含脂溶性机能性成分的调和油的制备方法与流程

本发明为有关一种含脂溶性机能性成分的食用调和油的制备方法，其中不使用有机溶剂而直接使用食用油进行超声波振荡。

背景技术：

脂溶性机能成份的萃取纯化技术中，传统上使用溶剂萃取或高温水萃的方式来进行，皆有溶剂残留及有机结构破坏的问题存在。近年来在可持续发展的观念下，减少对石化原料的依赖、开发对环境友善、安全的制程，为目前业界及学界的大方向。

使用食用油作为超声波萃取的有机相溶剂的技术为一具有潜力的绿色制程，此方式节省了传统食用油加工上，先以石化溶剂萃取功能性成分，去除溶剂后再将该成分溶于食用油的步骤，不仅超声波萃取提升了提取效率，节省去除溶剂的步骤也大幅缩短了处理时间。

Ying Li,et al.,Green ultrasound-assisted extraction of carotenoids based on the bio-refinery concept using sunflower oil as an alternative solvent,Ultrasonics Sonochemistry,Volume 20,Issue 1,January 2013,Pages 12-18,ISSN 1350-4177，揭示利用葵花油作为溶剂，以超声波萃取的方式自胡萝卜碎块中萃取功能性成分：类胡萝卜素(carotenoids)，并与溶剂互相比较。超声波油相萃取可于20分钟得到含334.75mg/lβ胡萝卜素的葵花油混合物，而以正己烷做溶剂萃取需60分钟才能得到接近的产率(321.35mg/l)。操作变量为处理时间、功率密度及操作温度，使用探针式超声波源。此论文的方法并无考虑到萃取成份及油脂可能因空气中的氧气而有氧化酸败劣化现象，且油脂比热变化大，非控温水浴可降温处理，不利于成品符合食用油标准。

SébastienVeillet,ValérieTomao,FaridChemat,Ultrasound assisted maceration:An original procedure for direct aromatisation of olive oil with basil,Food Chemistry,Volume 123,Issue 3,1December 2010,Pages 905-911,ISSN 0308-8146，揭示利用橄榄油做为溶剂，以超声波萃取自罗勒叶碎片内萃取含芳香基的精油，形成加值调合油。芳香化橄榄油是地中海区域的新趋势，同时可以提升感官及营养价值，利用此制程可省略使用有机溶剂萃取精油在精炼后加入橄榄油的程序，可有效节省制程时间，以芳樟醇(linalool)及丁香油酚(eugenol)做为芳香精油标的物。此论文的方法同样地并无考虑到萃取成份及油脂可能 因空气中的氧气而有氧化酸败劣化现象，且油脂比热变化大，非控温水浴可降温处理，不利于成品符合食用油标准。

Farid Chemat,SandrinePe′rino-Issartier,Lynda Loucif,Mohamed Elmaataoui and Timothy J.Mason,Enrichment of edible oil with sea buckthornby-products using ultrasound-assisted extraction,Eur.J.Lipid Sci.Technol.2012,114,453–460，揭示利用超声波辅助萃取将沙棘果渣的类胡萝卜素直接加到食用油中，以单位功率(每克油)、操作温度及操作时间做为变量，得到于0.67W/g油、35℃下，可于20分内得到含51.64mg/L类胡萝卜素的食用油，相较溶剂萃取不仅较省时，效率也较高。此论文的方法同样地并无考虑到萃取成份及油脂可能因空气中的氧气而有氧化酸败劣化现象，且油脂比热变化大，非控温水浴可降温处理，不利于成品符合食用油标准。

