脂质从天然产物

潜在应用超临界流体油脂或油,除了常见的植物油(大豆油、玉米油、米糠油、葵花籽油、橄榄油等),还包括动物脂肪、鱼油、石油从海藻和石油微生物如真菌(沃克et al ., 1999;Mukhopadhyay, 2000;沈et al ., 1996)。脂类的主要组件包括单甘酯、双甘酯、甘油三酯和游离脂肪酸(远期运费协议);次要成分包括固醇,toco-pherols,牙龈,生物碱,黄酮类化合物,蜡和挥发性化合物,提供味道和气味。有关超临界流体脂类的大多数研究都集中在优化提取条件增加extract-able材料的产量(1995 Hu)。几个组件的脂质产生重大的健康和营养影响食品和医药行业。欧米有重要的治疗价值(Shahidi Wanasundara, 1998;加利和Butrum, 1991)。不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸有不同的健康影响。 Sterols,抗氧化剂、蜡和挥发性化合物对健康也明显重要。远期运费协议从植物油的主要应用包括医药分离,分离PUFA从动物脂肪,精炼植物油脱臭,甘油脂分离,恢复石油从生物材料,de-oiling卵磷脂,de-cholesterolization和de-lipidation食品(Mukhopadhyay, 2000)。

国王和列表(1991)综述了超临界流体脂肪和观察到的脂肪在超临界二氧化碳的溶解度随压力和温度。在非常低的压力,脂肪的溶解度较低的温度略高。然而,他们发现,超临界流体脂肪效果最好的80°C以上高温和压力高于55.16 MPa或8000 psi。小颗粒干燥材料一样产生了更多的石油。他们描述超临界流体

	仪表		阀门
一个	二氧化碳缸	1	二氧化碳缸供应(从)
B	二氧化碳注射泵	2	二氧化碳泵供应
C	水浴	3	二氧化碳注射泵隔离
D	预热盘管为二氧化碳	4	船隔离
E	爆炸/萃取容器	5	二氧化碳流量控制
F	己烷水库	5 b	己烷清洗控制
G	容器压力传感器	6	二氧化碳微调
H	气体流量计	7	爆炸高压释放
我	己烷冷阱	8	二氧化碳旁通
J	流控制部分加热磁带8 b		己烷水库出口
K	二氧化碳给冰浴	9	二氧化碳压力释放

图10.3超临界CO2萃取器的示意图。

图10.3超临界CO2萃取器的示意图。

作为一个有前途的小规模的提取技术,高价值产品fat-bearing材料。Bjergegaard et al。(1999)相比,超临界流体和传统的溶剂萃取提取挥发物从油菜籽和亲水性化合物,向日葵和大豆。也用于医药分析目的确定脂质含量。Montanari et al。(1996)用超临界二氧化碳和co-solvent(乙醇)选择性提取大豆磷脂的片。泰勒和王(2000)使用分析规模技术和超临界流体色谱(SFC)优化和分馏的玉米麸油达到高浓度的ferulate植物甾醇酯(消防工程)。他们最多1.25%消防工程从玉米麸皮中提取温度的不同组合(40、60和80°C)和压力(13.8、34.5和69 MPa)尝试在实验。

艾格斯和西弗斯(1989)研究了超临界流体油菜籽的不同方法和观察到精疲力竭的油菜籽饼和更高的压力是有益的。Fattori et al。(1988)研究了超临界提取蓖麻籽油(25 - 90°C, 10-36 MPa),发现油在超临界二氧化碳溶解度强烈依赖于压力,但没有明显依赖于温度。总采油也显著依赖于种子的预处理(剥落、烹饪、破裂压力、切、破碎)。大量的石油从失去知觉的和煮熟的种子与种子。

