超臨界流體萃取技術在食品工業中的應用

◎ 馬雪梅，劉敦華

（1.寧夏大學農學院，寧夏 銀川 750001；2.寧夏食品檢測研究院，寧夏 銀川 750001）

近年來，隨著食品安全問題不斷發生，消費者對食品安全和食品營養的要求越來越高，促進了食品企業不斷尋求更先進的技術改進食品工藝，以期能夠更好地保留食品的營養成分和口感，減少營養物質的損失，以滿足不同消費者的需求。從農副產品原料中提取營養成分加工成不同產品是食品生產的一個重要環節，提取技術的先進與否是決定食品品質的關鍵因素。

常用的提取技術有溶劑浸提法、壓榨法、超聲波輔助萃取法、微波提取法、酶提取法、膜分離技術、超臨界流體萃取法（Supercritical fluid extraction，SFE）等[1-2]。超臨界流體萃取法是一種新的分離提取技術，被越來越廣泛地應用于食品行業。超臨界流體萃取技術是利用超臨界氣體作萃取劑，從液體或固體物料中萃取、分離和純化有效成分。與傳統溶劑萃取法相比，其優勢是沒有溶劑消耗和殘留，避免了萃取物在高溫下的熱劣化，并且可除去原料中的農藥和殺蟲劑，保護生物活性物質，作為萃取溶劑的氣體無毒、易回收，不會造成環境污染[3]。可作為萃取劑的氣體有二氧化碳、乙烯、丙烯、乙烷、甲醇、乙醇等[4]，CO2是應用最廣、研究最多的氣體。

1 超臨界流體萃取技術在食品工業中的應用

1.1 采用超臨界萃取技術脫除咖啡中的咖啡因

運用超臨界流體萃取技術可以對食品中的一些物質進行選擇性去除，最廣泛的應用為生產無咖啡因的咖啡，該技術目前已經非常成熟并且被廣泛應用。早在1955年，劉錦耀[5]等就研究了超臨界流體萃取法脫除云南小粒咖啡豆中的咖啡因，對比了經SFE處理和未經SFE處理的咖啡豆中的咖啡因的含量，確定SFE技術對咖啡因的脫除效果，發現在適當的壓力和萃取溫度下，利用SFE技術可將小粒咖啡中大部分咖啡因脫除，萃出率可到75%以上。

1.2 采用超臨界流體技術萃取啤酒花中的有效成分

啤酒花的質量好壞直接影響啤酒的質量和口感，啤酒花中的主要成分是α-酸、啤酒花精油、類黃酮類物質等，這些有效成分會隨著儲存時間的延長而降低和被氧化，使啤酒花中的有效成分的利用率明顯降低。因此，提取啤酒花中有效成分以便于保存及降低運輸費用、提高有效成分利用率是十分必要的[6]。傳統方法是用有機溶劑進行萃取，缺點是產品質量差，且存在化學溶劑殘留。采用超臨界流體技術從啤酒花中提取有效成分可以改善這一現狀。研究者[7]研究了不同溫度、不同壓力、不同濃度的乙醇（改性劑）和料液比對啤酒花中黃酮類物質的萃取率的影響。結果表明，在50℃、25MPa、料液比（50+50）、乙醇濃度80%時，啤酒花中類黃酮類物質的萃取率最高。

1.3 超臨界流體技術提取香精香料

傳統的香料提取方法有蒸汽蒸餾、精餾、溶劑萃取、浸取，壓榨等方法，但在提取過程中，容易產生熱分解、溶劑殘留，部分芳香物質揮發損失等問題。而用超臨界流體萃取技術就可解決這些問題，獲得能保持天然色、香、味的高品質香精香料。目前，已用該方法從紫丁香、玫瑰花等香花類原料中提取高質量的精油，從杏仁、八角茴香、薄荷等食用香辛料中提取優質精油[8]。

1.4 超臨界流體技術提取天然色素

天然色素是應用非常廣泛的食品添加劑之一，不僅被應用到糖果、飲料、糕點等食品中，還被應用到醫療保健品的生產，具有廣闊的前景和市場。采用先進的分離技術提高天然色素產品的品質，對促進食品行業的發展具有重要的作用。與傳統的提取工藝相比，超臨界CO2萃取技術在天然色素的提取方已經顯現出了明顯的優勢。目前，已成功應用于天然色素的提取和精制工藝中，主要集中在異戊二烯衍生物類（如胡蘿卜素、葉黃素、辣椒紅色素、番茄紅素、玉米黃素等）、多酚類（如花青素、可可色素等）、四吡咯色類（如葉綠素）、酮類（如紅曲色素、姜黃色素等）、醌類（如紫草色素）等幾大類色素[9]。

1.5 超臨界流體技術提取植物籽油

植物籽油如亞麻籽油、枸杞子油、沙棘籽油、南瓜籽油和葡萄籽油等中含有大量的不飽和脂肪酸和生物活性成分等，具有很好的保健作用，是功能性食品的重要原料之一，已經引起了廣泛的研究和關注，如何高效地從原料中分離提取出植物籽油也成為關注的重點，超臨界流體萃取技術在這一方面再次顯示了無可比擬的優勢，利用超臨界CO2萃取技術能夠有效避免溶劑殘留，且能夠脫除原料中的農藥殘留等污染物，是一種綠色潔凈的分離技術。唐韶坤等[10]探討了利用超臨界流體萃取技術從廢棄葡萄籽中萃取葡萄籽油的可行性，確定了萃取溫度、萃取壓力、CO2用量及不同原料對葡萄籽油產率的影響。鄭蕓嶺[11]綜述了超臨界流體萃取在大豆油、萊籽油、米糠油、魚油及γ-亞油酸提取中的應用。

2 超臨界流體萃取技術存在的問題

2.1 萃取氣體的選擇性

萃取氣體是超臨界流體技術的關鍵，根據目標成分的不同，需要選擇不同的萃取氣體，且對于一些復雜的成分和分子量大的成分，應用單一的萃取劑有時無法有效地進行萃取，需要選擇合適的夾帶劑來提高萃取的效果。此外，萃取氣體的質量和安全性也影響最終產品的品質。

2.2 萃取設備的局限性

超臨界流體萃取設備需要耐受較高的壓力，這無形中增加了設備的固定成本，且萃取釜容積有限，無法做到工業上大批量生產，從而限制了其在工業中的應用。

3 展望

目前，超臨界流體萃取技術已廣泛應用于食品、藥品、生物等各個方面，在食品工業方面，國內外已有數百例關于超臨界流體萃取技術進行有害成分去除、有效成分提取的研究，取得明顯的效果且已投入工業化生產[12]。面對復雜的食品基質，將超臨界超臨界流體萃取技術與其他前處理技術和提取技術結合使用將是后續的研究方向。總而言之，超臨界超臨界流體萃取技術為食品工業開辟了廣泛的應用市場。