沙棘

LOGO指导教师：武运超声波辅助沙棘果油提取工艺研究班级：食品科学与工程第5组学生：唐帅田志仇小军程俊嘉图力古尔胡嘉亮Ppt演示：田志沙棘（HippophaerhamnoidesL.）为胡颓子科酸刺属的灌木或小乔木，别名醋柳、黑刺、其察日嘎纳（蒙名）、达普（藏名）、吉汗（维吾尔名）。沙棘具有优异的生态效益和经济价值。我国是沙棘资源最多的国家，分布在全国20个省、自治区、直辖市的430多个县。我国对沙棘的系统研究工作始于1980年代中期，起步较晚，未形成系统研究成果。1990年代中期，我国沙棘产区先后进行了沙棘资源清查工作，由此确立了中国是沙棘大国的地位，随后在全国范围内普遍开展了沙棘的开发利用研究。从全国来看，引进种植大果沙棘的主要地区有黑龙江和新疆两个省区，新疆大果沙棘主要为环准格尔盆地地区，特别是阿勒泰地区，青河县已经在发展规划中将沙棘综合利用开发项目立项。•沙棘果实营养成分丰富，可利用价值很高。每100g果实中维生素C含量高的可达1900mg，维生素E含量为15～220mg。生物活性成分190多种，富含多种维生素（如维生素A、B1、B2、B6、E、K、P）、黄酮类、甾醇类、多种氨基酸等，果实中的维生素含量几乎居一切果蔬之首。•沙棘油是通过一定的物理条件从沙棘果实中提取的物质，是一种高营养、高经济价值的天然物质。其中含有大量营养活性物质，沙棘油具有良好的保健和药理作用。沙棘具有明显的保肝作用。提取的果汁或油有防止脂肪肝形成的作用，它能减少肝脏总脂质及组分的含量，还可防止肝细胞以及由酒精引起的细胞质、微粒体和肝脏蛋白质减少。沙棘油内服、外用对治疗黄褐斑、慢性皮肤溃疡也有很好效果。对手术后伤口愈合、消除疼痛、减少不良反应也有很好作用，其具有很大的开发前景。•沙棘油在食品、保健品、化妆品等领域已有广泛应用。现代药理研究认为，沙棘籽油的主要药理作用除对心脏、肝脏有较好的生物活性作用外。还有抗溃疡、降血脂和抗肿瘤等作用．具有广泛的药用前景。制取沙棘油的两种方法1.压榨法制沙棘油以沙棘鲜果为原料,将果肉经蒸汽和生榨处理,得到果汁,再以80℃至85℃的温度加热1-3小时,冷却后进行分离,获得沙棘油。2.溶剂浸取法制沙棘油用果肉作制油原料,以有机溶荆作萃取剂,工艺过程为浸取----蒸发----冷凝，其中值得提出的是‘转子蒸发器’装置，它是在一个圆筒状蒸发器身中装一个转动的多层转子，浸提油溶液自预部进入,逐级下降并被真空蒸发脱溶,沙棘油最后进入蒸发器底部的接受器中。另外,将有机溶剂预浸取后的饼粕再用液态氮冷冻2至3分钟,室温下放置1.5至3小时,继而在45℃至50℃温度下干燥,然后再进行一次浸取。这个方法能使出油率提高2%至3%还有一种方法是以气态溶剂作浸取剂。这种制工艺除浸取蒸发外,需增加压缩冷凝系统。对于中残留的溶剂,可借助纯氮气鼓泡除去浸取浸取：也称之为浸出，用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程。浸取浸取速率浸取过程：(1)溶剂从溶剂主体传递到固体颗粒的表面；(2)溶剂扩散渗入固体内部和内部微孔隙内；(3)溶质溶解进入溶剂；(4)通过固体微孔隙通道中的溶液扩散至固体表面并进一步进入溶剂主体。一般而言．第一、二两步都很迅速，不是浸取过程总速率的控制性步骤。溶质通过多孔固体的扩散可用有效扩散系数来描述，而有效扩散系数与Fick定律有关。