得率也增加，這是因為阿拉伯膠的乳化性和成膜性好，有 助于提高產品的效率。由于隨著壁材中阿拉伯膠含量的增加，料液的粘度升高，不利于噴霧 進料，且阿拉伯膠的成本較高，綜合以上因素，選用阿拉伯膠占壁材的量為40%。
實施例7
以乙基纖維素和聚乙二醇為壁材微膠囊化原花青素
將乙基纖維素加入食用乙醇溶液中，高速攪拌使其溶解形成具有一定黏度的溶液，再將 原花青素顆分散于壁材溶液中，攪拌使整個懸浮液保持均勻狀態，引入噴干燥機進行噴霧干 燥，釆用空氣自然冷卻霧化后的液滴。
SEM觀測樣品表面結構首先在玻片上貼上雙面膠，用棉棒將微膠囊產品抖落在其表面， 使之分散均勻，然后噴金，抽真空，供觀察，加速電壓為IOKV，觀察時間盡可能短些，以 避免電子束長時間照射造成人工損傷。
權利要求
1、一種超臨界CO2萃取葡萄籽油和溶劑法提取低聚原花青素的方法，其特征在于包括以下步驟第一步，提取葡萄籽油將粒度為40-60目的、水分含量3～7％的葡萄籽放入萃取釜的料桶內，打開氣瓶讓CO2進入萃取釜，CO2的流量為1-15L/h萃取條件為壓力30-50Mpa、溫度40-60℃；分離器內分離壓力5-10Mpa，CO2氣體經過凈化器和冷箱進行循環利用。第二步，提取原花青素低聚物配制乙醇液與去油后葡萄籽粕混合后加熱，并加入適量乙酸，過濾提取，提取條件為所述葡萄籽粕的粉碎度為20-60目，乙醇濃度為40-80％，固液比1:8，提取溫度40-60℃，乙酸濃度為0.1-2％，提取時間1-2小時，重復提取兩次。第三步，層析分離原花青素用大孔吸附樹脂對原花青素進行靜態吸附和動態吸附，然后用乙酸乙酯和丙酮兩次洗脫，使其結合形成抗氧化性及清除自由基能力很強的低聚原花青素。
2、 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，選用阿拉伯膠和麥芽糊精作為膠囊壁材， 對原花青素或低聚原花青素進行微膠囊化，其中阿拉伯膠占40%，芯壁材比為30%，進料 固形物濃度為20%，進風溫度為1卯。C。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，選用乙基纖維素和聚乙二醇為壁材，對 原花青素或低聚原花青素進行微膠囊化，其中乙基纖維素占80%，芯壁材比3:1，進料固形 物濃度為20%，進風溫度為18(TC。
全文摘要
本發明公開了一種超臨界CO₂萃取葡萄籽油及溶劑法提取低聚原花青素的方法，并對所得的原花青素進行層析分離，微膠囊化技術處理，使其純度和熱穩定性有明顯提高。該方法保證了產品的純天然性，具有簡便，快速，易操作的特點，并能得到更高的收率。其包括如下步驟用萃取裝置提取葡萄籽油，葡萄籽的粉碎度為40-60目、水分含量為3～7％的、CO₂的流量為1-15L/h、壓力30-50MPa、溫度40-60℃；分離器內分離壓力5-10MPa。從葡萄籽粕中提取原花青素低聚物，葡萄籽粕的粉碎度為20-60目，乙醇濃度為40-80％，固液比1∶8，提取溫度40-60℃，乙酸濃度為0.1-2％，提取時間1-2小時，重復提取兩次。層析分離原花青素，用大孔吸附樹脂對原花青素進行靜態和動態吸附，用乙酸乙酯和丙酮兩次洗脫從而結合形成抗氧化性及清除自由基能力很強的低聚原花青素。
文檔編號C07D311/62GK101386806SQ20071015380
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月11日 優先權日2007年9月11日
發明者芳 王 申請人:芳 王