棕色海藻萃取和超临界二氧化碳(24.1 - -37.9 MPa, 40 - 50°C)与索氏提取使用氯仿:甲醇(2:1,v / v)(张et al ., 1998)。中石油产量为37.9 MPa (40 - 50°C)与索氏提取,但是w-3-fatty酸浓度高(31.4%)相比,超临界萃取和索氏提取(23.5%)。恒压(24.1 MPa)、超临界流体产生了更多的脂质在40°C比50°C。总欧米油的浓度显著降低,而总饱和脂肪酸与压力和溶剂密度增加显著增加。

研究留兰香油的提取(留兰香精油)从土耳其薄荷植物叶片与超临界CO2的浓度表示,单萜分数在石油和石油产量呈负相关。hydrodistillation与传统方法相比(HD)、超临界流体生产低浓度的单萜油低温是安全的热敏性精油(沉思et al ., 1996)。薰衣草精油和蜡与超临界CO2萃取乙酸芳樟酯含量较高导致石油(34.7%)与传统hydro-distillation (12.1%) (Reverchon和门,1995)。

最近其他脂质提取研究使用超临界流体包括菜籽油(Bulley Fattori, 1984;Temelli, 1992),柑橘油(佐藤et al ., 1998),鲱鱼油(Rizvi et al ., 1988;尼尔森et al ., 1988),菜籽油(艾格斯和西弗斯,1989),月见草油(Favati et al ., 1991),大豆油(et al ., 1993)、大豆、油菜籽、玉米胚芽油(泰勒et al ., 1993),薄荷油(Motonobu et al ., 1993),香菜精油(Sovova et al ., 1994),大豆油(Reverchon Osseo, 1994),姜油(Roy et al ., 1996),云莓籽油(Manninen et al ., 1997),葵花籽油(Perrut et al ., 1997),阿月浑子果脂质(Palazoglu Balaban, 1998),杏仁油(Marrone等人,1998),薰衣草精油和蜡(Akgun et al ., 2000),葡萄籽油(Lee et al ., 2000;莫加et al ., 2002), hiprose籽油(Reverchon et al ., 2000)和罗马尼亚的各种混合油(Eugenia和丹妮尔,2001)。

王et al .(1996)结合使用超临界流体(25 MPa和80°C)和香港证监会(1.7厘米直径20厘米长列控60 - 200目硅胶,16 g,在制备模式)分离和浓缩生育酚的组件从大豆片和米糠油。总生育酚复苏和充实观察二氧化碳的质量比的函数/种子。同时,生育酚复苏不同于一个种子类型到另一个地方。加西亚et al。(1996)发现在28 MPa和70°C(最高允许压力和温度的系统)他们获得16 -从米糠solvent-extractable石油产量的60%。石油通过超临界流体轻的颜色,高在蜡和更大的长链脂肪酸(C20-C34)与hexane-extracted石油。

Kuk和多德(1998)进行了超临界流体米糠的(6%水分,低于0.297毫米粒度)在48.26和62.05 MPa为1.5 h和米糠油产量19.2 - -20.4%,相比之下,20.5%使用己烷萃取率4 h。他们还发现提高米糠油产量随着温度恒定的压力。甾醇提取被发现增加越来越大的压力和温度。金et al。(1999),而必需脂肪酸(EFAs)提取米糠油在不同条件下(40、50和70°C;20.68,27.58,34.47和41.37 MPa)。他们发现收益率依赖减少了超临界二氧化碳的密度。高达70 - 80%的米糠油可能提取4 h。徐和Godber(2000)相比,溶剂萃取(己烷50%和50%异丙醇v / v)和超临界二氧化碳萃取米糠50°C和68.9 MPa的压力提取y-oryzanol,一个重要的抗氧化成分(徐Godber, 1999;徐et al ., 2001)。他们的研究表明,超临界流体萃取可能提取四倍y-oryzanol米糠(5.39毫克/克)与溶剂萃取相比,更少的时间。表10.2显示了主要固醇co-extracted各种天然油脂。这些植物固醇有很大的潜力作为药物的前体。