Fanny Adam,MarylineAbert-Vian,Gilles Peltier,FaridChemat,Solvent-free ultrasound-assisted extraction of lipids from fresh microalgae cells:A green,clean and scalable process,Bioresource Technology,Volume 114,June 2012,Pages 457-465,ISSN 0960-8524使用“无溶剂”的超声波辅助萃取制程于微藻细胞的脂质萃取，以超声波功率、操作温度、固液比及操作时间为变量做最适化分析。将溶剂以水取代正己烷，将原本的破胞、浸渍、萃取整合成一个步骤，并省去了溶剂法中将溶剂挥去的步骤，以每克干重中萃出的FAME(脂肪酸甲酯)做为指标，得到于35℃下以1000W超声波处理含5％藻类干重溶液30分钟后为最优条件的结果。此前案使用水做为溶剂，必须再处理水油乳化的分离问题，要加入破乳剂(包含少许的有机溶剂)后才能离心分离，制程设计上也无考虑原料使用含不饱和脂肪酸的食用油的酸败劣化问题，以及机能性成份经过超声波空气中的氧气而有可能的氧化裂解，其成品可能还需经过精制过程才可当作食品级原料使用。

微藻产油制程主要分为藻类选取、养殖、采收、浓缩及萃取纯化五大步骤，而藻油萃取的方式，则分为破壁、压榨及溶剂萃取、分离三部分。国际上，美国能源局的水生物种计划(Aquatic Species Program，ASP)即为微藻生质能源的研究。另外马泰克生物科技有限公司(Martek Bioscience Corporation)拥有藻油生产的多项相关专利技术，其藻油DHA产品市场相当成熟(马泰克生物科技有限公司网页)。

在藻油或脂溶性成份的增值应用上，含脂溶性机能成份的食用油，目前市场大多做为保健油或健康油作为其卖点。添加成分则主要以中链脂肪酸、omega-3脂肪酸(ALA、EPA和DHA)、类胡萝卜素、维生素E、多酚类及植物固醇类为主流。在台湾，泰山企业股份有公司有许多项相关的商品，如植物固醇葵花油、多酚健康精华调合油及OMEGA-3不饱和健康调合油等添加脂溶性营养素的食用油。统一、福寿、味丹等公司亦有类似的商品，相关市场潜力庞大。中国大陆有中粮福临门添加藻油DHA的调和油(含量0.05％)，美 国则有Martek(现为DSM)的藻油DHA商品(Life’s DHA)，Flora.Udo 369DHA配方油(含量0.76％)等。

技术实现要素：

本发明所制备的含脂溶性机能性成份的调和油及制程具有以下优点，包括脂溶性机能性成份含量与市售产品相比较高，此特点是因制程中将食用油做为萃取介质及于低温脱氧环境下进行超声波振荡萃取，而且制程中无有机溶剂的使用，并省略数个耗能的分离步骤，同时维持高萃取率及破胞率，为一绿色制程。产品除直接于市场与类似标榜机能性成份的健康调和油竞争，后续增值应用也可以再加工成粉末化油脂、微乳液、或多重乳液的产品形态，应用领域包括配方奶粉、健康食品、动物保健品等其他功能性食品、化妆品、及保养品等领域。

本发明制程所使用的植物性原料可包括藻类、中草药、菇菌类原料等。本发明制程中的超声波振荡萃取，优选可使用间歇式超声波振荡萃取。

附图说明

图1为DHA藻粉的荧光显微镜观察结果：(a)0分钟(无超声波振荡处理)；(b)超声波振荡处理120秒(准备例1)。

图2(a)、2(b)及2(c)为DHA藻粉原始样品的SEM图，其中(a)为单一藻体，放大倍率5000倍；(b)为聚集成团的藻体，放大倍率5000倍；及(c)为单一藻体，放大倍率8000倍。

图3(a)、3(b)、3(c)及3(d)为DHA藻粉经过超声波振荡处理120秒(准备例1)后的SEM图，其中(a)为聚集成团藻体，放大倍率5000倍；(b)为聚集成团的藻体，放大倍率500倍；(c)及(d)为单一藻体，放大倍率分别为5000和8000倍。

