亞麻油提取工藝的研究進(jìn)展

1 前言

亞麻籽油中的不飽和脂肪酸高達(dá)70%以上，其中油酸含量10%-30%，亞油酸含量10%-30%，α-亞麻酸含量45%-65%[1]。α-亞麻酸在心血管疾病的防治、降低血液膽固醇、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、延緩衰老等方面具有重要作用[2，3]。亞麻籽油是從亞麻籽提取的，提取工藝的主要評價(jià)指標(biāo)是油的得率（提出油的質(zhì)量/亞麻籽質(zhì)量）或提取率（提出油的質(zhì)量/亞麻籽含油質(zhì)量）。本文對亞麻油的提取工藝進(jìn)行了綜述。

2 亞麻籽油提取工藝

2.1 壓榨法

壓榨法是食用油的基本制作工藝。壓榨法的提取工藝如圖1所示。

圖1 壓榨法工藝Fig.1 Technologyofmechanical pressingmethod

壓榨法是靠物理壓力將油脂直接從油料中分離出來，分為熱榨法和冷榨法。壓榨全過程不涉及任何化學(xué)添加劑。冷榨則在自然條件下直接加工，冷榨法能夠保證產(chǎn)品的安全、衛(wèi)生，天然營養(yǎng)不受破壞，是理想的加工方式，但是出油率低。熱榨需要將原料炒熟，出油率相對于冷榨法較高，但油的色澤較暗。

2.2 溶劑浸提法

溶劑浸提法是采用溶劑油將油脂原料經(jīng)過浸泡后，進(jìn)行高溫提取，經(jīng)過“六脫”工藝（即脫脂、脫膠、脫水、脫色、脫臭、脫酸）加工而成。常用溶劑有六號(hào)輕汽油、石油醚等。亞麻籽除可以直接浸出制油外，還可以將壓榨后的餅粕作為原料進(jìn)一步浸出制油，最大限度地提取亞麻籽中的油脂。另外，溶劑浸提法還可以有效地脫除毒性物質(zhì)-氰苷。溶劑浸出法的工藝如圖2所示。

圖2 浸出法工藝Fig.2 Technologyofimmersion method

李高陽[4]采用正己烷-乙醇-水三元雙液相體系同時(shí)提取亞麻籽中油脂和脫除氰苷。最佳條件為：料醇比 1：3.4（w/v）；料烷比 1：5.4（w/v）；提取時(shí)間 78.5min；NaOH 濃度 0.12%（w/v），溫度55℃；乙醇濃度85%（w/w）。此工藝下亞麻籽提油率為45.1%，氰苷脫除率為96.8%。

近年來在溶劑浸提法中使用強(qiáng)化技術(shù)也有了不少嘗試。超聲波對油脂萃取分離的強(qiáng)化作用主要源于其空化效應(yīng)，而超聲空化又引起了湍動(dòng)效應(yīng)、聚能效應(yīng)、微擾效應(yīng)和界面效應(yīng)，因而超聲波可強(qiáng)化萃取分離過程的傳質(zhì)速率和效果，從而有利于油脂的提取[5，6]。許暉[7]分別采用正己烷，石油醚和乙酸乙酯對亞麻籽油提油。發(fā)現(xiàn)正己烷提取亞麻籽油得率較高，石油醚和乙酸乙酯對亞麻籽油提取得率相差不大。在50-65℃之間，隨著提取溫度的增加，亞麻籽油得率增大，這是由于溫度的提高增加了溶劑分子和油脂分子的動(dòng)能，促進(jìn)擴(kuò)散作用的進(jìn)行。超聲波功率增加，亞麻籽油得率增大，超聲波功率達(dá)到60 W時(shí)，超聲波產(chǎn)生的空化作用達(dá)到一定限度，提取率不再上升。比較分析4個(gè)因素對亞麻籽油提取的影響大小，依次為提取時(shí)間＞料液比＞提取溫度＞超聲波功率。確定以石油醚為提取液的超聲波輔助提取亞麻籽油的較佳工藝參數(shù)為：液料比10 mL/g，提取溫度60℃、提取時(shí)間35 min、超聲波功率60 w，在該工藝條件下提取三次亞麻籽油，得率為45.75%，提取率達(dá)93.27%。

