葡萄籽油的提取与精制

2022-09-10

葡萄是世界上普遍栽培的水果之一, 据统计, 全世界年产葡萄约7000万吨, 中国年产葡萄约140万吨[1], 而且还在逐年增加。其中约80%用于酿酒, 7%用于加工果汁及其它葡萄产品, 13%用作食用[2]。酿酒或进行果汁加工的副产品主要是葡萄皮与葡萄籽, 两者约占鲜果的2 0%, 但大多数企业一般是将皮籽丢弃或发酵后用作肥料, 这种处理方法不仅造成环境污染, 对资源也是一种浪费。

葡萄加工企业的下脚料, 葡萄籽的含油量约为14%~17%[3]。葡萄籽油属于含有不饱和脂肪酸的半干性油脂, 其脂肪酸组成中的主要成分为亚油酸, 含量达7 0%以上。葡萄籽油具有软化血管、降低血液黏度和防止血栓形成等多种生物学功效, 还可产生维持上皮与神经细胞正常结构与功能及抗氧化、抗衰老、保护视力、促进儿童生长发育等各种生理作用[4,5]。

目前提取葡萄籽油的方法主要有:水蒸气蒸馏法、有机溶剂提取法、超临界流体萃取法[6]和生物酶提取法[7]。对葡萄加工副产物的综合利用研究, 具有十分重要的意义。它既可避免环境污染, 又可提高经济效益, 变废为宝。但是现阶段工业生产上对从葡萄籽中提取葡萄籽油的研究, 大多仅是从提取剂选择、提取温度、提取时间及提取料液比等方面进行改进。

对葡萄籽油的提取方法进行了稍加改进:先对葡萄籽粉碎水选将籽和壳分离, 再用籽仁直接进行提取。这样节省了提取时间, 也可以节约提取剂的用量, 水选分离的葡萄籽壳还可以直接进行低聚原花青素 (O P C) 、单宁、蛋白质等的提取, 提高了效率, 降低了成本, 也减少了污染。

为与现阶段工业大规模生产工艺相适应, 本文探讨用有机溶剂提取法和索氏提取法, 均以石油醚作为溶剂从葡萄籽中提取葡萄籽油, 并就常规操作方法和改进方法进行实验对比。

1 实验

1.1 原料及试剂材料

葡萄籽;石油醚 (60℃~90℃) 、过氧化氢 (30%) 、氢氧化钠、活性炭、0.5mol/L氢氧化钾-乙醇溶液、酚酞、0.1mol/L盐酸标准溶液、0.1mol/L硫代硫酸钠溶液、15%碘化钾溶液、0.5%淀粉指示剂、四氯化碳或氯仿、盐酸、硫酸、碘、高锰酸钾、冰乙酸、重铬酸钾、韦氏液。

组织捣碎机、索氏提取仪、高速冷冻离心机、恒温水浴锅、烘箱、玻璃器皿等。

1.2 工艺流程

常规工艺方法:葡萄籽→粉碎→提取→分离→精制→鉴定→葡萄籽油[8];改进后工艺方法:葡萄籽→粉碎→水选→离心分离→提取→分离→精制→鉴定→葡萄籽油。

在葡萄籽粉碎后, 用水作溶剂将葡萄籽仁和壳先进行分离, 可为后续的葡萄籽油提取缩短时间, 节约提取剂的用量。此外分离出的葡萄籽壳也能做为低聚原花青素 (OPC) 、单宁、蛋白质等提取的原生态无污染原材料。

1.3 实验

(1) 葡萄籽仁的水选粗分离。

(1) 取100g干燥葡萄籽加水 (1 0 0 m L, 1 5 0 m L, 2 0 0 m L, 2 5 0 m L, 3 0 0 m L, 3 5 0 m L40 0m L) , 用组织捣碎仪粉碎10 mi n。

(2) 将上述粉碎物用高速冷冻离心机离心12min (5000r/min) 。

(3) 离心后产物分三层 (水层、粗葡萄籽仁层、葡萄籽壳层) , 取粗葡萄籽仁层。

(4) 将粗葡萄籽仁进烘箱在3 5℃下烘干2 4h。

(5) 称量粗葡萄籽仁质量M1。

(6) 计算粗葡萄籽仁的分离率。

葡萄籽仁分离率

式中:M0为干燥葡萄籽质量, 100g。

(2) 提取与精制。

索氏提取法和石油醚浸提法。

常规方法:高温精制, 活性白土脱色, 得到具有透明黄色, 核桃仁味道的葡萄籽油[9]。

优化后方法:将粗油进行离心, 高速冷冻离心机离心5min (4500r/min) , 分层后取油层 (上层) 即得具有透明黄色, 核桃仁味道的葡萄籽油精油。

(3) 鉴定。

用常规方法测定精制葡萄籽油的皂化值、碘价和密度, 评价油品质量。

1.4 提取条件优选

因本实验主要针对工业上生产葡萄籽油的改进, 故要考虑提取条件的可行性, 操作要简单方便。设备投资成本低, 最好是常温常压;提取剂毒性小、用量少, 减少污染。具体实验条件设计为常温 (10℃左右) , 提取剂:石油醚 (60℃~90℃) , 提取时间分别是:2 h, 4 h, 6 h, 8 h, 1 0 h, 1 2 h, 料液比:1∶7。

2 实验结果

2.1 葡萄籽粉碎水选分离结果

对葡萄籽仁进行粉碎水选分离实验, 并就8组水选料液比实验所测出的葡萄籽仁分离率进行比较分析:当水选料液比 (葡萄籽质量/水体积) 在1∶2.5时, 最经济, 分离效果好。