图4为方块流程图，显示本发明实施例1在同时有冷却(以冷却装置进行冷却)且脱氧环境下进行超声波萃取的制备方法。

图5示出本发明实施例1以两个固液比进行1小时到5小时超声波萃取所得到的产品的DHA含量(％)，上方的曲线为固液比1：2的结果，下方的曲线为固液比1：5的结果。

具体实施方式

本发明的优选实施例包括(但不限于)下列项目：

1.一种制备含脂溶性机能性成分的调和油的方法，包括下列步骤：

a)将颗粒状植物性原料与油混合而获得第一混合物；

b)于超声波装置、0-25℃的温度及惰性气体气氛下超声波振荡该第一混合物，使得该植物性原料所含的脂溶性机能性成分被萃取至该油中，而获得第二混合物；及

c)固液分离该第二混合物，而获得含该脂溶性机能性成分的调和油，其中

植物性原料与该油的比值为0.1-0.7g/ml；

该超声波振荡的振荡频率为10kHz-1MHz，操作功率为0.1-10W/cm³油。

2.如项目1的方法，其中该油为Miglyol 812、葵花油、橄榄油、芥花油、大豆油或其混合。

3.如项目1的方法，其中该植物性原料为藻类原料。

4.如项目1的方法，其中该脂溶性机能性成分为不饱和脂肪酸。

5.如项目1的方法，其中该脂溶性机能性成分包含二十二碳六烯酸(DHA)。

6.如项目1的方法，其中该惰性气体为氮气。

7.如项目1的方法，其中步骤b)的超声波振荡为间歇式超声波振荡，为每连续振荡操作20-60秒的时间，停止振荡操作一段时间，该停止振荡操作的时间为连续振荡操作时间的比例为0.1-1。

8.如项目1的方法，其中步骤b)包含在超声波振荡进行的同时保持该第一混合物的一部份由该超声波装置被抽出经过外部冷却装置进行冷却再回流到该超声波装置。

9.如项目8的方法，其中该外部冷却装置同时对经过的第一混合物进行搅拌混合。

10.如项目8的方法，其中该超声波装置被装设有冷却夹套以对该第一混合物进行冷却。

本发明可通过以下准备例及实施例被进一步了解。

以下准备例及实施例使用下列材料及仪器进行。

藻类原料：

藻类原料为富含DHA的干燥藻粉，购自味丹生技公司为细粉状，藻种来源为裂殖壶藻(Schizochytrium Sp.)。表一所表示的是干燥藻粉的脂肪酸组成规格。

表一

超声波萃取设备：

本发明使用的超声波萃取设备为Misonix,Inc.公司(Farmingdale,New York,US)型号Sonicator S-4000的探针式细胞破碎机，可调整振幅强度介于0-100(可控制操作时间及操作方式、纪录总耗能及温度)，频率为20kHz。

食用油种类：

Miglyol 812(Sasol Germany GmbH)。

葵花油(泰山企业股份有限公司，泰山100％纯葵花油)。

橄榄油(台湾佳格食品股份有限公司，桂格得意的一天100％橄榄油)。

芥花油(大统益股份有限公司，美食家100％加拿大进口芥花油)。

准备例1

不同固液比(藻粉/油脂)含DHA的食用调和油制备

将Miglyol 812油30ml分别与DHA藻粉9克、12克及15克于50ml离心管内振荡60秒均匀混合。所得到的油粉混合物置于冰浴中冷却到15℃，再将超声波萃取设备的探针置入该油粉混合物进行间歇式超声波萃取，其条件为：

振幅60、80及100；

总时间120秒；

间歇比(停止振荡时间和超声波振荡时间的比例)：振荡20秒、停10秒，间歇比为0.5。

间歇式超声波振荡萃取操作中该油粉混合物系置于冰水浴(0-5℃)，于间歇操作下该油粉混合物的温度最高可达60℃，操作中止后等萃取后的混合物的温度降至约20℃，再以离心方式(10000rpm、10min)进行固液分离，得到含DHA的Miglyol 812油。

含脂溶性成份的食用调和油分析指标：

分析指标包括原料破胞率、成份萃取率及脂溶性成份含量。原料破胞率采用镜检进行，分别使用(1)荧光显微镜，将藻体与油分离后加入含荧光染剂尼罗红(Nile Red)的水/油溶液混合均匀，利用油脂泄出程度观察藻体破胞情形。(2)扫描式电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)观察藻体破胞情形。

成份萃取率以重量计算，并辅以正己烷清洗萃取后藻体得藻体干重来计算藻油萃取率及油总重萃取率(不饱和脂肪酸含量)。计算方法如下：藻粉与油产品固液分离后，以有机溶剂(正己烷)清洗藻粉，表面减压浓缩脱去溶剂后称重得的得藻体干重。藻体干重与油产品加总后扣去原料(Miglyol 812油30m和lDHA藻粉9克)的重量得藻油重。二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid，DHA)含量利用HPLC(高效液相层析)法测定。

