摘要：油脂广泛存在于动植物组织中，是人体必需的六大营养素之一，是保证人体正常生命活动的重要物质。目前，国内大规模生产油脂的方法主要是压榨法和溶剂浸出法。这些方法存在着工艺复杂、残留有溶剂、油脂品质不完善等不足之处，用超临界二氧化碳萃取技术可制备出安全无毒、色味纯正的油脂，且操作简便、出油率高、无溶剂残留。
关键词：超临界二氧化碳；油脂加工提取；
超临界流体萃取技术，是近20 年来才发展起来的。超临界技术发展初期，由于设备规模较小，成本较高，一般应用于高附加值物质的提取研究。随着科学技术的发展，几百升的超临界设备已经诞生，功能油脂中活性物质的提取；油脂精炼中脱酸、脱色、脱胶等单元操作开始广泛应用超临界萃取。
一、特点
在自然界中，当气体的温度高于某一数值时，无论施加多高的压力都不能使它变为液体，此时的温度称为临界温度。在临界温度下，气体被液化的最低压力称为临界压力。当流体的温度高于临界温度，压力大于临界压力时，则称该流体处于超临界状态。一般将处于超临界状态的流体称为超临界流体，使用超临界流体作为溶剂的萃取方法，称为超临界流体萃取。一般来讲，超临界流体的密度越大，其溶解度越大，反之亦然。也就是说，超临界流体中物质的溶解度在恒温下随压力升高而增大；在恒压下，随温度的增高而下降。这一特性有利于从物质中萃取某些易溶解的成分，而超临界流体的高流动性和扩散能力，则有助于所溶解的各组分之间的分离，并能加速溶解平衡，提高萃取效率。SFE 常用的溶剂包括乙烯、丙烷、甲醇、乙醇、丙酮、甲苯、水、CO2等，目前广泛选用CO2 作为超临界萃取溶剂，主要因为CO2具有以下特点：临界温度为31.05℃，与常温接近，容易操作，对于耐热性差的天然物品和食品香味不会发生变质或分解，还能有效地萃取易挥发性物质；临界压力为7.38MPa，易于达到；无毒，对食品无任何危险性；有防氧化和防止细菌活动（抑菌作用）的效果；属惰性气体，无可燃性和化学活性，因而比较安全；超临界CO2 的高渗透性、高扩散性，低黏性，使其具有传质快和萃取速度高等优点，可从固体和高黏度物质中进行高效萃取。CO2 资源充足，价格低廉，并能从萃取物中挥发掉，不会留下溶解性残余物，从而得到安全而纯净的萃取物。
二、超临界二氧化碳在油脂加工提取中的应用
1.植物油脂的萃取。提取油脂的传统方法有压榨法和溶剂萃取法。压榨法油脂得率低，有机溶剂萃法的提取率高；但存在溶剂回收困难和产品中溶剂残留等问题，而且两种方法都不能有效进行物质成分的选择性萃取。用超临界CO2 萃取油脂，提取率高，得到的油无溶剂残留，而且操作条件温和，可以对不饱和脂肪酸等成分实现选择性分离。另外超临界CO2 萃取油脂后的残粕仍保留了原样，可以很方便地用于提取蛋白质、掺入食品或用作饲料，利于实现对原料的综合利用。目前，超临界CO2 流体萃取技术已广泛用于开发具有高附加值的保健品用油上，如米糠油、小麦胚芽油、沙棘油、葡萄籽油、杏仁油、紫苏子油、月见草油、芹菜油等，并取得了工业应用成果。小麦胚芽油的超临界CO2 提取，得到的最佳工艺条件为：压力20MPa，温度35℃，流量4L/min；采用超临界CO2 流体萃取技术和分子蒸馏对大蒜化学成分进行萃取与分离，从萃取物中鉴定出16 种有效成分，解决了传统萃取方法加热对大蒜有效成分的破坏。
2.磷脂的分离、提纯。磷脂普遍存在于动植物的细胞中，是细胞膜、神经细胞及脑细胞的重要组成部分，也是生命的基础物质之一。磷脂中含有高度不饱和脂肪酸，具有极高的医用价值，同时也具有优良的乳化性能。磷脂主要有卵黄磷脂和大豆磷脂。卵磷脂由甘油、脂肪酸、磷酸胆碱组成，通常不溶于超临界CO2中，可以利用其这一特性，采用超临界CO2 去除蛋黄粉中的非目的产物—蛋黄油，然后用一定比例的乙醇溶解出萃取物中的卵磷脂，经低温干燥得到产品。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆大豆磷脂是一种天然营养活性剂，是智力发育所需的重要物质，能有效降低高胆固醇、高血脂及冠心病的发病率，可用于预防和治疗脑动脉、冠状动脉硬化，防止体质及各组织器官酸化。用超临界CO2萃取技术对粗大豆磷脂进行脱油脂纯化，与传统提取方法比较，具有溶剂残留少、产品质量好、萃取效率高等特点。