脂质从真菌和藻类生物量

食用欧米伽的有益健康的影响,其中包括(C20:5;rn-3)二十碳五烯酸(EPA)和(C22:6;rn-3)二十二碳六烯酸(DHA),多年来良好的文档记录(Gilli Valivety, 1997;李et al ., 2003)。这些脂肪酸与视觉和心理健康以及调节关键生物功能(Simopoulos et al ., 1991;亚太区和亚太区1993;巴克利,1997)。欧米伽相关的预防和治疗冠心病和胆固醇水平异常,除了减轻炎症条件(巴布科克

表10.2比较固醇和三萜烯在不同油在油(%)(从满城风雨和Raghuram, 1991)

石油	菜油甾醇	豆甾醇	P-Sito-sterol	Cycloartanol	Cycloartenol	24-Methylene cyloartanol
米糠	0.506	0.271	0.885	0.106	0.482	0.494
红花	0.045	0.031	0.181	0.001	0.034	0.007
玉米	0.410	0.110	1.180	0.004	0.008	0.011
向日葵	0.031	0.031	0.235	- - - - - -	0.029	0.016
棉籽	0.017	0.004	0.400	- - - - - -	0.010	0.017
芝麻	0.117	0.062	0.382	0.004	0.062	0.107
大豆	0.072	0.072	0.191	- - - - - -	0.168	0.008
花生	0.036	0.021	0.153	0.001	0.011	0.016

来源:Rukmani和Raghuram (1991)

来源:Rukmani和Raghuram (1991)

et al ., 2000),甚至阻碍经济增长的肿瘤细胞(Youdim et al ., 2000;Tapiero et al ., 2002;沃特和沃特,2004)。丝状真菌,如腐霉属irregulare (Cheng et al ., 1999;辛格和沃德,1997;Stredansky et al ., 2000),和藻类Crypthecodinium cohnii (DeSwaaf et al ., 2002),被认为是微生物可以产生健康有益的,有价值的PUFA富油(沃克et al ., 1999)和生产EPA和DHA在10 - 50%的总细胞内脂质(De Swaaf et al ., 2002)。下游复苏和净化这PUFA-rich石油施加一定的限制,因为这些化合物是热不稳定,脆弱,容易被氧化。超临界流体技术已经应用于说油的提取;然而,细胞内的油很难提取的生物,因为大多数细胞提取过程中保持不变。

鱼油补充剂主导当前PUFA市场;然而,鱼油具有不良口味和气味与胆固醇和少量的污染物,可能包括汞(Simopoulos, 2004)。微生物是承诺PUFA-rich油生产商,可以作为替代农业和动物来源获得的油。的技术生产EPA和DHA微藻类和真菌已经被证明是商业上可行的(凯尔,2001);这些生物能够全年石油生产各种廉价底物(亚太区和亚太区1993;Nettleton, 1995;凯尔,1996;Uauy et al ., 2001;Simopoulos, 2004;沃特和沃特,2004; Ward and Singh, 2005). The filamentous fungi Pythium irregulare is a well-researched organism capable of producing EPA and other long-chain fatty acids such as linoleic (C18:2 rn-6) and arachidonic (C20:4 rn-6) acids (Certik and Shimizu, 1999; Belarbi Medina et al., 2000; Robles Medina et al., 1998; Wen and Chen, 2003).

Badal(2002)研究了颗粒大小的影响(16-48网和> 48网)和生物与腐霉属irregulare真菌、米糠油的产量和质量与超临界CO2提取(40°C, 27.57 MPa, 200标准立方厘米/分钟)。提取产量大约是总数的50%石油醚索氏提取(2 h) smaller-particle米糠。二十碳五烯酸和花生四烯酸在治疗由腐霉属irregulare被超临界流体提取。