链接：Fick定律浸取的其他问题1．相平衡浸取过程中的相平衡用分配系数KD表示KD＝y/xy——达到平衡时溶质在液相中的浓度x——平衡时溶质在固相中的浓度2．溶剂的选择KD大且对目的物质的选择性高，溶剂的价格应低廉，无腐蚀性，无毒，闪点高，无爆炸性，产品中易去除,容易回收。3．增溶作用原先不溶或难溶性的生物大分子物质向可溶性的、分子量较小的生物物质转变，但不能过度。也有向不溶性转变的。4．固体原料的预处理：如粉碎、干燥等。大家都知道相似相容这一原理。“相似”有两个方面：1.分子结构相似，2.分子间作用能相似，即分子问相互作用力相似。在生物工业上，对后一点考察较多。分子问相互作用力主要指的是分子极性，而溶剂的介电常数是反应分子极性的重要指标介电常数是一个化合物摩尔极化程度的量度，如果已知介电常数，就能预测该化合物是极性的还是非极性的。物质的介电常数可通过测定该物质在电容器二极板间的静电容量C来决定。根据目标物质的介电常数，寻找极性相接近的溶剂作为浸取剂，是溶剂选择的重要方法之一。浸取的溶剂选择食用油脂的介电常数一般介于2-4之间目前油料作物的浸取剂主要有正己烷，石油醚（沸程30-60）、石油醚（沸程60-90）、乙酸乙酯、异丙醇、三氯甲烷、无水乙醚等。作为提取油脂的理想溶剂应该对提取油的溶解性和选择性好，性质稳定，价格低廉，来源广泛，商品性好。正己烷介电常数与油脂接近，油脂提取率高，溶剂回收率高，对环境影响小，适合被用来提炼植物油脂。因此综合考虑以上因素，目前沙棘油提取应用较为广泛浸取剂的是正己烷。超声波辅助浸取的原理超声波提取技术是近年来应用在有效成分提取方面的一种较为成熟的手段。超声波是一种弹性机械振动波，能破坏细胞膜，使溶媒渗透到细胞中，从而加速有效成分溶解，以提高其浸出率。超声波提取主要依据其三大效应：空化效应、机械效应和热效应。1空化效应超声波在液体中传播时，使液体介质不断受到压缩和拉伸，而液体耐压而不耐拉，液体若受不住这种拉力，就会断裂而形成暂时的近似真空的空洞进而发生崩溃。崩溃时空洞内部最高瞬间压可达到几万个大气压，同时还将产生局部高温以及放电现象等，这就是空化作用。在浸取过程中，由于受到超声作用而产生空化效应，使溶剂在超声瞬间产生的空化泡的崩溃，随空化泡的爆破，而形成巨大的射流冲向植物固体表面，使其溶剂很快渗透到物质内部细胞中，借以空化泡的爆破的冲击力打破细胞壁，使细胞内化学成分在超声作用下直接和溶剂接触，加速了有效成分快速地向溶剂中溶解的过程，使细胞外出现浓度差促使化学成分由高浓度溶液向低浓度溶液中扩散，大大地加速了提取过程，细胞内的化学成分迅速转入溶剂，在细胞被破碎的瞬间生物活性保持不变，破碎速度和提出率均可得到提高。•2.机械效应•机械效应是超声波在液体内传播过程中，传播的机械能使液体质点在其传播空间内发生振动，从而强化液体的扩散、传质。•机械效应伴随着空化效应的产生而产生，主要由辐射压强和超声压强引起。辐射压强可能引起两种效应，其一是简单的骚动效应，其二是在溶剂和组织之间出现摩擦。这种骚动可使蛋白质变性，细胞组织变形。而超声压强将给予溶剂和组织以不同的加速度，即溶剂分子的速度远远大于组织的速度，从而在它们之间产生摩擦，这力量足以断开两碳原子之键，使生物分子解聚。使细胞壁上的有效成分溶解于溶剂之中。•3.