3.从鱼油中提取分离高度不饱和脂肪酸EPA 和DHA EPA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸）是人体所必需的不饱和脂肪酸，具有预防和治疗脑血栓、动脉粥样硬化、改善记忆力、提高智商等作用。但是EPA 和DHA 极易被氧化，易受光热破坏。目前要制取高浓度的EPA 和DHA，可将超临界萃取技术与其他分离技术如尿素包合技术、精馏技术、银树脂层析技术等结合起来使用。利用超临界CO2 萃取法在压力为30MPa、温度为75℃、CO2 流速为215ml/min 的条件下从沙丁鱼中提取EPA 和DHA，脂肪酸提取率为10.36%，其中EPA 含量为10.95 %，DHA 含量为10.95 %。与传统有机溶剂萃取相比，超临界萃取提取率更高，时间短，无毒，并能有效地保护EPA 和DHA 的生理活性。用硝酸银络合与超临界结合的方法从鱼油中获得其所含90%以上的EPA 和DHA。
4.胆固醇、咖啡因等物质的脱除。胆固醇又称胆甾醇，是一种环戊烷多氢菲的衍生物。现代研究表明，动脉粥样硬化、静脉血栓形成与胆石症与高胆固醇血症有密切的相关性。因此，从食品中脱除多余的胆固醇是必要的。用超临界CO2 萃取技术对食物中的胆固醇进行脱除效果很好。采用超临界CO2 萃取技术从蛋黄中脱除胆固醇和甘油三脂，无溶剂残留，脱除效率高。咖啡因是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，大剂量或长期使用会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状。大剂量的咖啡因还能直接兴奋延髓，引起阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝、胃、肾等重要内脏器官，诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病，甚至导致吸食者后智能低下，肢体畸形。因此，降低或脱除茶叶和咖啡中的咖啡因显得很有必要。20 世纪60 年代Zosel 博士提出超临界萃取（SFE）工艺并应用于咖啡豆脱咖啡因的工业化生产，取得了很大的成功。超临界萃取技术也因此实现了初次成功的工业化应用。利用超临界CO2 萃取技术脱除茶叶中的咖啡因和儿茶素，咖啡因脱除率达85.63%，儿茶素脱除率达88.77%。
5.油脂精炼。SC- CO2 技术在油脂精炼方面研究利用较早。美国在1976 年就有相关的研究报道。SC- CO2 技术在这方面研究应用主要以一些植物油脱臭、脱酸及氢化等较多。Zosel 等采用超临界CO2 萃取技术，在100~250℃ 、15~30MPa 条件下，可同时对油脂进行氢化和脱臭，提高原料油脂的品质以满足人造奶油生产的要求。利用SC- CO2 技术，在22 MPa、80~200℃条件下，将原料葵花籽油（皂化值193，碘值131，熔点- 15℃，FFA0.8%）经过氢化、脱臭、脱酸等处理后，得到品质明显改善的精炼油（碘值65，熔点32℃，FFA 0.015%），且无不良气味。该工艺适合于葵花籽油、鲸油、鱼油、棉籽油、菜籽油和大豆油等油脂精炼。
超临界萃取技术作为一种公认的绿色分离技术发展很快，目前已突破了单一的对植物中初级油脂的提取。对于超临界流体萃取的研究，也从初期的单一试验研究逐渐发展到机理和动力学研究、模型建立和工业化设计开发阶段。在油脂副产物利用上，超临界技术可用于甾醇、磷脂、维生素E 等天然产物的提纯与纯化，由于其能克服常规工艺因加热而引起的品质问题，已逐渐成为一种有效的工艺手段。
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[3]胡淼.临界CO2 萃取青篙素及其纯化工艺研究[M].浙江：浙江大学出版社，2018.
论文作者:刘力萌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/24
标签：油脂论文; 超临界论文; 技术论文; 溶剂论文; 磷脂论文; 临界论文; 咖啡因论文; 《基层建设》2019年第10期论文;