杜雙奎[8]等還考察了亞麻籽破碎粒度對出油率的影響。隨著油料粒度的減小，出油率呈增大趨勢。油料粒度在50-60目時(shí)，出油率增大幅度小，這是因?yàn)槲锪狭６仍叫。軇┖臀锪辖佑|面積越大，有助于原料中油的提??；但隨著物料粒度不斷的減小，液體表面張力作用阻止了溶劑的浸入，阻礙了油脂的浸出提取，因此出油率變化平緩。溶劑用量越大出油率越高，但液料比超過1：8時(shí)出油率沒有提高。隨著超聲波功率的增大，出油率呈現(xiàn)上升趨勢。功率大于300 w時(shí)，出油率增大迅速。提取溫度對出油率的影響最大，料液比、浸提時(shí)間影響次之，超聲波功率的影響最小。經(jīng)過優(yōu)化的工藝條件為：料液比為1：8（W/V）、提取溫度為40℃、超聲波功率為240 w、浸提時(shí)間為20min．其得油率為39.57%。

2.3 生物酶法

酶法提油工藝是一種新興的提油方法。在植物油料中，油脂存在于植物油料的細(xì)胞內(nèi)，并通常與其他大分子（蛋白質(zhì)和碳水化合物）結(jié)合存在，構(gòu)成脂蛋白、脂多糖等復(fù)合體。只有將油料的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及油脂復(fù)合體破壞，才能取出其中的油脂[9]。

酶法提油主要原理是在機(jī)械破碎的基礎(chǔ)上。采用對油料種子細(xì)胞組織以及對脂多糖、脂蛋白等復(fù)合體具有降解作用的酶（如纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、淀粉酶、葡聚糖酶、蛋白酶等）處理油料。酶對細(xì)胞壁的破壞，以及對脂多糖、脂蛋白的分解作用，使植物細(xì)胞內(nèi)有效成分游離，從而提高出油率。且處理?xiàng)l件溫和，生產(chǎn)安全[10-12]。生物酶法的提取工藝如圖3所示。

陳晶[13]考察了影響油的提取率的因素，主要有酶的種類，料液比，酶添加量，酶作用時(shí)間和pH值。

圖3 生物酶法工藝Fig.3 Technologyofenzymatic method

單一的酶對提高游離油得率作用有限，因?yàn)橹参锛?xì)胞壁是以纖維素為骨架，并與半纖維素、果膠及蛋白質(zhì)等大分子結(jié)合而成，加入堿性蛋白酶和復(fù)合纖維素酶得油率最高。油的得率與酶的加入順序有關(guān)：加堿性蛋白酶，再添加復(fù)合纖維素酶，游離油得率較高。

當(dāng)料液比增加時(shí)，底物濃度和酶濃度都相應(yīng)提高，反應(yīng)速度加快，游離油得率有所增加。但料液比太高，漿料粘度增大，體系流動(dòng)性較差，影響了酶和底物的作用。

蛋白酶的添加能有效提高游離油的得率。當(dāng)加酶量增加到1.0%時(shí)，游離油得率增加緩慢，繼續(xù)增加酶量，對游離油得率影響不大。纖維素酶可降解細(xì)胞壁的纖維素骨架，添加的越多，植物細(xì)胞壁崩潰的越徹底，越有利于細(xì)胞壁內(nèi)的有效成分游離，提高胞內(nèi)物質(zhì)的提取。當(dāng)纖維素酶的添加量達(dá)到1.0%后，繼續(xù)提高濃度對油的提取率影響不大。因此，蛋白酶和纖維素酶的最佳添加量都為1.0%，

酶作用時(shí)間的增加，植物細(xì)胞壁逐漸降解，酶與底物反應(yīng)越徹底，油的釋放也會(huì)相應(yīng)增加。但提油時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致油品質(zhì)的下降。

研究表明亞麻籽以1：5的比例與水混合，溫度為60℃，用NaOH調(diào)節(jié)pH到9.0，然后添加1.5%的堿性蛋白酶，反應(yīng)5h后，調(diào)節(jié)溫度到50℃，用HCl調(diào)節(jié)pH到5.0，然后添加1.5%的復(fù)合纖維素酶，再反應(yīng)5h后，最終的游離油提取率為82.26%。

