超臨界萃取技術的介紹及應用

任勇

摘要：本文對超臨界萃取技術的優勢及其在食品工業生產中的運用進行了闡述， 并分析了超臨界萃取技術在運用中所存在的問題。

關鍵詞：超臨界萃取；食品工業；應用

超臨界萃取技術（SFE）是一種新型的萃取分離技術，歐美國家在上世紀70年代便將其運用到工業生產中，國內在SFE研究方面起步較晚，工業運用更是少之又少。在此之前，國內在天然有機物的分離方面通常采用蒸餾法、有機溶劑萃取等傳統方法。由于蒸餾法需要在一定程度加熱升溫，因此不適用于含有易分解物質的分離，而有機溶劑萃取法則需要通過脫溶，保證提取物的純度，但此過程容易造成目標物品質的下降，而SFE能夠有效地彌補傳統提取方法的不足。

1. SFE基本原理

在一定溫度下，通過不斷加壓，氣體會逐步轉化為液體，而在一定溫度下，通過不斷升溫，液體又會逐漸轉化為氣體，對于某一特定物質總會存在一個臨界點，使其狀態維持在液體與氣體的中間狀態，而這一點就叫做臨界點，而達到臨界狀態的物質就是超臨界流體（SF）。SF及擁有類似氣體高穿透性又保持了液體的高溶解性。總而言之，SFE就是采用處于臨界狀態的一特定物質對目標物進行萃取的高效分離技術。

2. 流體材料

能夠作為SF的物質有很多，如CO2、CH3CH3、CH4O、NH4和H2O等。但采用SFE提取天然產物時，通常選用CO2作為SF。這是因為CO2臨界溫度為（Tc=31.06℃），是SF中臨界點最接近室溫的，因此采用CO2萃取天然物質時可以在室溫下完成，而萃取完成后恢復至常溫常壓后CO2能夠瞬間恢復至氣體與目標物分離。此外，CO2以臨界壓力（Pc=7.39Mpa）適中，臨界密度（ρ=0.448g/cm3）高，對有機物溶解能力強、選擇性好，價低、無毒、環保、惰性等優勢，成為最常用的SF。

3. 夾帶劑的使用

為提高SF的溶解性，增加溶質溶解度對溫度、壓力的敏感程度，調整SF的臨界參數，在采用SFE對有機物質進行提取時，通常需要在SF中加入一定量的夾帶劑。

4. SFE在工業中的應用

4.1 SFE在油脂工業中的應用

常見的制油工藝主要包括壓榨法和浸出法。壓榨法出油率低，經壓榨后的餅粕餅粕殘油量高，不便于在此加工，其中蛋白質等營養物質也遭到破壞，利用價值低。而浸出法具雖有出油率高，餅粕殘油低，蛋白質不變性的優點，但浸出過程使用的有機溶劑需經過特殊工藝脫除，且常用的浸出溶劑己烷易燃、易爆的，工作安全性低。而采用SFE工藝制油不僅食用油油品較好，由于萃取工藝是在低溫和無氧情況下完成，這就保證了食用油中特有的天然物質成分如甾醇類物質、維生素及其他一些熱敏物質不被破壞。此外，采用SFE工藝制油工藝流程相對簡單，不需要專門設計復雜的脫溶裝置，萃取劑五毒、穩定且易回收。因此，SFE受到了越來越多的專家學者的關注。而SFE方法已被運用于紅花籽油、燕麥油、核桃油、桂花油等特殊油料的提取。

4.2 天然香料的生產

SFE不僅可以用于制油工藝還可以用于天然香料的生產，例如，精油。此外，采用SFE技術從天然香料中提取精油可以較為良好地保留其中的風味物質，如玫瑰花中的玫瑰精油，辣椒中的辣椒素等。張晨等采用SFE提取甜橙皮油時發現，甜橙皮油中檸檬烯含量較其他提取方法所更高，這也說明SFE能夠良好的保留目標物中的風味物質。

4.3 白酒芳香味物質萃取

在白酒生產過程中，如何處理廢糟液是令每個白酒生產廠家頭疼的問題，廢醪中主要含有糖、蛋白質、纖維素、殘糖、短纖維、氨、磷、鉀等成分。如果直接排放不僅會污染環境，同時也是一種極大的浪費。由于在酒糟、底窖酒糟和扔糟中存在勾兌白酒所需的物質，而SFE能夠完美的對其中的芳香物質進行提取。因此，五糧液集團便建基了于SFE的萃取裝置，從酒糟、底窖酒糟和丟糟中提取勾兌白酒所需的物質，用于配制酒的生產，提高了白酒的產率，避免了資源的浪費。

5. 展望

與傳統的萃取分離方法相比，SFE技術具有明顯的優點，同時也存在尚待解決的問題。主要包括SFE設備成本高、生產效率低、設備強度要求高、設備易腐蝕、易堵塞。但作為一種公認的綠色提取技術，SFE正向著更為廣闊、光明的方向發展。雖然此項技術在我國起步較晚，但由于國家的大力支持，我國正在逐步縮小與世界的差距。此外，我國自然資源豐富使得大力發展SFE技術具有了更加深遠的意義。