藻油萃取率：藻油重量/藻粉(9克)。

不饱和脂肪酸含量：藻油重量/总油脂(藻油+Miglyol 812)重量。

总DHA含量：DHA含量/总油脂重量(藻油+Miglyol 812)。

结果：

表二列出超声波萃取的成份萃取率及脂溶性成份DHA含量的结果。

表二

准备例1中于固液比0.5下可得最高藻油萃取率为27.56％，换算总油重为27.56％/49.26％＝55.95％的油萃取率，其中49.26％是原料藻粉的总脂肪酸(TFA)(见表一)。

图1为DHA藻粉的荧光显微镜观察结果：(a)0分钟(无超声波振荡处理)；(b)超声波振荡处理120秒(准备例1)。从图1可以看出于超声波振荡处理120秒后大部份藻体有破胞的情形(呈深色者)。

图2(a)、2(b)及2(c)为DHA藻粉原始样品的SEM图，其中(a)为单一藻体，放大倍率5000倍；(b)为聚集成团的藻体，放大倍率5000倍；及(c)为单一藻体，放大倍率8000倍。图3(a)、3(b)、3(c)及3(d)为DHA藻粉经过超声波振荡处理120秒(准备例1)后的SEM图，其中(a)为聚集成团藻体，放大倍率5000倍，藻体表面明显有破裂(黑色孔洞)；(b)为聚集成团的藻体，放大倍率500倍，藻体表面明显出现大小不一的破洞；(c)及(d)为单一藻体，放大倍率分别为5000和8000倍，藻体呈现皱缩。

准备例2

不同操作时间含DHA的食用调和油制备

重复准备例1的步骤但仅使用15克DHA藻粉进行间歇式超声波萃取，且使用四个不同的总时间120秒、240秒、360秒及480秒。

结果显示于480秒下得最高的藻油萃取率35.97％，油萃取率73.02％及总DHA含量4.30％。

准备例3

不同食用油种类含DHA的食用调和油制备

重复准备例1的步骤但仅使用15克DHA藻粉进行间歇式超声波萃取，且使用四个不同的食用油种类：Miglyol 812、葵花油、橄榄油及芥花油。

结果被列于表三。

表三

表三结果显示Miglyol 812具有最优的表现。

以上准备例1-3皆在有冰浴冷却但未脱氧环境下进行，因为这些准备例主要系分别用来探讨固液比、操作时间和食用油的种类对间歇式超声波萃取的效果的影响。

本案发明人曾重复准备例1的步骤但不提供冰浴冷却的对照例，其处理后的萃取油具有明显烧焦味，应是萃取油产品褐变严重的结果，且萃取油的温度也提升至90-100℃。 以试纸测试对照例的萃取油的酸价，酸价>3.0(试纸辨识范围最高只能显示>3.0)。

准备例1-3因未在脱氧环境下操作，造成萃取油产品的酸价>3.0(准备例1有测试酸价，准备2和3未测试酸价)，但超声波萃取后的混合物的温度仅约20℃，萃取油产品并无褐变的情形。

实施例1

含DHA的食用调和油的试量产制程

本实施例是在同时有冷却(以冷却装置进行冷却)且脱氧环境下进行超声波萃取，详细流程如图4所示，循环回流流速1.8、3、4.2、7.7ml/s。

循环回流流速3ml/s为所有循环回流流速中DHA萃取量最好的结果。图5示出以两个固液比进行不同操作时间所得到的产品的DHA含量(％)，上方的曲线为固液比1：2的结果，下方的曲线为固液比1：5的结果，随着操作时间由1小时增加到5小时，产品的DHA含量也随着提高。

以上不同操作条件所得到的全部产品的酸价都低于2，其中固液比1：5及循环回流流速3ml/s及操作时间2小时的产品的酸价约<0.5；固液比1：2及循环回流流速3ml/s及操作时间5小时的产品的酸价约<1.5。