吳素萍[14]認(rèn)為各因素的顯著影響順序?yàn)槊附鈺r(shí)間＞酶解溫度＞加酶量＞浸提時(shí)間。

生物酶法的優(yōu)點(diǎn)是游離油得率高，無溶劑殘留，油品質(zhì)較好。但提取條件要求嚴(yán)格，且提取時(shí)間長。

2.4 超臨界萃取法

一種流體（氣體或液體）當(dāng)處在高于其臨界點(diǎn)的溫度和壓力下，被稱之為超臨界流體（（SCF）。研究表明采用超臨界萃取法亞麻籽油得率可達(dá)33%，比傳統(tǒng)壓榨法得油率提高8%[15]。影響萃取結(jié)果的條件有萃取壓力、萃取溫度、二氧化碳流量、夾帶劑等。張志強(qiáng)[16]認(rèn)為超臨界CO2萃取胡麻籽油的主要影響因素是萃取壓力，萃取溫度、萃取時(shí)間和CO2流量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響均不顯著。經(jīng)過條件優(yōu)化得率可達(dá)36.7%。超臨界萃取的工藝如圖4所示。

圖4 超臨界萃取工藝Fig.4 TechnologyofSCF extract method

超臨界CO2流體的密度隨著壓力的升高而增大，特別是在接近臨界點(diǎn)時(shí)，壓力的微小變化會(huì)引起密度幾個(gè)數(shù)量級(jí)的明顯變化。增加壓力可以增加CO2的密度，減少物質(zhì)間傳質(zhì)距離，有利于萃取。但是隨著壓力的提高，流體的粘度也增加，使得流體的傳質(zhì)速率下降。再者過高的萃取壓力會(huì)增加設(shè)備的耐高壓要求，使生產(chǎn)成本明顯提高，同時(shí)萃取率增加也有限。研究表明[16，17]萃取壓力為30-40 MPa時(shí)效果較好。

二氧化碳的流量增加，流體流速的提高增加了流體的湍流和擾動(dòng)，增加了溶質(zhì)與流體分子間的碰撞機(jī)會(huì)，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，有利于萃取速率和萃取收率的提高[18]。王文俠[18]的研究表明，當(dāng)CO2流量達(dá)到一定量時(shí)，亞麻籽油脂的萃取量達(dá)到最高值，繼續(xù)加大流速亞麻籽油的萃取量反而減小。這是由于當(dāng)CO2流量增加時(shí)，CO2流速增大，超臨界CO2流體在萃取釜中與原料接觸時(shí)間相應(yīng)減少，不利于萃取能力的提高。

溫度對實(shí)驗(yàn)的影響比較復(fù)雜，主要表現(xiàn)在兩方面：一是提高萃取溫度，超臨界流體的密度會(huì)降低，待萃組分的溶解度降低。但溫度升高時(shí)，單位體積流體內(nèi)，達(dá)到締和能以上的CO2分子數(shù)增加，只有與溶質(zhì)分子締和的CO2分子達(dá)到一定數(shù)目時(shí)，溶質(zhì)才能溶解在超臨界流體中，溶解度才會(huì)增加，適當(dāng)提高溫度有利于萃取。另外提高溫度可以提供待萃取組分克服其解離時(shí)勢壘所必須的熱能，同時(shí)也有利于提高其揮發(fā)度和擴(kuò)散能力，改善傳質(zhì)能力。因此，萃取溫度對萃取效率的影響常常有一個(gè)最佳值。經(jīng)過條件優(yōu)化，在萃取壓力為40MPa，萃取溫度為50℃，CO2流量為50kg/h的條件下，僅需萃取90min，提取率就可達(dá)80.18%[19]。

超臨界流體萃取技術(shù)作為新型分離技術(shù)，具有萃取效率高、傳質(zhì)快的特點(diǎn)，同時(shí)又具有無毒、無害、無殘留、無環(huán)境污染、避免產(chǎn)物氧化和萃取溫度低等優(yōu)點(diǎn)。敏性物質(zhì)的分離提取，與傳統(tǒng)分離工藝流程相比不但流程簡化，而且能耗低。但由于必須在高壓下操作，設(shè)備及工藝技術(shù)要求高，投資比較大。

3 總結(jié)

富含α-亞麻酸的亞麻籽油是世界上最受青睞的保健食用油之一。亞麻油的提取方法豐富多樣，由于壓榨法的工藝簡單、技術(shù)要求低，因此是目前亞麻籽油的主要提取方法。溶劑浸提法的缺點(diǎn)是中間夾雜了有機(jī)溶劑，為后續(xù)的精煉增加了困難。生物酶法和超臨界萃取作為新的提取技術(shù)具有廣闊的前景。尤其是超臨界萃取，工藝簡單，完全無污染，可望成為大規(guī)模制取食用亞麻油的方法。

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