热效应•超声波在液体中传播时，其机械能被介质吸收而转化为热能，使介质自身温度升高，进而对液体引发各种作用，称为超声的热效应。•热效应伴随着空化效应的产生而产生。产生热能的多少主要决定于介质对超声能的吸收，所吸收能量的大部分或全部将转化为热能，从而导致组织温度升高。这种吸收声能而引起的温度升高是稳定的。所以超声波可以使组织内部的温度瞬时升高，加速有效成分的溶解。•此外，超声波还可以产生许多次级效应，如乳化、扩散、击碎、化学效应等。这些作用也促进了植物体中有效成分的溶解，促使有效成分进入介质，并与介质充分混合。•总之，超声波在液-固提取分离过程中产生的空化效应及伴随的各种次级效应的作用，而促进了物质中成分向液体的溶解，从而加快提取分离过程的进行，以提高了提取率。超声波辅助沙棘油的基本提取步骤沙棘果→净选除杂→干燥→粉碎→过筛→称重→加入一定体积的正己烷溶剂→超声波辅助热浸取→抽滤→旋转蒸发仪挥干溶剂→称重→计算沙棘油含量闫克玉,杜紫娟等人在正交试验法优化沙棘油的提取工艺中，用恒温水浴锅浸取沙棘果肉后冷却、减压回收溶剂至无溶剂气味，计算沙棘籽油提取率，得沙棘油提取率与料液比、浸取温度、浸取时间之间的关系如下1.料液比对沙棘籽油提取率的影响从下图可以看出，随着料液比增大，沙棘籽油提取率先升高，后降低，当料液比为1g∶5ml左右时，沙棘籽油提取率最高。因此，当料液比偏离1g∶5ml越远时，沙棘籽油提取率越低，增加溶剂用量提取率并没有显著增加，综合来看，正己烷提取沙棘籽油的最佳料液比为1∶5（g/ml）。7.807.857.907.958.008.058.108.158.201:31:51:71:91:11料液比提取率/%2.提取温度对沙棘油提取率的影响从图中可以看出，随着提取温度的升高，沙棘油提取率降低，提取温度从30℃到50℃时，沙棘籽油提取率显著增高，从50℃到70℃时，沙棘籽油提取率有所降低。得出正己烷提取沙棘油的适宜温度为50℃。0.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.003040506070温度/℃提取率/%3.提取时间对沙棘籽油提取率的影响7.007.207.407.607.808.008.208.408.608.809.009.20306090120150时间/h提取率/%从上图可以看出，随着提取时间延长，沙棘籽油提取率先升高，后降低。当提取时间为30-90min间时，沙棘籽油提取率显著升高，当提取时间超过90min后，沙棘籽油提取率有所降低。有效物质从细胞内溶解到细胞外，达到浓度平衡需要一定的时间，一般在达到平衡之前，提取时间越长，溶出的越多，但到溶解平衡以后，再延长提取时间会增加杂质的溶出量，已没有必要。因此，综合考虑得出正己烷提取沙棘籽油的最佳提取时间为90min左右。超声波功率对提油率的影响由下图可知,随着超声波功率的增加,提油率呈直线上升。这由于超声波功率增加后,超声波强度增强,对沙棘果肉的破碎力度增大进而使提油率上升。•浸取提油工艺最大的特点是出油率高、生产成本低，这也是浸取油的价格一般要低于压榨油的原因之一。在浸出过程中，会有溶剂残留。加上通过浸出后再精炼的油，由于经过多道化学处理(采用碱炼法、直接蒸汽法等),会使油脂中的部分天然成分被破坏。这是今后待解决的问题！看情况再加一点谢谢大家！！