酶在超临界流体反应

酶显示显著稳定在固定二氧化碳。部分归因于缺乏稳定氧化反应(原定et al ., 1994)。真菌酶通常比bacteria-derived酶更稳定的无水的环境中由于真菌的功能较低的水上活动(Svensson et al ., 1994)。真菌脂酶特别适合催化反应在无水的环境。这不仅是由于这种酶的稳定性,但反应底物和产品通常溶于非水相。因此,酶催化反应的平衡可能提高副产品的促进去除二氧化碳(原定et al ., 1994)。

脂酶的一个重要组包括1,3 regiospecific酶(如从毛霉菌miehei和根霉arrhizus),产生diacyl-glycerols 2-monoacylglycerols和远期运费协议。这导致一些重要的反应,包括酯交换和油脂的酯交换。例如,原定et al。(1994)发现lipase-catalyzed酯交换,利用固定化毛霉菌miehei脂肪酶,lipozyme -碳链长度自由长链脂肪酸甘油三酯和可能实现的,而与二氧化碳反应的副产品同时提取。

酶,但是,需要一个水相酶直接邻近保持活跃。因此,水分活度为酶的功能是一个重要的参数在无水的环境中,应该控制优化反应动力学(Svensson et al ., 1994)。水阶段所需的酶反应,但也引起不必要的水解反应在酯交换的脂肪酶酶(原定et al ., 1994)。因此,有利于使反应混合物接触二氧化碳提取脂肪酸酯交换过程中产生半个改善平衡条件。

毛霉菌miehei脂肪酶已被证明是非常有效的inter-esterification反应了长链脂肪酸甘油三酯生产产品更大的价值(慕克吉Kiewitt, 1991;原定et al ., 1994;Nagesha et al ., 2004)。原定et al。(1994)指出,甘油被要求在1 - 2%进行成功的长链脂肪酸。他们指出,1,3双甘酯与甘油也形成了补充。目标是提高酶催化超临界CO2的增加接触和脂酶附着在二氧化硅吸附阶段(从水稻灰)同时反应和副产品提取中存在少量的水湿润二氧化碳。布拉特纳et al。(2006)第一次尝试封装的脂酶毛霉菌miehei和南极假丝酵母lecithin-based微乳液稳定的有机凝胶固定化酶超临界co2技术可持续发展的“绿色”化学应用于商业流程。

超临界流体分离脂质

欧米伽的浓度和分馏和重要的次要成分,包括抗氧化剂如谷维素,可能在提取过程中完成(尼尔森et al ., 1988;徐和Godber, 1999;

徐和Godber, 2000)。弗里德里希和Pryde(1984)超临界流体用于大豆、棉花种子、玉米胚芽、小麦胚芽和麸皮,观察到超临界提取石油与hexane-extracted相比浅色石油。此外,他们观察到一些在萃取分离更多的极性和higher-molecular-weight化合物被发现增加后期提取过程。他们指出,更多的极性和高分子量的化合物往往出现在更高浓度在以后的分数。Zosel(1978) 50分数的甘油三酯分离鱼肝油基于增加分子量和未饱和的程度。麦克休和Krukonis(1994)和艾森巴赫(1984)指出,首先transesterifying EPA的甘油三酸酯乙酯、分馏个人超临界流体过程中脂肪酸可能。酯交换也增加波动性将对应的增加溶解度的脂肪酸在超临界CO2(哈里森et al ., 1994;史密斯et al ., 1998;斑点et al ., 1998;Riha和布鲁纳,2000)。

极性脂质分数可能明显随着二氧化碳的少量的乙醇等极性夹带剂(Temelli, 1992)。Hardardottir和Kinsella(1988)报道,超临界流体可以去除97%的鱼脂类的10%的乙醇与78%的脂质没有乙醇。还胆固醇清除约99.5%。门德斯et al。(1994)提取碳氢化合物从一个稍微压碎,冷冻干燥海藻提取和发现极地磷脂(薄层色谱法验证了)。Cygnarowicz-Provost et al。(1992),然而,指出超临界二氧化碳萃取与10%乙醇对丝状真菌的恢复89%的脂质水霉属parasitica,其中包含25%的极性脂质。这相比只有49%的脂质提取纯二氧化碳。