2.2 葡萄籽油提取实验结果

葡萄籽仁索氏法和溶剂法浸提两种提取方法均用石油醚做溶剂, 具体提取结果见表1。

2.3 常规方法和改进方法的提取率进行对比, 具体数据及结果

见表2

2.4 两种提取方法消耗溶剂量对比, 其实验结果见表3

传统的葡萄籽直接提取法和改进后的葡萄籽粉碎水选分离取仁提取法进行了2 h, 4 h, 6 h, 8 h, 1 0 h, 1 2 h的六组对比实验中, 对消耗的相同溶剂的量按每提取出1 g葡萄籽油所需的提取剂-石油醚的量换算, 并进行比较, 结果见表3。

2.5 葡萄籽油质量鉴定结果

根据常规油品质量检测方法, 分别对葡萄籽油的皂化价、碘值和密度做了质量鉴定, 其结果均符合国标要求。

2008.4

3 实验结果分析

3.1 水选分离料液比的确定

确定合适的水选分离料液比对提取葡萄籽油实验至关重要, 在生产上更是收益与成本核算最经济化的一个指标值。本实验定为干葡萄籽质量︰水体积=1︰2.5, 分离率为4 8.3%, 由实验结果看出, 当水的体积增大时, 料液比为1︰0.5~1︰2.5时分离率上升越明显, 当料液比大于1︰2.5时, 相对前者分离率上升不是明显。

其次, 查阅相关资料, 一般葡萄籽中, 葡萄籽仁占葡萄籽质量的50%~55%, 本实验定的料液比下葡萄籽仁分离率已达到4 8.3%, 分离出了9 0%以上的仁。葡萄籽是一种廉价原材料, 如果用提高水溶剂量来提高分离率是不经济的。

最后, 工业生产要衡量它的产出效益和投入成本, 用水作溶剂分离提取就是为降低成本, 投入大量的水能提高分离率, 姑且不计水的成本, 但过量的水会增大后续的离心分离成本。

3.2 常规提取方法和改进后提取方法的实验结果比较分析

(1) 提取时间结果分析。

由表2结果可以看出, 葡萄籽油的索氏提取和石油醚浸提两实验中, 葡萄籽经水选分离后取仁进行提取的效果要比直接进行提取的效果好, 首先在提取时间上明显缩短, 改进后的提取方法在2 h的提取率超过了常规提取方法10h提取时间的提取率。这也就是在工业生产中, 如果要求4.2%的提取率时, 改进后方法的提取时间是常规方法所需提取时间的五分之一, 在相同提取时间里, 企业可以增加四倍的产值。

(2) 提取剂用量结果分析。

由单位提取葡萄籽油量所需提取剂量的换算数据及表3结果可以看出, 葡萄籽油的索氏提取和石油醚浸提两实验中, 在提取时间较短时, 葡萄籽经水选分离后取仁进行提取所需溶剂-石油醚的量要远远少于直接进行提取需提取剂-石油醚的量。这也就是在工业生产中, 如果是2 h提取时间, 提取相同质量葡萄籽油, 改进后的提取方法所需提取剂量是常规提取方法所需提取剂的五分之一;这又可以为企业节约了四倍的提取剂成本, 减少了环境污染。

3.3 提取油质量鉴定结果分析

经鉴定, 在上述工艺条件下精制得到的葡萄籽油的各项指标均符合葡萄籽油的理化指标 (引用国际标准) 。改进后提取方法所提取出的葡萄籽油在品质上符合国标要求。

4 结论及讨论

4.1 葡萄籽油提取工艺条件

葡萄籽油提取工艺中, 各影响因素很多, 但鉴于是工业上的规模化和产业化, 必须考虑成本、安全和环境保护。具体条件为常温常压, 料液比为1∶7, 提取剂为毒性较小的石油醚 (60℃~90℃) , 粉碎度为工业生产上要求的普通粉碎即可。

4.2 葡萄籽油提取的改进方法和常规方法对比

改进后的葡萄籽油提取方法和常规提取方法相比较, 工业生产上同样量的葡萄籽原料进行提取, 改进后的方法比常规方法缩短了四倍的时间;改进后的方法用水作溶剂进行初选, 比常规方法节约了四倍的提取剂-石油醚 (60℃~90℃) , 大大降低了成本, 保护了环境。

4.3 葡萄籽壳的利用

葡萄籽中, 葡萄籽仁和壳基本是各占一半, 葡萄籽壳中含有大量有效成分, 改进方法中, 葡萄籽粉碎水选分离后, 葡萄籽仁进行葡萄籽油的提取, 而葡萄籽壳就可进行其他成分的提取和分离了。

4.4 讨论

(1) 在葡萄籽仁的水选粗分离实验时如果分离效果不太明显时, 可以延长离心时间, 或者提高离心转速, 也可以进行多次水选离心分离等方法。

(2) 在葡萄籽油精制中, 延长离心时间或者提高离心转速, 精油纯度会更纯。

2008.4

摘要：对常规的葡萄籽油的有机溶剂提取法加以改进, 先将葡萄籽粉碎, 水选, 离心分离后取仁, 再用有机溶剂提取。对常规葡萄籽油的精制方法加以优化, 减化常规方法中繁琐的油浴、加药、调pH、洗涤等操作, 而将葡萄籽粗油直接进行水选离心分离。此方法依然满足工业上规模化和产业化的要求, 为企业降低成本, 减少环境污染, 提供理论依据。

关键词：葡萄籽油,水选分离,提取,精制