Dunford和王(2000)研究了米糠油的超临界二氧化碳萃取分馏phyto-sterols减少远期运费协议,最大限度地减少损失。从他们的实验在20.5 - -32.0 MPa的压力和温度范围从45到80°C,他们发现,较低的压力和温度升高的损失降低甘油三酯和植物甾醇在去除原油米糠油的远期运费协议。米糠油含有FFA不到1%,95%甘油三酸酯,0.35%免费固醇和1.8%谷维素,可能通过超临界流体萃取。在橄榄油de-acidification超临界二氧化碳在不同压力(20到30 MPa)和温度(35-60°C),二氧化碳选择性提取脂肪酸比甘油三酸酯(60°C和20 MPa)。此外溶液的物理状态显著影响溶解度趋势是温度和压力的函数。超临界流体de-acidification橄榄油被发现合适的,尤其是对油与相对较高的FFA含量(< 10%)由于更高的选择性因素FFA (Brunetti et al ., 1989)。

泰勒和王(2000)使用超临界流体(13.8、34.5和69 MPa;40、60和80°C)提取高附加值ferulate植物甾醇酯从玉米麸皮;最高收益率(1.25%)获得在提取69 MPa和80°C 34.5 MPa和40°C。此外,超临界流体(34.5 MPa, 40°C)提取玉米麸油与后续的分离与证监会(氨基丙基吸附剂,开始在69 MPa在80°C和随后降低到34.5 MPa在40°C添加乙醇改性剂在低压力),消防工程浓缩至14.5%的水平。Dunford et al。(2003)连续使用逆流二氧化碳超临界流体处理(2 l /分钟的流量和油流量的0.7 l / min)的de-acidification米糠油等压和等温条件(范围13.8 - -27.5 MPa的压力和温度范围内45 - 80°C),观察到分离为13.8 MPa和80°C是有效的在de-acidification谷维素的损失。

在过去的几年里,一直尝试利用超临界流体从稳定米糠中提取脂质。金et al。(1999)提取和分离米糠油富含必需脂肪酸(EFAs)使用超临界流体过程。赵et al。(1987)进行分级提取米糠油的超临界流体在14.7 - -34.3 MPa的压力,并在一个固定的温度40°C。他们发现石油产量的差异(18.6 -22.0%)提取在不同的压力。定性差异表明,获得的分数在高压力包含更少的FFA和蜡或油不皂化物。磨的麸皮也发现有效地减少所需的二氧化碳和提取时间。拉姆齐et al。(1991)相比不同的米糠油提取过程包括溶剂萃取(己烷)、超临界流体,用5%的乙醇co-solvent医药。溶剂萃取的石油产量是20.2%,18.0%为超临界流体萃取和超临界流体与改性剂为18.2%。超临界流体和超临界流体co-solvent拔牙、他们使用35°C 5 h 20.5克/分钟的流量在1升船在30.0 MPa。他们也比较中甾醇成分浓度提取:9.4,7.3和8.3毫克每克米糠油甾醇己烷,分别作为和co-solvent拔牙、医药。 Entrainers (ethanol and chloroform) and separation columns were used by Saito et al. (1993) for SFE of rice bran oil with CO2 at 40-100 °C and at 8.2-19.8 MPa. A separation column (silica gel-supported nitric acid column) was effective in the fractionation of fatty acids whereas the ethanol entrainer increased extraction efficiency up to 1.6 times. There was not much difference in FFA composition with or without entrainers. For example, C16:0, C18:1, C18:2 were 18.6, 42.5 and 35.1% of total FFA for SFE extraction, respectively whereas their concentrations in SFE with ethanol extraction were 18.2, 43.1 and 35.4%, respectively. Higher temperatures increased the fractionation of fatty acid esters.

继续阅读:传质模型

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